JP2010187473A

JP2010187473A - 車両用電力制御装置

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Publication number: JP2010187473A
Application number: JP2009029815A
Authority: JP
Inventors: Jun Asada; 順浅田; Hitoshi Imura; 仁史井村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: JP5476728B2

Abstract

【課題】ハウジングに衝突荷重が加わってもハウジング内壁面とこれに近接して配索されるバスバとの接触を確実に防止して漏電の発生を抑制できる車両用電力制御装置を提供する。
【解決手段】車両用電力制御装置１０は、インバータ３４と、インバータ３４に接続されるバスバ３６と、インバータ３４およびバスバ３６を内部に収容する導電性のハウジング１２とを備える。ハウジング１２の内壁面１５ａとこれに近接して対向するバスバ３６との間には、ハウジング内壁面１５ａを覆って貼着された絶縁性シート４２が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用電力制御装置に係り、特に、筐体状のハウジング内に収容された電圧変換装置に接続されるバスバがハウジング内壁面に近接して設けられている車両用電力制御装置に関する。

従来、交流モータを動力源として備えるハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両が知られている。このような電動車両では、車両に搭載された二次電池等の電源装置から供給される直流電圧を電圧変換装置としてのインバータで交流電圧に変換して上記交流モータに印加することにより、交流モータから出力される動力によって走行することができる。

上記インバータは車両用の電力制御装置の一部を構成している。電力制御装置は、インバータ以外に、コンデンサ、電圧昇圧用リアクトル、電圧降圧用コンバータ等を含んで構成されることができる。これらの構成要素を筐体状のハウジング内に収容して構成される電力制御装置は、車両前方のエンジンルーム（または駆動ユニット収容室）内においてエンジン、モータおよびトランスアクスル等を一体に含む駆動ユニットに隣接して配置されることが多い。

エンジンルーム内における電力制御装置の設置スペースは限られていることから、電力制御装置のハウジングは極力小型のものであることが求められる。そのために、小型のハウジングの内部空間を効率よく利用してインバータやコンデンサ等の構成要素を収容しようとすると、コンデンサやインバータが上記内部空間の中央領域を大きく占めるように配置され、コンデンサとインバータとを電気接続する送電用バスバがインバータの外周領域であってハウジングの内壁面に近いところに配索せざるを得ない場合がある。

また、上記ハウジングは、インバータ等から発生する電磁波をシールするために導電性を有する材料で形成されることが求められ、例えばアルミダイキャスト製のものが用いられる。

一方、電力制御装置は、車両への組付作業や電気的接続作業等を行い易いようにエンジンルームの車両前方寄りであってラジエタの裏側辺りに設置されることがある。この場合、車両の前部が他の車両や電柱等の固定物に衝突したとき、電力制御装置のハウジングに対して衝突荷重が車両ボディやラジエタを介して作用することがある。この衝突荷重によって導電性ハウジングが内側に凹み変形したとき、上記のようにハウジング内壁面に近接してバスバが設けられていると、ハウジングの凹み変形部とバスバとが接触して漏電が発生するおそれがある。

例えば、特許文献１には、高電圧線を備えた車両が開示されている。この車両では、車両骨格構造（５０）に固定されたブラケット（６０）によってインバータ（２０）が車両骨格構造（５０）との間にスペースを空けて取り付けられている。これにより、衝突によって車両骨格構造（５０）が変形しても、これに追従してブラケット（６０）およびインバータ（２０）が変位することで、車両骨格構造（５０）とインバータ（２０）との間のスペースが確保されるため、このスペースに配索されている高電圧線（４０）が車両骨格構造（５０）およびインバータ（２０）間に挟まれて切断されてしまうのを抑制できる、と記載されている。

特開２００５−２６２８９４号公報

しかし、インバータが導電性ハウジング内に収容され、かつ、インバータに接続される送電用バスバがハウジング内壁面に近接して配索されているような電力制御装置の場合には、特許文献１に記載される構成を適用して漏電の発生を回避するのは困難である。

本発明の目的は、ハウジングに衝突荷重が加わってもハウジング内壁面とこれに近接して配索されるバスバとの接触を確実に防止して漏電の発生を抑制できる車両用電力制御装置を提供することにある。

本発明に係る車両用電力制御装置は、電圧変換装置と、この電圧変換装置に接続されるバスバと、電圧変換装置およびバスバを内部に収容する導電性のハウジングと、を備える車両用電力制御装置であって、ハウジングの内壁面とこれに近接して対向するバスバとの間に絶縁部材を設けたことを特徴とする。

本発明に係る車両用電力制御装置において、絶縁部材は、バスバに対向するハウジング内壁面、または、このハウジング内壁面に対向するバスバの表面を覆って設けられてもよい。

また、本発明に係る車両用電力制御装置において、絶縁部材は、ハウジングの内壁面に貼着される絶縁性シートからなることが好ましい。

さらに、本発明に係る車両用電力制御装置において、絶縁部材は、電力制御装置が車両の駆動ユニット収容室内に設置されたとき車両前方側のハウジング内壁面上に設けられることが好ましい。

本発明に係る車両用電力制御装置によれば、衝突荷重を受けて導電性のハウジングが凹み変形したとしても、ハウジング内壁面とバスバとの間に絶縁部材が設けられていることで、ハウジングの凹み変形部がバスバに接触して漏電が発生するのを確実に抑制することができる。

図１は、本発明の一実施の形態である車両用電力制御装置がエンジンルーム内に設置されている状態を概略的に示す図である。図２は、車両用電力制御装置のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ線部分断面図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、下記においては、車両用電力制御装置がエンジンおよびモータを動力源として併せ持つハイブリッド車両に適用される例について説明するが、本発明はモータのみを動力源とする電気自動車に適用されてもよい。

図１は、本発明の一実施の形態である車両用電力制御装置（以下、適宜に「電力制御装置」とだけいう。）１０がハイブリッド車両１のエンジンルーム（駆動ユニット収容室）２内に設置されている状態を概略的に示す図である。

ハイブリッド車両１のエンジンルーム２内の中央領域には、エンジン、三相同期型交流モータおよびトランスアクスル等を含んで一体に構成される駆動ユニット３（ただし、電気自動車の場合はエンジンを含まない。）が車両ボディに取り付けられて搭載されている。駆動ユニット３のエンジンやモータから出力される動力は、図示しないデファレンシャルギヤ機構を介して車軸４に伝達されて、２つの前輪５が回転駆動されるようになっている。

また、エンジンルーム２の車両前方（ＦＲ）側には、ラジエタ６が設置されている。上記電力制御装置１０は、エンジンルーム２内において車両前方寄りであってラジエタ６の近傍に配置され、駆動ユニット３の側方に隣接して車両ボディに対してボルト等で固定されている。

さらに、図示されていないが、ハイブリッド車両１の後部または底部には、二次電池やキャパシタ等からなる電源装置が搭載されており、この電源装置から電力制御装置１０に電力が直流電圧として供給されるよう電気接続されている。

図２は、図１における電力制御装置１０のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図２におけるＢ−Ｂ線の部分断面図である。電力制御装置１０は、矩形筐体状のハウジング１２を備えている。ハウジング１２は、電磁シールド機能を付与するために導電性材料で形成されており、例えばアルミダイキャスト製のものが好適に用いられる。あるいは、ハウジング１２は、金属板を絞り加工、または曲げ加工および溶接等して形成されてもよい。

ハウジング１２は、上部ハウジング１４、下部ハウジング１６、および中間ハウジング１８で構成されている。上部ハウジング１４および下部ハウジング１６は、下端部または上端部が略矩形状に開口する蓋状をなし、その側壁端部には貫通孔を有するタブ状の取り付け部２０がそれぞれ複数突設されている。

中間ハウジング１８は、上端部および下端部に略矩形状の開口部を有する枠体をなす側壁部２２と、側壁部２２の上下方向略中央位置に一体に連結される底板部２４とを有する。また、側壁部２２の外周側面には、縦方向に貫通したねじ穴２６を有する複数のボス部２８が膨出形成されており、このボス部２８のねじ穴２６に上部ハウジング１４および下部ハウジング１６の各取り付け部２０の貫通孔を介してボルト３０を絞め付けることにより、各ハウジング１４，１６，１８が一体の筐体をなすよう連結される。

上部ハウジング１４の内壁上面には、コンデンサ３２がねじ止め等により固定されている。また、中間ハウジング１８の底板部２４の上面には、電圧変換装置であるインバータ３４が固定されている。コンデンサ３２とインバータ３４とは、電力送電用の複数のバスバ３６，３７によって電気的に接続されている。一方、中間ハウジング１８の底板部２４の下面には、電圧昇圧用リアクトル３８と、電圧降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ４０とが固定されている。

リアクトル３８は、電源装置から供給された直流電圧を昇圧する機能を有し、昇圧後の直流電圧は図示しないバスバを介してコンデンサ３２に供給される。コンデンサ３２は、入力された昇圧後の直流電圧を平滑化する機能を有し、平滑化された直流電圧がバスバ３６，３７を介してインバータ３４に供給される。インバータ３４は、入力された直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する機能を有し、出力された三相交流電圧は駆動ユニット３内のモータに駆動電圧として印加されるようになっている。

バスバ３６,３７は、例えば、幅１０ｍｍ程度の金属板を略クランク状に折り曲げて形成されている。電力制御装置１０のハウジング１２内において車両前方（ＦＲ）側に設けられるバスバ３６は、図２に示すように、上部ハウジング１４の側壁１５の内壁面１５ａに近接する位置で対向して配索されている。また、本実施形態の電力制御装置１０では、図３に示すように、４本のバスバ３６が所定間隔を置いて平行に配置されている。

一方、図２，３に示すように、上部ハウジング１４の内壁面１５ａとこれに対向するバスバ３６との間には、絶縁部材４２が設けられている。具体的には、絶縁部材４２は、バスバ３６が対向するハウジング内壁面１５ａの表面を覆って設けられている。絶縁部材４２は、ハウジング内壁面１５ａに接着剤で貼着された例えば絶縁紙、樹脂フィルム、ゴムシート等の絶縁性シートによって好適に構成される。この絶縁性シートは、対向するバスバ３６との間に隙間を残すために薄いものであることが好ましく、かつ、後述する衝突荷重によって上部ハウジング１４の側壁１５が内側に凹み変形した場合でも破れにくいものであることが好ましい。

続いて、上記構成からなる電力制御装置１０の作用について説明する。ハイブリッド車両１が前方衝突したとき、エンジンルーム２内において車両前方寄りに配置されている電力制御装置１０には、図３に矢印Ｆで示す衝突荷重が、変形した車両ボディや後方移動したラジエタ６等を介して作用することがある。そのとき、上記衝撃荷重によって上部ハウジング１４の側壁１５が内側に凹み変形する場合がある。

しかし、本実施形態の電力制御装置１０では、上部ハウジング１４の内壁面１５ａに絶縁性シート４２が貼着されていることで、側壁１５の凹み変形した部分がバスバ３６に直に接触することが防止される。これにより、バスバ３６に流れる高圧電力がハウジング１２から車両ボディへと漏電するのを抑制することができ、ハイブリッド車両１の安全性がより向上する。

なお、上述した実施形態では、ハウジング内壁面１５ａとバスバ３６との間に設ける絶縁部材４２をハウジング内壁面１５ａに貼着した絶縁性シートで構成するものとして説明したが、本発明における絶縁部材はこれに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記電力制御装置１０では、絶縁部材４２をハウジング１２の内壁面１５ａ上に設けるものとしたが、これとは反対に、ハウジング内壁面１５ａに対向するバスバ３６の表面を覆って絶縁部材を設けてもよい。

また、絶縁部材は、貼着される絶縁性シート状のものに限定されず、絶縁性材料を塗布、吹き付け、コーティング等することによって、ハウジング内壁面およびバスバ表面の少なくとも一方を覆って設けられてもよい。

さらに、電力制御装置のハウジング内において車両側方側にもバスバがハウジング内壁面に近接して配索されている場合には、上記と同様にハウジングの車両側方側の側壁内面とバスバとの間に絶縁部材を設けるのが好ましい。これにより、車両側部の衝突時におけるバスバからの漏電を抑制することができる。

さらにまた、上記においては、コンデンサとインバータを電気接続するバスバについて漏電防止のための絶縁部材を設けるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車両用電力制御装置に含まれるインバータ以外の電圧変換装置、例えば電圧昇圧用リアクトルに接続される高圧送電用のバスバがハウジング内壁面に近接して配索される箇所についても同様に適用されてもよい。

１ハイブリッド車両、２エンジンルーム、３駆動ユニット、４車軸、５前輪、６ラジエタ、１０車両用電力制御装置、１２ハウジング、１４上部ハウジング、１５側壁、１５ａ内壁面またはハウジング内壁面、１６下部ハウジング、１８中間ハウジング、２０取り付け部、２２側壁部、２４底板部、２６ねじ穴、２８ボス部、３０ボルト、３２コンデンサ、３４インバータ、３６,３７バスバ、３８電圧昇圧用リアクトル、４０電圧降圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２絶縁部材または絶縁性シート。

Claims

電圧変換装置と、この電圧変換装置に接続されるバスバと、電圧変換装置およびバスバを内部に収容する導電性のハウジングと、を備える車両用電力制御装置であって、
前記ハウジングの内壁面とこれに近接して対向する前記バスバとの間に絶縁部材を設けたことを特徴とする車両用電力制御装置。
請求項１に記載の車両用電力制御装置において、
前記絶縁部材は、前記バスバに対向するハウジング内壁面、または、前記ハウジング内壁面に対向するバスバの表面を覆って設けられることを特徴とする車両用電力制御装置。
請求項１に記載の車両用電力制御装置において、
前記絶縁部材は、前記ハウジングの内壁面に貼着される絶縁性シートからなることを特徴とする車両用電力制御装置。
請求項１に記載の車両用電力制御装置において、
前記絶縁部材は、前記電力制御装置が車両の駆動ユニット収容室内に設置されたとき車両前方側のハウジング内壁面上に設けられることを特徴とする車両用電力制御装置。