JP2013230055A - パワーコントロールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】充電電流の検出精度を向上させるパワーコントロールユニットを提供する。
【解決手段】パワーコントロールユニット３０は、複数のバッテリセルが並列に接続されたバッテリ１８、電力変換モジュール４０、充電器８４、及び前記急速充電用デバイス６０と、これらを接続する接続線とを有し、接続線は、バッテリ１８から、電力変換モジュール４０側と、充電器８４及び急速充電用デバイス６０側とに分岐する第１分岐点と、第１分岐点から充電器８４側と急速充電用デバイス６０側とに分岐する第２分岐点とを有し、第１分岐点と第２分岐点とを所定の距離離し、第１分岐点と第２分岐点との間の接続線に電流センサ１６４が設けられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電流センサの耐久性を向上するパワーコントロールユニットに関する。

下記に示す特許文献１には、複数のバッテリセルを直列接続したバッテリモジュールが複数並列接続されたバッテリにおいて、バッテリモジュール毎に電流センサを設け、充電電流、ＳＯＣ（State Of Charge）等を検出する技術が記載されている。

特開２００９−１１０３４号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、複数のバッテリセルを直列接続したバッテリモジュールを並列接続した場合は、バッテリモジュールに流れる電流値は、バッテリセルモジュールの内部抵抗等によって異なってくるため、バッテリモジュール毎に電流センサを設けなければならず、バッテリ全体の充電電流、ＳＯＣ等を算出する場合は、バッテリモジュール毎の検出結果を合算して算出するため、複数の電流センサの誤差も合算されることになり、充電電流、ＳＯＣ等の算出精度が著しく低下する。

特に、電気自動車においては、バッテリを満充電にしたはずなのに、上記誤差の影響によりＳＯＣの表示がマックスにならない等、商品性が低下してしまう。

そこで、本発明は、充電電流の検出精度を向上させるパワーコントロールユニットを提供することを目的とする。

本発明は、複数のバッテリセルが並列に接続されたバッテリの電力を駆動モータに供給するための車両に搭載されるパワーコントロールユニットにおいて、バッテリの直流電力を交流電力に変換する電力変換モジュールと、外部電力を用いて前記バッテリを普通充電する充電器及び急速充電する急速充電用デバイスと、前記バッテリ、前記電力変換モジュール、前記充電器、及び前記急速充電用デバイスを接続する接続線と、前記接続線に設けられる充電電流を検出する電流センサと、前記電流センサの検出結果に基づいて、普通充電及び急速充電の充電状態を算出する制御部と、を備え、前記接続線は、前記バッテリから、前記電力変換モジュール側と、前記充電器及び前記急速充電用デバイス側とに分岐する第１分岐点と、前記第１分岐点から前記充電器側と前記急速充電用デバイス側とに分岐する第２分岐点とを有し、前記第１分岐点と前記第２分岐点とを所定の距離離し、前記電流センサは、前記第１分岐点と前記第２分岐点との間の前記接続線に設けられることを特徴とする。

前記パワーコントロールユニットにおいて、前記接続線は、前記第１分岐点から前記第２分岐点までの間に設けられる第３分岐点を有し、前記第３分岐点で、充電時に駆動する負荷側と、前記充電器及び前記急速充電用デバイス側とに分岐し、前記電流センサは、前記第１分岐点と前記第３分岐点との間の前記接続線に設けられる。

本発明によれば、複数のバッテリセルが並列に接続されたバッテリと、電力変換モジュール、充電器、及び急速充電用デバイスとを接続する接続線は、バッテリから、電力変換モジュール側と、充電器及び急速充電用デバイス側とに分岐する第１分岐点と、第１分岐点から充電器側と急速充電用デバイス側とに分岐する第２分岐点とを有し、電流センサは、第１分岐点と第２分岐点との間の接続線に設けられるので、電流センサが設けられた接続線には、充電器又は急速充電用デイバスからバッテリに供給される充電電流のみを流し、バッテリから電力変換モジュールに供給される放電電流を流さないことができる。従って、充電電流の検出精度が向上するとともに、電流センサの発熱を抑制することができ、電流センサの寿命が向上する。また、充電器からの充電電流と、急速充電用デバイスからの充電電流との両方を１つの電流センサで検出することができる。

本発明によれば、接続線は、第１分岐点から第２分岐点までの間に設けられる第３分岐点を有し、第３分岐点で、充電時に駆動する負荷側と、充電器及び急速充電用デバイス側とに分岐し、電流センサは、第１分岐点と第３分岐点との間の接続線に設けられるので、充電時に、充電器又は急速充電用デバイスから負荷に流れる電流を検出することがないので、バッテリに供給される充電電流のみを検出することができ、充電電流の検出精度が向上する。

電気自動車の概略構成を模式化した概略構成斜視図である。 実施の形態の電気自動車の概略構成を模式化した概略構成側面図である。 図１に示すパワーコントロールユニットの外観斜視図である。 図３に示すパワーコントロールユニットの分解斜視図である。 図４に示すヒートシンクの上面図である。 図５に示すヒートシンクの上面要部拡大図である。 図４に示すロアケースの底面図である。 図１に示すパワーコントロールユニットの回路図である。 図１に示すバッテリの回路図である。 図６のＸ−Ｘ線矢視要部断面図である。 図５に示すコア内蔵スナバコンデンサ部の斜視図である。 図１１に示すコア内蔵スナバコンデンサ部の断面図である。 図５のヒートシンクの上方にアッパーケースを載置したときの上面図である。 スナバコンデンサモジュール及びコモンコアを設けない場合と設けた場合とで、バッテリ、ヒューズ、急速充電用デバイス、充電器、及びＤＣ／ＤＣコンバータに伝達されるサージ電圧及び放射ノイズの一例を示す図である。

本発明に係るパワーコントロールユニットを有する電気自動車について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、電気自動車（車両）１０の概略構成を模式化した概略構成斜視図、図２は、電気自動車１０の概略構成を模式化した概略構成側面図である。

電気自動車１０は、車体１２内部に、前輪１４Ｌ、１４Ｒと後輪１６Ｌ、１６Ｒとの間で、且つ、車体１２の底部に設けられた高電圧を出力する複数のバッテリセルを有するバッテリ１８と、フロアパネル２０を介してバッテリ１８の上方に設けられる車室２２と、該車室２２とは隔てられて車体１２の前方に区画されたモータルーム２４と、該モータルーム２４を覆うダッシュパネル２６と、ダッシュパネル２６の下方で、且つ、該モータルーム２４に設けられた回転電機の一種である走行用モータ（外部電気機器）２８の上方に載置されたパワーコントロールユニット（Power Control Unit）３０とを備える。ダッシュパネル２６は、ダッシュパネルロア２６ａとダッシュパネルアッパー２６ｂとを有する。ダッシュパネル２６は、モータルーム２４と車室２２とを仕切るものであり、モータルーム２４からの汚れ、水、臭い等の浸入を防ぐ構造を有する。また、ダッシュパネル２６は、外部からの水の浸入に対して、Ａ／Ｃ（エアコンディショナー）配管内に流入させない水排出機能を有する。

電源ケーブル３４は、バッテリ１８に蓄積された電力をパワーコントロールユニット３０に伝達するためのものであり、電源ケーブル３４の一端はバッテリ１８の電源コネクタ３６に接続され、他端はパワーコントロールユニット３０の電源コネクタ３８（図８参照）に接続される。パワーコントロールユニット３０は、バッテリ１８から供給される直流電力を三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の交流電力に変換し、該変換した三相の交流電力を走行用モータ２８に供給することで走行用モータ２８を駆動制御する。

パワーコントロールユニット３０は、直流電力を三相交流に変換する電力変換モジュール４０（図４、図５、図８参照）と電力変換モジュール４０を制御することで走行用モータ２８を駆動させる制御部としてのＥＣＵ４２（図４、図８参照）とを有する。走行用モータ２８とパワーコントロールユニット３０とは、三相ケーブル（電力供給線）４４を介して接続されており、三相ケーブル４４の一端は走行用モータ２８の電力コネクタ４６に接続され、三相ケーブル４４の他端はパワーコントロールユニット３０の電力コネクタ４８（電力コネクタ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ）に接続される。パワーコントロールユニット３０を走行用モータ２８の上方に配置させるので、高電圧の三相ケーブル４４を短くすることができる。

図３は、パワーコントロールユニット３０の外観斜視図、図４は、パワーコントロールユニット３０の分解斜視図を示す。なお、発明の理解を容易にするために、特に指示のない限り、図３以降の説明に関しては、図３に示す矢印方向を基準として、前後、上下、及び左右の方向を説明する。

パワーコントロールユニット３０は、ヒートシンク５０と、ヒートシンク５０の上部に設けられるアッパーケース５２と、アッパーケース５２の上部を覆う上カバー５４と、ヒートシンク５０の下部に設けられるロアケース５６と、ロアケース５６の下部を覆う下カバー５８とを有する。ヒートシンク５０、アッパーケース５２、上カバー５４、ロアケース５６、及び下カバー５８は、パワーコントロールユニット３０の筐体を構成する。

ヒートシンク５０の上面略中央には電力変換モジュール４０が、ヒートシンク５０の上面右側には、外部からバッテリ１８を充電する際に用いられる急速充電用デバイス６０、ヒューズ６２ａ、６２ｂ（図５参照）等が設けられ、ヒートシンク５０の左側上方には、電力変換モジュール４０とアッパーケース５２の電力コネクタ４８ａ、４８ｂ、４８ｃとを接続する三相端子６４ａ、６４ｂ、６４ｃ（以下、総称して三相端子６４と呼ぶ場合もある）が設けられている。電力変換モジュール４０は、バッテリ１８の直流電力を三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の交流電力に変換し、該変換した各相の交流電力を三相端子６４ａ、６４ｂ、６４ｃに出力する。三相端子６４ａ、６４ｂ、６４ｃは、その中間部がヒートシンク５０の上面左側に設けられた三相端子台６６に下方から支持される。この三相端子台６６は、熱伝導性の部材を含み、三相端子６４ａ、６４ｂ、６４ｃの熱をヒートシンク５０に伝える。

電力変換モジュール４０は、複数のスイッチング素子を有するスイッチングモジュールを筐体内に内蔵する。この前記複数のスイッチング素子は、各相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスイッチング素子を有する。この複数のスイッチング素子がオンオフされることで、電力変換モジュール４０は、バッテリ１８からの直流電力を三相の交流電力に、又は、走行用モータ２８から三相の交流電力を直流電力に変換する。

ヒートシンク５０とアッパーケース５２とで、急速充電用デバイス６０を収納する充電デバイス室７２、ヒューズ６２ａ、６２ｂを収納するヒューズ室７４、電力変換モジュール４０を収納する電力変換室７６、及び、三相端子６４ａ、６４ｂ、６４ｃを収納する三相端子室７８とが形成される。充電デバイス室７２は、充電デバイス室７２内へのアクセスを可能にするアッパーケース５２の上面に形成された充電デバイス室開口部７２ａを有し、ヒューズ室７４は、ヒューズ室７４内へのアクセスを可能にするアッパーケース５２の上面に形成されたヒューズ室開口部７４ａを有し、電力変換室７６は、電力変換室７６内へのアクセスを可能にするアッパーケース５２の上面に形成された電力変換室開口部７６ａを有し、三相端子室７８は、三相端子室７８内へのアクセスを可能にするアッパーケース５２の上面に形成された三相端子室開口部７８ａを有する（図４、図１３参照）。電力変換モジュール４０を制御するＥＣＵ（制御装置）４２は、急速充電用デバイス６０の上方であって、充電デバイス室７２内に設けられている。

上カバー５４は、充電デバイス室開口部７２ａを覆う第１上カバー５４ａと、ヒューズ室開口部７４ａを覆う第２上カバー５４ｂと、電力変換室開口部７６ａを覆う第３上カバー５４ｃと、三相端子室開口部７８ａを覆う第４上カバー５４ｄとを有する。充電デバイス室７２は、ヒューズ室７４、電力変換室７６、及び三相端子室７８より高く形成されているので、充電デバイス室開口部７２ａは、ヒューズ室開口部７４ａ、電力変換室開口部７６ａ、及び三相端子室開口部７８ａに比べ、高い位置に形成されている。

電力変換モジュール４０の上方、且つ、電力変換室開口部７６ａの下方で、複数の平滑コンデンサからなる平滑コンデンサモジュール８０（図８参照）を収容する平滑コンデンサ収容部８２がアッパーケース５２の内壁に吊り下げられるように取り付けられている。平滑コンデンサモジュール８０は、電力変換モジュール４０と電気的に接続され、バッテリ１８からの電力を平滑化するものである。

ロアケース５６の底面には、バッテリ１８を充電する充電器８４と、電気自動車１０に搭載された低電圧系のデバイス（電装品）に低電圧の電力を供給するためにバッテリ１８の電圧を降圧させるＤＣ／ＤＣコンバータ８６とが設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ８６及び充電器８４は、長方形の筐体に収納されたものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６より部品数が多く、大きくなり易い充電器８４の筐体は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６の筐体よりも大きい。

ヒートシンク５０は、流体が流入される流入部８８と、前記流体が流出する流出部９０とを有する。ヒートシンク５０の底面とロアケース５６の上面とで前記流体が流れる流路（図示略）が形成される。流入部８８から流入した前記流体は、ヒートシンク５０とロアケース５６によって形成された前記流路を通って流出部９０から流出する。これにより、ヒートシンク５０は、ヒートシンク５０の上面側に設けられた電力変換モジュール４０及び急速充電用デバイス６０等、及び、ヒートシンク５０の下面側に設けられた充電器８４及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６が発熱した熱量を放熱させて冷却することができる。

図５は、ヒートシンク５０の上面図、図６は、図５に示すヒートシンク５０の上面要部拡大図、図７は、ロアケース５６の底面図、図８は、パワーコントロールユニット３０の回路図、図９は、バッテリ１８の回路図である。

図８に示すように、電力変換モジュール４０は、電源コネクタ３８に接続され、電源ケーブル３４を介してバッテリ１８を電源コネクタ３８に接続することで、電力変換モジュール４０とバッテリ１８とは、平滑コンデンサモジュール８０と、後述するスナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２とを介して接続される。ヒューズ６２ａ、６２ｂ、急速充電用デバイス６０、充電器８４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６は、バスバー（接続線）によってバッテリ１８と接続されるとともに、平滑コンデンサモジュール８０、スナバコンデンサモジュール１００、及びコモンコア１０２を介して電力変換モジュール４０と接続される。バスバーは、銅版等の金属板を打ち抜き加工することで形成される。なお、急速充電用デバイス６０は、ダイオード１０４、第１メインコンタクタ１０６と、第２メインコンタクタ１０８、抵抗Ｒ、及びプレコンタクタ１１０を有する。

ここで、バッテリ１８は、図９に示すように、複数のバッテリセル１１２が直列接続されたバッテリモジュール１１４を複数備え、複数のバッテリモジュール１１４は、並列に接続されている。電流センサ１１６は、バッテリモジュール１１４毎に１つ設けられている。本実施の形態では、３つのバッテリモジュール１１４を並列に接続しているので、３つの電流センサ１１６が設けられている。

電力変換モジュール４０は、後方側の端部に１列に配置された３つの正極及び負極からなる直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂを有し、正極の直流接続端子部１２０ａは互いに導通しており、負極の直流接続端子部１２０ｂは互いに導通している。正極の直流接続端子部１２０ａと負極の直流接続端子部１２０ｂとは交互に配列されている。

電力変換モジュール４０の直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂ側に、コア内蔵スナバコンデンサ部１２２が設けられている。コア内蔵スナバコンデンサ部１２２は、図６に示すように、複数のスナバコンデンサからなるスナバコンデンサモジュール１００と、該スナバコンデンサモジュール１００を収容するコンデンサ収容部１２４ａと、円環で一定方向に長いコモンコア１０２と、該コモンコア１０２を収容するコア収容部１２４ｂとを有する。コンデンサ収容部１２４ａとコア収容部１２４ｂとは一体形成されている。図示しないが、この複数の前記スナバコンデンサは一定方向に整列配置され、且つ、並列接続されている。スナバコンデンサモジュール１００は、直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂ側に配置され、スナバコンデンサモジュール１００を挟んで、電力変換モジュール４０の直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂ側に、コモンコア１０２が配置されている。つまり、コモンコア１０２と電力変換モジュール４０との間に、スナバコンデンサモジュール１００が配置されている。

スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２の長手方向が、３つの直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂが設けられた電力変換モジュール４０の端部と平行するように、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２が配置される。また、スナバコンデンサモジュール１００の長手方向のヒューズ６２ａ、６２ｂ側の一端と、コモンコア１０２の長手方向のヒューズ６２ａ、６２ｂ側の一端とが略揃うように、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２は配置される。スナバコンデンサモジュール１００の長手方向の長さは、コモンコア１０２の長手方向の長さよりも長く形成されている。

スナバコンデンサモジュール１００の電力変換モジュール４０側には、３つの正極及び負極の直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂに接続される３つの正極及び負極からなる接続端子部１２６ａ、１２６ｂが設けられている。正極の接続端子部１２６ａは、並列接続された複数の前記スナバコンデンサの一端側に接続され、負極の接続端子部１２６ｂは、並列接続された複数の前記スナバコンデンサの他端側に接続されている（図示略）。

また、平滑コンデンサ収容部８２の後方側の端部には、３つの正極及び負極の直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂに接続される３つの正極及び負極からなる接続端子部１２８ａ、１２８ｂが設けられている。この接続端子部１２８ａ、１２８ｂは、平滑コンデンサモジュール８０に接続されており、正極の接続端子部１２８ａは、平滑コンデンサモジュール８０の一端側に接続され、負極の接続端子部１２８ｂは、平滑コンデンサモジュール８０の他端側に接続されている。

この３つの直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂと、スナバコンデンサモジュール１００の３つの接続端子部１２６ａ、１２６ｂと、平滑コンデンサモジュール８０の３つの接続端子部１２８ａ、１２８ｂとは互いに接続される。図１０に示すように、直流接続端子部１２０ａの上に、平滑コンデンサモジュール８０の接続端子部１２８ａが接続され、平滑コンデンサモジュール８０の接続端子部１２８ａの上にスナバコンデンサモジュール１００の接続端子部１２６ａが接続され、ボルトＢによってその接続が固定されている。直流接続端子部１２０ｂ、接続端子部１２８ｂ、及び接続端子部１２６ｂの接続も図１０と同様なので説明を省略する。なお、図１０に示すように、スナバコンデンサモジュール１００及びコンデンサ収容部１２４ａの高さは、ヒートシンク５０から直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂまでの高さと同じか、若しくはそれより低く形成されている。

図１１は、コア内蔵スナバコンデンサ部１２２の斜視図、図１２はコア内蔵スナバコンデンサ部１２２の断面図である。

コンデンサ収容部１２４ａは、スナバコンデンサモジュール１００を収容可能なケースであり、長手方向の面であって、電力変換モジュール４０と対向する面に第１開口部１３０が設けられている。接続端子部１２６ａ、１２６ｂが外側となるように、第１開口部１３０にスナバコンデンサモジュール１００をコンデンサ収容部１２４ａ内に挿入し、樹脂部材１３２をコンデンサ収容部１２４ａ内に投入することで、スナバコンデンサモジュール１００をコンデンサ収容部１２４ａに固定する。このとき、スナバコンデンサモジュール１００が埋没し、且つ、接続端子部１２６ａ、１２６ｂの一部が埋没しないように、樹脂部材１３２を投入する。樹脂部材１３２を投入してスナバコンデンサモジュール１００をコンデンサ収容部１２４ａに固定した後、第１開口部１３０を覆う絶縁シート１３０ａが取り付けられる（図１２参照）。この絶縁シート１３０ａは、接続端子部１２６ａ、１２６ｂの一部を覆う。

コア収容部１２４ｂは、コモンコア１０２の一部を収容することができるケースであり、上面に第２開口部１３４が設けられている。コモンコア１０２は、楕円形状であり、コモンコア１０２の長軸が上下方向となり、短軸がヒートシンク５０の平面方向となるように、コア収容部１２４ｂの第２開口部１３４からコモンコア１０２内に挿入し、樹脂部材１３６をコア収容部１２４ｂ内に投入することで、コモンコア１０２をコア収容部１２４ｂに固定する。このとき、コモンコア１０２の内周の一部が少なくとも埋没するように樹脂部材１３６を投入する。

コモンコア１０２とコンデンサ収容部１２４ａとの間には、衝撃緩衝剤１３８が設けられている。衝撃緩衝剤１３８は、コモンコア１０２の重心位置付近かそれより高い位置に設けられている。コモンコア１０２とコンデンサ収容部１２４ａの間であって、高さが重心位置以上の位置に衝撃緩衝剤１３８を設け、コモンコア１０２の下側を樹脂部材１３６で固定することで、コモンコア１０２のバランス性及び耐震性が向上する。図１２に示すように、コモンコア１０２の高さは、スナバコンデンサモジュール１００及びコンデンサ収容部１２４ａの高さより高い。また、図示しないが、コモンコア１０２の高さは、ヒートシンク５０から直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂまでの高さより高い。

図５に示すように、電力変換モジュール４０の三相端子６４ａ、６４ｂ、６４ｃに最も近い正極の直流接続端子部１２０ａにバスバー１５０の一端が接続され、該バスバー１５０は、三相端子６４ａ、６４ｂ、６４ｃからヒューズ６２ａ、６２ｂ側に向かって、コモンコア１０２の内部を貫通している。

バスバー１５０の他端である分岐点Ｊ１は、バスバー１５２に接続され、図５、図７に示すように、該バスバー１５２は電源ケーブル１５４ａを介して電源コネクタ３８に接続されている。また、真ん中に位置する負極の直流接続端子部１２０ｂにバスバー１５６の一端が接続され、該バスバー１５６は、三相端子６４ａ、６４ｂ、６４ｃからヒューズ６２ａ、６２ｂ側に向かって、コモンコア１０２の内部を貫通している。

バスバー１５６の他端である分岐点Ｊ２は、バスバー１５８に接続され、図５、図７に示すように、該バスバー１５８は電源ケーブル１５４ｂを介して電源コネクタ３８に接続されている。これにより、正極の直流接続端子部１２０ａはバッテリ１８の正極側と、負極の直流接続端子部１２０ｂはバッテリ１８の負極側とそれぞれ接続される。コモンコア１０２がヒューズ６２ａ、６２ｂ側に寄せて設けられているので、バスバー１５０と直流接続端子部１２０ａとの接続、及び、バスバー１５６と直流接続端子部１２０ｂとの接続を、コモンコア１０２が邪魔することなく、バスバー１５０、１５６の直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂへの接続が容易になり、接続性が向上する。また、バスバー１５０、１５６の形状を簡素化することができる。

電源ケーブル１５４ａ、１５４ｂは、下方からヒートシンク５０に形成された貫通孔５０ａ、５０ｂを通ってパワーコントロールユニット３０内に挿入され、バスバー１５２、１５８の端部に接続されている。

ヒューズ６２ａ、６２ｂの一端とバスバー１５０の他端である分岐点Ｊ１とは、所定の距離を有するバスバー１６０によって接続され、バスバー１６０のヒューズ６２ａ、６２ｂとの接続点である分岐点Ｊ３と、ダイオード１０４のカソードとは、バスバー１６２によって接続されている。バスバー１６０に充電電流を検出するホール素子を利用した電流センサ１６４が設けられている。ヒューズ６２ａの他端は、ノーマルモードコイル１６６を介して、電源コンプレッサの一種であるエアコンコンプレッサ１６８の正極端子に接続され、ヒューズ６２ｂの他端は、ヒータ１７０の正極端子に接続される（図５、図８参照）。ノーマルモードコイル１６６を設けることで、エアコンコンプレッサ１６８の共振周波数をパワーコントロールユニット３０の共振周波数帯からずらすことができ、エアコンコンプレッサ１６８及びパワーコントロールユニット３０間で共振現象が発生することを抑制することができる。このヒューズ６２ａ、６２ｂ、ノーマルモードコイル１６６は、コイル収納部１７２に設けられている。

ダイオード１０４のカソードは、抵抗Ｒ、プレコンタクタ１１０を介して、第１メインコンタクタ１０６の一端に接続され、ダイオード１０４のアノードは、バスバー１７４によって、第１メインコンタクタ１０６の前記一端に接続される。

コイル収納部１７２に設けられたエアコンコンプレッサ１６８及びヒータ１７０の負極端子に接続するためのバスバー１７５と、バスバー１５６の他端である分岐点Ｊ２とは、バスバー１７６によって接続され、バスバー１７５と第２メインコンタクタ１０８の一端とは、バスバー１７８によって接続される。

分岐点Ｊ３と、バスバー１８０の一端とが接続され、バスバー１８０の他端は、図７に示すように、バスバー１８２によって充電器８４の第１正極端子１８４ａに、バスバー１８６によってＤＣ／ＤＣコンバータ８６の第１正極端子１８８ａにそれぞれ接続される。電源ケーブル１５４ｂと接続されるバスバー１５８の端部とバスバー１９０の一端とが接続され、バスバー１９０の端部は、図７に示すように、バスバー１９２によって充電器８４の第１負極端子１８４ｂに、バスバー１９４によってＤＣ／ＤＣコンバータ８６の第１負極端子１８８ｂにそれぞれ接続される。

充電器８４の第２正極端子２００ａ及び第２負極端子２００ｂは、ケーブル２０２を介してコネクタ２０４（図８参照）に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６の第２正極端子２０６ａ及び第２負極端子２０６ｂは、パワーコントロールユニット３０の外部に導出したケーブル２０８に接続される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６が降圧した電力は、ケーブル２０８によって電気自動車１０に搭載された低電圧系のデバイスに供給される。

また、電力変換モジュール４０は、図５に示すように、Ｕ相端子２１０ａ、Ｖ相端子２１０ｂ、及びＷ相端子２１０ｃを有し、Ｕ相端子２１０ａに三相端子６４ａが接続され、Ｖ相端子２１０ｂに三相端子６４ｂが接続され、Ｗ相端子２１０ｃに三相端子６４ｃが接続される。

図７に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６及び充電器８４は、長手方向が互いに直行するように配置され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６の長辺と充電器８４の短辺とが隣り合うように配置されている。

コネクタ２０４に接続されたプラグ２１２が図示しない商業用コンセント（外部電力）に接続されることで、１００Ｖ又は２００Ｖの交流電力が充電器８４に供給され、充電器８４は、バッテリ１８を普通充電する（図８参照）。

図１３は、図５のヒートシンク５０の上方にアッパーケース５２を載置したときの上面図である。なお、図１３においては、平滑コンデンサモジュール８０の図示を省略している。アッパーケース５２には、急速充電用コネクタ２２０が設けられており、第１メインコンタクタ１０６の他端及び第２メインコンタクタ１０８の他端が、バスバー２２２、２２４を介して急速充電用コネクタ２２０に接続される。急速充電用コネクタ２２０には、給電ステーションに設けられた図示しない高圧の直流電力を供給する急速充電器（外部電力）の充電器側コネクタ２２６と接続するコネクタ２２８が接続される（図８参照）。前記急速充電器の充電器側コネクタ２２６とコネクタ２２８とが接続されることで、前記急速充電器はバッテリ１８を急速充電する。

このような構成を有するパワーコントロールユニット３０は、走行時は、バッテリ１８から直流の放電電流が分岐点Ｊ１を介して電力変換モジュール４０に供給され、電力変換モジュール４０は供給された直流電力を三相の交流電力に変換して走行用モータ２８に供給する。また、充電時は、充電器８４又は急速充電用デバイス６０から分岐点Ｊ３及びＪ１を介してバッテリ１８に充電電流が供給され、バッテリ１８は充電される。

従って、バッテリ１８から電力変換モジュール４０側と、充電器８４及び急速充電用デバイス６０側とに分岐する分岐点Ｊ１（第１分岐点）と、分岐点Ｊ１から充電器８４側と急速充電用デバイス６０側とに分岐する分岐点Ｊ３（第２分岐点）との間に設けられたバスバー１６０には、走行時には電力変換モジュール４０に供給される放電電力が流れず、充電時には、充電器８４又は急速充電用デバイス６０からバッテリ１８に供給される直流の充電電流が流れるので、該バスバー１６０に電流センサ１６４を設けることで、充電電流の検出精度が向上し、充電電流を正確に検出することができるとともに、電流センサ１６４の発熱を抑制することができ、電流センサ１６４の寿命が向上する。また、充電器８４からの充電電流と急速充電用デバイス６０からの充電電流とを１つの電流センサで検出することができる。なお、ＥＣＵ４２は、電流センサ１６４の検出結果に基づいて、普通充電及び急速充電の充電状態（どのくらい充電されたか）を算出する。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６、エアコンコンプレッサ１６８、及びヒータ１７０は、充電時も駆動する負荷であることから、充電時にＤＣ／ＤＣコンバータ８６、エアコンコンプレッサ１６８、及びヒータ１７０（以下、負荷）が駆動した場合は、充電器８４又は急速充電用デバイス６０からの電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６、エアコンコンプレッサ１６８、及びヒータ１７０に供給される。

しかしながら、分岐点Ｊ３は、バッテリ１８からの電流が、最初に、充電器８４及び急速充電用デバイス６０側と、前記負荷側とに分岐する分岐点（第３分岐点）でもあるので、分岐点Ｊ３と分岐点Ｊ３よりバッテリ１８側に設けられる分岐点Ｊ１との間に設けられたバスバー１６０には、前記負荷に供給される電流が流れずに、充電電流のみが流れる。従って、電流センサ１６４は、正確にバッテリ１８に供給される充電電流のみを検出することができ、充電電流の検出精度が向上する。

なお、分岐点Ｊ３を第２分岐点及び第３分岐点として機能させたが、第２分岐点と第３分岐点を異なる位置に別個に設けてもよい。この場合は、分岐点Ｊ１（第１分岐点）と第２分岐点との間に第３分岐点を設ける。また、正極側のバスバーに電流センサ１６４を設けるようにしたが、負極側のバスバーに電流センサ１６４を設けるようにしてもよい。つまり、図５〜図８で示したバスバーの正極と負極とを入れ替えるようにしてもよい。詳しく説明するならば、バスバー１５０を負極の直流接続端子部１２０ｂに接続し、バスバー１５６を正極の直流接続端子部１２０ａに接続してもよい。これにより、バスバー１６０に設けられた電流センサ１６４は、負極側を流れる電流を検出することになる。

以上のように、バッテリ１８と電力変換モジュール４０とは、バスバー１５０、１５２、１５６、１５８によって接続されるとともに、バッテリ１８と電力変換モジュール４０との間には、平滑コンデンサモジュール８０、スナバコンデンサモジュール１００、及びコモンコア１０２が介装される。また、ヒューズ６２ａ、６２ｂ、急速充電用デバイス６０、充電器８４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６は、バスバー１５２、１５８、１６０、１６２、１７６、１７８、１８０、１８２、１８６、１９０、１９２、１９４によってバッテリ１８に接続されるとともに、平滑コンデンサモジュール８０、スナバコンデンサモジュール１００、及びコモンコア１０２を介してバスバー１５０、１５６、１５８、１６０、１６２、１７６、１７８、１８０、１８２、１８６、１９０、１９２、１９４によって電力変換モジュール４０に接続される。従って、電力変換モジュール４０で発生したサージ電圧及び放射ノイズが、バッテリ１８、ヒューズ６２ａ、６２ｂ、急速充電用デバイス６０、充電器８４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６に伝達されるのを抑制することができる。

図１４は、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を設けない場合と設けた場合とで、バッテリ１８、ヒューズ６２ａ、６２ｂ、急速充電用デバイス６０、充電器８４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６に伝達されるサージ電圧及び放射ノイズの一例を示す図である。

領域Ｏは、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を設けない場合に、バッテリ１８、ヒューズ６２ａ、６２ｂ、急速充電用デバイス６０、充電器８４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６に伝達されるサージ電圧及び放射ノイズを示している。

領域Ｐは、スナバコンデンサモジュール１００のみを設けた場合に、バッテリ１８、ヒューズ６２ａ、６２ｂ、急速充電用デバイス６０、充電器８４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６に伝達されるサージ電圧及び放射ノイズを示している。領域Ｏと領域Ｐとを比較すると、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を設けない場合に比べ、スナバコンデンサモジュール１００を設けると、サージ電圧が低減されているのがわかる。なお、放射ノイズは殆ど低減されていない。

領域Ｑは、コモンコア１０２のみを設けた場合に、バッテリ１８、ヒューズ６２ａ、６２ｂ、急速充電用デバイス６０、充電器８４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６に伝達されるサージ電圧及び放射ノイズを示している。領域Ｏと領域Ｑとを比較すると、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を設けない場合に比べ、コモンコア１０２を設けると、放射ノイズが低減されているのがわかる。なお、サージ電圧は殆ど低減されていない。

領域Ｒは、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を設けた場合に、バッテリ１８、ヒューズ６２ａ、６２ｂ、急速充電用デバイス６０、充電器８４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８６に伝達されるサージ電圧及び放射ノイズを示している。

領域Ｏと領域Ｒとを比較すると、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を設けない場合に比べ、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を設けると、サージ電圧及び放射ノイズが共に低減されているのがわかる。また、領域Ｐと領域Ｒとを比較するとわかるように、スナバコンデンサモジュール１００のみを設けた場合に比べ、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を共に設けた方が、よりサージ電圧が低減されている。また、領域Ｑと領域Ｒとを比較するとわかるように、コモンコア１０２のみを設けた場合に比べ、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を共に設けた方が、より放射ノイズが低減されている。

また、長手方向が互いに平行するようにスナバコンデンサモジュール１００とコモンコア１０２とを配置するので、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２の配置面積を小さくすることができ、パワーコントロールユニット３０内のデッドスペースを有効活用することができる。従って、パワーコントロールユニット３０の小型化を図ることできる。

また、スナバコンデンサモジュール１００とコモンコア１０２とを、その長手方向の一端が揃うように配置し、コモンコア１０２の他端側に設けた直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂに、コモンコア１０２を貫通したバスバー１５０、１５６を接続したので、バスバー１５０、１５６と直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂとの接続性が向上し、バスバー１５０、１５６の形状を簡素化することができ、パワーコントロールユニット３０の小型化を図ることができる。更に、直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂとスナバコンデンサモジュール１００の接続端子部１２６ａ、１２６ｂとを、バスバーを介することなく直接接続するので、スナバコンデンサモジュール１００を電力変換モジュール４０側により近づけて接続することができ、パワーコントロールユニット３０の小型化を図ることができるとともに、サージ電圧をより効果的に抑制することができる。

また、スナバコンデンサモジュール１００を収容するコンデンサ収容部１２４ａと、コモンコア１０２を収容するコア収容部１２４ｂとを一体形成して、１つのユニットとするので、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２の取り付け性が向上する。

また、コンデンサ収容部１２４ａの長手方向の面であって、電力変換モジュール４０と対向する面に、スナバコンデンサモジュール１００を挿入するための第１開口部１３０が、コア収容部１２４ｂの上面にコモンコア１０２を挿入するための第２開口部１３４がそれぞれ別個に設けられ、第１開口部１３０及び第２開口部１３４から樹脂部材１３２、１３６を投入して、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を固定するので、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２の前後方向の配置面積を狭くすることができ、パワーコントロールユニット３０の小型化を図ることができる。つまり、１つの開口部からスナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を挿入し、該１つの開口部から樹脂部材を投入する場合に比べ、スナバコンデンサモジュール１００及びコモンコア１０２を電力変換モジュール４０側に詰めて配置することができるので、配置面積を小さくすることができる。

コモンコア１０２は楕円形状であり、長軸が上下方向、短軸がヒートシンク５０の平面方向となるように、コモンコア１０２をコア収容部１２４ｂに挿入されるので、コモンコア１０２の前後方向における載置面積を狭くすることができ、パワーコントロールユニット３０の小型化を図ることができる。

また、コモンコア１０２は、内周の一部が少なくとも樹脂部材によって埋没しているので、コモンコア１０２のバランス性、耐震性が向上し、コモンコア１０２の内周と、コモンコア１０２を貫通するバスバー１５０、１５６とが接触することを抑制することができる。また、コモンコア１０２とコンデンサ収容部１２４ａとの間には、衝撃緩衝剤１３８が設けられているので、コモンコア１０２の耐震性が向上する。

直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂのヒートシンク５０からの高さは、スナバコンデンサモジュール１００及びコンデンサ収容部１２４ａの高さより高いので、コモンコア１０２を貫通したバスバー１５０、１５６を、直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂに接続する際に、スナバコンデンサモジュール１００及びコンデンサ収容部１２４ａが邪魔にならず、バスバー１５０、１５６と直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂとの接続性が向上し、バスバー１５０、１５６の形状を簡素化することができ、パワーコントロールユニット３０の小型化を図ることができる。

コモンコア１０２の高さは、スナバコンデンサモジュール１００の高さよりも高いので、コモンコア１０２を貫通したバスバー１５０、１５６をスナバコンデンサモジュール１００及びコンデンサ収容部１２４ａの上で通し易くなり、バスバー１５０、１５６と直流接続端子部１２０ａ、１２０ｂとの接続性が向上し、バスバー１５０、１５６の形状を簡素化することができ、パワーコントロールユニット３０の小型化を図ることができる。

以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０…電気自動車 １２…車体
１８…バッテリ ２８…走行用モータ
３０…パワーコントロールユニット ３４…電源ケーブル
３６、３８…電源コネクタ ４０…電力変換モジュール
４２…ＥＣＵ ４４…三相ケーブル
４６、４８…電力コネクタ ５０…ヒートシンク
５２…アッパーケース ５４…上カバー
５６…ロアケース ５８…下カバー
６０…急速充電用デバイス ６２ａ、６２ｂ…ヒューズ
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ…三相端子 ６６…三相端子台
７２…充電デバイス室 ７４…ヒューズ室
７６…電力変換室 ７８…三相端子室
８０…平滑コンデンサモジュール ８２…平滑コンデンサ収容部
８４…充電器 ８６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００…スナバコンデンサモジュール １０２…コモンコア
１０４…ダイオード １０６…第１メインコンタクタ
１０８…第２メインコンタクタ １１０…プレコンタクタ
１１２…バッテリセル １１４…バッテリモジュール
１１６、１６４…電流センサ １２０ａ、１２０ｂ…直流接続端子部
１２２…コア内蔵スナバコンデンサ部 １２４ａ…コンデンサ収容部
１２４ｂ…コア収容部
１２６ａ、１２６ｂ、１２８ａ、１２８ｂ…接続端子部
１３０…第１開口部 １３２、１３６…樹脂部材
１３４…第２開口部 １３８…衝撃緩衝剤
１５０、１５２、１５６、１５８、１６０、１６２、１７４、１７５、１７６、１７８、１８０、１８２、１８６、１９０、１９２、１９４、２２２、２２４…バスバー

Claims (2)

1. 複数のバッテリセルが並列に接続されたバッテリの電力を駆動モータに供給するための車両に搭載されるパワーコントロールユニットにおいて、
   バッテリの直流電力を交流電力に変換する電力変換モジュールと、
   外部電力を用いて前記バッテリを普通充電する充電器及び急速充電する急速充電用デバイスと、
   前記バッテリ、前記電力変換モジュール、前記充電器、及び前記急速充電用デバイスを接続する接続線と、
   前記接続線に設けられる充電電流を検出する電流センサと、
   前記電流センサの検出結果に基づいて、普通充電及び急速充電の充電状態を算出する制御部と、
   を備え、
   前記接続線は、前記バッテリから、前記電力変換モジュール側と、前記充電器及び前記急速充電用デバイス側とに分岐する第１分岐点と、前記第１分岐点から前記充電器側と前記急速充電用デバイス側とに分岐する第２分岐点とを有し、
   前記第１分岐点と前記第２分岐点とを所定の距離離し、前記電流センサは、前記第１分岐点と前記第２分岐点との間の前記接続線に設けられる
   ことを特徴とするパワーコントロールユニット。
2. 請求項１に記載のパワーコントロールユニットにおいて、
   前記接続線は、前記第１分岐点から前記第２分岐点までの間に設けられる第３分岐点を有し、前記第３分岐点で、充電時に駆動する負荷側と、前記充電器及び前記急速充電用デバイス側とに分岐し、
   前記電流センサは、前記第１分岐点と前記第３分岐点との間の前記接続線に設けられる
   ことを特徴とするパワーコントロールユニット。

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