JP2017077143A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】体格の小型化が図られる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置１は第１ケース１１、第１接続端子２１、第２接続端子２２、電力分岐部３０、第２ケース１２及びインターロック機構４０を有する。第１ケース１１は第１開口部１３、第２開口部１４及び開口間壁部１６を備える。第１開口部１３及び第２開口部１４は一方の壁１１１に形成される。開口間壁部１６は第１開口部２１と第２開口部２２との間に形成された壁部である。第１ケース１１の内側における開口間壁部１６に対向する領域Ｐにはインターロック機構４０の一部が配設されるインターロック配設部４５が形成される。【選択図】図５

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来、車両等に備えられる電力変換装置の直流電流経路には、特許文献１に開示されるように、電動エアコンやＰＴＣヒータ等へ直流電流を供給するための電力分岐部が備えられている。そして、直流電流経路には、過電流防止のためのヒューズが設けられている。このヒューズが切れた場合には、当該ヒューズが収納されたヒューズ収納部のカバーを開けてヒューズの交換を行う必要がある。そして、ヒューズ収納部にはカバーの開閉状態を検知するためにインターロック機構が備えられている。特許文献１に開示される構成では、インターロック機構は、インターロックコネクタと、インターロックコネクタに挿入されるインターロックピンとからなっている。このほかに、電力変換装置は、直流電流や交流電流を入出力するための複数の接続端子を備えている。

特開２０１４−１６６０４３号公報

しかしながら、特許文献１に開示される構成では、複数の接続端子が線状に並ぶとともに、その延長線上にインターロック機構が設けられている。そのため、電力変換装置の体格が複数の接続端子の並び方向に大きくなるという問題がある。並び方向の大きさを小さくするため、単にインターロック機構を電力変換装置に備えられる電子部品等と重ねて配置しようとすると、電力変換装置の体格が高さ方向に大きくなってしまう。特に、インターロックピンの挿入方向が電力変換装置の高さ方向と一致する場合には、電力変換装置の体格が高さ方向に顕著に大きくなる。一方、電力変換装置のケースには複数の接続端子と外部端子とを接続するために複数の開口部が設けられているとともに、ケースにおいて隣り合う開口部の間には、所定の幅の開口間壁部が設けられている。そして、ケース内側において開口間壁部に対向する領域は、デッドスペースとなりやすく、電力変換装置の体格を小型化することを阻害する要因の一つとなっている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、体格の小型化が図られる電力変換装置を提供しようとするものである。

電力変換回路を構成する電子部品（１０）を収納するとともに、一方の壁（１１１）に形成された第１開口部（１３）及び第２開口部（１４）と、上記第１開口部及び上記第２開口部の間に形成された壁部である開口間壁部（１６）と、を備える第１ケース（１１）と、
上記第１ケース内に位置して、上記第１開口部を介して第１外部端子（５１）が接続される第１接続端子（２１）と、
上記第１ケース内に位置して、上記第２開口部を介して第２外部端子（５２）が接続される第２接続端子（２２）と、
上記電力変換回路に接続されて外部装置（６０）へ電力を分岐させる電力分岐部（３０）と、
上記第１ケースに連結されて上記電力分岐部を収納するとともに、開閉可能なカバー（１２１）を備える第２ケース（１２）と
上記カバーの開閉状態を検知するインターロック機構（４０）と、
を有しており、
上記第１ケースの内側における上記開口間壁部に対向する領域（Ｐ）には、上記インターロック機構の一部が配設されるインターロック配設部（４５）が形成されている、電力変換装置（１）にある。

上記電力変換装置においては、第１ケースに形成された第１開口部及び第２開口部を介して第１接続端子及び第２接続端子が第１ケースの外側の第１外部端子及び第２外部端子に接続される。そして、第１ケースの内側において、第１開口部と第２開口部との間に位置する開口間壁部に対向する領域には、インターロック機構の一部が配設されている。これにより、線状に並んだ複数の接続端子の延長線上にインターロック機構が設けられる場合に比べて、電力変換装置の体格を、複数の接続端子の並び方向において小さくすることができる。さらに、インターロック機構の一部は、第１ケースの内側における開口間壁部に対向する領域というデッドスペースとなる領域に配設されるため、電力変換装置の体格が高さ方向に大きくなることが抑制される。そして、当該デッドスペースを活用することができるため、電力変換装置の体格の小型化に寄与する。

以上のごとく、本発明によれば、体格の小型化が図られた電力変換装置を提供することができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電力変換装置の側面図。 実施形態１における、電力変換装置の分解側面図。 実施形態１における、第２ケース及び電力分岐部を取り除いた状態の電力変換装置の上面図。 図１における、IV-IV線位置断面の一部拡大模式図。 図１における、V-V線位置断面の一部拡大模式図。 図１における、VI-VI線位置断面の一部拡大模式図。

（実施形態１）
電力変換装置の実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、図２に示すように、第１ケース１１と、第１接続端子２１と、第２接続端子２２と、電力分岐部３０と、第２ケース１２と、インターロック機構４０とを有する。

第１ケース１１は、図３に示すように、図示しない電力変換回路を構成する電子部品１０を収納する。
第１ケース１１は、図２に示すように、第１開口部１３、第２開口部１４及び開口間壁部１６を備える。

第１開口部１３及び第２開口部１４は、一方の壁１１１に形成される。
開口間壁部１６は、図１及び図５に示すように、第１開口部１３と第２開口部１４との間に形成された壁部である。

図４に示すように、第１接続端子２１は、第１ケース１１内に位置して、第１開口部１３を介して第１外部端子５１が接続される。
図６に示すように、第２接続端子２２は、第１ケース１１内に位置して、第２開口部１４を介して第２外部端子５２が接続される。
図５に示すように、電力分岐部３０は、図示しない電力変換回路に接続されて、図１に示すように外部装置６０へ電力を分岐させる。
第２ケース１２は、図５に示すように、第１ケース１１に連結されて電力分岐部３０を収納するとともに、開閉可能なカバー１２１を備える。
インターロック機構４０は、カバー１２１の開閉状態を検知する。
そして、図３、図５に示すように、第１ケース１１の内側における開口間壁部１６に対向する領域Ｐには、インターロック機構４０の一部が配設されるインターロック配設部４５が形成されている。

以下、本実施形態の電力変換装置１について、詳述する。
電力変換装置１において、第１ケース１１に収納された電力変換回路は、インバータ及びコンバータとしての機能を有する。電力変換回路を構成する電子部品１０としては、図示しない半導体素子を備える半導体モジュール、平滑コンデンサ、リアクトルなどを備える。

第１ケース１１は、図５に示すように、矩形の底部１１５と、図３、図５に示すように、矩形の底部１１５の４辺において、底部１１５に対してそれぞれ垂直に立設された４つの側壁１１１、１１２、１１３、１１４とを有する。図２、図５に示すように、底部１１５と反対側には壁は設けられておらず、開放部１１６が形成されている。一方の側壁１１１には、第１開口部１３と第２開口部１４が形成されている。なお、第１開口部１３と第２開口部１４の並んでいる方向を並び方向Ｘとし、底部１１５に垂直な方向を高さ方向Ｚとする。そして、並び方向Ｘ及び高さ方向Ｚの両方に垂直な方向を奥行き奥行き方向Ｙとする。

本実施形態では、図４、図６に示すように、第１開口部１３及び第２開口部１４の外縁１３ａ、１４ａにそれぞれシール当接部１５が形成されている。シール当接部１５には、第１開口部１３及び第２開口部１４をシールするためのシール部材１７が当接する。

さらに、図２、図３に示すように、第１ケース１１内には、バスバモジュール２５が設けられている。バスバモジュール２５は長尺に形成されている。図２に示すように、バスバモジュール２５は、樹脂製のモールド部２５１を有する。モールド部２５１には、第１ケース１１に固定される一対の固定部２５２が形成されている。また、モールド部２５１には、５個のナット２６がインサートされている。そして、当該ナット１４の周囲に、第１接続端子２１、第２接続端子２２を支持する第１端子台２６１、第２端子台２６２が形成されている。第１端子台２６１と第２端子台２６２とは、両者の間を連結して一体化する連結部２６３により、連結されている。これにより、第１接続端子２１と第２接続端子２２とが並び方向Ｘに沿って並んでいる。すなわち、第１接続端子２１と第２接続端子２２との並び方向は、第１開口部１３と第２開口部１４との並び方向Ｘと一致している。

本実施形態では、図２に示すように、モールド部２５１にインサートされていない２個の第１バスバ２１０と、モールド部２５１にインサートされている３個の第２バスバ２２０とが設けられている。第１バスバ２１０は、第１接続端子２１を有する。第１接続端子２１には、図４に示すように、第１開口部１３を介して、図示しない外部装置のコネクタ５０に設けられた第１外部端子５１が、ナット２６と図示しないボルトとを介して接続される。図４に示すように、第１外部端子５１の第１接続端子２１への接続方向である第２接続方向は、奥行き方向Ｙと平行である。そして、コネクタ５０にはシール部材１７としてのОリング１７が取り付けられており、Оリング１７がシール当接部１５としての第１開口部１３の外縁１３ａの端面１５に当接して、第１開口部１３がシールされる。なお、本実施形態では、コネクタ５０から第１外部端子５１と第１接続端子２１を介して、電力変換装置１に直流電力が供給されるように構成されている。

第２バスバ１２にも同様に、図６に示すように、図示しない外部装置のコネクタ５５に設けられた第２外部端子５２が、ナット２６と図示しないボルトとを介して接続される。図６に示すように、第２外部端子５２の第２接続端子２２への接続方向である第２接続方向は、上述の如く奥行き方向Ｙと平行である。そして、コネクタ５５にはシール部材１７としてのОリング１７が取り付けられており、Оリング１７がシール当接部１５としての第２開口部１４の外縁１４ａの端面１５に当接して、第２開口部１４がシールされる。なお、本実施形態では、第２接続端子２２と第２外部端子５２を介して電力変換装置１からコネクタ５５へ交流電力が出力されるように構成されている。

図５に示すように、第１ケース１１の開放部１１６には、第２ケース１２が接続される。第２ケース１２内には、電力分岐部３０が収納されている。第２ケース１２の第１ケース１１側は開放しており、第１ケース１１側と反対側には、貫通形成された第２ケース開口部１２２が形成されている。第２ケース開口部１２２には、第２ケース開口部１２２を覆うように、カバー１２１が着脱可能に設けられている。カバー１２１の第２ケース１２内側には、インターロックコネクタ４２が設けられている。

図示しないが、電力分岐部３０は、第１外部端子５１から入力された直流電力の一部を分岐させて、図１に示す外部装置６０に供給するように構成されている。本実施形態では、当該外部装置６０は、電動エアコンである。そして、図５に示すように、電力分岐部３０には過電流を防止するためのヒューズ３２が取り付けられている。そして、カバー１２１を開くことにより第２ケース１２を第１ケース１１から取り外すことなくヒューズ３２を交換できるようになっている。

さらに、図５に示すように、電力分岐部３０には、インターロックピン４１が挿入される取付孔３１が形成されている。インターロックピン４１には係合爪４１１が設けられており、取付孔３１に係合することにより、インターロックピン４１が取付孔３１に固定される。これにより、インターロックピン４１は電力分岐部３０を介して、図示しない制御回路に電気的に接続される。そして、インターロックピン４１がインターロックコネクタ４２に挿入されることにより、カバー１２１が閉まっていることを検知するように構成されている。

図２、図５に示すように、インターロックピン４１は、インターロックコネクタ４２への挿入方向、すなわち、接続方向が高さ方向Ｚと平行となっている。そして、インターロックピン４１の挿入する方向の後方側となる下端部４１２が、バスバモジュール２５に形成されたインターロック配設部４５に配設されることとなる。

本実施形態では、図２、図５に示すように、インターロック配設部４５は、第１ケース１１の内側における開口間壁部１６と対向する領域Ｐであって、図４に示すように、並び方向Ｘにおいて第１接続端子２１と第２接続端子２２との間の領域Ｐに形成されている。本実施形態では、インターロック配設部４５は、バスバモジュール２５の連結部２６３に凹状に形成されてなる。そして、本実施形態では、図２に示すように、インターロックピン４１及びインターロックコネクタ４２からなるインターロック機構４０の全体が、並び方向Ｘにおいて第１接続端子２１と第２接続端子２２との間Ｑに収まっている。

次に、本実施形態の電力変換装置における作用効果について、詳述する。
本実施形態の電力変換装置１においては、第１ケース１１に形成された第１開口部１３及び第２開口部１４を介して第１接続端子２１及び第２接続端子２２が第１ケース１１の外側の第１外部端子５１及び第２外部端子５２に接続される。そして、第１ケース１１の内側において、第１開口部１３及び第２開口部１４との間に位置する開口間壁部１６に対向する領域Ｐには、インターロック機構４０の一部であるインターロックピン４１の下端部４１２が配設されている。これにより、線状に並んだ第１接続端子２１、第２接続端子２２の延長線上にインターロック機構４０が設けられる場合に比べて、電力変換装置１の体格を、第１接続端子２１及び第２接続端子２２の並び方向Ｘにおいて小さくすることができる。さらに、インターロック機構４０の一部であるインターロックピン４１の下端部４１２は、第１ケース１１の内側における開口間壁部１６に対向する領域Ｐというデッドスペースとなる領域に配設されるため、電力変換装置１の体格が高さ方向に大きくなることが抑制される。そして、当該デッドスペースを活用することができるため、電力変換装置１の体格の小型化に寄与する。

また、本実施形態では、インターロック機構４０は、インターロックコネクタ４２と、該インターロックコネクタ４２に接続可能に構成されたインターロックピン４１とからなり、インターロックピン４１のインターロックコネクタ４２への接続方向である第１接続方向Ｚは、第１外部端子５１及び第２外部端５２の第１接続端子２１及び第２接続端子２２への接続方向である第２接続方向Ｙと異なっている、これにより、インターロックピン４１とインターロックコネクタ４２とからなるインターロック機構４０により、カバー１２１の開閉状態を容易に検出することができる。さらに、第１ケース１１の内側における開口間壁部１６に対向する領域Ｐというデッドスペースとなる領域を有効活用しやすくなる。

また、本実施形態では、インターロックピン４１のインターロックコネクタ４２への接続方向である第１接続方向Ｚは、第１外部端子５１及び第２外部端５２の第１接続端子２１及び第２接続端子２２への接続方向である第２接続方向Ｙに直交することとなっている。これにより、インターロック機構４０により、カバー１２１の開閉状態を検出することがさらに容易となる。さらに、第１ケース１１の内側における開口間壁部１６に対向する領域Ｐというデッドスペースとなる領域を一層有効活用しやすくなる。

また、本実施形態では、第１接続方向Ｚは、さらに第１接続端子２１と第２接続端子２２との並び方向Ｘにも直交している。インターロック機構４０によって、カバー１２１の開閉状態を確実に検出することができるとともに、第１ケース１１の内側における開口間壁部１６に対向する領域Ｐというデッドスペースとなる領域を有効活用するのに最も好ましくなる。

また、本実施形態では、インターロック配設部４５が、インターロックピン４１及びインターロックコネクタ４２とからなるインターロックコネクタ機構４０の全体が、並び方向Ｘにおいて、第１接続端子２１と第２接続端子２２との間に収まるように構成されている。これにより、本実施形態の電力変換装置１の並び方向Ｘにおける体格を確実に小さくすることができる。

また、本実施形態では、電力変換装置１は、第１接続端子２１を保持する第１端子台２６１と、第２接続端子２２を保持する第２端子台２６２と、第１端子台２６１と第２端子台２６２との間において両者を一体的に連結する連結部２６３と、を備えるバスバモジュール２５を有し、連結部２６３には凹状に形成されたインターロック配設部４５が設けられている。これによりバスバモジュール２５を備えた構成において、第１端子台２６１と第２端子台２６２とを一体化しつつ、電力変換装置１の体格の小型化を図ることができる。

なお、本実施形態では、バスバモジュール２５の連結部２６３にインターロック配設部４５を形成したが、これに替えて、連結部２６３を設けることなく、第１端子台２６１と第２端子台２６２とを分離した状態とすることにより、第１端子台２６１と第２端子台２６２との間に空隙を形成し、かかる空隙をインターロック配設部４５として利用してもよい。この場合にも連結部２６３を設けることによる作用効果を除いて、本実施形態と同等の作用効果を奏する。

また、本例では、電力分岐部３０により分岐された直流電力を外部装置６０としての電動エアコンに供給することとしたが、これに替えて、車両に搭載される補機類に直流電力を供給するようにしてもよい。

以上のごとく、本実施形態によれば、体格の小型化が図られた電力変換装置１を提供することができる。

１ 電力変換装置
１１ 第１ケース
１２ 第２ケース
１２１ カバー
１５ シール当接部
１７ シール部材
２１ 第１接続端子
２２ 第２接続端子
３０ 電力分岐部
４０ インターロック機構
４１ インターロックピン
４２ インターロックコネクタ
４５ インターロック配設部

Claims (6)

1. 電力変換回路を構成する電子部品（１０）を収納するとともに、一方の壁（１１１）に形成された第１開口部（１３）及び第２開口部（１４）と、上記第１開口部及び上記第２開口部の間に形成された壁部である開口間壁部（１６）と、を備える第１ケース（１１）と、
   上記第１ケース内に位置して、上記第１開口部を介して第１外部端子（５１）が接続される第１接続端子（２１）と、
   上記第１ケース内に位置して、上記第２開口部を介して第２外部端子（５２）が接続される第２接続端子（２２）と、
   上記電力変換回路に接続されて外部装置（６０）へ電力を分岐させる電力分岐部（３０）と、
   上記第１ケースに連結されて上記電力分岐部を収納するとともに、開閉可能なカバー（１２１）を備える第２ケース（１２）と
   上記カバーの開閉状態を検知するインターロック機構（４０）と、
   を有しており、
   上記第１ケースの内側における上記開口間壁部に対向する領域（Ｐ）には、上記インターロック機構の一部が配設されるインターロック配設部（４５）が形成されている、電力変換装置（１）。
2. 上記インターロック機構は、インターロックコネクタ（４１）と、該インターロックコネクタに接続可能に構成されたインターロックピン（４２）とからなり、上記インターロックピンの上記インターロックコネクタへの接続方向である第１接続方向は、上記第１外部端子及び上記第２外部端子の上記第１接続端子及び上記第２接続端子への接続方向である第２接続方向と異なっている、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記第１接続方向は、上記第２接続方向に直交する、請求項２に記載の電力変換装置。
4. 上記第１接続方向は、さらに上記第１接続端子と上記第２接続端子との並び方向に直交する、請求項３に記載の電力変換装置。
5. 上記インターロック配設部は、上記インターロック機構の全体が上記並び方向において、上記第１接続端子と上記第２接続端子との間に収まるように構成されている、請求項４に記載の電力変換装置。
6. 上記第１接続端子を保持する第１端子台（２６１）と、上記第２接続端子を保持する第２端子台（２６２）と、上記第１端子台と上記第２端子台との間において両者を一体的に連結する連結部（２６３）と、を備えるバスバモジュール（２５）を有し、上記連結部には凹状に形成された上記インターロック配設部が設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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