JP2020057547A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタが上方から挿通されるボルトで固定される電気機器に関し、コネクタの耐振動性を向上させる技術を提供する。【解決手段】電力制御装置１０（電気機器）は、後面１１ａにＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６が固定されている。ＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６は、それぞれ、上方から挿通される２本のボルト４１ａ、４１ｂで固定されている。後面１１ａから、筐体１１に固定されているボルト４１ａ、４１ｂのそれぞれまでの距離が互いに異なっている。ボルト４１ａ、４１ｂを通る直線が後面１１ａに対して交差する。従って、ボルト４１ａ、４１ｂを通る直線を回転軸としたコネクタ揺動が生じ難くなる。【選択図】図４

Description

本明細書が開示する技術は、側面にコネクタが接続される電気機器に関する。

特許文献１に側面（後面）に２個のコネクタが接続されている電気機器が開示されている。その電気機器は、自動車に搭載されており、走行用のモータの駆動電力を制御する電力制御装置である。電力制御装置は、自動車のフロントコンパートメントにて、走行用のモータを収容しているトランスアクスルの上に隙間を隔てて固定されている。

特開２０１８−２３２１７号公報

フロントコンパートメントでのコネクタの着脱作業を容易にするため、コネクタは、上方から挿通される２本のボルトで固定されることがある。その場合、コネクタは上方だけで支持される片持ち支持状態になる。特に、２本のボルトが電力制御装置の後面に平行に配置されていると、２本のボルトの並び方向が後面と平行になり、コネクタの下部が後面から離れたり近づいたりする揺動が生じ易くなる。本明細書は、コネクタが上方から挿通されるボルトで固定される電気機器に関し、コネクタの耐振動性を向上させる技術を提供する。なお、本明細書が開示する技術は、電力制御装置に限られず、あらゆる電気機器に適用可能である。

本明細書が開示する電気機器は、側面にコネクタが接続されている電気機器であり、そのコネクタは、上方から挿通される２本のボルトで固定されている。側面から、電気機器に固定されているそれぞれのボルトまでの距離が互いに異なっている。

上記した構成によれば、コネクタの回転軸は２本のボルトの並び方向となるが、その回転軸はコネクタが固定されている側面に交差することになる。従って、コネクタの下部が電気機器の側面から離れたり近づいたりする揺動が生じ難くなる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

ハイブリッド車のフロントコンパートメント内のデバイスレイアウトを示す斜視図である。 ハイブリッド車の電力制御装置とその周辺機器のブロック図である。 トランスアクスルと電力制御装置の側面図である。 電力制御装置の後面を含む部分斜視図である。 変形例の電力制御装置の後面を含む部分斜視図である。

図面を参照して実施例の電気機器を説明する。実施例の電気機器は、ハイブリッド車に搭載される電力制御装置１０である。電力制御装置１０は、走行用のモータの駆動電力を制御するデバイスである。図１に、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント９０の中のデバイスレイアウトを示す。なお、図中の座標系は、Ｆ軸の正方向が車両前方を示しており、Ｖ軸の正方向が車両上方を示している。Ｈ軸の正方向は車両の左側方を示している。なお、図１では、フロントコンパートメント９０に搭載されているデバイスを模式化して描いてある。

フロントコンパートメント９０には、エンジン９５、トランスアクスル３０、電力制御装置１０、補機バッテリ５、ブレーキアクチュエータ９１が収容されている。フロントコンパートメント９０には他にも様々なデバイスが収容されているが、それらの図示と説明は省略する。

ハイブリッド車１００は、走行用に、２個のモータ７ａ、７ｂとエンジン９５を備えている。２個のモータ７ａ、７ｂは、トランスアクスル３０の筐体に収容されている。トランスアクスル３０には、モータ７ａ、７ｂのほか、動力分配機構とデファレンシャルギアが備えられている。トランスアクスル３０とエンジン９５は連結されている。動力分配機構は、エンジン９５の出力トルクとモータ７ａ、７ｂの出力トルクを合成／分配するギアセットである。動力分配機構は、高トルクが要求されたときには、エンジン９５の出力トルクとモータ７ａ、７ｂの出力トルクを合成してデファレンシャルギアへ伝達する。また、動力分配機構は、状況に応じて、エンジン９５の出力トルクを分割してデファレンシャルギアと一方のモータ７ａへ伝達する。その場合、ハイブリッド車１００は、エンジントルクで走行しながらモータ７ａで発電する。モータ７ａは、エンジン９５を始動するセルモータとしても機能する。

エンジン９５とトランスアクスル３０は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン９５とトランスアクスル３０は、車両の構造強度を担保する２本のサイドメンバ９２に懸架されている。なお、図１では、一方のサイドメンバは見えていない。

トランスアクスル３０の上面に、電力制御装置１０が固定されている。電力制御装置１０は、不図示のメインバッテリの直流電力を昇圧するとともに、昇圧した直流電力をモータ駆動に適した交流電力（駆動電力）に変換するデバイスである。

図２に、電力制御装置１０の内部と電力制御装置１０に接続されている周辺機器のブロック図を示す。電力制御装置１０は、その内部に、コンバータ回路１２、２個のインバータ回路１３ａ、１３ｂ、及び、コンバータ回路１２とインバータ回路１３ａ、１３ｂを制御する制御基板１４を備えている。

電力制御装置１０は、ＤＣパワーケーブル２５を介してメインバッテリ３と接続されている。符号１５は、ＤＣパワーケーブル２５の先端に取り付けられているコネクタ（ＤＣパワーコネクタ１５）を示している。メインバッテリ３の出力は１００ボルト以上であり、メインバッテリ３の電力でモータ７ａ、７ｂが駆動される。メインバッテリ３の出力電力は、コンバータ回路１２に入力される。コンバータ回路１２は、メインバッテリ３の出力電圧を昇圧してインバータ回路１３ａ、１３ｂに供給する。インバータ回路１３ａ、１３ｂは、昇圧された直流電力を、モータ駆動に適した交流電力に変換する。インバータ回路１３ａ、１３ｂの出力は、それぞれ、モータコネクタ１７とモータパワーケーブル２７を介してモータ７ａ、７ｂに供給される。

コンバータ回路１２とインバータ回路１３ａ、１３ｂは、制御基板１４に実装された制御回路によって制御される。制御基板１４の制御回路は、補機バッテリ５から電力供給を受けて動作する。制御基板１４の制御回路は、外部の上位制御器６からの指令を受けて動作する。補機バッテリ５と上位制御器６は、通信ケーブルと通信コネクタ１８を介して電力制御装置１０の制御基板１４と接続されている。

なお、補機バッテリ５は、電力制御装置１０の中の制御基板１４のほか、１２ボルトで動作する他の機器にも電力を供給する。ハイブリッド車１００に搭載されている機器の中で、１２ボルトで動作する機器は、補機と総称される。補機バッテリ５は、フロントコンパートメント９０に搭載されている（図１参照）。

電力制御装置１０の筐体は、メインバッテリ３とエアコンコンプレッサ４の間の電力中継器を兼ねている。エアコンケーブル２６とエアコンコネクタ１６を介して、電力制御装置１０からエアコンコンプレッサ４にメインバッテリ３の電力が供給される。

図１に戻ってフロントコンパートメント９０におけるデバイスレイアウトの説明を続ける。電力制御装置１０は、トランスアクスル３０の上方に、フロントブラケット９３とリアブラケット９４を介して支持されている。電力制御装置１０の筐体１１の後面には、２個のコネクタ（ＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６）が接続されている。電力制御装置１０の後方には、ブレーキアクチュエータ９１が配置されている。

図３に、トランスアクスル３０と電力制御装置１０の側面図を示す。図３でも、座標系のＦ軸正方向は車両前方を表し、Ｖ軸正方向は上方を表す。Ｈ軸の正方向は車両の左側方を指している。また、図３のＸＹＺ座標系は電力制御装置１０の筐体１１を基準とした座標系であり、Ｘ軸は筐体１１の底面に平行な方向に延びており、Ｚ軸は筐体の後面１１ａに平行な方向に延びている。ＸＹＺ座標系は、後に参照する図４の斜視図を理解し易くするために描いてある。＋Ｘ方向、−Ｘ方向は、それぞれ、電力制御装置１０を車両に固定したときの車両前方と後方に相当する。説明の便宜上、筐体１１の四方の側面のうち、法線が−Ｘ方向を向く側面を後面１１ａと称することにする。

先に述べたように、電力制御装置１０は、トランスアクスル３０の上面３０ａに、フロントブラケット９３とリアブラケット９４を介して支持されている。電力制御装置１０とトランスアクスル３０の間には、隙間ＳＰが確保されている。電力制御装置１０が直接にトランスアクスル３０の上面３０ａに固定されていないのは、トランスアクスル３０からの振動を遮断するためである。なお、フロントブラケット９３と電力制御装置１０の筐体１１の間には不図示の防振ブッシュが挟まれている。リアブラケット９４と電力制御装置１０の筐体１１の間にも不図示の防振ブッシュが挟まれている。

筐体１１の左側面にモータコネクタ１７が接続されており、筐体１１の後面１１ａにＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６が接続されている。図３では、エアコンコネクタ１６はＤＣパワーコネクタ１５の紙面奥側に位置しており、見えない。筐体１１の上面には通信コネクタ１８（図２参照）が接続されているが、図では通信コネクタ１８の図示は省略している。

図４を参照しつつ、ＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６の接続構造を説明する。図４は、電力制御装置１０の筐体１１の後面１１ａを示した部分斜視図である。図４では、ＤＣパワーコネクタ１５は取り外して描いてある。なお、先に述べたように、筐体１１の上面には通信コネクタ１８が接続されているが、その図示は省略した。

筐体１１の後面１１ａには水平方向に延びるフランジ４４ａが設けられている。フランジ４４ａには貫通孔４５ａ、４５ｂが設けられている。一方、ＤＣパワーコネクタ１５の上面にはボルト孔１５ａ、１５ｂが設けられている。ＤＣパワーコネクタ１５は、その上面が筐体１１のフランジ４４ａの下面に接するように配置され、貫通孔４５ａ、４５ｂを通してボルト４１ａ、４１ｂで固定される。図中の符号４３は、後面１１ａに設けられた開口であり、開口４３の内側に、筐体側の金属端子（不図示）が配置されている。図中の符号１５ｃは、ＤＣパワーコネクタ１５に設けられた開口であり、開口１５ｃの内側に、コネクタ側の金属端子（不図示）が配置されている。ＤＣパワーコネクタ１５を筐体１１に取り付けると、筐体側の金属端子とコネクタ側の金属端子が接触し、導通する。

フランジ４４ａに設けられた２個の貫通孔４５ａ、４５ｂは、図中の座標系のＸ方向の位置が距離ｄＬだけ異なっている。別言すれば、筐体１１の後面１１ａから２個の貫通孔４５ａ、４５ｂのそれぞれまでの距離が距離ｄＬだけ異なっている。貫通孔４５ａ、４５ｂのそれぞれにボルト４１ａ、４１ｂのそれぞれが挿通される。従って、後面１１ａから、筐体１１に固定されているボルト４１ａ、４１ｂのそれぞれまでの距離が異なっている。貫通孔４５ａ、４５ｂは、ＤＣパワーコネクタ１５の固定位置に相当するから、さらに別言すれば、後面１１ａからＤＣパワーコネクタ１５のそれぞれの固定位置までの距離が距離ｄＬだけ異なっている。ＤＣパワーコネクタ１５の下端から、ＤＣパワーケーブル２５が延びている。

ＤＣパワーコネクタ１５は、上面の２箇所（貫通孔４５ａ、４５ｂの位置）で固定される。従ってＤＣパワーコネクタ１５は、上端で片持ち支持される構造となる。電力制御装置１０は、トランスアクスル３０の上に固定されており、車両の振動、および、トランスアクスル３０の振動を受ける。上部を片持ち支持されたＤＣパワーコネクタ１５は２個の固定点を通る直線を回転軸にして揺動する。特に、下端からＤＣパワーケーブル２５が延びているので、振動を受けてＤＣパワーケーブル２５がふらつくと、ＤＣパワーコネクタ１５は、下端が前後方向（後面１１ａに近づいたり遠ざかったりする方向）に振動し易くなるおそれがある。上記した構成によれば、ＤＣパワーコネクタ１５の回転軸は２本のボルトの並び方向となるが、その回転軸はＤＣパワーコネクタ１５が固定されている後面１１ａに交差することになる。従って、ＤＣパワーコネクタ１５の下部が後面１１ａから離れたり近づいたりする揺動が生じ難くなる。

筐体１１の後面１１ａには、エアコンコネクタ１６も固定されている。エアコンコネクタ１６も、上方から挿通される２本のボルト４１ａ、４１ｂで後面１１ａから突出するフランジ４４ｂに固定される。ボルト４１ａ、４１ｂの後面１１ａからの距離は距離ｄＬだけ異なっている。エアコンコネクタ１６の下端からエアコンケーブル２６が延びている。この固定構造は、ＤＣパワーコネクタ１５の固定構造と同じである。従って、エアコンコネクタ１６も揺動し難い。

（変形例）図５を参照して変形例の電力制御装置１１０を説明する。図５は、図４と同じ構図であり、電力制御装置１１０の後部の斜視図である。電力制御装置１１０では、筐体１１１の後面１１１ａに、突起１４３ａが設けられており、ＤＣパワーコネクタ１１５の上端にフランジ１４４ａが設けられている。突起１４３ａの上面にボルト孔１４５ａ、１４５ｂが設けられており、ＤＣパワーコネクタ１１５のフランジ１４４ａは、ボルト孔１４５ａ、１４５ｂに上から挿通されるボルト４１ａ、４１ｂによって筐体１１１に固定される。ＤＣパワーコネクタ１１５の下端からＤＣパワーケーブル２５が延びている。筐体１１１の後面１１１ａからボルト孔１４５ａ、１４５ｂのそれぞれまでの距離は距離ｄＬだけ異なっている。実施例の電力制御装置１０では筐体１１にフランジ４４ａ、４４ｂが設けられているのに対して変形例の電力制御装置１１０でＤＣパワーコネクタ１１５にフランジ１４４ａが設けられている点で相違する。しかし、電力制御装置１１０もＤＣパワーコネクタ１１５は上部の２箇所で筐体１１１に固定され、後面１１１ａから２箇所の固定位置までの距離が異なっている。変形例の電力制御装置１１０も上部を片持ち支持されているＤＣパワーコネクタ１１５は下端が揺動し難い。

筐体１１１の後面１１１ａにはエアコンコネクタ１１６も固定されている。エアコンコネクタ１１６も上部にフランジ１４４ｂを備えている。筐体１１１の後面１１１ａにはエアコンコネクタ１１６を取り付ける突起１４３ｂが設けられており、突起１４３ｂの上面にボルト孔（図５では不図示）が設けられている。エアコンコネクタ１１６のフランジ１４４ｂは、上から挿通されるボルト４１ａ、４１ｂによって筐体１１１に固定される。エアコンコネクタ１１６の下端からエアコンケーブル２６が延びている。筐体１１１の後面１１１ａからボルト４１ａ、４１ｂのそれぞれまでの距離は距離ｄＬだけ異なっている。エアコンコネクタ１１６も、ＤＣパワーコネクタ１１５と同様に、下端が揺動し難い。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。ＤＣパワーコネクタとエアコンコネクタは電力変換装置の後面に固定されている。ＤＣパワーコネクタとエアコンコネクタは、それぞれ、上方から挿通される２本のボルトで固定されている。電力変換装置の後面から固定されている２本のボルトのそれぞれまでの距離が相違している。図では、電力変換装置の筐体を、比較的に単純な直方体で描いてある。実際の筐体には、リブや突起など、多数の凹凸があり、後面は平坦ではない。その場合、後面の凹凸を平均したときの平面からそれぞれのボルトまでの距離が相違していればよい。

本明細書が開示する技術は、電力制御装置以外の電気機器に適用されてもよい。また、本明細書が開示する技術は、ＤＣパワーコネクタやエアコンコネクタ以外のコネクタが固定された電気機器に適用されてもよい。

実施例では、ＤＣパワーコネクタ１５、エアコンコネクタ１６は、電力制御装置１０の筐体１１の後面１１ａに固定されている。先に述べたように、筐体１１の四方の側面のうち、車両に取り付けられたときに車両後方を向く面を、便宜上、後面１１ａと称した。本明細書が開示する技術は、四方の側面のいずれかに固定されたコネクタを有する電力制御装置（電気機器）に適用されてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

７ａ、７ｂ：モータ
１０、１１０：電力制御装置
１１、１１１：筐体
１１ａ、１１１ａ：後面
１５、１１５：ＤＣパワーコネクタ
１５ａ、１５ｂ、１４５ａ、１４５ｂ：ボルト孔
１６、１１６：エアコンコネクタ
１７：モータコネクタ
１８：通信コネクタ
２５：ＤＣパワーケーブル
２６：エアコンケーブル
２７：モータパワーケーブル
３０：トランスアクスル
４１ａ、４１ｂ：ボルト
４４ａ、４４ｂ、１４４ａ、１４４ｂ：フランジ
４５ａ、４５ｂ：貫通孔
９０：フロントコンパートメント
９３：フロントブラケット
９４：リアブラケット
９５：エンジン
１００：ハイブリッド車
１４３ａ、１４３ｂ：突起

Claims (1)

1. 側面にコネクタが接続されている電気機器であり、
   前記コネクタは、上方から挿通される２本のボルトで固定されており、
   前記側面から、前記電気機器に固定されているそれぞれのボルトまでの距離が異なっている、電気機器。

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