JP2021044862A - 車両用電力制御部のアース構造 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの電力制御部を備える車両において、アース構造の簡素化を図る。【解決手段】車両用電力制御部のアース構造１００は、電力を制御する第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１と、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１を支持するシャシボディ５と、第１ＰＣＵ１１の第１筐体１１ｂとシャシボディ５とを電気的に接続する第１アースケーブル１２と、第２ＰＣＵ２１の第２筐体２１ｂとシャシボディ５とを電気的に接続する第２アースケーブル２２と、第１ＰＣＵ１１の第１筐体１１ｂと第２ＰＣＵ２１の第２筐体２１ｂとを電気的に接続する導通ブラケット３０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用電力制御部のアース構造に関する。

例えば、特許文献１には、駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド車が記載されている。このようなモータを備える車両には、当該車両で利用される電力を制御する電力制御部（ＰＣＵ：Power Control Unit）が搭載されている。

電力制御部は、アースケーブルを介して車両のシャシボディと電気的に接続されている。また、電力制御部をより確実にシャシボディと接続するため、アース経路の２重化が行われている。具体的には、例えば、電力制御部とシャシボディとを２本のアースケーブルによって接続すること等が行われている。

特開２０１８−７６０２４号公報

上述したようなモータを備える車両において、例えばバス等の大型車両では、電力制御部が２つ設置されていることがある。この場合、アース経路を２重化するために１つの電力制御部に対して２本ずつアースケーブルを接続すると、アースケーブルの本数が多くなり、構造が複雑化することによって組付けに手間がかかったり、アースケーブルの付け忘れの可能性が高まる。

そこで、本発明は、２つの電力制御部を備える車両において、アース構造の簡素化が可能な車両用電力制御部のアース構造を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用電力制御部のアース構造は、モータを利用して走行する車両の電力を制御する第１電力制御部及び第２電力制御部と、第１電力制御部及び第２電力制御部を支持する車両のシャシボディと、第１電力制御部とシャシボディとを接続する第１アースケーブルと、第２電力制御部とシャシボディとを接続する第２アースケーブルと、第１電力制御部と第２電力制御部とを接続する導通ブラケットと、を備え、第１電力制御部は、シャシボディと同電位とされるべき第１筐体を有し、第２電力制御部は、シャシボディと同電位とされるべき第２筐体を有し、第１アースケーブルは、第１筐体とシャシボディとを電気的に接続し、第２アースケーブルは、第２筐体とシャシボディとを電気的に接続し、導通ブラケットは、第１筐体と第２筐体とを電気的に接続する。

この車両用電力制御部のアース構造では、第１電力制御部の第１筐体と第２電力制御部の第２筐体とが導通ブラケットによって電気的に接続されている。また、第１筐体は第１アースケーブルによってシャシボディに電気的に接続され、第２筐体は第２アースケーブルによってシャシボディに電気的に接続されている。すなわち、第１電力制御部は、第１筐体とシャシボディとを接続するアース経路として、第１ケーブルを経由したアース経路と、導通ブラケット、第２筐体、及び第２アースケーブルを経由したアース経路の２つのアース経路を有する。同様に、第２電力制御部は、第２筐体とシャシボディとを接続するアース経路として、第２ケーブルを経由したアース経路と、導通ブラケット、第１筐体、及び第１アースケーブルを経由したアース経路の２つのアース経路を有する。このように、導通ブラケットによって第１筐体と第２筐体とを接続することにより、１つの電力制御部に対して２本のアースケーブルを接続することなく、第１電力制御部及び第２電力制御部のそれぞれについて２つのアース経路を設けることができる。従って、車両用電力制御部のアース構造は、２つの電力制御部を備える車両において、アース構造の簡素化が可能となる。

車両用電力制御部のアース構造において、導通ブラケットは、ブラケット本体部と、ブラケット本体部の表面に設けられた導電性を有するメッキ層と、を有していてもよい。この場合、導通ブラケットは、メッキ層によって、ブラケット本体部の錆を抑制しつつ第１筐体と第２筐体とを電気的に接続することができる。

車両用電力制御部のアース構造において、導通ブラケットには、車両に搭載された車載部品が固定されていてもよい。この場合、車両用電力制御部のアース構造において、第１筐体と第２筐体とを電気的に接続する導通ブラケットは、車載部品を支持する部材として機能し得る。

上記車載部品は、車両の電装部品であってもよい。この場合、車両用電力制御部のアース構造において、導通ブラケットは、車両の電装部品を支持する部材として機能し得る。

車両用電力制御部のアース構造は、第１電力制御部及び第２電力制御部が載置されると共に、シャシボディに固定される支持フレームを更に備え、導通ブラケットは、第１筐体の上面と第２筐体の上面とを接続していてもよい。この場合、車両用電力制御部のアース構造では、支持フレームによって第１電力制御部及び第２電力制御部の下面が支持される構成であっても、上方側から導通ブラケットの着脱を容易に行うことができる。

本発明によれば、２つの電力制御部を備える車両において、アース構造の簡素化が可能となる。

図１は、実施形態に係る車両の要部の概略構成を示す図である。 図２は、車両用電力制御部のアース構造が適用された第１ＰＣＵ及び第２ＰＣＵ周りの概略構成を示す図である。 図３は、図２において第２アースケーブルが未接続の状態におけるアース電流の流れを説明する図である。

以下、本発明の車両用電力制御部のアース構造が適用された車両の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当する要素同士には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、車両Ｖは、駆動系周りの構成として、エンジン２、モータ３、トランスミッション４、及び駆動輪Ｗを備えている。車両Ｖは、エンジン２及びモータ３を駆動源とするハイブリッド車である。車両Ｖは、エンジン２及びモータ３の少なくともいずれかを駆動源として走行する。エンジン２及びモータ３の駆動力は、トランスミッション４等を介して駆動輪Ｗに伝達される。

また、車両Ｖは、電力制御装置１を備えている。電力制御装置１は、第１ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、及び第２ＰＣＵ２１を備えている。第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１は、モータ３を利用して走行する車両Ｖの電力を制御する。

より詳細には、第１ＰＣＵ１１（第１電力制御部）は、バッテリからモータ３に供給される電力を制御する。また、第１ＰＣＵ１１は、モータ３が回生発電を行うことによって生成された電力を制御する。第１ＰＣＵ１１は、電力を制御することとして、例えば、電圧の変換、直流と交流との変換等を行う。第１ＰＣＵ１１は、これらの機能を実現するため、例えば、インバータ等の種々の回路を備えている。同様に、第２ＰＣＵ２１（第２電力制御部）は、バッテリからモータ３に供給される電力を制御する。また、第２ＰＣＵ２１は、モータ３が回生発電を行うことによって生成された電力を制御する。第２ＰＣＵ２１は、電力を制御することとして、例えば、電圧の変換、直流と交流との変換等を行う。第２ＰＣＵ２１は、これらの機能を実現するため、例えば、インバータ等の種々の回路を備えている。

ここでは、電力制御装置１は、バッテリから供給された電力を第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１によって制御し、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１の出力を合わせてモータ３に供給する。例えば、車両Ｖがバス等の大型車両である場合、モータ３に対して大きな電力を供給する必要がある。このような場合であっても、電力制御装置１が２つのＰＣＵ（第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１）を備えていることで、モータ３に大きな電力を供給できる。但し、本実施形態における車両Ｖはバス等の大型車両に限定されない。車両Ｖは、２つのＰＣＵ（第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１）を有する電力制御装置１を備えていればよい。

次に、図２を用いて、車両用電力制御部のアース構造１００が適用された第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１周りの構成について説明する。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「左」、「右」は、車両Ｖを基準とした方向とする。

図２に示されるように、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１は、車両Ｖのシャシボディ５によって支持されている。また、シャシボディ５には、エンジン２及びモータ３等の駆動系周りの部品、車輪軸周りの部品、乗員室等、各種の部品が取り付けられる。ここで、シャシボディ５は、車両Ｖの前後方向に沿って延在する左シャシボディ１０及び右シャシボディ２０を有している。

左シャシボディ１０及び右シャシボディ２０は、鉄等の導電性を有する金属材料によって構成されている。左シャシボディ１０及び右シャシボディ２０は、左右方向に沿って延在する横フレーム等によって互いに連結されており、電気的に同電位となっている。シャシボディ５（左シャシボディ１０及び右シャシボディ２０）は、車両Ｖに搭載されたバッテリのマイナス端子にアースケーブル等を介して接続されている。

車両Ｖは、左シャシボディ１０及び右シャシボディ２０に固定された支持フレーム４０を備えている。支持フレーム４０は、左右方向に沿って延在する下フレーム４１と、下フレーム４１から上方に向けて立ち上がる複数の支柱部４２と、支柱部４２上に固定された上フレーム４３とを有している。下フレーム４１は、左シャシボディ１０及び右シャシボディ２０にそれぞれ固定されている。上フレーム４３上には、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１が載置される。なお、上フレーム４３上において第１ＰＣＵ１１は、第２ＰＣＵ２１よりも左側に配置されている。

ここで、第１ＰＣＵ１１は、インバータ等を有する第１電力制御回路１１ａと、第１電力制御回路１１ａを収容する第１筐体１１ｂとを備えている。第１筐体１１ｂは、車両Ｖに搭載されたバッテリのマイナス端子に接続されるべき部位である。すなわち、第１筐体１１ｂは、シャシボディ５と同電位とされるべき部位である。同様に、第２ＰＣＵ２１は、インバータ等を有する第２電力制御回路２１ａと、第２電力制御回路２１ａを収容する第２筐体２１ｂとを備えている。第２筐体２１ｂは、車両Ｖに搭載されたバッテリのマイナス端子に接続されるべき部位である。すなわち、第２筐体２１ｂは、シャシボディ５と同電位とされるべき部位である。

また、車両Ｖは、第１アースケーブル１２、及び第２アースケーブル２２を備えている。第１アースケーブル１２は、第１筐体１１ｂ（第１ＰＣＵ１１）と左シャシボディ１０とを電気的に接続している。第２アースケーブル２２は、第２筐体２１ｂ（第２ＰＣＵ２１）と右シャシボディ２０とを電気的に接続している。なお、図示は省略するが、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１にはプラスケーブル（電力供給用のケーブル）も接続されている。

また、車両Ｖは、第１ＰＣＵ１１と第２ＰＣＵ２１とを接続する導通ブラケット３０を備えている。より詳細には、導通ブラケット３０は、第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを電気的に接続している。導通ブラケット３０は、ブラケット本体部３０ａと、メッキ層３０ｂとを有している。ブラケット本体部３０ａは、例えば鉄等の金属材料によって構成されている。メッキ層３０ｂは、ブラケット本体部３０ａの表面に設けられており、導電性を有している。導電性を有するメッキ層３０ｂとしては、周知の種々のメッキ層を用いることができる。

導通ブラケット３０の一方の端部は、第１筐体１１ｂの上面に当接している。導通ブラケット３０の他方の端部は、第２筐体２１ｂの上面に当接している。すなわち、第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとは、導通ブラケット３０（メッキ層３０ｂ）を介して互いに電気的に接続されている。メッキ層３０ｂは、ブラケット本体部３０ａの錆を防ぐ機能と、第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを電気的に接続する機能とを有している。

導通ブラケット３０には、車両Ｖに搭載された種々の車載部品を固定することができる。本実施形態において、例えば、導通ブラケット３０には、車載部品としてフューズボックス（電装部品）５０が固定されている。このフューズボックス５０は、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１の少なくともいずれかに接続されたフューズボックスであってもよい。導通ブラケット３０には、フューズボックス５０以外の他の電装部品が固定されていてもよい。

次に、第２アースケーブル２２が未接続の状態におけるアース電流の流れについて説明する。第２アースケーブル２２が未接続の状態とは、第２筐体２１ｂと右シャシボディ２０とが第２アースケーブル２２によって電気的に接続されていない状態である。この状態は、例えば、図３に示されるように、第２アースケーブル２２と右シャシボディ２０との接続が外れた又は組付け時に接続をし忘れた等の場合に生じ得る。

この場合、図３において矢印で示されるように、第２筐体２１ｂからシャシボディ５へ向かうアース電流は、導通ブラケット３０（メッキ層３０ｂ）、第１筐体１１ｂ、第１アースケーブル１２を介して左シャシボディ１０（シャシボディ５）へ流れる。すなわち、第２アースケーブル２２が未接続の状態であっても、第２ＰＣＵ２１のアース経路が確保されている。

このように、車両用電力制御部のアース構造１００において、第２ＰＣＵ２１は、上述した導通ブラケット３０、第１筐体１１ｂ、及び第１アースケーブル１２を介したアース経路と、第２アースケーブル２２を介したアース経路との２つのアース経路を有している。すなわち、アース経路が二重化されている。このため、第２ＰＣＵ２１は、２つのアース経路のうち、いずれか一方が未接続となっても、他方によってアース経路を確保できる。

同様に、第１アースケーブル１２が未接続である場合、第１筐体１１ｂからシャシボディ５へ向かうアース電流は、導通ブラケット３０（メッキ層３０ｂ）、第２筐体２１ｂ、第２アースケーブル２２を介して右シャシボディ２０（シャシボディ５）へ流れる。すなわち、第１アースケーブル１２が未接続の状態であっても、第１ＰＣＵ１１のアース経路が確保されている。

このように、車両用電力制御部のアース構造１００において、第１ＰＣＵ１１は、上述した導通ブラケット３０、第２筐体２１ｂ、及び第２アースケーブル２２を介したアース経路と、第１アースケーブル１２を介したアース経路との２つのアース経路を有している。すなわち、アース経路が二重化されている。このため、第１ＰＣＵ１１は、２つのアース経路のうち、いずれか一方が未接続となっても、他方によってアース経路を確保できる。

以上のように、この車両用電力制御部のアース構造１００では、第１ＰＣＵ１１の第１筐体１１ｂと第２ＰＣＵ２１の第２筐体２１ｂとが導通ブラケット３０によって電気的に接続されている。また、第１筐体１１ｂは第１アースケーブル１２によって左シャシボディ１０（シャシボディ５）に電気的に接続され、第２筐体２１ｂは第２アースケーブル２２によって右シャシボディ２０（シャシボディ５）に電気的に接続されている。すなわち、第１ＰＣＵ１１は、第１筐体１１ｂとシャシボディ５とを接続するアース経路として、２つのアース経路を有することとなる。同様に、第２ＰＣＵ２１は、第２筐体２１ｂとシャシボディ５とを接続するアース経路として、２つのアース経路を有することとなる。

このように、導通ブラケット３０によって第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを接続することにより、１つのＰＣＵに対して２本のアースケーブルを接続することなく、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１のそれぞれについて２つのアース経路を設けることができる。従って、車両用電力制御部のアース構造１００では、２つの電力制御部（第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１）を備える車両Ｖにおいて、アース構造の簡素化が可能となる。そして、車両用電力制御部のアース構造１００では、１つのＰＣＵに対して２本のアースケーブルを接続することが不要であるため、組付け工数の低減、アースケーブルのコスト削減が図られ得る。

導通ブラケット３０は、ブラケット本体部３０ａの表面を覆うメッキ層３０ｂを有している。この場合、導通ブラケット３０は、メッキ層３０ｂによって、ブラケット本体部３０ａの錆を抑制しつつ第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを電気的に接続することができる。また、導通ブラケット３０は、メッキ層３０ｂを第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとに当接させるだけで、第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを電気的に容易に接続できる。

導通ブラケット３０には、車両Ｖに搭載された車載部品が固定されていてもよい。この場合、導通ブラケット３０は、車載部品を支持する部材として機能し得る。

上記車載部品は、車両Ｖの電装部品としてのフューズボックス５０であってもよい。この場合、車両用電力制御部のアース構造１００において、導通ブラケット３０は、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１の周囲に配置されるフューズボックス５０を支持する部材として機能し得る。

支持フレーム４０には、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１が載置されている。導通ブラケット３０は、第１ＰＣＵ１１の上面と第２筐体２１ｂの上面とを接続する。この場合、車両用電力制御部のアース構造１００では、支持フレーム４０によって第１ＰＣＵ１１及第２ＰＣＵ２１の下面が支持される構成であっても、支持フレーム４０によって邪魔されることなく、上方側から導通ブラケット３０の着脱を容易に行うことができる。

ここで、支持フレーム４０の上フレーム４３は、第１ＰＣＵ１１及び第２ＰＣＵ２１を支持するために強度が必要であり、導通ブラケット３０よりも大きさが大きくなる。このため、上フレーム４３にメッキ層を設けて上フレーム４３によって第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを電気的に接続しようとすると、導通ブラケット３０を用いる場合と比べてメッキ層を設ける面積が広くなり、メッキ処理に手間がかかりコストが増加する。このため、上記実施形態のように、上フレーム４３とは異なる導通ブラケット３０にメッキ層３０ｂを設けて第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを電気的に接続することにより、メッキ層を設ける範囲を抑制でき、メッキ処理の手間及びコストを低減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、導通ブラケット３０は、第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを電気的に接続できれば、メッキ層３０ｂを有していなくてもよい。この場合、導通ブラケット３０は、ブラケット本体部３０ａによって第１筐体１１ｂと第２筐体２１ｂとを電気的に接続する構成であってもよい。

以上に記載された実施形態及び種々の変形例の少なくとも一部が任意に組み合わせられてもよい。

３…モータ、５…シャシボディ、１１…第１ＰＣＵ、１１ｂ…第１筐体、１２…第１アースケーブル、２１…第２ＰＣＵ、２１ｂ…第２筐体、２２…第２アースケーブル、３０…導通ブラケット、３０ａ…ブラケット本体部、３０ｂ…メッキ層、４０…支持フレーム、５０…フューズボックス（車載部品、電装部品）、１００…車両用電力制御部のアース構造、Ｖ…車両。

Claims (5)

1. モータを利用して走行する車両の電力を制御する第１電力制御部及び第２電力制御部と、
   前記第１電力制御部及び前記第２電力制御部を支持する前記車両のシャシボディと、
   前記第１電力制御部と前記シャシボディとを接続する第１アースケーブルと、
   前記第２電力制御部と前記シャシボディとを接続する第２アースケーブルと、
   前記第１電力制御部と前記第２電力制御部とを接続する導通ブラケットと、
   を備え、
   前記第１電力制御部は、前記シャシボディと同電位とされるべき第１筐体を有し、
   前記第２電力制御部は、前記シャシボディと同電位とされるべき第２筐体を有し、
   前記第１アースケーブルは、前記第１筐体と前記シャシボディとを電気的に接続し、
   前記第２アースケーブルは、前記第２筐体と前記シャシボディとを電気的に接続し、
   前記導通ブラケットは、前記第１筐体と前記第２筐体とを電気的に接続する、車両用電力制御部のアース構造。
2. 前記導通ブラケットは、
   ブラケット本体部と、
   前記ブラケット本体部の表面に設けられた導電性を有するメッキ層と、
   を有している、請求項１に記載の車両用電力制御部のアース構造。
3. 前記導通ブラケットには、前記車両に搭載された車載部品が固定されている、請求項１又は２に記載の車両用電力制御部のアース構造。
4. 前記車載部品は、前記車両の電装部品である、請求項３に記載の車両用電力制御部のアース構造。
5. 前記第１電力制御部及び前記第２電力制御部が載置されると共に、前記シャシボディに固定される支持フレームを更に備え、
   前記導通ブラケットは、前記第１筐体の上面と前記第２筐体の上面とを接続する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用電力制御部のアース構造。

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