JP2021090284A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、電力変換器を収容している筐体内に水が浸入しにくい電力変換装置を提供する。【解決手段】電動自動車に搭載される電力変換装置は、電力変換器を収容している筐体と、カバーを備えている。筐体の底壁に筐体外から電力変換器にアクセスするための貫通孔が形成されており、底壁の下面には、貫通孔を囲繞している平面部とその平面部を囲繞しているとともに下面から垂下しているリブが形成されている。本明細書が開示する電力変換装置が備えるカバーには、そのカバーを底壁の下方から筐体に固定したときに、リブの内側に入り込むとともに平面部に対向する本体と、貫通孔の内周面と対向する凸部が形成されている。上述した電力変換装置では、筐体内の電力変換器にアクセスするための貫通孔が筐体の底壁に形成されているため、筐体に付着した水が筐体内に侵入しにくい。【選択図】図５

Description

本明細書が開示する技術は、電力変換装置に関する。特に、電動自動車に搭載される電力変換装置であって、電力変換器を収容している筐体とカバーを備えている電力変換装置に関する。

本明細書でいう「電動自動車」には、走行用モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車が含まれる。さらに走行用モータのための電源として燃料電池および／またはバッテリを備える自動車も「電動自動車」に含まれる。

電力変換器に水や粉塵等が付着しないように、電力変換器を筐体内に収容することがある。この場合、筐体内の電力変換器への電気的接合作業を筐体外から実施するために、筐体の側壁に貫通孔が形成される。電力変換装置の製造者は、貫通孔を介して筐体内の電力変換器への電気的接合作業を実施する。また、この貫通孔は、電力変換装置のメンテナンス時には、電力変換器への電気的接合を解除するためにも用いられることがある。

筐体に形成されている貫通孔は、電力変換装置の完成後にカバーによって筐体外から封止される。特許文献１には、筐体内に収容されている電力変換器の回路に筐体外から接合するための複数個の貫通孔（特許文献１ではサービスホールと称している）を封止するためのカバー（例えば、樹脂キャップ）が開示されている。特許文献１の筐体の側面には、複数個の貫通孔を囲繞するリブが設けられている。特許文献１では、複数個のカバーを組立治具に仮止めした状態で、複数個のカバーを複数個の貫通孔に取り付ける。特許文献１では、筐体側面のリブと、組立治具が当接することで、カバーの本体（特許文献１ではリップシールと称している）が組立時につぶれすぎるのを防止する。

国際公開第２０１６／１９４１６３号公報

電動自動車に搭載される電力変換器には、電動自動車を駆動する大電流が流れる。また、電動自動車は、雨水や洗車時等に大量の水が付着することがある。このため、電動自動車に搭載される電力変換器を収容する筐体には、特に防水性が要求される。特許文献１の電力変換装置は、貫通孔が筐体の側面に設けられており、貫通孔の下側にもリブが設けられている。特許文献１の筐体の側面に水が付着した場合、貫通孔の下側のリブの上面に水が溜まるおそれがある。下側のリブの上面に溜まった水は、シールを侵食して筐体内に侵入するおそれがある。本明細書では、筐体内に水が浸入しにくい電力変換装置を開示する。

本明細書が開示する電力変換装置は、電動自動車に搭載されものであり、電力変換器を収容している筐体と、カバーを備えている。筐体の底壁に筐体外から電力変換器にアクセスするための貫通孔が形成されており、底壁の下面には、貫通孔を囲繞している平面部と、その平面部を囲繞しているとともに下面から垂下しているリブが形成されている。本明細書が開示する電力変換装置が備えるカバーには、そのカバーを底壁の下方から筐体に固定したときに、リブの内側に入り込むとともに平面部に対向する本体と、貫通孔の内周面と対向する凸部が形成されている。

上述した電力変換装置の貫通孔は、筐体の底壁に設けられている。このため、筐体側面に付着した水が筐体内に入り込みにくい。また、底壁の下面には、貫通孔を囲繞している平面部とその平面部を囲繞しているとともに下面から垂下しているリブが形成されている。下面から垂下しているリブの側面には、筐体に付着した水が溜まらない。また、上述した電力変換装置のカバーには、リブの内側に入り込むとともに平面部に対向する本体と、貫通孔の内周面と対向する凸部が形成されている。このため、水が筐体内へ侵入しづらくされている。すなわち、仮に侵入するとしたら、筐体底壁の下面に付着した水が、カバーを囲むリブを乗り越え、カバーとリブの間の間隙を上り、さらに本体と平面部の間の間隙を移動し、さらに貫通孔の内周面と凸部の間の間隙を上ってようやく筐体内に侵入することになる。しかしながら、このような事態は実際には生じないため、本明細書が開示する電力変換装置は、筐体内に水が浸入しにくい。

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。

実施例の電力変換装置の側面図である。 下方から見た実施例の電力変換装置を模式的に示す斜視図である。 筐体にカバーが固定されている状態を示す斜視図である。 カバーの形状を示す斜視図である。 図３の線Ｖ−Ｖに沿った電力変換装置の断面図である。

図面を参照して実施例の電力変換装置について説明する。図１は、実施例の電力変換装置２が電動自動車１００に搭載されている状態を示す側面図である。なお、図１中の座標系Ｆｒｏｎｔ／Ｕｐ／Ｓｉｄｅは、電力変換装置２が電動自動車１００に搭載された状態における車両のＦｒｏｎｔ／Ｕｐ／Ｓｉｄｅを意味する。図３では、図中の下向きがＵｐの向きであることに留意されたい。

図１に示されるように、電力変換装置２は、電動自動車１００のフロントコンパートメント内においてトランスアクスル４の上に固定されている。トランスアクスル４は、電動自動車１００を駆動させるモータ４ｃと、ディファレンシャルギア４ｂと、動力分配機構４ａを備えている。電力変換装置２は、フロントブラケット６ｆとリアブラケット６ｒを介してトランスアクスル４の上方に固定されている。電力変換装置２の前側の面には、フロントブラケット６ｆの上側の端部がボルト８ａによって固定されている。フロントブラケット６ｆの上側の端部と電力変換装置２の前側の面の間には、防振ブッシュ６ａが挟持されている。フロントブラケット６ｆの下側の端部は、ボルト８ｂによってトランスアクスル４の上面に固定されている。同様に、電力変換装置２の後側の面には、リアブラケット６ｒの上側の端部がボルト８ａによって固定されている。リアブラケット６ｒの上側の端部と電力変換装置２の後側の面の間には、防振ブッシュ６ａが挟持されている。リアブラケット６ｒの下側の端部は、ボルト８ｂによってトランスアクスル４の上面に固定されている。このように、電力変換装置２は、電動自動車１００に搭載される。

詳細は図５を参照して後述するが、電力変換装置２は筐体２ｃ内に電力変換器３０を収容している。電力変換器３０は、典型的にはインバータである。電力変換装置２は、電力変換器３０によって電動自動車１００のメインバッテリ（不図示）の直流電圧を、モータ４ｃを駆動するのに適した３相交流に変換する。電力変換装置２は、変換した３相交流を６本のパワーケーブル９を介してトランスアクスル４のモータ４ｃに伝達する。なお、電力変換装置２が直流電圧を３相交流に変換するために備えている構成については、既知であるため説明を省略する。

先に述べたように、電力変換装置２は、電動自動車１００のフロントコンパートメント内に搭載されている。そのため、雨天時や洗車時に、電力変換装置２の筐体２ｃの表面に付着することがある。筐体２ｃ内には、電力変換器３０が収容されており、電力変換器３０には、モータ４ｃを駆動させるための大きな電圧が印加されている。このため、実施例の電力変換装置２では、電力変換装置２の筐体２ｃの表面に付着した水が筐体２ｃの内部に侵入することを防止する必要がある。

ここで、図２を参照して、電力変換装置２の下面の形状について説明する。図２は、トランスアクスル４（図１参照）から取り外した状態の電力変換装置２の下面を模式的に示す斜視図である。なお、図２では、フロントブラケット６ｆを固定するボルト孔等は省略している。

図２に示されるように、電力変換装置２の筐体２ｃの下面２ｄには、カバー１０が固定されている。図３〜５を参照して後述するが、カバー１０は、典型的には樹脂で構成されており、筐体２ｃ外から筐体２ｃ内の電力変換器３０へ電気的接合作業を実施した後に、筐体２ｃの貫通孔を封止する蓋である。

図３、図４を参照して、カバー１０の詳細構造について説明する。図３は、カバー１０が筐体２ｃの下面２ｄに固定されている状態を示している。すなわち、図３は、電力変換装置２を下側から見たときの斜視図である。図３に示されるように、カバー１０は、本体１４と、２個のフック１２ｆ、１２ｒを備えている。カバー１０の本体１４は、前後方向に延びる矩形形状を有している。本体１４の４隅には、フィレットが形成されている。本体１４の下面（すなわち、図面上側の面）には、２個のフック１２ｆ、１２ｒが形成されている。フック１２ｆ、１２ｒは、前後方向が開放されている中空形状を有している。電力変換装置２のメンテナンス作業者は、フック１２ｆ、１２ｒの中空部分に工具を差し込み、カバー１０を筐体２ｃの下面２ｄから取り外す。なお、図１を参照して説明したように、電力変換装置２は、トランスアクスル４の上方に固定されている。そのため、メンテナンスの作業者は、電力変換装置２のメンテナンス時には、電力変換装置２を一旦トランスアクスル４から取り外して、その後にカバー１０を筐体２ｃから取り外す。

筐体２ｃの下面２ｄには、リブ２ａが形成されている。図３に示されるように、リブ２ａは、下面２ｄから立設している。リブ２ａは、カバー１０の外周に沿って形成されている。すなわち、カバー１０の本体１４は、リブ２ａの内側に入り込んでいる。なお、図３は、電力変換装置２を下側からみたときの斜視図であるため、電動自動車１００（図１参照）に搭載されると、リブ２ａは、下方に延びる。すなわち、リブ２ａは、筐体２ｃの下面２ｄから垂下している。

図４にカバー１０の上側の形状を示す。カバー１０の本体１４の上面には、平面視において矩形形状を閉じているカバーリブ１９が形成されている。カバーリブ１９の４隅には、カバーリブ１９よりも上方に延びているガイド部１８が形成されている。カバーリブ１９の前後方向には、２個のツメ１６が形成されている。２個のツメ１６は、互いに外側を向くように配置されている。先に述べたように、カバー１０は樹脂により構成されているため、本体１４、カバーリブ１９、ガイド部１８、ツメ１６は、全て一体で形成されている。

図５を参照してカバー１０を筐体２ｃに固定する詳細構造について説明する。図５は、図３の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。図５に示すように、筐体２ｃの底壁２ｗには、貫通孔２ｈが形成されている。貫通孔２ｈは、筐体２ｃ内に収容されている電力変換器３０の端子３２と対向している。電力変換器３０には、バスバ３４が下方からボルト３６によって固定されている。ボルト３６は、電力変換器３０のボルト孔３０ｈと螺合することで、バスバ３４を端子３２と当接させる。バスバ３４は、筐体２ｃ内の不図示の電気回路と接続している。バスバ３４が端子３２と固定されることで、電力変換器３０が不図示の電気回路と電気的に接合される。これにより、電力変換器３０は、電動自動車１００（図１参照）のバッテリの直流電圧をモータ４ｃ（図１参照）の駆動に適した３相交流に変換する。

貫通孔２ｈを介してボルト３６によってバスバ３４を端子３２と接続させた後、作業者は、カバー１０を底壁２ｗの下方から固定する。図４を参照して説明したいように、カバー１０は、カバーリブ１９の前後に２個のツメ１６を備えている。図５に示されるように、ツメ１６の頭部の前端は、貫通孔２ｈの縁部より前方に位置している。先に述べたように、カバー１０は樹脂により構成されているため、可撓制を有している。カバー１０が底壁２ｗの下方から取り付けられる際、ツメ１６は貫通孔２ｈを通過する。この際、ツメ１６は、貫通孔２ｈの内周面に押され、頭部が後方に倒れるように弾性変形する。その後、ツメ１６の頭部が貫通孔２ｈを通過すると、ツメ１６の頭部の下側の斜面と貫通孔２ｈの上側の縁部が当接する。その結果、カバー１０は、筐体２ｃの底壁２ｗに下方から固定される。なお、図５では、カバー１０が備えている前側のツメ１６について説明したが、後側のツメ１６（図４参照）についても同様である。

また、図４を参照して説明したように、カバー１０は、カバーリブ１９の４隅にガイド部１８を備えている。ガイド部１８は、カバーリブ１９よりも上方に延びており、先端に面取りが施されている。カバー１０を底壁２ｗに固定する際、まずガイド部１８の先端が貫通孔２ｈに到達する。ガイド部１８は、４隅に設けられているため、カバー１０の貫通孔２ｈに対する位置をセンタリングする。カバー１０は、ガイド部１８を備えることで、容易に底壁２ｗに固定される。

図５に示されるように、底壁２ｗの貫通孔２ｈの外側には、平面部２ｐが形成されている。平面部２ｐは、水平方向に延びている。平面部２ｐは、貫通孔２ｈの外周に沿って形成されている。すなわち、平面部２ｐは、貫通孔２ｈを囲繞している。平面部２ｐの周りには、さらにリブ２ａが形成されている。リブ２ａは、下面２ｄから垂下している。リブ２ａは、平面部２ｐを囲繞している。

また、カバー１０のカバーリブ１９は、貫通孔２ｈの内側に入り込んでいる。図４を参照して説明したように、カバーリブ１９は、矩形形状を閉じている。すなわち、カバーリブ１９は、貫通孔２ｈの内周面と対向している。また、カバー１０の本体１４の上面と、底壁２ｗの平面部２ｐは対向している。また、先に述べたように、本体１４は、リブ２ａの内側に入り込んでいる。すなわち、本体１４の外周面は、リブ２ａの内周面と対向している。図５に示されるように、リブ２ａの高さｈ２は、底壁２ｗの下面２ｄから本体１４の下面までの高さｈ１よりも高い。

先に述べたように、貫通孔２ｈは、筐体２ｃの底壁２ｗに形成されている。そのため、底壁２ｗの下面２ｄに水が付着しても、水は溜まることなく下方に落ちる。さらに、カバー１０の外周は、リブ２ａに覆われている。そのため、下面２ｄに付着した水は、リブ２ａを乗り越え、さらにリブ２ａと本体１４の間の間隙を上り、平面部２ｐと本体１４の上面の間の間隙を進み、さらに貫通孔２ｈの内周面とカバーリブ１９の間の間隙を上らなければ、筐体２ｃ内に侵入できない。このように、実施例の電力変換装置２は、水の侵入経路となり得る貫通孔２ｈを底壁２ｗに形成し、さらにその侵入経路を屈曲したラビリンス構造とすることで、水の侵入を防止する。すなわち、実施例の電力変換装置２は、筐体２ｃ内に水が浸入しにくい。また、図５に示されるように、カバーリブ１９と貫通孔２ｈの内周面の間の間隙と、本体１４の上面と底壁２ｗの平面部２ｐの間の間隙と、本体１４の外周面とリブ２ａの内周面の間の間隙には、シール材２０が充填されている。このように、水の侵入経路となる部位にシール材２０を充填することで、筐体２ｃ内にはさらに水が浸入しにくくなる。さらに、リブ２ａの高さｈ２を底壁２ｗの下面２ｄから本体１４の下面までの高さｈ１より高くすることで、水が本体１４の外周面により付着しにくくなる。

実施例の電力変換装置２において、カバーリブ１９が「凸部」の一例である。しかしながら、凸部は、カバーリブ１９に限定されず、貫通孔２ｈの内周面と対向する面を備える形状であればよい。さらに「対向する」とは、当接している関係であっても、上述した電力変換装置２のように間隙が設けられておりシール材を充填することで封止する関係であってもよい。

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。

２ ：電力変換装置
２ａ ：リブ
２ｃ ：筐体
２ｄ ：下面
２ｈ ：貫通孔
２ｐ ：平面部
２ｗ ：底壁
４ ：トランスアクスル
４ａ ：動力分配機構
４ｂ ：ディファレンシャルギア
４ｃ ：モータ
６ａ ：防振ブッシュ
６ｆ ：フロントブラケット
６ｒ ：リアブラケット
８ａ、８ｂ、３６：ボルト
９ ：パワーケーブル
１０ ：カバー
１２ｆ、１２ｒ：フック
１４ ：本体
１６ ：ツメ
１８ ：ガイド部
１９ ：カバーリブ
２０ ：シール材
３０ ：電力変換器
３０ｈ ：ボルト孔
３２ ：端子
３４ ：バスバ
１００ ：電動自動車

Claims (1)

1. 電動自動車に搭載される電力変換装置であって、電力変換器を収容している筐体と、カバーを備えており、
   前記筐体の底壁に前記筐体外から前記電力変換器にアクセスするための貫通孔が形成されており、
   前記底壁の下面には、前記貫通孔を囲繞している平面部と、その平面部を囲繞しているとともに前記下面から垂下しているリブが形成されており、
   前記カバーには、そのカバーを前記底壁の下方から前記筐体に固定したときに、前記リブの内側に入り込むとともに前記平面部に対向する本体と、前記貫通孔の内周面と対向する凸部が形成されている、電力変換装置。

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