JP4014152B2 - Power control unit for electric vehicles - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池電気自動車などの走行用のモータを搭載した電気車両に適用される電気車両用パワーコントロールユニット及び高圧端子台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境問題、エネルギー問題等から、バッテリなどの蓄電池や燃料電池を搭載し、走行用のモータ（以下「走行モータ」という）を駆動して走行する電気車両が注目されている。この電気車両は、電池や走行モータのほかに電気車両用パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）を搭載している。図１は、従来例（及び本発明にかかる実施形態）におけるＰＣＵを搭載した車両の側面からの模式的な透視図である。図１に示すように、例えば、燃料電池１０２、キャパシタ１０３及び走行モータ１０４を搭載した燃料電池電気自動車（以下「車両」という）１００の場合、ＰＣＵ１０１には、走行モータ１０４の駆動用のインバータ（パワードライブユニット、以下「ＰＤＵ」という）、燃料電池１０２とキャパシタ１０３との間の電圧調整を行うボルテージコントロールユニット（以下「ＶＣＵ」という）などが内蔵されている。
【０００３】
また、この車両１００は、車室の床下に燃料電池１０２及びキャパシタ１０３が配設され、モータ室に走行モータ１０４が配設され、走行モータ１０４の上方にＰＣＵ１０１が配設されている（符号Ｗは駆動輪を示す）。また、各コンポーネント間、つまり燃料電池１０２、キャパシタ１０３、走行モータ１０４、ＰＣＵ１０１の間は、高電圧ケーブルで接続されており、それぞれ電力の授受を行っている。
【０００４】
図４は、従来の車両における高電圧ケーブルの接続状態と高圧端子の位置を示すブロック図である。図４に示すように、ＰＣＵ１０１内にはＶＣＵ１０８（ボルテージコントロールユニット）やＩＮＶ１０９（インバータ）等が配置され、ＩＮＶ１０９とＭＯＴ１０４（三相モータ）とを接続する高圧端子台１０６が設けられている。
ＰＣＵ１０１のＶＣＵ１０８と燃料電池１０２を接続する高電圧ケーブルをＦＣケーブルという。また、ＰＣＵ１０１とキャパシタ１０３を接続する高電圧ケーブルをＣＡＰＡケーブルといい、ＩＮＶ１０９と走行モータ１０４を接続する高電圧ケーブルをＭＯＴケーブルという。
ちなみに、図１に示すように、ＰＣＵ１０１が走行モータ１０４の近くに配設されるのは、ＭＯＴケーブルの長さを短くして電力の損失を少なくするためである。
【０００５】
図５は、高圧ボックス１１０と走行モータ１０４の配置を示す三面図の模式図であり、図５（ａ）は、車両の前方からモータ室内に配設されたＰＣＵ１０１の蓋を取り外し上面からの構成を示す上面図、図５（ｂ）は、ＰＣＵ及び走行モータの正面図、図５（ｃ）は、（ａ）に対する右側面図である。
図５（ａ）に示すように、高圧ボックス１１０には高圧電装部材であるＩＮＶ１０９やＶＣＵ１０８等が配置され、ＩＮＶ１０９とＭＯＴ１０４とを接続する高圧端子台１０６が設けられている。従来の高圧端子台１０６は、高圧ボックス１１０の中央部に配設されており、高圧端子台１０６の回りは絶縁材からなるカバー１０６ａで覆うことによって、絶縁性が確保されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許文献、非特許文献ともに該当なし。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高圧端子台１０６は、高圧ボックス１１０の中に配置されているにも拘わらず、車両１００が前方方向、又は後方方向から衝突をした場合、高圧ボックス１１０が変形や破損により、導電性の部品が絶縁性のカバー１０６ａを突き抜け、短絡する恐れがあるという問題があった。そのために、新たに剛性の高い絶縁性のカバーを開発しなければならず、こうした新たな部品の検証、コストの低減、小型化設計、組立性の向上等に問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、前後方向の衝突などによりモータ室が変形した場合でも高圧端子台の短絡はなく、コストの低減、小型化設計、組立性の向上等が図られ、かつ、信頼性の向上とが可能な電気車両用パワーコントロールユニットを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載された発明の電気車両用パワーコントロールユニットは、高圧ボックス内に走行モータ駆動用のインバータと電源との間の電圧調整を行うボルテージコントロールユニットが内蔵されている電気車両用パワーコントロールユニットであって、ケーブル同士を接続する高圧端子台と、前記高圧ボックスの側壁の外面に固定された強度部材と、を備え、前記側壁を挟んで前記強度部材と対向する高圧ボックスの内面に前記高圧端子台を近接して設け、前記強度部材の一部を前記側壁の内側に延出して設け、前記高圧端子台を前記強度部材における前記一部の上方に配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載された発明によれば、電力供給制御を行う電気車両用パワーコントロールユニットは、高圧ボックスに納められている。つまり、この高圧ボックスの外壁面に強度部材が固定され、この強度部材によってガードされる領域の内壁面に高圧端子台を配置することにより、衝突時に強度部材が高圧端子台を守ることから変形や破損がなく、しかも、他部品の突き抜けによって短絡する恐れもなく、絶縁性確保のための絶縁カバーが不要になる上、信頼性の向上と共に、品質保証の確保が可能である。
その結果、品質保証と信頼性の向上とが可能な電気車両用パワーコントロールユニットの提供と合わせて、工数削減とコストの低減、小型化設計の実現等を図ることができる。
なお、本発明において使用する用語「電源」とは、本発明のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）を適用する車両に応じて決められるものであり、蓄電手段や電力供給手段を包含することを意味する。例えば、燃料電池搭載車両では、燃料電池又は燃料電池とバッテリ（キャパシタ）が電源に該当し、ハイブリッド自動車や電気自動車は、バッテリが電源に該当し、そして、ソーラーカーではソーラーパネルとバッテリが電源に該当する。本発明では、これらを総称して電源という。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、ＰＣＵを搭載した車両の側面から透視した模式図である。図２は、図１の車両における高電圧ケーブルの接続状態と高圧端子の位置を示すブロック図である。
なお、本発明において使用する用語「高電圧ケーブル」とは、ＰＣＵ１を介して他の機器に電気的に接続するケーブル全てを包含することを意味する。すなわち、以下の実施形態においては、電気車両の代表例として、従来技術で説明した図１に示すような車両を中心に説明するが、本発明における高電圧ケーブルは、従来技術と同様のＭＯＴケーブル、ＦＣケーブル、ＣＡＰＡケーブルに限定されるものではない。例えばＣＡＰＡケーブルの代わりに別の蓄電手段、例えば二次電池と接続するケーブルやＦＣケーブルの代わりに、別の電力供給装置、例えば太陽電池と接続するケーブルも本発明の言う高電圧ケーブルである。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態のＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１は、車両ＥＶの前部に位置するモータ室に設置された走行モータ４の上部に配設されている。このようにＰＣＵ１が走行モータ４の上部に配設されるのは、モータ室の前後方向の長さを短くし、かつＭＯＴケーブルの長さを短くするためである。本実施形態の電気車両ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）における各コンポーネントの基本レイアウト、つまりＰＣＵ１、燃料電池２、キャパシタ３、走行モータ４のレイアウトは、従来例のものと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１３】
図２に示すように、燃料電池２は直流であり、高圧ボックス１０内に配設されたＶＣＵ８（ボルテージコントロールユニット）とはＦＣケーブルによって接続され、ＶＣＵ８とＩＮＶ９（インバータ）が接続されている。モータを駆動させるには三相交流が都合よいため、ＩＮＶ９で直流を交流に変換される。高圧端子台６はこのＩＮＶ９とＭＯＴ４からのＭＯＴケーブルを接続する端子台である。
【００１４】
図３は、高圧ボックス１０と走行モータ４の配置を示す三面図の模式図であり、図３（ａ）は、車両の前方からモータ室内に配設されたＰＣＵ１の上面から見た蓋１０ａを取り外した状態を示す上面図、同（ｂ）は、ＰＣＵ１及び走行モータ４を前方から見た正面図、同（ｃ）は、（ａ）に対する右側面図である。
図３（ａ）に示すように、ＰＣＵ１の筐体である高圧ボックス１０は、アルミ製の型物からできており、防水性を有して蓋１０ａが固定されている。高圧ボックス１０には、燃料電池２用のＶＣＵ、走行モータ４用のＰＤＵ（パワードライブユニット）、冷却水循環用のインバータ、スーパチャージャ駆動用のインバータなどが内蔵され（図示せず）、ＰＣＵ１を構成している。
【００１５】
ここで、モータ室における高電圧ケーブルのレイアウトについて説明する。
図３（ａ）に示すように、ＰＣＵ１は、車室内との隔壁（乗員）側から見て車両右方（図面上は左方）にコネクタケース１３を備えている。図３（ａ）に示すように、コネクタケース１３は、ＭＯＴケーブル用の３つのコネクタ（三相）、ＣＡＰＡケーブル用の２つのコネクタ（単相）、及びＦＣケーブル用の２つのコネクタ（単相）を有している。つまり、本実施形態のＰＣＵ１は、高電圧ケーブルの接続を、すべてＰＣＵ１の片側に設けられたコネクタケース１３で行い、コネクタケース１３の部分でＭＯＴケーブルなどの取り外しができるようになっている。
【００１６】
図３（ｂ）に示すように、高圧ボックス１０の上面には蓋１０ａが固定され、耐水性が確保されており、仕切り１３ａは、高圧ボックス１０の内部にコネクタケース１３を画成する断面をＬ字型にしたものであり、高圧ボックス１０の前方の壁面から後方の壁面に渡る長さを有する。ちなみに、この仕切り１３ａには、ＭＯＴケーブルなどを取り外し可能に係止するためのコネクタが取り付けられている。
【００１７】
また、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、ＰＣＵ１から下方に伸びるＭＯＴケーブルは、ＰＣＵ１の直下に位置する走行モータ４に接続される。また、図３（ｂ）に示すように、ＦＣケーブル及びＣＡＰＡケーブルは、ＰＣＵ１から下方に垂下し、走行モータ４の右脇（図面上は左脇）を通過して後方に伸び、さらに車室内との隔壁の下方を通過して、図２に示されるブロック図のように燃料電池２及びキャパシタ３に接続されている。
【００１８】
このように、ＭＯＴケーブル、ＦＣケーブル及びＣＡＰＡケーブルは、走行モータ４の右方（車両ＥＶを基準にしての右方）に退避あるいはオフセットさせてあるので、車両ＥＶの前後方向の衝突などにより、走行モータ４及び／又はＰＣＵ１が後方に移動して車室内との隔壁との隙間が狭くなっても、これらケーブルをＰＣＵ１から取り外す作業に支障が生じることがない。また、衝突などにより、走行モータ４がモータ室を後方に移動したとしても、ＦＣケーブル及びＣＡＰＡケーブルが走行モータ４と車室内との隔壁に挟まれることがない（図３（ｃ）参照）。この点、図５に示されるＰＣＵ１０１とは異なっている。
【００１９】
なお、ＭＯＴケーブルなどの高電圧ケーブルとして、導体（錫メッキ軟銅線）を、絶縁体（架橋ポリエチレン）、編組シールド（錫メッキ軟銅線）、シース（ＰＶＣ）で絶縁・保護した電気自動車用架橋ポリエチレン絶縁編組シールド高圧電線を、使用している。ちなみに、本実施形態では、ＣＡＰＡケーブルの導体断面積は、ＦＣケーブルやＭＯＴケーブルの導体断面積よりも小さい。
【００２０】
ＰＣＵ１の高圧ボックス１０の強度について説明する。
高圧ボックス１０に強度を持たせるため、高圧ボックス１０は、型物、又は切削品で形成し、また、高圧ボックス１０には図示しないリブ等が設けてあり、衝突時の衝撃により高圧ボックス１０の壁面が内側に倒れ込むことを防止している。
【００２１】
次に、強度部材７について説明する。
図３（ａ）（ｃ）に示すように、ＰＣＵ１の車両ＥＶに対する後方外壁面、つまり乗員とモータ室を隔離する車室内との隔離側には、強度部材からなるリアクトルケース１１が設けられている。リアクトルケース１１は、リアクトル受部１１ａとリアクトルカバー１１ｂから構成され、中にリアクトルＲを格納する。リアクトルケース１１は、リアクトルＲがコイルの巻線抵抗によるジュール熱と鉄心に生じる渦電流によるジュール熱によって表面が高温になるため、放熱性をよくするために熱伝導の良好なアルミニウムからなる金型部品から構成されている。
【００２２】
続いて、高圧端子台６について説明する。
図２に示すように、高圧端子台６の配設位置は、強度部材７にガードされた領域の裏側、つまり、高圧ボックス１０のケースを挟んで強度部材７と対峙する位置である。図３（ｄ）は、（ｂ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。
図３（ｄ）に示すように、強度部材７である例えばここではリアクトルＲを格納したリアクトルケース１１とするが、高圧端子台６は、リアクトルケース１１と対峙する反対面の位置の、高圧ボックス１０の内壁面にステー５が設けられており、このステー５の上に高圧端子台６が設けられている。
このリアクトル受部１１ａとリアクトルカバー１１ｂとを組み合わせたリアクトルケース１１は、堅牢があり、衝突の際の衝撃に対して、強度部材７によって高圧端子台６を充分にガードすることができる。
さらに、図３（ａ）に示すように、それぞれの高圧端子間に絶縁性隔壁６ａ、６ａ…を設けている。少なくとも高圧ボックス１０とそれに最も近接した端子との間に設けることで、高圧ボックス１０が変形した場合でも絶縁距離を確保することができる。
【００２３】
したがって、例えば、車両が前方向又は後方向から衝突して、ＰＣＵ１の高圧ボックスにダメージが付加されたとしても、この強度部材４であるリアクトルケース１１にガードされた領域内に配設された高圧端子台６は、衝突時にこの強度部材４が高圧端子台６をしっかり守ることから変形や破損がなく、しかも、他部品の突き抜けによって短絡する恐れもなく、信頼性の向上と、品質保証の確保ができる。
【００２４】
本発明はその技術的思想の範囲内で種々の改造、変更が可能であり、本発明はこの改造、変更された発明にも及ぶことは当然である。たとえば、本発明を燃料電池電気自動車に適用した実施形態を説明したが、本発明は、通常の電気自動車や、エンジン、走行モータ、バッテリを搭載したハイブリッド車両にも適用することができる。その場合、燃料電池２と接続されるＦＣケーブルは省略され、高電圧ケーブルは、ＭＯＴケーブルとＣＡＰＡケーブルとから構成される。
また、強度部材７は車室内との隔壁側に配置したので、高圧端子台６も車室内との隔壁側としたが、車室内との隔壁側に限定するものではなく、前後左右のいずれでもよい。
また、高圧端子台６は高圧ボックス１０に一体に形成したステー５の上に載置されるものとしたが、ステー５は別部品でもよいしステー５を無くしても構わない。
さらに、強度部材７をリアクトルケース１１の代わりに他の部品に代えてもよいし、別部品の代わりに、高圧ボックス１０の板厚を厚く補強しても構わない。
なお、本発明の実施の形態として電気自動車の代表例として、燃料電池搭載自動車の例を説明したが、本発明のパワーコントロールユニットは、燃料電池搭載自動車用のものに限定されるものではなく、幅広く適用可能である。
例えば、バッテリを搭載するハイブリッド自動車、ソーラーカーはソーラーパネルとバッテリを有するソーラーカーや一般の電気自動車に本発明のパワーコントロールユニットを適用することも可能である。
さらに、このような配置構造を有する高圧端子台も本発明の範囲内である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、電気車両用パワーコントロールユニットの高圧ボックス内の高圧端子台の配置は、高圧ボックスが最も変形しない強度部材の領域の前面に配置することにより、衝突時、他部品が突き抜け、短絡する恐れがなく、絶縁性確保のための絶縁カバーが不要になる上、信頼性の向上と共に、品質保証の確保が可能であり、その結果、検証作業の工数削減とコストの低減、小型化設計の実現等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施形態及び従来例におけるＰＣＵを搭載した車両の側面から透視した模式図である。
【図２】図１の車両における高電圧ケーブルの接続状態と高圧端子の位置を示すブロック図である。
【図３】高圧ボックスと走行モータの配置を示す三面図の模式図であり、（ａ）は車両の前方からモータ室内に配設されたＰＣＵの上面から見た蓋を取り外した状態を示す上面図、（ｂ）はＰＣＵ及び走行モータを前方から見た正面図、（ｃ）は（ａ）に対する右側面図である。また、（ｄ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【図４】従来の車両における高電圧ケーブルの接続状態と高圧端子の位置を示すブロック図である。
【図５】従来の高圧ボックスと走行モータの配置を示す三面図であり、（ａ）は、車両の前方からモータ室内に配設されたＰＣＵの蓋を取り外し上面からの構成を示す上面図、同（ｂ）は、ＰＣＵ及び走行モータを正面図、同（ｃ）は、（ａ）に対する右側面である。
【符号の説明】
１…ＰＣＵ（電気車両用パワーコントロールユニット）
２…燃料電池
３…キャパシタ
４…走行モータ
５…ステー
６…高圧端子台
６ａ…絶縁性隔壁
７…強度部材
８…ＶＣＵ（ボルテージコントロールユニット）
９…ＩＮＶ（インバータ）
１０…高圧ボックス
１０ａ…蓋
１１…リアクトルケース
１１ａ…リアクトル受部
１１ｂ…リアクトルカバー
１３…コネクタケース
１３ａ…仕切り（梁部材）
Ｒ…リアクトル
ＥＶ…電気車両
ＭＯＴ…三相モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric vehicle power control unit and a high voltage terminal block applied to an electric vehicle equipped with a traveling motor such as a fuel cell electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
In view of environmental problems, energy problems, etc., electric vehicles that run by driving a driving motor (hereinafter referred to as “traveling motor”) with a storage battery such as a battery or a fuel cell attracting attention. This electric vehicle is equipped with an electric vehicle power control unit (hereinafter referred to as “PCU”) in addition to a battery and a traveling motor. FIG. 1 is a schematic perspective view from the side of a vehicle equipped with a PCU in a conventional example (and an embodiment according to the present invention). As shown in FIG. 1, for example, in the case of a fuel cell electric vehicle (hereinafter referred to as “vehicle”) 100 equipped with a fuel cell 102, a capacitor 103, and a travel motor 104, the PCU 101 includes an inverter for driving the travel motor 104 ( A power drive unit (hereinafter referred to as “PDU”), a voltage control unit (hereinafter referred to as “VCU”) for adjusting a voltage between the fuel cell 102 and the capacitor 103 are incorporated.
[0003]
Further, in the vehicle 100, a fuel cell 102 and a capacitor 103 are disposed below the floor of the passenger compartment, a traveling motor 104 is disposed in the motor compartment, and a PCU 101 is disposed above the traveling motor 104 (reference W). Indicates a drive wheel). In addition, the components, that is, the fuel cell 102, the capacitor 103, the traveling motor 104, and the PCU 101 are connected by a high voltage cable, and power is exchanged between them.
[0004]
FIG. 4 is a block diagram showing a connection state of a high voltage cable and a position of a high voltage terminal in a conventional vehicle. As shown in FIG. 4, a VCU 108 (voltage control unit), an INV 109 (inverter), and the like are arranged in the PCU 101, and a high-voltage terminal block 106 that connects the INV 109 and the MOT 104 (three-phase motor) is provided.
A high voltage cable connecting the VCU 108 of the PCU 101 and the fuel cell 102 is referred to as an FC cable. A high voltage cable connecting the PCU 101 and the capacitor 103 is called a CAPA cable, and a high voltage cable connecting the INV 109 and the traveling motor 104 is called an MOT cable.
Incidentally, as shown in FIG. 1, the PCU 101 is disposed in the vicinity of the traveling motor 104 in order to reduce the power loss by shortening the length of the MOT cable.
[0005]
FIG. 5 is a schematic diagram of a three-sided view showing the arrangement of the high-voltage box 110 and the traveling motor 104. FIG. 5 (a) is a configuration from the top of the PCU 101 with the lid of the PCU 101 disposed in the motor chamber removed from the front of the vehicle. FIG. 5B is a front view of the PCU and the traveling motor, and FIG. 5C is a right side view of FIG.
As shown in FIG. 5A, the high-voltage box 110 is provided with INV109, VCU108, and the like, which are high-piezoelectric components, and a high-voltage terminal block 106 that connects the INV109 and the MOT104. The conventional high-voltage terminal block 106 is disposed at the center of the high-voltage box 110, and the high-voltage terminal block 106 is covered with a cover 106a made of an insulating material to ensure insulation.
[0006]
[Patent Document 1]
Not applicable for patent and non-patent literature.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the conventional high-voltage terminal block 106 is arranged in the high-voltage box 110, when the vehicle 100 collides from the front direction or the rear direction, the high-voltage box 110 is deformed or damaged. There is a problem in that there is a risk that the conductive parts may penetrate through the insulating cover 106a and short-circuit. Therefore, it is necessary to develop a new insulating cover with high rigidity, and there are problems in verifying these new parts, reducing costs, miniaturization design, improving assemblability and the like.
[0008]
Therefore, the present invention does not cause a short circuit of the high-voltage terminal block even when the motor chamber is deformed due to a collision in the front-rear direction, etc., thereby reducing costs, miniaturizing design, improving assemblability, and improving reliability. It is an object of the present invention to provide a power control unit for an electric vehicle that can be used.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Electrical vehicle power control unit of the invention described in claim 1 of the present invention, electricity voltage control unit for voltage adjustment between the inverter and the power supply for driving the motor driven in the high-pressure box is built a power control unit for a vehicle, high-voltage terminal block for connecting cables to each other and, and a strength member fixed to the outer surface of the side wall of the high-pressure box, pressure box facing the strength member across said side wall The high-voltage terminal block is provided close to the inner surface, a part of the strength member is provided to extend inside the side wall, and the high-voltage terminal block is disposed above the part of the strength member. And
[0010]
According to the first aspect of the present invention, the electric vehicle power control unit that performs power supply control is housed in the high-pressure box. In other words, the strength member is fixed to the outer wall surface of the high-voltage box, and the high-voltage terminal block is disposed on the inner wall surface of the region guarded by the strength member. There is no damage, and there is no fear of short-circuiting due to penetration of other parts, an insulating cover for ensuring insulation is unnecessary, and reliability can be improved and quality assurance can be ensured.
As a result, it is possible to reduce man-hours, reduce costs, realize a miniaturized design, and the like together with the provision of an electric vehicle power control unit capable of quality assurance and improved reliability.
The term “power source” used in the present invention is determined according to the vehicle to which the power control unit (PCU) of the present invention is applied, and means that it includes power storage means and power supply means. For example, in a vehicle equipped with a fuel cell, a fuel cell or a fuel cell and a battery (capacitor) correspond to a power source. In a hybrid vehicle and an electric vehicle, a battery corresponds to a power source. In a solar car, a solar panel and a battery serve as a power source. Applicable. In the present invention, these are collectively referred to as a power source.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view seen from the side of a vehicle on which a PCU is mounted. FIG. 2 is a block diagram showing the connection state of the high voltage cable and the position of the high voltage terminal in the vehicle of FIG.
The term “high voltage cable” used in the present invention means to include all cables that are electrically connected to other devices via the PCU 1. That is, in the following embodiment, a vehicle as shown in FIG. 1 described in the related art will be mainly described as a representative example of an electric vehicle. However, the high voltage cable in the present invention is the same as the MOT cable in the prior art. It is not limited to FC cables and CAPA cables. For example, instead of a CAPA cable, another power supply device, for example, a cable connected to a solar cell, instead of another power storage means, for example, a cable connected to a secondary battery or an FC cable, is also a high voltage cable according to the present invention.
[0012]
As shown in FIG. 1, a PCU (Power Control Unit) 1 of the present embodiment is disposed on an upper part of a traveling motor 4 installed in a motor chamber located in the front part of the vehicle EV. The reason why the PCU 1 is arranged in the upper part of the traveling motor 4 is to shorten the length of the motor chamber in the front-rear direction and to shorten the length of the MOT cable. The basic layout of each component in the electric vehicle EV (Electric Vehicle) of this embodiment, that is, the layout of the PCU 1, the fuel cell 2, the capacitor 3, and the traveling motor 4 may be the same as or different from that of the conventional example. May be.
[0013]
As shown in FIG. 2, the fuel cell 2 is a direct current, and is connected to a VCU 8 (voltage control unit) disposed in the high-pressure box 10 by an FC cable, and the VCU 8 and INV 9 (inverter) are connected. Since three-phase alternating current is convenient for driving the motor, direct current is converted into alternating current by INV9. The high voltage terminal block 6 is a terminal block for connecting the INV 9 and the MOT cable from the MOT 4.
[0014]
FIG. 3 is a schematic diagram of a three-sided view showing the arrangement of the high-voltage box 10 and the traveling motor 4, and FIG. 3 (a) shows the lid 10a viewed from the top of the PCU 1 disposed in the motor chamber from the front of the vehicle. The top view which shows the state removed, (b) is the front view which looked at PCU1 and the traveling motor 4 from the front, (c) is the right view with respect to (a).
As shown in FIG. 3A, the high-pressure box 10 that is the casing of the PCU 1 is made of an aluminum mold, and has a waterproof lid 10a. The high-pressure box 10 includes a VCU for the fuel cell 2, a PDU (power drive unit) for the traveling motor 4, an inverter for circulating the cooling water, an inverter for driving the supercharger, etc. (not shown), and constitutes the PCU 1. ing.
[0015]
Here, the layout of the high voltage cable in the motor chamber will be described.
As shown in FIG. 3A, the PCU 1 includes a connector case 13 on the right side of the vehicle (left side in the drawing) when viewed from the partition wall (occupant) side with respect to the vehicle interior. As shown in FIG. 3A, the connector case 13 includes three connectors for the MOT cable (three-phase), two connectors for the CAPA cable (single-phase), and two connectors for the FC cable (single-phase). )have. That is, in the PCU 1 of this embodiment, all the high voltage cables are connected by the connector case 13 provided on one side of the PCU 1, and the MOT cable and the like can be removed at the connector case 13 portion.
[0016]
As shown in FIG. 3 (b), a lid 10 a is fixed on the upper surface of the high-pressure box 10 to ensure water resistance, and the partition 13 a has a cross section that defines the connector case 13 inside the high-pressure box 10. It is L-shaped and has a length extending from the front wall surface of the high-pressure box 10 to the rear wall surface. Incidentally, a connector for removably locking an MOT cable or the like is attached to the partition 13a.
[0017]
Further, as shown in FIGS. 3B and 3C, the MOT cable extending downward from the PCU 1 is connected to the traveling motor 4 positioned immediately below the PCU 1. Further, as shown in FIG. 3B, the FC cable and the CAPA cable hang downward from the PCU 1, pass through the right side of the traveling motor 4 (left side in the drawing), and extend rearward. And is connected to the fuel cell 2 and the capacitor 3 as shown in the block diagram of FIG.
[0018]
As described above, the MOT cable, FC cable, and CAPA cable are retracted or offset to the right side of the travel motor 4 (right side with respect to the vehicle EV). Even if the travel motor 4 and / or the PCU 1 moves rearward and the gap between the partition and the vehicle interior becomes narrow, there is no problem in the operation of removing these cables from the PCU 1. Even if the traveling motor 4 moves backward in the motor chamber due to a collision or the like, the FC cable and the CAPA cable are not sandwiched between the partition walls between the traveling motor 4 and the vehicle interior (see FIG. 3C). This is different from the PCU 101 shown in FIG.
[0019]
In addition, as a high voltage cable such as a MOT cable, a conductor (tin-plated annealed copper wire) is insulated and protected by an insulator (crosslinked polyethylene), a braided shield (tinned annealed copper wire), and a sheath (PVC). Insulated braided shielded high-voltage wires are used. Incidentally, in this embodiment, the conductor cross-sectional area of the CAPA cable is smaller than the conductor cross-sectional area of the FC cable or the MOT cable.
[0020]
The strength of the high pressure box 10 of the PCU 1 will be described.
In order to give the high-pressure box 10 strength, the high-pressure box 10 is formed of a mold or a cut product, and the high-pressure box 10 is provided with a rib or the like (not shown). The wall surface is prevented from falling inward.
[0021]
Next, the strength member 7 will be described.
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c), a reactor case 11 made of a strength member is provided on the rear outer wall surface of the PCU 1 with respect to the vehicle EV, that is, on the isolation side of the passenger compartment and the vehicle compartment separating the motor compartment. Yes. Reactor case 11 includes a reactor receiving portion 11a and a reactor cover 11b, and stores reactor R therein. Reactor case 11 is a mold made of aluminum having good heat conduction in order to improve heat dissipation because reactor R has a high surface due to Joule heat caused by coil winding resistance and Joule heat caused by eddy current generated in the iron core. It consists of parts.
[0022]
Next, the high voltage terminal block 6 will be described.
As shown in FIG. 2, the high-voltage terminal block 6 is disposed on the back side of the region guarded by the strength member 7, that is, the position facing the strength member 7 with the case of the high-pressure box 10 interposed therebetween. FIG.3 (d) is sectional drawing of the AA shown in (b).
As shown in FIG. 3 (d), the strength member 7 is, for example, a reactor case 11 storing a reactor R, but the high-voltage terminal block 6 is a high-pressure box at a position opposite to the reactor case 11. A stay 5 is provided on the inner wall surface of 10, and a high voltage terminal block 6 is provided on the stay 5.
The reactor case 11 combining the reactor receiving portion 11a and the reactor cover 11b is robust and can sufficiently guard the high-voltage terminal block 6 with the strength member 7 against an impact at the time of collision.
Further, as shown in FIG. 3A, insulating partition walls 6a, 6a,... Are provided between the high-voltage terminals. By providing at least between the high voltage box 10 and the terminal closest thereto, an insulation distance can be secured even when the high voltage box 10 is deformed.
[0023]
Therefore, for example, even if the vehicle collides from the front or the rear and damage is applied to the high pressure box of the PCU 1, the high pressure disposed in the region guarded by the reactor case 11 that is the strength member 4 is provided. The terminal block 6 is not deformed or damaged because the strength member 4 firmly protects the high-voltage terminal block 6 in the event of a collision, and there is no risk of short-circuiting due to the penetration of other parts, improving reliability and ensuring quality assurance. Can do.
[0024]
The present invention can be variously modified and changed within the scope of the technical idea, and the present invention naturally extends to the modified and changed invention. For example, although the embodiment in which the present invention is applied to a fuel cell electric vehicle has been described, the present invention can also be applied to a normal electric vehicle or a hybrid vehicle equipped with an engine, a travel motor, and a battery. In that case, the FC cable connected to the fuel cell 2 is omitted, and the high voltage cable is composed of a MOT cable and a CAPA cable.
In addition, since the strength member 7 is disposed on the partition side with the vehicle interior, the high-voltage terminal block 6 is also on the partition side with the vehicle interior, but is not limited to the partition side with the vehicle interior, and can be either front, back, left, or right Good.
The high-voltage terminal block 6 is placed on the stay 5 formed integrally with the high-voltage box 10. However, the stay 5 may be a separate part or the stay 5 may be omitted.
Furthermore, the strength member 7 may be replaced with another component instead of the reactor case 11, or the plate thickness of the high-pressure box 10 may be reinforced thickly instead of another component.
In addition, as a representative example of an electric vehicle as an embodiment of the present invention, an example of a vehicle equipped with a fuel cell has been described, but the power control unit of the present invention is not limited to that for a vehicle equipped with a fuel cell, Widely applicable.
For example, a hybrid vehicle and a solar car equipped with a battery can also be applied to a solar car having a solar panel and a battery or a general electric vehicle.
Furthermore, a high-voltage terminal block having such an arrangement structure is also within the scope of the present invention.
[0025]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, the arrangement of the high voltage terminal block in the high voltage box of the electric vehicle power control unit is arranged in front of the region of the strength member where the high voltage box is most deformed. There is no risk of other parts penetrating or short-circuiting, and an insulating cover is not required to ensure insulation. In addition to improving reliability, quality assurance can be ensured. Reduction, realization of a miniaturized design, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view seen through from the side of a vehicle equipped with a PCU according to an embodiment of the present invention and a conventional example.
FIG. 2 is a block diagram showing a connection state of a high voltage cable and a position of a high voltage terminal in the vehicle of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram of a three-sided view showing the arrangement of a high-voltage box and a traveling motor, (a) is an upper surface showing a state where a lid is removed from the front of the vehicle as viewed from the upper surface of a PCU disposed in the motor chamber FIG. 5B is a front view of the PCU and the traveling motor as viewed from the front, and FIG. 5C is a right side view with respect to FIG. (D) is a cross-sectional view taken along line AA shown in (b).
FIG. 4 is a block diagram showing a connection state of a high voltage cable and a position of a high voltage terminal in a conventional vehicle.
FIG. 5 is a three-sided view showing the arrangement of a conventional high-voltage box and a traveling motor, (a) is a top view showing the configuration from the top surface by removing the lid of the PCU arranged in the motor chamber from the front of the vehicle; (B) is a front view of the PCU and the traveling motor, and (c) is a right side view with respect to (a).
[Explanation of symbols]
1 ... PCU (Power control unit for electric vehicles)
2 ... Fuel cell 3 ... Capacitor 4 ... Traveling motor 5 ... Stay 6 ... High voltage terminal block 6a ... Insulating partition 7 ... Strength member 8 ... VCU (Voltage Control Unit)
9 ... INV (Inverter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... High pressure box 10a ... Cover 11 ... Reactor case 11a ... Reactor receiving part 11b ... Reactor cover 13 ... Connector case 13a ... Partition (beam member)
R ... Reactor EV ... Electric vehicle MOT ... Three-phase motor

Claims (1)

高圧ボックス内に走行モータ駆動用のインバータと電源との間の電圧調整を行うボルテージコントロールユニットが内蔵されている電気車両用パワーコントロールユニットであって、
ケーブル同士を接続する高圧端子台と、
前記高圧ボックスの側壁の外面に固定された強度部材と、を備え、
前記側壁を挟んで前記強度部材と対向する高圧ボックスの内面に前記高圧端子台を近接して設け、
前記強度部材の一部を前記側壁の内側に延出して設け、前記高圧端子台を前記強度部材における前記一部の上方に配置したことを特徴とする電気車両用パワーコントロールユニット。A power control unit for an electric vehicle voltage control unit is built to perform voltage adjustment between the inverter and the power supply for driving the motor driven in the high-pressure box,
A high-voltage terminal block that connects cables,
And a strength member fixed to the outer surface of the side wall of the high-pressure box,
Providing the high voltage terminal block close to the inner surface of the high voltage box facing the strength member across the side wall,
A power control unit for an electric vehicle, wherein a part of the strength member is provided so as to extend inside the side wall, and the high-voltage terminal block is disposed above the part of the strength member.
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