JP5626453B2 - パワー制御ユニット - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、パワー制御ユニットに関し、より特定的には、ハイブリッド自動車もしくは電気自動車などの車両に搭載され、車両走行用の電力を制御するためのパワー制御ユニットに関する。

従来のパワー制御ユニットに関して、たとえば、特開平８−６６０５０号公報には、容易にコンデンサの交換ができ、かつ、インバータ装置の製造組み立て時における工程数の削減が可能であり、コストダウンを十分に図ることを目的としたインバータ装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたインバータ装置においては、制御基板の端子台に対応して、開閉固定可能な構造を有する制御回路端子カバーが設けられている。制御回路端子カバーは、制御基板に固定された操作パネルカバーに取り付けられている。

また、特開２０１０−６８６７０号公報には、インバータ装置の電気的信頼性と電気的特性とを良好に維持しつつ、発熱部品の温度上昇を抑制して信頼性を向上させることを目的としたインバータ装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたインバータ装置においては、端子台の前面側に、ドライバなどの異物が主回路基板や裏面側制御回路基板に接触し、故障することを防ぐための筐体ケース突出部が設けられている。

また、特開２００５−２４３７４１号公報には、板金の加工工数および組み立て工数を低減するとともに、筐体固定用の取り付け脚を他の所定位置に容易に移すことを目的としたモータ駆動用ドライブユニットの筐体構造が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示された筐体構造においては、人の手や異物などがユニット内に侵入しない隙間の格子が、通風カバーの通風口に設けられている。

特開平８−６６０５０号公報 特開２０１０−６８６７０号公報 特開２００５−２４３７４１号公報

上述の特許文献１に開示されたインバータ装置においては、端子台が使用されていないときに、制御回路端子カバーを閉じることにより、塵埃などが端子台に侵入することを防止している。しかしながら、異物の侵入を防止することを目的にこのようなカバー体を設けた場合、部品点数が増えて製造コストが増大したり、カバー体を取り付けるためのスペースやカバー体の固定部が必要となって装置の大型化を招いたりする懸念が生じる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、小型化および低コスト化を図りつつ、異物の侵入が抑制されたパワー制御ユニットを提供することである。

この発明に従ってパワー制御ユニットは、車両に搭載され、車両走行用の電力を制御するためのパワー制御ユニットである。パワー制御ユニットは、頂部を有し、頂部に開口する開口部が形成されるケース体と、コネクタを保持するためのコネクタ保持孔が形成され、ケース体に開口部と向かい合って配置される端子台と、ケース体に収容され、電子部品が実装される基板とを備える。基板は、端子台に対して頂部の反対側であって、コネクタ保持孔の開口面と対向する位置からずれた位置に配置される。パワー制御ユニットは、パワー制御ユニット構成部品と一体に設けられる壁部材をさらに備える。壁部材は、基板とコネクタ保持孔との間に配置される。

このように構成されたパワー制御ユニットによれば、コネクタ保持孔から基板への経路上に壁部材が配置されるため、異物が基板に向けて侵入することを抑制できる。この際、壁部材がパワー制御ユニット構成部品と一体に設けられるため、パワー制御ユニットの小型化および低コスト化を図ることができる。

なお、パワー制御ユニット構成部品とは、パワー制御ユニットを構成する部品であって、本来、壁部材によって奏される異物の侵入を防ぐという目的とは別の目的で設けられた部品である。

また好ましくは、壁部材は、端子台と一体に設けられる。このように構成されたパワー制御ユニットによれば、壁部材が電気回路の接続をするための端子台に設けられるため、パワー制御ユニットの小型化および低コスト化を図ることができる。

また好ましくは、壁部材は、端子台から、高さ方向において基板とオーバーラップする位置まで延伸する。このように構成されたパワー制御ユニットによれば、異物が基板に向けて侵入することをより確実に抑制することができる。

また好ましくは、コネクタは、一方向から挿入されることによってコネクタ保持孔に保持される。壁部材は、端子台から、コネクタの挿入方向に沿って延伸する。このように構成されたパワー制御ユニットによれば、コネクタ保持孔に対するコネクタの挿入時、コネクタと壁部材とが干渉するということがなく、挿入作業を容易に実施することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、小型化および低コスト化を図りつつ、異物の侵入が抑制されたパワー制御ユニットを提供することができる。

ハイブリッド自動車のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。 図１中のパワー制御ユニットを示す上面図である。 図１中のパワー制御ユニットから上蓋を取り外した状態を示す上面図である。 図３中の端子台を正面側から見た斜視図である。 図３中の端子台を背面側から見た斜視図である。 図３中のＰＣＵケースに収容された基板を示す上面図である。 図３中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿ったパワー制御ユニットを示す断面図である。 図７中の２点鎖線ＶＩＩＩに囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。 図８中に示すパワー制御ユニットの第１変形例を示す断面図である。 図８中に示すパワー制御ユニットの第２変形例を示す断面図である。 図３中のＸＩ−ＸＩ線上に沿ったパワー制御ユニットを示す断面図である。 図３中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿ったパワー制御ユニットを示す断面図である。

（実施の形態１）
図１は、ハイブリッド自動車のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。ハイブリッド自動車は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを動力源とする。

図１を参照して、ハイブリッド自動車は、バッテリユニット４０と、車両用駆動装置２０と、図示しないエンジンとを有する。車両用駆動装置２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、図示しないエンジンおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分配する動力分割機構２６と、バッテリユニット４０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間で授受される電力の制御を行なうパワー制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２１とを有する。

モータジェネレータＭＧ１は、主にジェネレータとして機能し、エンジンの出力により発電を行なう。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン始動時にはスタータとして作動する。モータジェネレータＭＧ２は、主にモータとして機能し、エンジンの出力を補助し、駆動力を高める。また、モータジェネレータＭＧ２は、回生制動時には発電を行ない、バッテリＢを充電する。

バッテリユニット４０には端子４１，４２が設けられている。ＰＣＵ２１にはＤＣ端子４３，４４が設けられている。端子４１とＤＣ端子４３との間および端子４２とＤＣ端子４４との間は、それぞれケーブル６およびケーブル８によって電気的に接続されている。

バッテリユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの正極と端子４１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの負極と端子４２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と端子４１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを有する。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、後述の制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

バッテリユニット４０は、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを有する。バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の２次電池や、燃料電池などを用いることができる。バッテリＢに代わる蓄電装置として、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いることもできる。

ＰＣＵ２１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応して設けられるインバータ２２，１４と、インバータ２２，１４に共通して設けられる昇圧コンバータ１２と、制御装置３０とを有する。

昇圧コンバータ１２は、ＤＣ端子４３およびＤＣ端子４４間の電圧を昇圧する。昇圧コンバータ１２は、一方端がＤＣ端子４３に接続されるリアクトル３２と、昇圧用ＩＰＭ（Intelligent Power Module）１３と、平滑用コンデンサ３３とを有する。昇圧用ＩＰＭ１３は、昇圧後の電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを有する。平滑用コンデンサ３３は、昇圧コンバータ１２とインバータ２２，１４との間に設けられている。平滑用コンデンサ３３は、高圧側であるインバータ２２，１４側の電圧、電流の変動を抑制する。

ＰＣＵ２１は、平滑用コンデンサ３４を有する。平滑用コンデンサ３４は、バッテリＢと昇圧コンバータ１２との間に設けられている。平滑用コンデンサ３４は、低圧側であるバッテリＢ側の電圧、電流の変動を抑制する。

リアクトル３２の他方端は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続されている。ダイオードＤ２のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続されている。

ハイブリッド自動車は、Ａ／Ｃ（エアコンディショナ）コンプレッサ３５を有する。Ａ／Ｃコンプレッサ３５は、バッテリＢから電力が供給されるように、昇圧コンバータ１２の入力ライン間に接続されている。

インバータ１４は、車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ１４は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき、昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ１４は、走行用ＩＰＭ１８を構成するＵ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７を有する。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続されている。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを有する。ダイオードＤ３のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続されている。ダイオードＤ４のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続されている。

Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを有する。ダイオードＤ５のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続されている。ダイオードＤ６のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続されている。

Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを有する。ダイオードＤ７のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続されている。ダイオードＤ８のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続されている。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。Ｕ相コイルの他方端は、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続されている。Ｖ相コイルの他方端は、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続されている。Ｗ相コイルの他方端は、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続されている。

電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０に出力する。電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０に出力する。

インバータ２２は、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続される。インバータ２２は、モータジェネレータＭＧ１に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジンを始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。

また、インバータ２２は、エンジンのクランクシャフトから伝達される回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき、昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。なお、インバータ２２の内部の構成はインバータ１４と同様であるため、詳細な説明は繰返さない。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。

ここで、トルク指令値ＴＲ１，モータ回転数ＭＲＮ１およびモータ電流値ＭＣＲＴ１は、モータジェネレータＭＧ１に関するものであり、トルク指令値ＴＲ２，モータ回転数ＭＲＮ２およびモータ電流値ＭＣＲＴ２は、モータジェネレータＭＧ２に関するものである。電圧ＶＢは、バッテリＢの電圧であり、電流ＩＢは、バッテリＢに流れる電流である。電圧ＶＬは、昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり、電圧ＶＨは、昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧である。

制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。制御装置３０は、インバータ２２に対して直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

続いて、図１中のパワー制御ユニット２１の構造について説明する。図２は、図１中のパワー制御ユニットを示す上面図である。

図２を参照して、パワー制御ユニット２１は、ＰＣＵケース５０を有する。ＰＣＵケース５０は、パワー制御ユニット２１の外観をなしている。ＰＣＵケース５０は、アルミニウムなどの金属から形成されている。

ＰＣＵケース５０は、ケース本体５２および上蓋５１を有する。ケース本体５２は、上側に開口した筐体形状を有する。上蓋５１は、ケース本体５２の開口を覆うようにケース本体５２に取り付けられている。上蓋５１は、ＰＣＵケース５０の鉛直上側に面する側面を構成している。

上蓋５１には、開口部５３ｐ、開口部５３ｑおよび開口部５３ｒが形成されている（以下、特に区別しない場合は開口部５３という）。開口部５３ｐ、開口部５３ｑおよび開口部５３ｒは、互いに距離を隔てた位置に形成されている。開口部５３は、ＰＣＵケース５０の外側と内側との間を連通させるように形成されている。開口部５３は、ＰＣＵケース５０の外側から上蓋５１を鉛直方向に貫通し、ＰＣＵケース５０の内側に達している。

図３は、図１中のパワー制御ユニットから上蓋を取り外した状態を示す上面図である。図２および図３を参照して、パワー制御ユニット２１は、端子台６１をさらに有する。端子台６１は、ＰＣＵケース５０に収容されている。端子台６１は、上蓋５１の裏側に配置されている。端子台６１は、ＰＣＵケース５０の内側で上蓋５１と隣り合う位置に配置されている。端子台６１は、上蓋５１に形成された開口部５３と向かい合う位置に配置されている。

図４は、図３中の端子台を正面側から見た斜視図である。図５は、図３中の端子台を背面側から見た斜視図である。図３から図５を参照して、端子台６１は、樹脂により形成されている。端子台６１は、絶縁性材料から形成されている。端子台６１は、樹脂成形により一体に形成されている。

端子台６１は、その構成部位として、締結部５５ｐ、締結部５５ｑおよび締結部５５ｒを有する（以下、特に区別しない場合は締結部５５という）。締結部５５ｐ、締結部５５ｑおよび締結部５５ｒは、図４中の矢印２１０に示す一方向に並んで連設されている。締結部５５ｐ、締結部５５ｑおよび締結部５５ｒは、それぞれ、開口部５３ｐ、開口部５３ｑおよび開口部５３ｒと向かい合う位置に形成されている。

ハイブリッド自動車の組み立て時、パワー制御ユニット２１やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、バッテリユニット４０が車体に組み付けられるとともに、これらのユニット間がケーブルによって電気的に接続される。この際、バスバー（たとえば、図７中に示すバスバー８６）がボルトを用いて締結部５５に締結される。開口部５３は、このような組み立て工程時に、作業者がレンチなどの工具を挿入し、ボルトにアクセス可能なように形成されている。

パワー制御ユニット２１は、複数本のバスバー４６と、複数本のバスバー４７とを有する。バスバー４６およびバスバー４７は、それぞれ、締結部５５ｐおよび締結部５５ｑに接続されている。締結部５５ｐは、図１中のモータジェネレータＭＧ１およびインバータ２２間の電気的な接続を分担し、締結部５５ｑは、図１中のモータジェネレータＭＧ２およびインバータ１４間の電気的な接続を分担している。

代表的に、締結部５５ｑと、これに接続される複数本のバスバー４７との形態について説明すると、締結部５５ｑは、モータジェネレータＭＧ２のＵ相、Ｖ相およびＷ相にそれぞれ対応して設けられたＵ相締結部６６、Ｖ相締結部６７およびＷ相締結部６８から構成されている。Ｕ相締結部６６、Ｖ相締結部６７およびＷ相締結部６８は、矢印２１０に示す方向に並んで設けられている。締結部５５ｑは、Ｕ相締結部６６、Ｖ相締結部６７およびＷ相締結部６８が並ぶ一方向が長手方向となり、その方向に直交する方向（図４中の矢印２２０に示す方向）が短手方向となる略矩形の平面視を有する。

複数本のバスバー４７は、モータジェネレータＭＧ２のＵ相、Ｖ相およびＷ相にそれぞれ対応して設けられたＵ相バスバー４７Ｕ、Ｖ相バスバー４７ＶおよびＷ相バスバー４７Ｗからなる。Ｕ相バスバー４７Ｕ、Ｖ相バスバー４７ＶおよびＷ相バスバー４７Ｗの一方端は、それぞれ、Ｕ相締結部６６、Ｖ相締結部６７およびＷ相締結部６８に接続され、Ｕ相バスバー４７Ｕ、Ｖ相バスバー４７ＶおよびＷ相バスバー４７Ｗの他方端は、それぞれ、図１中の走行用ＩＰＭ１８のＵ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７に接続されている。

バスバー４７は、締結部５５ｑから、図４中の矢印２２０に示す方向（矢印２１０に示す方向の直交方向）に沿った一方の方向に延出し、さらに鉛直下方向に折れ曲がっている。

締結部５５ｐおよび複数本のバスバー４６は、締結部５５ｑおよび複数本のバスバー４７と同様の形態で設けられている。

パワー制御ユニット２１は、バスバー５６、バスバー５７およびバスバー５８をさらに有する。バスバー５６、バスバー５７およびバスバー５８は、締結部５５ｒに締結されている。

締結部５５ｒは、第１締結部９６、第２締結部９７、第３締結部９８および第４締結部９９から構成されている。バスバー５６は、第１締結部９６に接続され、バスバー５７は、第２締結部９７および第３締結部９８に接続され、バスバー５８は、第４締結部９９に接続されている。第１締結部９６は、図１中のＤＣ端子４３と、平滑用コンデンサ３４およびリアクトル３２との間の電気的な接続を分担している。第２締結部９７および第３締結部９８は、図１中のＤＣ端子４４と、Ａ／Ｃコンプレッサ３５および平滑用コンデンサ３４との間の電気的な接続を分担している。第４締結部９９は、図１中のＤＣ端子４４と、ヒューズ３１を介したＡ／Ｃコンプレッサ３５との間の電気的な接続を分担している。

図２中に示すように、バスバー５６、バスバー５７およびバスバー５８は、締結部５５ｒから、バスバー４６およびバスバー４７とは反対方向に延出している。

図６は、図３中のＰＣＵケースに収容された基板を示す上面図である。図７は、図３中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿ったパワー制御ユニットを示す断面図である。

図６および図７を参照して、パワー制御ユニット２１は、基板７０ｋおよび基板７０ｊを有する（以下、特に区別しない場合には基板７０という）。基板７０は、ＰＣＵケース５０に収容されている。基板７０は、ＰＣＵケース５０の内側で端子台６１に隣り合って配置されている。基板７０は、上蓋５１と向かい合って平面的に延在するように配置されている。基板７０は、略矩形の平板形状を有する。基板７０は、図１中の制御装置３０を構成しており、その表面上には、抵抗、ダイオード、ＩＣチップもしくはトランジスタなどの電子部品８４が実装されている。

ＰＣＵケース５０の内側には、平滑用コンデンサ３４が収容されている。平滑用コンデンサ３４は、上蓋５１と基板７０との間に配置されている。図６中に示す上面視において、平滑用コンデンサ３４は、基板７０と重なる位置に配置されている。図６中に示す上面視において、平滑用コンデンサ３４と端子台６１とが並んで設けられ、さらにその下方に基板７０が配置されている。

図７を参照して、締結部５５ｑには、ボルト６０を用いてバスバー８６が締結されている。バスバー８６は、締結部５５ｑ上でバスバー４７と重ね合わされている。ボルト６０の回転軸の延長上では、開口部５３ｑが開口している。

バスバー８６は、締結部５５ｑから、締結部５５ｑを挟んで基板７０および平滑用コンデンサ３４とは反対方向に延出している。バスバー８６には、図１中のモータジェネレータＭＧ２から延びるケーブルが接続される。ＰＣＵケース５０の内側の空間を、ボルト６０の回転軸を中心に左右に第１空間３１０および第２空間３２０に振り分けた場合に、バスバー４７およびバスバー８６は、締結部５５ｑから第１空間３１０に向けて延出し、基板７０および平滑用コンデンサ３４は、第２空間３２０に配置されている。

続いて、端子台６１に設けられる壁部６２の構造について説明する。
図４および図７を参照して、本実施の形態におけるパワー制御ユニット２１においては、端子台６１が壁部６２を有する。壁部６２は、端子台６１に一体に設けられている。壁部６２は、締結部５５ｑと一体に樹脂成形されている。

壁部６２は、開口部５３ｑと基板７０との間に配置されている。壁部６２は、開口部５３ｑと基板７０とを結ぶ直線と交わるように配置されている。基板７０は、開口部５３ｑから見て壁部６２の裏側に配置されている。壁部６２は、締結部５５ｑから、開口部５３ｑの開口面の周りの上蓋５１に向けて延伸している。壁部６２は、締結部５５ｑから略鉛直上方向に延伸している。壁部６２は、開口部５３ｒよりもＰＣＵケース５０の内側に配置されている。開口部５３ｒを上蓋５１に対する貫通方向（鉛直方向）から見た場合に、壁部６２は、上蓋５１の裏側に隠れる位置に形成されている。壁部６２の先端と上蓋５１との間には、隙間が形成されている。壁部６２は、ＰＣＵケース５０の外側から開口部５３を通じて基板７０に向かう視線２３０を遮るように設けられている。

壁部６２は、背面部６３、側部６４および側部６５から構成されている。背面部６３は、バスバー４７およびバスバー８６が延出する側の反対側に設けられている。背面部６３は、第２空間３２０に配置されている。側部６４および側部６５は、背面部６３の両端から折れ曲がってバスバー４７およびバスバー８６の延出方向に向けて延びている。締結部５５ｑに対するボルト６０の挿入方向から見た場合に、背面部６３、側部６４および側部６５は、締結部５５ｑの周囲の四方のうち、バスバー４７およびバスバー８６の延出方向を除く三方に配置されている。

なお、締結部５５ｑに壁部６２が設けられる形態についてのみ説明したが、同様の形態により、締結部５５ｐに壁部６２が設けられている。

ハイブリッド自動車の組み立て工場にパワー制御ユニット２１を搬送する際や、パワー制御ユニット２１を車体に組み付ける際に、開口部５３を通じてＰＣＵケース５０の内側に、液体および固体にかかわらず異物が侵入する懸念が生じる。また、端子台６１に対するバスバーの締結時にボルトが斜めに挿入されると、締結部５５をもう一度ねじ切りする必要が生じ、このときに生じた異物がＰＣＵケース５０の内側に侵入する場合も想定される。このような異物が基板７０に向けて侵入すると、制御装置としての基板７０の信頼性が低下する。

このような懸念を解消する方策として、たとえば、基板７０にカバーを設けることや、基板７０の表面をコーティングすること、ガスケットやスポンジなどを用いて端子台６１の周辺の隙間を失くすことなどが考えられる。しかしながら、基板７０にカバーを設けた場合、カバーを取り付けるためのスペースが必要となってパワー制御ユニットを小型化できなかったり、別部品が必要となって製造コストが増大したりする。基板７０にコーティングを施す場合、コーティングに異物が侵入するような微小な孔が形成されるおそれがある。また、異物がコーティング内に沈み込むなどの現象が生じた場合、基板７０と異物との間の絶縁が保証されない。また、コーティング工程の実施が必要となるため、製造コストの増大を招く。ガスケットやスポンジなどを用いて端子台６１の周辺の隙間を失くそうとする場合、これらのシールに新たなスペースが必要となってパワー制御ユニット２１を小型化できなかったり、シール部材の追加によって製造コストが増大したりする。

これに対して、本実施の形態におけるパワー制御ユニット２１においては、開口部５３ｐおよび開口部５３ｑと基板７０との間の経路を遮るように、壁部６２が設けられている。このような構成により、開口部５３ｐおよび開口部５３ｑを通じてＰＣＵケース５０の内側に侵入した異物が基板７０に向かうことを防止できる。この際、壁部６２は端子台６１に一体に設けられるため、パワー制御ユニット２１の低コスト化および小型化を図ることができる。

特に本実施の形態では、締結部５５ｐおよび締結部５５ｑの周囲の四方のうち、バスバーの延出方向を除く三方を壁部６２によって取り囲んでいる。これにより、開口部５３ｐ，５３ｑを通じて締結部５５ｐ，５５ｑ上に異物が侵入したり、締結作業時にボルトが誤って締結部５５ｐ，５５ｑから脱落したりすることがあっても、異物やボルトが基板７０に直接向かうことを防止できる。また、仮にこれらの異物やボルトが壁部６２が存在しない位置から第１空間３１０側に侵入したとしても、基板７０は第２空間に配置されるため、異物やボルトが基板７０に達することを防止できる。

また、基板７０は平面的に広がる平板形状を有するため、パワー制御ユニット２１の上面視において基板７０の面積が大きな割合を占める。一方、外部からのケーブルを端子台６１に対して接続するため、端子台６１はＰＣＵケース５０の側面の近傍に配置される。この場合に、基板７０と端子台６１とを大きく離間させる必要があると、パワー制御ユニット２１の上面視におけるＰＣＵケース５０の面積を大きくせざるを得ない。これに対して、本実施の形態では、基板７０に対する異物の侵入の懸念を解消することで、基板７０を端子台６１に近接させて配置することが可能となり、その結果として、パワー制御ユニット２１を効果的に小型化することができる。

図８は、図７中の２点鎖線ＶＩＩＩに囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図８を参照して、ＰＣＵケース５０は、リブ状部８２を有する。リブ状部８２は、上蓋５１に形成されている。リブ状部８２は、開口部５３ｑを規定する上蓋５１の内縁からＰＣＵケース５０内部に向けて突出している。リブ状部８２は、開口部５３ｑを規定する上蓋５１の内縁から鉛直下方向に垂れ下がって形成されている。リブ状部８２は、開口部５３ｑと基板７０との間に配置されている。リブ状部８２は、開口部５３ｒよりもＰＣＵケース５０の内側であって、壁部６２よりも開口部５３ｒに近い位置に形成されている。

本実施の形態におけるパワー制御ユニット２１においては、壁部６２が、ＰＣＵケース５０の外側から開口部５３ｑを通じてリブ状部８２越しに基板７０に向かう視線２４０を遮るように設けられている。

ＰＣＵケース５０は、その内部に空気流れが生じない略密閉筐体であるため、開口部５３ｑを通じてＰＣＵケース５０内に侵入した異物は、鉛直下方向に落下する。この場合、リブ状部８２越しの視線２４０を遮るように設けられた壁部６２によって、異物が基板７０に向かうことをより確実に防止できる。

図９は、図８中に示すパワー制御ユニットの第１変形例を示す断面図である。図９を参照して、本変形例では、壁部６２が、高さ方向（鉛直方向）において、リブ状部８２とオーバーラップする位置まで延伸する。このような構成によれば、異物が基板７０に向かうことをさらに確実に防止できる。

図１０は、図８中に示すパワー制御ユニットの第２変形例を示す断面図である。図１０を参照して、本変形例では、端子台６１が、壁部６２に加えて、第２壁部としての壁部８９をさらに有する。壁部８９は、締結部５５ｑから、壁部６２とは反対方向（鉛直下方向）に向けて延びている。壁部８９は、端子台６１と基板７０との間からずれた位置に設けられている。すなわち、締結部５５ｑから延びる壁部８９の延長上に、基板７０が存在しない。壁部８９は、第１空間３１０に設けられている。壁部８９は、高さ方向（鉛直方向）において、少なくとも壁部８９の一部が基板７０とオーバーラップする位置まで延びている。

このような構成によれば、壁部８９によって、ＰＣＵケース５０内に侵入した異物が、第１空間３１０側から締結部５５ｑを回り込んで基板７０に向かうことを防止できる。

なお、図８から図１０を参照して、締結部５５ｑに壁部６２および壁部８９が設けられる形態についてのみ説明したが、同様の形態によって締結部５５ｐに壁部６２および壁部８９が設けられる。

図１１は、図３中のＸＩ−ＸＩ線上に沿ったパワー制御ユニットを示す断面図である。図１１を参照して、本実施の形態におけるパワー制御ユニット２１においては、平滑用コンデンサ３４が壁部９１を有する。壁部９１は、バスバー５６およびバスバー５７の一端が接続される平滑用コンデンサ３４に一体に設けられている。壁部９１は、開口部５３ｒと基板７０との間に配置されている。壁部９１は、平滑用コンデンサ３４の外装をなすコンデンサケース８８から端子台６１に向かって延出し、その先で折れ曲がって、開口部５３ｒの開口面の周りの上蓋５１に向けて延伸している。壁部９１は、バスバー５６およびバスバー５７（図３も参照のこと）と、上蓋５１との間に配置されている。壁部９１は、バスバー５６およびバスバー５７と向かい合って配置されている。

締結部５５ｒにおいては、バスバー５６およびバスバー５７が基板７０側に延出するため、締結部５５ｒに壁部を立設することができない。そこで本実施の形態では、コンデンサケース８８から開口部５３ｒの開口面の周りの上蓋５１に向けて壁部９１を延出させることにより、開口部５３ｒを通じて基板７０に向けて異物が侵入することを防いでいる。この際、壁部９１は、パワー制御ユニット２１を構成する部品として既存の平滑用コンデンサ３４に一体に設けられるため、パワー制御ユニット２１の低コスト化および小型化を先と同様に図ることができる。

なお、壁部９１を設けるパワー制御ユニット構成部品は、平滑用コンデンサ３４に限られず、たとえば、バスバー５６，５７と接続される部品が昇圧用ＩＰＭ１３であれば、壁部９１を昇圧用ＩＰＭ１３に一体に設けてもよい。また、ＰＣＵケース５０内に熱源が存在し、壁部９１がその熱源と基板７０との間を遮るように配置されている場合、壁部９１は、熱源から基板７０への伝熱を抑制するという機能も発揮する。

以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるパワー制御ユニットの構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるパワー制御ユニット２１は、車両としてのハイブリッド自動車に搭載され、車両走行用の電力を制御するためのパワー制御ユニットである。パワー制御ユニット２１は、頂部としての上蓋５１を有し、上蓋５１に開口する開口部５３が形成されるケース体としてのＰＣＵケース５０と、ＰＣＵケース５０に収容され、開口部５３と向かい合って配置される端子台６１と、ＰＣＵケース５０に収容され、電子部品８４が実装される基板７０とを備える。端子台６１は、第１壁部としての壁部６２を有する。壁部６２は、基板７０と開口部５３との間に配置され、開口部５３の開口面の周りの上蓋５１に向けて延伸する。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるパワー制御ユニット２１によれば、壁部６２を設けることによって基板７０への異物の侵入を防ぐことができる。また、壁部６２を端子台６１に設けることにより、基板へのコーティングやカバーの取り付け、シール部材の設置などが不要となり、パワー制御ユニット２１の小型化および低コスト化を実現することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１におけるパワー制御ユニット２１が備える端子台６１の構造についてさらに説明を行なう。

図１２は、図３中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿ったパワー制御ユニットを示す断面図である。図３、図５および図１２を参照して、パワー制御ユニット２１は、インタロック用コネクタ１２０を有する。インタロック用コネクタ１２０は、端子台６１に取り付けられている。パワー制御ユニット２１が車体に組み付けられた状態で、上蓋５１を覆うようにさらに別のカバーが取り付けられる。この際、そのカバーに支持されたピンがインタロック用コネクタ１２０に挿入されることによって、カバーの取り付け状態が確認される。

端子台６１には、コネクタ保持孔１１０が形成されている。端子台６１は、コネクタ取り付けボス１１５を有する。コネクタ取り付けボス１１５は、締結部５５ｐに連設されている。コネクタ取り付けボス１１５は、図４中の矢印２１０に示す方向における端子台６１の端部に設けられている。コネクタ保持孔１１０は、コネクタ取り付けボス１１５に形成されている。

コネクタ保持孔１１０は、開口部５３ｐと向かい合う位置に形成されている。コネクタ保持孔１１０は、鉛直方向にコネクタ取り付けボス１１５を貫通し、ＰＣＵケース５０の内部に達している。インタロック用コネクタ１２０は、図１２中の矢印２４０に示す方向からコネクタ保持孔１１０に挿入されることによって、コネクタ取り付けボス１１５に取り付けられている。

パワー制御ユニット２１は、壁部１３０を有する。本実施の形態では、壁部１３０は、端子台６１に一体に設けられている。壁部１３０は、締結部５５ｐと一体に樹脂成形されている。

基板７０（基板７０ｋ）は、高さ方向において端子台６１に対して上蓋５１の反対側に配置されている。すなわち、上蓋５１、端子台６１および基板７０は、挙げた順に上方から下方に並んで配置されている。壁部１３０は、コネクタ保持孔１１０と基板７０（基板７０ｋ）との間に配置されている。壁部１３０は、コネクタ保持孔１１０と基板７０とを結ぶ直線と交わるように配置されている。基板７０は、コネクタ保持孔１１０から見て壁部１３０の裏側に配置されている。壁部１３０は、コネクタ取り付けボス１１５から、鉛直下方向に向かって延びている。壁部１３０は、コネクタ取り付けボス１１５から、コネクタ保持孔１１０に対するインタロック用コネクタ１２０の挿入方向に沿って延びている。このような構成により、コネクタ保持孔１１０に対するインタロック用コネクタ１２０の挿入時、インタロック用コネクタ１２０と壁部１３０とが干渉するということがなく、挿入作業を容易に実施することができる。

基板７０は、コネクタ取り付けボス１１５におけるコネクタ保持孔１１０の開口面と対向する位置からずれた位置に配置されている。壁部１３０は、コネクタ取り付けボス１１５から、高さ方向において基板７０の付近まで延伸している。壁部１３０は、コネクタ取り付けボス１１５から、高さ方向において基板７０とオーバーラップする位置まで延伸してもよい。

コネクタ保持孔１１０に対するインタロック用コネクタ１２０の挿入方向から見た場合に、壁部１３０は、コネクタ取り付けボス１１５の周囲の四方のうち、コネクタ保持孔１１０を挟んで基板７０が配置される側とは反対側を除く三方に配置されている。

なお、壁部１３０は、端子台６１に限られず、基板７０に隣り合って配置される別のパワー制御ユニット部品に一体に設けられてもよい。

ハイブリッド自動車の組み立て工場にパワー制御ユニット２１を搬送する際や、パワー制御ユニット２１を車体に組み付ける際に、異物が開口部５３ｐおよびコネクタ保持孔１１０を通じてＰＣＵケース５０内に侵入し、基板７０に向かう懸念が生じる。これに対して、本実施の形態におけるパワー制御ユニット２１においては、コネクタ保持孔１１０と基板７０との間の経路を遮るように、壁部１３０を設ける。このような構成により、コネクタ保持孔１１０を通じてＰＣＵケース５０の内側に侵入した異物が基板７０に向かうことを防止できる。この際、壁部１３０は端子台６１に一体に設けられるため、パワー制御ユニット２１の低コスト化および小型化を図ることができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態２におけるパワー制御ユニットの構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるパワー制御ユニット２１は、車両に搭載され、車両走行用の電力を制御するためのパワー制御ユニットである。パワー制御ユニット２１は、頂部としての上蓋５１を有し、上蓋５１に開口する開口部５３が形成されるケース体としてのＰＣＵケース５０と、コネクタとしてのインタロック用コネクタ１２０を保持するためのコネクタ保持孔１１０が形成され、ＰＣＵケース５０に開口部５３と向かい合って配置される端子台６１と、ＰＣＵケース５０に収容され、電子部品８４が実装される基板７０とを備える。基板７０は、端子台６１に対して上蓋５１の反対側であって、コネクタ保持孔１１０の開口面と対向する位置からずれた位置に配置される。パワー制御ユニット２１は、パワー制御ユニット構成部品としての端子台６１と一体に設けられ、基板７０とコネクタ保持孔１１０との間に配置される壁部材としての壁部１３０をさらに備える。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるパワー制御ユニット２１によれば、壁部１３０を設けることによって基板７０への異物の侵入を防ぐことができる。また、壁部１３０を端子台６１に設けることにより、基板へのコーティングやカバーの取り付け、シール部材の設置などが不要となり、パワー制御ユニット２１の小型化および低コスト化を実現することができる。

なお、本発明を、燃料電池と２次電池とを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に搭載される電力制御ユニットに適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。

この発明は、主に、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に搭載され、車両走行用の電力を制御するためのパワー制御ユニットに適用される。

１０ 電圧センサ、１１，２４，２５ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０ 車両用駆動装置、２１ パワー制御ユニット、２６ 動力分割機構、３０ 制御装置、３１ ヒューズ、３２ リアクトル、３３，３４ 平滑用コンデンサ、３５ Ａ／Ｃコンプレッサ、４０ バッテリユニット、４１，４２ 端子、４３，４４ ＤＣ端子、４６，４７，５６，５７，５８，８６ バスバー、４７Ｕ Ｕ相バスバー、４７Ｖ Ｖ相バスバー、４７Ｗ Ｗ相バスバー、５０ＰＣＵケース、５１ 上蓋、５２ ケース本体、５３，５３ｐ，５３ｑ，５３ｒ 開口部、５５，５５ｐ，５５ｑ，５５ｒ 締結部、６０ ボルト、６１ 端子台、６２，８９，９１ 壁部、６３ 背面部、６４，６５ 側部、６６ Ｕ相締結部、６７ Ｖ相締結部、６８ Ｗ相締結部、７０，７０ｊ，７０ｋ 基板、８２ リブ状部、８４ 電子部品、８８ コンデンサケース、９６ 第１締結部、９７ 第２締結部、９８ 第３締結部、９９ 第４締結部、１１０ コネクタ保持孔、１１５ コネクタ取り付けボス、１２０ インタロック用コネクタ、１３０ 壁部、３１０ 第１空間、３２０ 第２空間。

Claims (4)

1. 車両に搭載され、車両走行用の電力を制御するためのパワー制御ユニットであって、
   頂部（５１）を有し、前記頂部（５１）に開口する開口部（５３）が形成されるケース体（５０）と、
   コネクタ（１２０）を保持するためのコネクタ保持孔（１１０）が形成され、前記ケース体（５０）に前記開口部（５３）と向かい合って配置される端子台（６１）と、
   前記ケース体（５０）に収容され、電子部品（８４）が実装される基板（７０）とを備え、
   前記基板（７０）は、前記端子台（６１）に対して前記頂部（５１）の反対側であって、前記コネクタ保持孔（１１０）の開口面と対向する位置からずれた位置に配置され、さらに、
   パワー制御ユニット構成部品と一体に設けられ、前記基板（７０）と前記コネクタ保持孔（１１０）との間に配置される壁部材（１３０）を備える、パワー制御ユニット。
2. 前記壁部材（１３０）は、前記端子台（６１）と一体に設けられる、請求項１に記載のパワー制御ユニット。
3. 前記壁部材（１３０）は、前記端子台（６１）から、高さ方向において前記基板（７０）とオーバーラップする位置まで延伸する、請求項２に記載のパワー制御ユニット。
4. コネクタ（１２０）は、一方向から挿入されることによって前記コネクタ保持孔（１１０）に保持され、
   前記壁部材（１３０）は、前記端子台（６１）から、コネクタ（１２０）の挿入方向に沿って延伸する、請求項２に記載のパワー制御ユニット。

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