JP5735584B2 - 自動車用電装部品筐体 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用電装部品筐体に関するものである。

最近、クリーンエネルギーである電気を利用して走行する電気自動車の技術開発が急速に発展しつつある。殆どの電気自動車は回転力を発生するモータと、モータに電源を供給するバッテリと、モータの回転数を制御するインバータと、バッテリに電気を充電するためのバッテリ充電器と、車両用低電圧直流変換装置（ＬＤＣ：Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、を含む。

上記のような電装部品は作動過程で多くの熱を発生するだけでなく、他の電装部品の動作に影響を及ぼす電磁波又はノイズを多く発生するという問題がある。このような問題を解決するために、空冷式又は水冷式放熱構造及びＥＭＩ電磁波などを遮蔽してＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｉｔｙ）を満足する遮蔽機能が付与された電装部品筐体に電装部品を収容する構造を採用している。

図１は、従来の電気自動車用電装部品筐体を示す分解斜視図である。

図１を参照すると、従来の電気自動車用電装部品筐体１は、上面に冷却流路が具備されるボトムカバー２と、ボトムカバー２の上面に固定され、内部に各種電装部品を収容するハウジング３と、ハウジング３の開口された上面を覆うトップカバー４と、トップカバー４とハウジング３の接触部位に介在させて防水機能を発揮する上部シーラー６と、ボトムカバー２とハウジング３の接触部位に介在させて防水機能を発揮する下部シーラー５と、を含む。

上記のような構成を有する従来の電装部品筐体は水冷式冷却方式を採用しており、冷却水が流れる冷却流路がハウジング３の外部底面でボトムカバー２によって形成される。

また、電磁波遮蔽のためにハウジング３とトップカバー４が冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ：Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｃｏｌｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ）又はアルミニウム鋼板で成形され、冷却効率とＥＭＣ安定性の側面で強みを示す。

しかし、このような従来の電装筐体製品の場合、電装品を遮蔽するハウジングが鉄やアルミニウムを含む金属材料で成形されることによって電装部品筐体の重量が増加し、製造原価の競争力が落ちるという短所がある。更に、電装部品筐体の重量が増加すると車両自体の重量も増加することとなり、電気エネルギーの消費量が増加するという問題が発生する。

本発明は上記のような問題点を改善するために提案されたものであり、重量自体は減少する一方で、冷却効率及び電磁波遮蔽機能は変わらないか、あるいは向上する電気自動車用電装部品筐体を提供することを目的とする。

上記のような目的を達成するための本発明の実施例による自動車用電装部品筐体は、射出成形により製造されるプラスチック材質からなり上面が開口されるハウジングと、射出成形により製造されるプラスチック材質からなりハウジングの開口面を覆うトップカバーと、ハウジングの底面に安着されるベースカバーと、ベースカバーの上面に安着される電装部品セットと、ハウジングの内部に収容され、電装部品セットを覆って電装部品セットから放出される電磁波を遮蔽するための内部カバーと、を含む。

上記のような構成を有する本発明の実施例によると、以下のような効果が得られる。

第１に、電装部品筐体の一部構成をプラスチック素材の射出物で成形することで電装部品筐体自体の重量が減少するという効果が得られる。

第２に、電磁波遮蔽のために表面にニッケル又はクロム鍍金処理をした別途のカバー部材を介在させることで、電磁波遮蔽機能は変わらないか、あるいは更に優れた遮蔽性能を発揮するという長所が得られる。

第３に、冷却流路を電装部品筐体のハウジング内部に形成されるようにすることで電装部品筐体の厚さが減少するだけでなく、冷却水が電装部品筐体の外部に漏洩して車両が他の部品を腐食させるか電気的なショートが発生する可能性が低くなるという長所がある。

従来の電気自動車用電装部品筐体を示す分解斜視図である。 本発明の実施例による電装部品筐体の外観斜視図である。 電装部品筐体の分解斜視図である。 電装部品筐体内に具備されるベースカバーの底面図である。 図２のＩ−Ｉ’に沿って切断した断面図である。 図２のＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。

以下では、本発明の実施例による自動車用、特に電気自動車用電装部品筐体について図面を参照して詳しく説明する。

図２は本発明の実施例による電装部品筐体の外観斜視図であり、図３は電装部品筐体の分解斜視図であり、図４は電装部品筐体内に具備されるベースカバーの底面図であり、図５は図２のＩ−Ｉ’に沿って切断した断面図であり、図６は図２のＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。

図２乃至図６を参照すると、本発明の一実施例による電装部品筐体１０は、インバータ、ＬＤＣ又はＯＢＣ（Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ Ｃｈａｒｇｅｒ）などを含んでもよい。

詳しくは、電装部品筐体１０は、外形を成しながら上面が開口されるハウジング１１と、ハウジング１１の上面開口部を覆うトップカバー１２と、ハウジング１１の一側面に装着されるパワーイン（Ｐｏｗｅｒ−ｉｎ）コネクタ１８と、ハウジング１１の他の一側面に装着されるパワーアウト（Ｐｏｗｅｒ−ｏｕｔ）コネクタ１７及びシグナルコネクタ１９と、ハウジング１１の内部に収容される電装部品セット１３と、電装部品セット１３が安着されるベースカバー１４と、電装部品セット１３を覆って下端部がベースカバー１４に密着される内部カバー２０と、トップカバー１２とハウジング１１が接触する面に沿って周設されて防水機能を図る第１シーラー１５と、ベースカバー１４とハウジング１１が接触する面に介在させて防水機能を図る第２シーラー１６と、を含む。

ハウジング１１の一側面にはパワーインコネクタ１８が装着されるためのインコネクタ（ｉｎ−ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）ホール１１４が形成され、他の側面にはパワーアウトコネクタ１７が装着されるアウトコネクタ（ｏｕｔ−ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）ホール１１６及びシグナルコネクタ１７が装着されるシグナルコネクタホール１１５が形成される。シグナルコネクタホール１１５は、ハウジング１１の一側面又は他側面のうちいずれか一側面に形成されてもよい。

また、ハウジング１１の底面には冷却水が流れる冷却流路１１１が曲がりくねったライン（ｍｅａｎｄｅｒ ｌｉｎｅ）を形成する。そして、ハウジング１１の側面には冷却水が流入される冷却水流入ポート１１２と、冷却水が排出される冷却水流出ポート１１３が形成される。そして、冷却水流入ポート１１２と冷却水流出ポート１１３は、冷却流路１１１の入口部及び出口部とそれぞれ連通する。よって、冷却水流入ポート１１２を介して流入される冷却水は冷却流路１１１に沿って流れながら、ベースカバー１４の上面に安着された電装部品セット１３を冷却させる。ここで、冷却流路１１１の入口部に近い地点には発熱量が相対的に多い電装部品が位置し、出口部に近い地点には発熱量が相対的に少ない電装部品が位置するようにすることが熱交換効率を高める方法になり得る。

また、冷却流路１１１の上面外郭ラインに沿って第２シーラー１６が安着され、ベースカバー１４がその上に安着され、冷却流路１１１に沿って流れる冷却水が電装部品セット１３の方に漏洩することを防止する。そして、ハウジング１１１の上面の縁に沿って第１シーラー１５が安着され、トップカバー１２がその上に安着され、ハウジング１２の外部から内部に水又は異物が流入することを遮断する。

また、ベースカバーは、図４に示したように、冷却流路１１１を覆うカバー本体１４１と、カバー本体１４１の背面、詳しくは冷却流路１１１の内側空間に対応する部分の背面に多数の冷却フィン１４２が突出される。多数の冷却フィン１４２は、ベースカバー１４が安着される際、冷却流路１１１の形状に沿って丸く形成される。そして、多数の冷却フィン１４２は一定間隔をおいて離隔され、冷却流路に沿って流れる冷却水と熱伝導による熱交換を行う。即ち、電装部品セット１３から発生する熱が冷却フィン１４２を介して冷却水に伝達される。

また、電装部品セット１３は、ＤＣ電圧をスイッチングして３相交流電圧として出力するＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ ｍｏｄｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むスイッチング素子１３１と、ベースカバー１４の上面一側に装着されて入力電圧安定化及びスイッチング素子のノイズを低減するＤＣリンクキャップ１３３と、パワーＰＣＢ１３２だけでなく、その他説明されていない多様な電装部品を含む。

一方、ハウジング１１とトップカバー１２はプラスチック樹脂を利用した射出成形により重量が軽いプラスチック素材で成形されてもよい。ハウジング１１とトップカバー１２がプラスチック素材で形成されることで、従来鉄やアルミニウム素材で成形される場合に比べ重量及び原価競争力が優れているという長所がある。しかし、ハウジング１１とトップカバー１２がプラスチック素材で形成される場合、電装部品セット１３から発生する電磁波を効果的に遮蔽することができないという問題が発生する恐れがある。

このような問題点を解決するために、内部カバー２０を従来のハウジング１１と同じ素材、即ち、アルミニウム又は鉄素材で成形して電磁波を遮蔽するようにしてもよい。そして、ベースカバー１４もこれと同じく電磁波遮蔽と熱伝達のためにアルミニウムなどを含む金属プレートであってもよい。

他の方法として、内部カバー２０も射出成形によって製造されるプラスチック部材を適用し、少なくとも内部カバー２０の内周面に電磁波遮蔽のためにニッケル又はクロム鍍金処理をすることも可能である。ニッケル又はクロム鍍金処理によって電装部品セット１３から放出される電磁波が効果的に遮蔽される。鍍金層の最小の厚さは銅（Ｃｕ）鍍金１５マイクロメートル、ニッケル１０マイクロメートル、クロム鍍金０．２マイクロメートルであってもよく、最大の厚さは銅（Ｃｕ）鍍金２０マイクロメートル、ニッケル１５マイクロメートル、クロム鍍金０．３マイクロメートルであってもよい。最大及び最小の厚さの範囲内で銅、ニッケル及びクロム鍍金層が順番に形成されてもよい。

それだけでなく、従来の電装部品筐体の場合、冷却流路が、ハウジングの外部底面に冷却流路と冷却流路と冷却フィンが突出形成され、別途のボトムカバーによって冷却流路の底面開口部が遮蔽される構造であるため、電装部品筐体の厚さが大きくならざるを得ないという問題点があった。更に、冷却流路から冷却水が漏洩して車両の他の部品を腐食させるという問題も発生した。しかし、本発明の場合、冷却流路１１１がハウジングの内部底面に形成され、ベースカバー１４によって冷却流路１１１の上面が遮蔽される構造を有する。そして、電装部品筐体１０が車両内に装着される際に冷却流路１１１の開口された上面が上側に向かうため、冷却水が冷却流路の上面に漏洩される現象がなくなるという長所がある。

また、従来の電装部品筐体の場合、冷却流路がハウジングの外部底面に形成され、電装部品が安着される別途のプレートがハウジングの内部底面に安着されるため冷却効率が落ちるという短所があった。しかし、本発明の場合、冷却流路の上面にベースカバー１４が安着されてベースカバー１４の上面に電装部品セット１３が安着されるため、熱交換効率が増加するという長所がある。即ち、電装部品セット１３から放出される熱がベースカバー１４のみを通過すると冷却水と直接熱を交換する条件になるため、従来の二重底構造に比べ熱交換効率が著しく増加する効果が得られる。

また、ベースカバー１４の素材として、電磁波を遮蔽することができて熱伝導率が高いアルミニウム、冷間圧延鋼板又は他の種類の金属プレートを適用するため、ベースカバー１４によってカバーされるハウジング１１の底部分には別途の鍍金処理を行わなくても構わない。よって、鍍金処理のコストを削減できるという効果も得られる。

１０ 電装部品筐体
１１ ハウジング
１２ トップカバー
１３ 電装部品セット
１４ ベースカバー
１５ 第１シーラー
１６ 第２シーラー
１７ パワーアウトコネクタ
１８ パワーインコネクタ
１９ シグナルコネクタ
２０ 内部カバー
１１１ 冷却流路
１１２ 冷却水流入ポート
１１３ 冷却水流出ポート
１１４ インコネクタホール
１１５ シグナルコネクタホール
１１６ アウトコネクタホール
１３１ スイッチング素子
１３２ パワーＰＣＢ
１３３ ＤＣリンクキャップ
１４１ カバー本体
１４２ 冷却フィン

Claims (10)

1. 自動車用電装部品筐体において、
   射出成形により製造されるプラスチック材質からなり、上面が開口され、内側底面に所定の深さで形成されて上面が開口される冷却流路が形成されるハウジングと、
   射出成形により製造されるプラスチック材質からなり、前記ハウジングの開口面を覆うトップカバーと、
   熱伝導率が高いアルミニウム又は鉄を含む金属板からなり、前記ハウジングの底面に安着され、前記冷却流路の開口面を遮蔽するベースカバーであり、前記冷却流路を遮蔽するカバー本体と、前記カバー本体の底面に突出されて前記冷却流路の上に置かれる多数の冷却フィンと、を含むベースカバーと、
   前記ベースカバーの上面に安着される電装部品セットと、
   前記ハウジングの内部に収容され、前記電装部品セットを覆って前記電装部品セットから放出される電磁波を遮蔽するための内部カバーと、を含むことを特徴とする自動車用電装部品筐体。
2. 前記内部カバーは、底面が開口されたアルミニウム又は鉄を含む金属カバーである、請求項１に記載の自動車用電装部品筐体。
3. 前記内部カバーは射出成形を介して製造されるプラスチックカバーであり、少なくとも内周面に電磁波遮蔽のための鍍金層が形成される、請求項１に記載の自動車用電装部品筐体。
4. 前記鍍金層は、銅鍍金層にクロム及びニッケルのうちいずれか一つ又は全てが塗布された金属鍍金層である、請求項３に記載の自動車用電装部品筐体。
5. 前記銅鍍金層の厚さは１５〜２０マイクロメートルの範囲内である、請求項４に記載の自動車用電装部品筐体。
6. 前記クロムの鍍金層の厚さは０．２〜０．３マイクロメートルの範囲内である、請求項５に記載の自動車用電装部品筐体。
7. 前記ニッケルの鍍金層の厚さは１０〜１５マイクロメートルの範囲内である、請求項４に記載の自動車用電装部品筐体。
8. 前記クロムの鍍金層の厚さは０．２〜０．３マイクロメートルの範囲内である、請求項７に記載の自動車用電装部品筐体。
9. 前記冷却流路の外郭ラインに沿って置かれ、前記ベースカバーによって圧着されるシーラーを更に含む、請求項１に記載の自動車用電装部品筐体。
10. 前記ハウジングの縁に沿って置かれ、前記トップカバーによって圧着されるシーラーを更に含む、請求項１に記載の自動車用電装部品筐体。

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