JP5776904B2

JP5776904B2 - converter

Info

Publication number: JP5776904B2
Application number: JP2012130530A
Authority: JP
Inventors: 広之関根; 片野　剛司; 剛司片野; 育弘中村; 明憲伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: JP2013255379A

Description

本発明は、入力電圧を変換して出力するコンバータに関する。 The present invention relates to a converter that converts and outputs an input voltage.

近年、将来の石油枯渇や地球温暖化への対策として、燃料ガス及び酸化ガスの電気化学反応によって発電する燃料電池を駆動電源とする燃料電池システムが搭載された燃料電池車両の開発が進められている。このような燃料電池システムは、複数の燃料電池セルを直列接続してなる燃料電池スタックと、燃料電池スタックの出力電力を昇圧してインバータを介して駆動モータに出力する昇圧コンバータとを備えている。 In recent years, as a measure against future oil depletion and global warming, development of a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system that uses a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction of fuel gas and oxidant gas as a driving power source has been promoted. Yes. Such a fuel cell system includes a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are connected in series, and a boost converter that boosts the output power of the fuel cell stack and outputs the boosted power to a drive motor via an inverter. .

昇圧コンバータとしては、リアクトル、ＩＰＭ（Intelligent power module）、及びＩＰＭを制御する制御回路を有する制御基板を備えたものが知られており（例えば、特許文献１参照）、さらに、これらリアクトル、ＩＰＭ、及び制御基板が、車両搭載時の姿勢においてこの順に下から積層された配置で（以下、特に断らない限り、上及び下は、車両搭載姿勢での上及び下を意味するものとする。）、コンバータケース内に収納にされた構造のものもある。 As a step-up converter, there is known a reactor, an IPM (Intelligent Power Module), and a control board having a control circuit for controlling the IPM (for example, refer to Patent Document 1). Further, these reactor, IPM, The control board is stacked from the bottom in this order in the vehicle mounting posture (hereinafter, unless otherwise specified, the terms “upper” and “bottom” mean “upper” and “bottom” in the vehicle mounting posture). Some are housed in a converter case.

特開２０１１−３２８８号公報JP 2011-3288 A

このような積層順の配置は、低重心化や防水性能上の理由、つまり、リアクトルが昇圧コンバータの他の構成要素よりも相対的に大型で重量物であることや、制御基板をできるだけ地面から遠ざけたいこと等の理由からは好ましい。 This arrangement in the stacking order is for reasons of low center of gravity and waterproof performance, that is, the reactor is relatively large and heavy compared to the other components of the boost converter, and the control board is as far from the ground as possible. It is preferable for reasons such as wanting to keep away.

しかしながら、このような配置の場合、入力電圧検出線及び出力電圧検出線の配線長さが冗長となってしまうことを防ぐために、昇圧前の電圧検出には入力電圧検出線をリアクトルの上面側（ＩＰＭ側を向く面）に接続すると共に、昇圧後の電圧検出には出力電圧検出線をＩＰＭの下面側（リアクトル側を向く面）に接続することが好ましい。このように入力電圧検出線及び出力電圧検出線を接続した場合には、上方からの組み付け作業が困難になり、工数増大を招くという課題がある。また、同様のことが保守時等における分解作業の際にもいえる。 However, in such an arrangement, in order to prevent redundant wiring lengths of the input voltage detection line and the output voltage detection line, the input voltage detection line is connected to the upper surface side of the reactor ( while connected to the surface) facing the IPM side, the voltage detection after boosting it is preferable to connect the output voltage detection line on the lower surface side of the IPM (surface facing the reactor side). When the input voltage detection line and the output voltage detection line are connected as described above, there is a problem that the assembling work from above becomes difficult and man-hours are increased. The same can be said for the disassembling work during maintenance.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、製造時及び保守時等における作業性の向上ひいては工数の低減を図ることのできるコンバータを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a converter capable of improving workability at the time of manufacturing, maintenance, and the like, and thus reducing the number of man-hours.

上記目的を達成するために、本発明は、
入力電圧を昇圧又は／及び降圧して出力可能なコンバータであって、
コンバータケース内に、リアクトル、パワーモジュール及び該パワーモジュールを制御する制御基板が下からこの順に積層配置されてなり、
前記リアクトルの前記パワーモジュール側の面に位置する入力電圧検出用の入力端子接続部と、前記パワーモジュールの前記リアクトル側の面に位置する出力電圧検出用の出力端子接続部とを有し、
前記入力端子接続部及び前記出力端子接続部が、前記リアクトル、前記パワーモジュール、及び前記制御基板の積層方向に沿う上面視において、前記パワーモジュールの外形よりも外側に位置するように配置されているものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides:
A converter capable of output by stepping up and / or stepping down an input voltage,
In the converter case, a reactor, a power module and a control board for controlling the power module are stacked in this order from the bottom,
An input voltage detecting input terminal connecting portion located on the power module side surface of the reactor, and an output voltage detecting output terminal connecting portion located on the reactor side surface of the power module;
The input terminal connection portion and the output terminal connection portion are arranged so as to be located outside the outer shape of the power module in a top view along the stacking direction of the reactor, the power module, and the control board. Is.

この構成によれば、リアクトルの上にパワーモジュール及び制御基板を積層させた状態のままでも、入力端子接続部及び出力端子接続部がパワーモジュールの外側に露出しているので、これら端子接続部への端子の取り付け作業及び取り外し作業を上方から行うことが可能となる。 According to this configuration, even when the power module and the control board are stacked on the reactor, the input terminal connection portion and the output terminal connection portion are exposed to the outside of the power module. It is possible to perform the attaching and removing operations of the terminals from above.

上記構成においては、一端が前記制御基板に接続された電圧検出線を有し、
前記電圧検出線は、他端が前記入力端子接続部に接続された入力電圧線と、他端が前記出力端子接続部に接続された出力電圧線とに分岐部から分岐しており、前記分岐部から前記入力端子接続部までの前記入力電圧線の配線長さと前記分岐部から前記出力端子接続部までの前記出力電圧線の配線長さが異なる構成とされていても良い。 In the above configuration, one end has a voltage detection line connected to the control board,
The voltage detection line branches from a branch portion into an input voltage line whose other end is connected to the input terminal connection portion and an output voltage line whose other end is connected to the output terminal connection portion. The wiring length of the input voltage line from the part to the input terminal connection part and the wiring length of the output voltage line from the branch part to the output terminal connection part may be different.

この構成によれば、入力電圧線の配線長さと出力電圧線の配線長さとの違いから、両電圧線同士の区別が容易となるので、入力電圧線の入力端子及び出力電圧線の出力端子をそれぞれ出力端子接続部及び入力端子接続部へと誤って接続してしまうという誤組付けをより確実に回避することが可能となる。 According to this configuration, because the difference between the wiring length of the input voltage line and the wiring length of the output voltage line makes it easy to distinguish between the two voltage lines, the input terminal of the input voltage line and the output terminal of the output voltage line are connected to each other. It is possible to more reliably avoid the erroneous assembly of erroneous connection to the output terminal connection portion and the input terminal connection portion.

上記構成においては、前記分岐部、前記入力端子接続部、及び前記出力端子接続部は、上記上面視における前記電圧検出線の一端からの配線長さが、短い方から順に、前記分岐部、前記入力端子接続部又は前記出力端子接続部の一方の端子接続部、前記入力端子接続部又は前記出力端子接続部の他方の端子接続部となるように配置されていてもよい。 In the above configuration, the branch portion, the input terminal connection portion, and the output terminal connection portion are arranged in such a manner that the wiring length from one end of the voltage detection line in the top view is in order from the shortest, the branch portion, You may arrange | position so that it may become one terminal connection part of the input terminal connection part or the said output terminal connection part, the other terminal connection part of the said input terminal connection part or the said output terminal connection part.

この構成によれば、入力電圧線の配線長さと出力電圧線の配線長さとの違いがより顕著になり、誤組付け抑制効果をより一層高めることが可能となる。 According to this configuration, the difference between the wiring length of the input voltage line and the wiring length of the output voltage line becomes more prominent, and the effect of suppressing erroneous assembly can be further enhanced.

本発明によれば、製造時及び保守時等における作業性の向上ひいては工数の低減を図ることのできるコンバータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the converter which can aim at the improvement of workability | operativity at the time of manufacture, maintenance, etc. and reduction of a man-hour can be provided.

本発明の一実施形態に係るコンバータを備えた燃料電池システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a fuel cell system including a converter according to an embodiment of the present invention. 図１に示すコンバータの側面図である。It is a side view of the converter shown in FIG. 図２に示すコンバータの上部ケースを取り外した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which removed the upper case of the converter shown in FIG. 図３の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるコンバータを備えた燃料電池システム１が車両に搭載された場合の一システム構成例を示す図であり、燃料電池システム１は、燃料電池１１、ＦＤＣコンバータ１２、バッテリ１３、バッテリコンバータ１４、インバータ１５、及びコントローラ１６、負荷２０等を備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration example when a fuel cell system 1 including a converter according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle. The fuel cell system 1 includes a fuel cell 11 and an FDC converter. 12, a battery 13, a battery converter 14, an inverter 15, a controller 16, a load 20, and the like.

尚、以下の説明においては、特に断らない限り「前方」とは燃料電池車両の前進方向（図２，３においてＦＲの矢線が指し示す方向）のことを示し、「後方」とは燃料電池車両の後進方向のことを示す。また、「右側」とは燃料電池車両の前進方向を向いた場合の右側のことを示し、「左側」とは燃料電池車両の前進方向を向いた場合の左側のことを示す。 In the following description, unless otherwise specified, “front” indicates the forward direction of the fuel cell vehicle (the direction indicated by the arrow of FR in FIGS. 2 and 3), and “rear” indicates the fuel cell vehicle. Indicates backward direction. Further, “right side” indicates the right side when facing the forward direction of the fuel cell vehicle, and “left side” indicates the left side when facing the forward direction of the fuel cell vehicle.

燃料電池１１は、複数のセル（発電セル）が積層されてなるセルスタック（セル積層体）を備えた例えば高分子電解質形燃料電池である。この燃料電池１１には、セルスタックからの出力端子電圧Ｖｆｃを検出するための電圧センサ、および出力電流を検出するための電流センサ（いずれも図示省略）が取り付けられている。 The fuel cell 11 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell including a cell stack (cell stack) in which a plurality of cells (power generation cells) are stacked. The fuel cell 11 is provided with a voltage sensor for detecting the output terminal voltage Vfc from the cell stack and a current sensor (both not shown) for detecting the output current.

セルは、イオン交換膜からなる電解質膜およびこれを両面から挟んだ一対の電極からなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）と、この膜−電極アッセンブリを外側から挟持する一対のセパレータと、で構成されている。セパレータは例えば金属を基材とする導通体であり、各電極に空気等の酸化ガス（反応ガス）および水素ガス等の燃料ガス（反応ガス）を供給するための流体流路を有しており、互いに隣接するセルに供給される異種流体の混合を遮断する。 The cell includes an electrolyte membrane composed of an ion exchange membrane and a membrane-electrode assembly (MEA) composed of a pair of electrodes sandwiching the electrolyte membrane from both sides, a pair of separators sandwiching the membrane-electrode assembly from the outside, It consists of The separator is, for example, a conductor based on a metal, and has a fluid flow path for supplying an oxidizing gas (reactive gas) such as air and a fuel gas (reactive gas) such as hydrogen gas to each electrode. , Blocking mixing of different fluids supplied to cells adjacent to each other.

燃料電池１１からの出力を昇圧等するＦＤＣコンバータ１２は、燃料電池１１の出力端子電圧Ｖｆｃを制御する役割を担っており、一次側（入力側：燃料電池１１側）に入力されたＦＣ出力端子電圧Ｖｆｃを、一次側と異なる電圧値に変換（昇圧または降圧）して二次側（出力側：インバータ１５側）に出力し、また逆に、二次側に入力された電圧を、二次側と異なる電圧に変換して一次側に出力する双方向の電圧変換装置である。 The FDC converter 12 that boosts the output from the fuel cell 11 plays a role of controlling the output terminal voltage Vfc of the fuel cell 11, and the FC output terminal input to the primary side (input side: fuel cell 11 side). The voltage Vfc is converted (boosted or stepped down) to a voltage value different from the primary side and output to the secondary side (output side: inverter 15 side). Conversely, the voltage input to the secondary side is converted to the secondary side. This is a bidirectional voltage conversion device that converts the voltage into a voltage different from that of the side and outputs it to the primary side.

このＦＤＣコンバータ１２により、燃料電池１１の出力端子電圧Ｖｆｃが目標出力に応じた電圧（すなわち、目標出力端子電圧）となるように制御される。ＦＤＣコンバータ１２の具体的な構造については、後に詳述する。 The FDC converter 12 controls the output terminal voltage Vfc of the fuel cell 11 to be a voltage corresponding to the target output (that is, the target output terminal voltage). The specific structure of the FDC converter 12 will be described in detail later.

バッテリ１３は、負荷２０に対して燃料電池１１と並列に接続されており、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速または減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリ１３としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が利用される。 The battery 13 is connected in parallel to the fuel cell 11 with respect to the load 20, and stores a surplus power storage source, a regenerative energy storage source during regenerative braking, and an energy buffer when the load fluctuates due to acceleration or deceleration of the fuel cell vehicle. Function as. As the battery 13, for example, a secondary battery such as a nickel / cadmium storage battery, a nickel / hydrogen storage battery, or a lithium secondary battery is used.

バッテリ１３とインバータ１５との間に接続されたバッテリコンバータ１４は、インバータ１５の入力電圧Ｖｉｎを制御する役割を担っており、例えばＦＤＣコンバータ１２と同様の回路構成を有している。 The battery converter 14 connected between the battery 13 and the inverter 15 plays a role of controlling the input voltage Vin of the inverter 15, and has a circuit configuration similar to that of the FDC converter 12, for example.

インバータ１５は、例えばパルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータであり、コントローラ（制御装置）１６からの制御指令に従って、燃料電池１１またはバッテリ１３から出力される直流電力を三相交流電力に変換して、トラクションモータ２１の回転トルクを制御する。 The inverter 15 is a PWM inverter driven by, for example, a pulse width modulation method, and converts DC power output from the fuel cell 11 or the battery 13 into three-phase AC power in accordance with a control command from the controller (control device) 16. Thus, the rotational torque of the traction motor 21 is controlled.

トラクションモータ２１は、本燃料電池車両の主動力となるものであり、減速時には回生電力を発生するようにもなっている。ディファレンシャル２２は減速装置であり、トラクションモータ２１の高速回転を所定の回転数に減速し、タイヤ２３，２３が設けられたシャフトを回転させる。 The traction motor 21 is the main power of the fuel cell vehicle, and generates regenerative power during deceleration. The differential 22 is a speed reducer, which decelerates the high speed rotation of the traction motor 21 to a predetermined rotational speed and rotates the shaft on which the tires 23 and 23 are provided.

コントローラ１６は、燃料電池システム１の制御用のコンピュータシステムであり、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。コントローラ１６は、センサ群１７から供給される各種の信号（例えば、アクセル開度をあらわす信号や車速をあらわす信号、燃料電池１１の出力電流や出力端子電圧をあらわす信号など）を入力して、負荷２０の要求電力（すなわち、システム全体の要求電力）を求める。 The controller 16 is a computer system for controlling the fuel cell system 1 and includes, for example, a CPU, a RAM, a ROM, and the like. The controller 16 inputs various signals supplied from the sensor group 17 (for example, a signal representing the accelerator opening, a signal representing the vehicle speed, a signal representing the output current and output terminal voltage of the fuel cell 11), and the like. The required power of 20 (that is, the required power of the entire system) is obtained.

負荷２０の要求電力は、例えば車両走行電力と補機電力との合計値である。補機電力には車載補機類（加湿器、エアコンプレッサ、水素ポンプ、および冷却水循環ポンプ等）で消費される電力、車両走行に必要な装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、および懸架装置等）で消費される電力、乗員空間内に配設される装置（空調装置、照明器具、およびオーディオ等）で消費される電力などが含まれる。 The required power of the load 20 is, for example, the total value of the vehicle traveling power and the auxiliary machine power. Auxiliary power includes power consumed by in-vehicle auxiliaries (humidifiers, air compressors, hydrogen pumps, cooling water circulation pumps, etc.), and equipment required for vehicle travel (transmissions, wheel control devices, steering devices, and suspensions) Power consumed by a device, etc., and power consumed by a device (such as an air conditioner, a lighting fixture, and audio) disposed in the passenger space.

コントローラ１６は、負荷２０の要求電力から燃料電池１１とバッテリ１３とのそれぞれの出力電力の配分を決定し、配分した出力電力に基づいてＦＤＣコンバータ１２およびバッテリコンバータ１４の動作を制御する。 The controller 16 determines the distribution of the output power of the fuel cell 11 and the battery 13 from the required power of the load 20 and controls the operations of the FDC converter 12 and the battery converter 14 based on the allocated output power.

次に、図２を参照し、ＦＤＣコンバータ１２の全体構成について説明する。
ＦＤＣコンバータ１２は、ＦＤＣケース４０１及びＦＤＣカバー４０２により構成されたＦＤＣ容器４００の内部に、複数のリアクトルからなるリアクトル部４１、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）４２、及び制御基板４３が収納されてなる。 Next, the overall configuration of the FDC converter 12 will be described with reference to FIG.
The FDC converter 12 includes a reactor unit 41 including a plurality of reactors, an IPM (Intelligent Power Module) 42, and a control board 43 inside an FDC container 400 configured by an FDC case 401 and an FDC cover 402.

ＦＤＣケース４０１は、その上部が開口しており、ＦＤＣコンバータ１２の構成要素を下方から支えるケースである。ＦＤＣカバー４０２は、ＦＤＣケース４０１の上部の開口部を覆う蓋であって、その下端部がＦＤＣケース４０１の上部シール面に当接した状態で、ＦＤＣケース４０１に締結固定されている。 The upper part of the FDC case 401 is open and supports the components of the FDC converter 12 from below. The FDC cover 402 is a lid that covers the upper opening of the FDC case 401, and is fastened and fixed to the FDC case 401 with its lower end in contact with the upper seal surface of the FDC case 401.

ＦＤＣケース４０１の上端部且つ後方側には、後方に向かって水平に突出するような板状のＦＤＣフランジ４０３が形成されている。このＦＤＣフランジ４０３は、燃料電池１１を収納する燃料電池ケースにＦＤＣコンバータ１２を締結固定する際に、燃料電池ケース側の締結面に対して上方から重ねられて締結固定される部分である。 A plate-like FDC flange 403 that protrudes horizontally toward the rear is formed on the upper end portion and the rear side of the FDC case 401. The FDC flange 403 is a portion that is overlapped and fastened from above on the fastening surface on the fuel cell case side when the FDC converter 12 is fastened and fixed to the fuel cell case that houses the fuel cell 11.

リアクトル部４１は、相対的に重量が大きく大型であることから、ＦＤＣコンバータ１２ひいては燃料電池車両の低重心化を図るべく、ＦＤＣ容器４００の最下部に配置されている。このリアクトル部４１の上部には、ＩＰＭ４２が積層配置されている。これにより、リアクトル部４１とＩＰＭ４２との接続距離を短縮し、ＦＤＣコンバータ１２のコンパクト化が図られている。 Reactor portion 41 is relatively large in weight and large in size, and is therefore disposed at the bottom of FDC container 400 in order to lower the center of gravity of FDC converter 12 and thus the fuel cell vehicle. An IPM 42 is stacked on the top of the reactor unit 41. Thereby, the connection distance between the reactor unit 41 and the IPM 42 is shortened, and the FDC converter 12 is made compact.

ＩＰＭ４２は、例えば、電力を制御するパワーＭＯＳＦＥＴや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのパワーデバイスと、該パワーデバイスの駆動回路と、自己保護機能を備えてなる。このＩＰＭ４２の上部には、ＩＰＭ４２を制御する制御回路を備えた制御基板４３が積層配置されている。 The IPM 42 includes, for example, a power device that controls power, such as a power MOSFET or an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a drive circuit for the power device, and a self-protection function. A control board 43 provided with a control circuit for controlling the IPM 42 is stacked on the IPM 42.

このように、制御基板４３をＩＰＭ４２の上部に配置すれば、制御基板４３に対するリアクトル部４１からのノイズの影響を極力抑えることができる。また、制御基板４３をＦＤＣコンバータ１２の最上部に配置すれば、ＦＤＣ容器４００への組み込み時におけるワイヤハーネス３００の配線の容易化を図ることができ、且つ、走行時に跳ね上がる下方側からの水に対する防水効果を高めることができる。 As described above, if the control board 43 is arranged on the upper part of the IPM 42, the influence of noise from the reactor unit 41 on the control board 43 can be suppressed as much as possible. Further, if the control board 43 is arranged on the uppermost part of the FDC converter 12, wiring of the wire harness 300 can be facilitated when the control board 43 is assembled into the FDC container 400, and the water from the lower side that jumps up during traveling can be prevented. The waterproof effect can be enhanced.

次に、図３とその要部拡大図である図４を参照し、ＦＤＣ容器４００の内部構造について詳述する。図３は、ＦＤＣコンバータ１２の内部構造を上面視で模式的に示した図であって、ＦＤＣコンバータ１２のＦＤＣカバー４０２を取り外した状態を示している。 Next, the internal structure of the FDC container 400 will be described in detail with reference to FIG. 3 and FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing the internal structure of the FDC converter 12 in a top view, and shows a state in which the FDC cover 402 of the FDC converter 12 is removed.

図３に示すように、ＦＤＣ容器４００の内部では、リアクトル部４１の上部にＩＰＭ４２及び制御基板４３がユニット化されており、当該ユニット４１０がＦＤＣケース４０１に対し、それぞれ第１固定部４２１、第２固定部４２２、第３固定部４２３、及び第４固定部４２４において４つのボルトで締結固定されている。 As shown in FIG. 3, in the FDC container 400, the IPM 42 and the control board 43 are unitized in the upper part of the reactor unit 41, and the unit 410 is connected to the FDC case 401 by a first fixing unit 421 and a first fixing unit 421. The two fixing portions 422, the third fixing portion 423, and the fourth fixing portion 424 are fastened and fixed with four bolts.

ＦＤＣケース４０１に対するユニット４１０の締結固定は、後方側で２箇所（第１固定部、第２固定部４２２）、前方側で２箇所（第３固定部４２３、第４固定部４２４）となっている。後方側の第１固定部４２１、第２固定部４２２のうち、一方の第２固定部４２２は、上面視略長方形をなすユニット４１０の後方左側のコーナー部付近に配置されているが、他方の第１固定部４２１は、当該ユニット４１０の後方側の両コーナー部の間、より具体的には、当該ユニット４１０の後方右側のコーナー部から後方左側のコーナー部側に所定距離だけ寄せた位置に配置されている。 The unit 410 is fastened and fixed to the FDC case 401 at two locations on the rear side (first fixing portion and second fixing portion 422) and at two locations on the front side (third fixing portion 423 and fourth fixing portion 424). Yes. Of the first fixing portion 421 and the second fixing portion 422 on the rear side, one second fixing portion 422 is disposed near the corner portion on the left rear side of the unit 410 having a substantially rectangular shape when viewed from above. The first fixing portion 421 is positioned between the two corner portions on the rear side of the unit 410, more specifically, at a position close to the corner portion on the rear left side from the rear right corner portion of the unit 410 by a predetermined distance. Has been placed.

ＦＤＣフランジ４０３には、燃料電池１１が発電した電力を受け入れるための端子である二つのバスバー（ＦＤＣバスバー４３１、４３２）が、燃料電池車両の左右方向に並ぶように配置されている。Ｐ極側のＦＤＣバスバー４３１及びＮ極側のＦＤＣバスバー４３２は、それぞれ燃料電池１１が発電した電力をＦＤＣコンバータ１２に向けて出力するための端子である二つのＦＣバスバー（図示略）と電気的に接続されるものである。 On the FDC flange 403, two bus bars (FDC bus bars 431 and 432), which are terminals for receiving the power generated by the fuel cell 11, are arranged in the left-right direction of the fuel cell vehicle. The F pole bus bar 431 on the P pole side and the FDC bus bar 432 on the N pole side are electrically connected to two FC bus bars (not shown) that are terminals for outputting the power generated by the fuel cell 11 to the FDC converter 12, respectively. Is connected to.

このため、ＦＤＣバスバー４３１、４３２は、ＦＤＣ容器４００の内側から後方側に向かって水平に突出するように配置されていると共に、ＦＤＣコンバータ１２を燃料電池ケースに締結固定した状態においては、それぞれＦＣバスバーと上面視で重なるような位置に配置されている。 For this reason, the FDC bus bars 431 and 432 are arranged so as to protrude horizontally from the inner side to the rear side of the FDC container 400, and in the state where the FDC converter 12 is fastened and fixed to the fuel cell case, respectively. It is arranged at a position that overlaps the bus bar when viewed from above.

なお、図３及び図４においては、本実施形態に係るＮ極側のＦＤＣバスバー４３２として、第１のＮ極バスバー片４３２ａに、第２のＮ極バスバー片４３２ｂ及び第３のＮ極バスバー片４３２ｃが接続されたものが図示されているが、ＦＤＣバスバー４３２の構成は、このような態様に限定されるものではない。また、Ｐ極側のＦＤＣバスバー４３１の構成についても、図３及び図４に図示した態様に限定されるものではない。 3 and 4, as the N-pole-side FDC bus bar 432 according to the present embodiment, the first N-pole bus bar piece 432 a is replaced with the second N-pole bus bar piece 432 b and the third N-pole bus bar piece. Although what is connected to 432c is illustrated, the configuration of the FDC bus bar 432 is not limited to such a mode. Further, the configuration of the PDC side FDC bus bar 431 is not limited to the mode illustrated in FIGS. 3 and 4.

制御基板４３における後方左側からは、電圧検出用のワイヤハーネス３００がＦＤＣバスバー４３１，４３２に向けて延出している。ワイヤハーネス３００は、先端に入力端子３１１を備えた入力電圧検出用の第１ワイヤハーネス３１０と、先端に出力端子３２１を備えた出力電圧検出用の第２ワイヤハーネス３２０と、先端にＮ極端子３３１を備えたＮ極電圧検出用の第３ワイヤハーネス３３０と、を備えている。 From the rear left side of the control board 43, a voltage detection wire harness 300 extends toward the FDC bus bars 431 and 432. The wire harness 300 includes an input voltage detecting first wire harness 310 having an input terminal 311 at the tip, an output voltage detecting second wire harness 320 having an output terminal 321 at the tip, and an N-pole terminal at the tip. And a third wire harness 330 for detecting the N pole voltage provided with H.331.

これら第１ワイヤハーネス３１０乃至第３ワイヤハーネス３３０は、制御基板４３との接続端から所定長延出した箇所にある分岐部３５０までは１つに束ねられているが、それ以降はそれぞれ３本に枝分かれしている。第１ワイヤハーネス３１０の入力端子３１１は、リアクトル部４１のＩＰＭ４２側の面に位置する第１接続部（入力端子接続部）３５１においてＰ極側のＦＤＣバスバー４３１の端部と接続されている。 The first wire harness 310 to the third wire harness 330 are bundled up to a branching portion 350 at a position extending a predetermined length from the connection end with the control board 43, but after that, they are bundled into three. Branched. The input terminal 311 of the first wire harness 310 is connected to the end portion of the FDC bus bar 431 on the P pole side at a first connection portion (input terminal connection portion) 351 located on the surface of the reactor portion 41 on the IPM 42 side.

第２ワイヤハーネス３２０の出力端子３２１は、ＩＰＭ４２のリアクトル部４１側の面に位置する第２接続部（出力端子接続部）３５２において第２のＮ極バスバー片４３２ｂの端部と接続されている。第３ワイヤハーネス３３０のＮ極端子３３１は、第３接続部３５３において第３のＮ極バスバー片４３２ｃの端部と接続されている。 The output terminal 321 of the second wire harness 320 is connected to the end of the second N-pole bus bar piece 432b at the second connection part (output terminal connection part) 352 located on the surface of the IPM 42 on the reactor part 41 side. . The N pole terminal 331 of the third wire harness 330 is connected to the end of the third N pole bus bar piece 432 c at the third connection portion 353.

次に、ＩＰＭ４２及び制御基板４３の外形と、第１接続部３５１乃至第３接続部３５３の配置との相対的な関係について説明する。
これら第１接続部３５１乃至第３接続部３５３は、図３に示すような上面視において、ＩＰＭ４２の外形よりも外側に配置されている。また、制御基板４３の外形は、図３に示すように、ＩＰＭ４２の外形よりも小さい。 Next, the relative relationship between the outer shape of the IPM 42 and the control board 43 and the arrangement of the first connection portion 351 to the third connection portion 353 will be described.
These first connection portion 351 to third connection portion 353 are arranged outside the outer shape of the IPM 42 in a top view as shown in FIG. Further, the outer shape of the control board 43 is smaller than the outer shape of the IPM 42 as shown in FIG.

したがって、ルアクトル部４１の上部にＩＰＭ４２及び制御基板４３を積層して、制御基板４３から延出しているワイヤハーネス３００の第１ワイヤハーネス３１０乃至第３ワイヤハーネス３３０をそれぞれ第１接続部３５１乃至第３接続部３５３に接続する際には、これら第１接続部３５１乃至第３接続部３５３が上方から見て外側に露出していることになる。 Therefore, the IPM 42 and the control board 43 are stacked on the upper part of the luactor part 41, and the first wire harness 310 to the third wire harness 330 of the wire harness 300 extending from the control board 43 are respectively connected to the first connection part 351 to the first connection part 351. When connecting to the third connecting portion 353, the first connecting portion 351 to the third connecting portion 353 are exposed to the outside as viewed from above.

これにより、作業者は、ボルト締結による当該接続作業をリアクトル部４１の上部にＩＰＭ４２及び制御基板４３を積層させたままの状態で、上方から容易に行なうことができる。また、自動ラインでの組立も可能になる。 Thereby, the worker can easily perform the connection work by bolt fastening from above in a state where the IPM 42 and the control board 43 are stacked on the upper portion of the reactor portion 41. Also, assembly on an automatic line becomes possible.

さらに、保守点検時等においても同様であり、例えば第１ワイヤハーネス３１０乃至第３ワイヤハーネス３３０をそれぞれ第１接続部３５１乃至第３接続部３５３から取り外す作業についても、作業者は、ボルトの取り外し作業をリアクトル部４１の上部にＩＰＭ４２及び制御基板４３を積層させたままの状態で、上方から容易に行なうことができる。 Furthermore, the same applies to maintenance inspections and the like. For example, for the work of removing the first wire harness 310 to the third wire harness 330 from the first connection part 351 to the third connection part 353, respectively, the operator removes the bolt. The operation can be easily performed from above in a state where the IPM 42 and the control board 43 are stacked on the upper portion of the reactor unit 41.

次に、第１接続部３５１乃至第３接続部３５３と、第１固定部４２１及び第２固定部４２２と、分岐部３５０との相対的な位置関係について説明する。
これら第１接続部３５１乃至第３接続部３５３、第１固定部４２１及び第２固定部４２２、並びに分岐部３５０は、燃料電池車両の左右方向に沿う方向において、右側から左側（図３及び図４では紙面上側から下側）に向かって、第１接続部３５１、第１固定部４２１、第２接続部３５２、分岐部３５０、第３接続部３５３、第２固定部４２２の順に配置されている。 Next, the relative positional relationship among the first connection portion 351 to the third connection portion 353, the first fixing portion 421, the second fixing portion 422, and the branching portion 350 will be described.
The first connecting portion 351 to the third connecting portion 353, the first fixing portion 421 and the second fixing portion 422, and the branching portion 350 are arranged from the right side to the left side in the direction along the left-right direction of the fuel cell vehicle (FIGS. 3 and 4, the first connecting portion 351, the first fixing portion 421, the second connecting portion 352, the branching portion 350, the third connecting portion 353, and the second fixing portion 422 are arranged in this order from the upper side to the lower side of the drawing. Yes.

この配置のうち、まず、第１接続部３５１、第１固定部４２１、及び第２接続部３５２に着目し、それらの相対的な位置関係による作用効果について説明すると、第１接続部３５１と第２接続部３５２とが、第１固定部４２１の左右に振り分けられているので、作業者が製造時及び保守時などに、第１接続部３５１及び第２接続部３５２にそれぞれ接続すべき入力端子３１１及び出力端子３２１を互い違いに誤って組み付けてしまう、という不具合をより確実に回避することが可能となる。 Of these arrangements, first, focusing on the first connecting portion 351, the first fixing portion 421, and the second connecting portion 352, and describing the effects of their relative positional relationship, the first connecting portion 351 and the first connecting portion 352 are described. Since the two connection portions 352 are distributed to the left and right of the first fixing portion 421, the input terminals to be connected to the first connection portion 351 and the second connection portion 352, respectively, at the time of manufacture and maintenance. It is possible to more reliably avoid the problem that the 311 and the output terminal 321 are mistakenly assembled.

つまり、本実施形態では、第２接続部３５２は第１固定部４２１と第２固定部４２２との間に配置されるが、第１接続部３５１は第１固定部４２１の左右方向外側に配置されるので、作業者からすると、第１接続部３５１と第２接続部３５２との目視による区別が極めて容易であり、上記のように誤って組み付けてしまう可能性は、第１固定部４２１と第２固定部４２２との間に第１接続部３５１と第２接続部３５２の両方が配置されている場合と比較して著しく減少する。 In other words, in the present embodiment, the second connection portion 352 is disposed between the first fixing portion 421 and the second fixing portion 422, but the first connection portion 351 is disposed outside the first fixing portion 421 in the left-right direction. Therefore, from the viewpoint of the operator, the visual distinction between the first connection portion 351 and the second connection portion 352 is extremely easy, and the possibility of erroneous assembly as described above is the same as that of the first fixing portion 421. Compared with the case where both the first connection portion 351 and the second connection portion 352 are disposed between the second fixing portion 422 and the second fixing portion 422, the number is significantly reduced.

次に、上記配置のうち、第１接続部３５１、第２接続部３５２、及び分岐部３５０に着目し、それらの相対的な位置関係による作用効果について説明すると、分岐部３５０が第１接続部３５１と第２接続部３５２の両方よりも左右方向の外側に配置されているので、分岐部３５０から第１接続部３５１までの距離と、分岐部３５０から第３接続部３５２までの距離とを異ならせることが可能となり、本実施形態では、分岐部３５０から第１接続部３５１までの距離が第２接続部３５２までの距離よりも長くなる。 Next, focusing on the first connecting portion 351, the second connecting portion 352, and the branching portion 350 in the above arrangement, the operation and effect of the relative positional relationship between them will be described. The branching portion 350 is the first connecting portion. The distance between the branching part 350 and the first connection part 351 and the distance from the branching part 350 to the third connection part 352 are arranged on the outer side in the left-right direction with respect to both 351 and the second connection part 352. In this embodiment, the distance from the branch part 350 to the first connection part 351 is longer than the distance to the second connection part 352.

これにより、分岐部３５０から延出する第１ワイヤハーネス３１０及び第２ワイヤ０ハーネス３２０の配線長さについては、第１ワイヤハーネス３１０の方が第２ワイヤハーネス３２０よりも長くなるので、作業者からすると、第１接続部３５１と第２接続部３５２にそれぞれ接続すべき第１ワイヤハーネス３１０と第２ワイヤハーネス３２０との目視による区別が極めて容易となっている。 Thereby, about the wiring length of the 1st wire harness 310 extended from the branch part 350 and the 2nd wire 0 harness 320, since the direction of the 1st wire harness 310 becomes longer than the 2nd wire harness 320, an operator Therefore, visual distinction between the first wire harness 310 and the second wire harness 320 to be connected to the first connection portion 351 and the second connection portion 352, respectively, is extremely easy.

したがって、作業者が製造時及び保守時などに、第１接続部３５１及び第２接続部３５２にそれぞれ接続すべき入力端子３１１及び出力端子３２１を互い違いに誤って組み付けてしまう、という不具合をより確実に回避することが可能となる。 Accordingly, it is possible to more reliably prevent the operator from erroneously assembling the input terminal 311 and the output terminal 321 to be connected to the first connection portion 351 and the second connection portion 352, respectively, at the time of manufacturing and maintenance. It is possible to avoid it.

とりわけ本実施形態では、電圧検出用のワイヤハーネス３００を制御基板４３の後方中央部からではなく、後方左側端部から延出させているので、分岐部３５０から第１接続部３５１までの第１ワイヤハーネス３１０の配線長さと、分岐部３５０から第２接続部３５２又は第３接続部３５３までの第２ワイヤハーネス３２０の配線長さ又は第３ワイヤハーネス３３０の配線長さとの格差を、目視で区別可能な程度に拡げ得て、誤組み付けに対する抑制効果をより一層高めている。 In particular, in the present embodiment, since the voltage detection wire harness 300 is extended from the rear left end portion instead of the rear center portion of the control board 43, the first from the branch portion 350 to the first connection portion 351 is provided. The difference between the wiring length of the wire harness 310 and the wiring length of the second wire harness 320 or the wiring length of the third wire harness 330 from the branching part 350 to the second connection part 352 or the third connection part 353 is visually observed. It can be expanded to the extent that it can be distinguished, further enhancing the suppression effect against misassembly.

次に、第１接続部３５１乃至第３接続部３５３における各端子接続部の構造と、第１ワイヤハーネス３１０乃至第３ワイヤハーネス３３０の配索構造との関係について説明する。 Next, the relationship between the structure of each terminal connection part in the 1st connection part 351 thru | or the 3rd connection part 353 and the wiring structure of the 1st wire harness 310 thru | or the 3rd wire harness 330 is demonstrated.

第１接続部３５１乃至第３接続部３５３における各端子接続構造は、図４に示すように、入力端子３１１、出力端子３２１、及びＮ極端子３３１の接続を一方向からのみ受け入れ且つ接続後の各端子３１１，３２１，３３１の周り止めを奏するものであり、この端子受け入れ方向に沿って延在する規制部３６１，３６２，３６３を備えている。 Each terminal connection structure in the first connection portion 351 to the third connection portion 353 accepts the connection of the input terminal 311, the output terminal 321, and the N-pole terminal 331 from only one direction as shown in FIG. Each terminal 311, 321, 331 is stopped and provided with restricting portions 361, 362, 363 extending along the terminal receiving direction.

本実施形態では、入力端子３１１、出力端子３２１、及びＮ極端子３３１の各端子受け入れ方向、つまり、各規制部３６１，３６２，３６３の延在方向を、それぞれ異ならせている。 In the present embodiment, the terminal receiving directions of the input terminal 311, the output terminal 321, and the N pole terminal 331, that is, the extending directions of the restricting portions 361, 362, and 363 are different from each other.

すなわち、出力端子３２１の受け入れ方向は、左右方向に対して平行とされていて、出力端子３２１は、ＦＤＣコンバータ１２の左側から左右方向に沿って右側に向けて真横から接続される。これに対し、入力端子３１１及びＮ極端子３３１の受け入れ方向は、それぞれ左右方向に対して後方側及び前方側に傾いており、その傾きの方向が互いに逆になっている。 In other words, the receiving direction of the output terminal 321 is parallel to the left-right direction, and the output terminal 321 is connected from right to the right side along the left-right direction from the left side of the FDC converter 12. On the other hand, the receiving directions of the input terminal 311 and the N-pole terminal 331 are inclined to the rear side and the front side with respect to the left-right direction, respectively, and the directions of the inclinations are opposite to each other.

これにより、第３ワイヤハーネス３３０を分岐部３５０から最短の配線長さで第３接続部３５３に接続することができなくなっている。つまり、第３ワイヤハーネス３３０は、左右方向外側（左側）に一旦迂回させてからでないと、第３ワイヤハーネス３３０のＮ極端子３３１を第３接続部３５３に接続することができない。 As a result, the third wire harness 330 cannot be connected from the branch portion 350 to the third connection portion 353 with the shortest wiring length. That is, the N wire terminal 331 of the third wire harness 330 cannot be connected to the third connection portion 353 unless the third wire harness 330 is once detoured to the outside in the left-right direction (left side).

このように、本実施形態では、図３及び図４に示すように、分岐部３５０から第２接続部３５１までの配線長さと、分岐部３５０から第３接続部３５３までの配線長さに一定以上の差がない場合（例えば、等しい長さである場合や略等しい長さである場合）でも、必然的に第２ワイヤハーネス３２０の方が第３ワイヤハーネス３３０よりも長くなるので、作業者からすると、第２接続部３５２と第３接続部３５３にそれぞれ接続すべき第２ワイヤハーネス３２０と第３ワイヤハーネス３３０との目視による区別が極めて容易となる。 As described above, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the wiring length from the branch portion 350 to the second connection portion 351 and the wiring length from the branch portion 350 to the third connection portion 353 are constant. Even when there is no difference (for example, when the length is equal or approximately equal), the second wire harness 320 is inevitably longer than the third wire harness 330. Accordingly, the visual distinction between the second wire harness 320 and the third wire harness 330 to be connected to the second connection portion 352 and the third connection portion 353, respectively, becomes extremely easy.

よって、作業者が製造時及び保守時などに、第２接続部３５１及び第３接続部３５３にそれぞれ接続すべき出力端子３２１及びＮ極端子３３１を互い違いに誤って組み付けてしまう、という不具合をより確実に回避することが可能となる。 Therefore, the problem that the worker mistakenly assembles the output terminal 321 and the N pole terminal 331 to be connected to the second connection part 351 and the third connection part 353, respectively, at the time of manufacture and maintenance, etc. It is possible to avoid it reliably.

また、入力端子３１１、出力端子３２１、及びＮ極端子３３１の各端子受け入れ方向が、左右方向と平行か左右方向に対して若干傾いているだけであるため、各端子受け入れ方向が前後方向と平行か前後方向に対して若干傾いている場合と比較して、ＦＤＣコンバータ１２の前後方向の寸法（いわゆる、Ｌ寸）を短縮化することが可能となり、燃料電池車両としての衝突安全性能を向上させることができる。 Further, since the terminal receiving directions of the input terminal 311, the output terminal 321, and the N pole terminal 331 are parallel to the horizontal direction or are slightly inclined with respect to the horizontal direction, the terminal receiving directions are parallel to the front-rear direction. Compared with the case where the FDC converter 12 is slightly inclined with respect to the front-rear direction, the front-rear direction dimension (so-called L dimension) of the FDC converter 12 can be shortened, and the collision safety performance as a fuel cell vehicle is improved. be able to.

さらに、Ｎ極端子３３１に対応する規制部３６３が左右方向に対して若干傾いた方向に沿って延在し、且つ、この延在方向が第３のＮ極バスバー片４３２ｃの延在方向と交差する方向であるため、当該規制部３６３を避けるために第３のＮ極バスバー片４３２ｃを余計に屈曲させる必要がなくなり、第３のＮ極バスバー片４３２ｃの短縮化ひいては低コスト及び軽量化が可能になる。 Further, the restricting portion 363 corresponding to the N pole terminal 331 extends along a direction slightly inclined with respect to the left-right direction, and this extending direction intersects with the extending direction of the third N pole bus bar piece 432c. Therefore, it is not necessary to bend the third N-pole bus bar piece 432c excessively in order to avoid the restricting portion 363, and the third N-pole bus bar piece 432c can be shortened and thus can be reduced in cost and weight. become.

以上、説明したように、本実施形態では、第１接続部３５１乃至第３接続部３５３をＩＰＭ４２の外形よりも外側に配置し、これら第１接続部３５１乃至第３接続部３５３を上方から見て外側に露出するようにしている。したがって、制御基板４３から延出するワイヤハーネス３００のＩＰＭ４２への接続を上方からＦＤＣケース４０１に向かって行えるようになり、ＦＤＣコンバータ１２の組み付け性及び分解性の向上並びに組み付け工数及び分解工数の低減を図ることが可能である。 As described above, in the present embodiment, the first connection portion 351 to the third connection portion 353 are arranged outside the outer shape of the IPM 42, and the first connection portion 351 to the third connection portion 353 are viewed from above. To be exposed to the outside. Therefore, it becomes possible to connect the wire harness 300 extending from the control board 43 to the IPM 42 from the upper side toward the FDC case 401, improving the assembling property and disassembling property of the FDC converter 12, and reducing the assembling man-hours and the dismantling man-hours. Can be achieved.

また、第１ワイヤハーネス３１０及び第２ワイヤハーネス３２０の分岐部３５０からの各延出長さに目視で確認できるだけの格差を設けているので、入力端子３１１と出力端子３２１と互い違いに接続しまうという誤組付けを効果的に防止することも可能である。 Moreover, since the difference which can be confirmed visually is provided in each extension length from the branch part 350 of the 1st wire harness 310 and the 2nd wire harness 320, it will connect alternately with the input terminal 311 and the output terminal 321. It is also possible to prevent erroneous assembly effectively.

１燃料電池システム
１２ＦＤＣコンバータ
４１リアクトル部（リアクトル）
４２ＩＰＭ（パワーモジュール）
４３制御基板
４００ＦＤＣ容器（コンバータケース）
３００ワイヤハーネス（電圧検出線）
３１０第１ワイヤハーネス（電圧検出線、入力電圧線）
３１１入力端子
３２０第２ワイヤハーネス（電圧検出線、出力電圧線）
３２１出力端子
３５０分岐部
３５１第１接続部（入力端子接続部）
３５２第２接続部（出力端子接続部） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 12 FDC converter 41 Reactor part (reactor)
42 IPM (Power Module)
43 Control board 400 FDC container (converter case)
300 Wire harness (voltage detection line)
310 First wire harness (voltage detection line, input voltage line)
311 Input terminal 320 Second wire harness (voltage detection line, output voltage line)
321 Output terminal 350 Branch 351 First connection (input terminal connection)
352 Second connection (output terminal connection)

Claims

A converter capable of output by stepping up and / or stepping down an input voltage,
In the converter case, a reactor, a power module and a control board for controlling the power module are stacked in this order from the bottom,
An input terminal for detecting input voltage located on the surface of the reactor on the side of the power module, and an output terminal connecting part for detecting output voltage located on a plane extending from the surface of the reactor on the side of the reactor. Have
The input terminal connection portion and the output terminal connection portion are arranged so as to be located outside the outer shape of the power module in a top view along the stacking direction of the reactor, the power module, and the control board. converter.

The converter of claim 1, wherein
One end has a voltage detection line connected to the control board,
The voltage detection line branches from a branch portion into an input voltage line whose other end is connected to the input terminal connection portion and an output voltage line whose other end is connected to the output terminal connection portion. A converter in which a wiring length of the input voltage line from a part to the input terminal connection part is different from a wiring length of the output voltage line from the branch part to the output terminal connection part.

The converter of claim 2,
The branch section, the input terminal connection section, and the output terminal connection section are arranged in order from the shortest wiring length from one end of the voltage detection line in the top view, the branch section, the input terminal connection section, or The converter arrange | positioned so that it may become one terminal connection part of the said output terminal connection part, the said input terminal connection part, or the other terminal connection part of the said output terminal connection part.