JP5850162B2 - 電動車両に搭載される一体型強電ユニット - Google Patents

Description

この発明は、電動車両に搭載される一体型強電ユニットに関する。

ＪＰ２００９−２０１２１８Ａでは、モーターケースに第１のブリーザーが設けられ、モーターケースとは別のインバーターケースに、第２のブリーザーが設けられている。なお、ブリーザーとは、ケースの内部と外部とを連通させて、ケース内外間の気圧差を低減させるものである。

このようなＪＰ２００９−２０１２１８Ａの技術では、モーターケース及びインバーターケースの両方にブリーザーが設けられているので、車両下部に位置するモーターケースが水没した場合に、モーターケースのブリーザーから水が浸入するおそれがある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、水没してもブリーザーからの水の浸入が防止される電動車両に搭載される一体型強電ユニットを提供することである。

本発明による電動車両に搭載される一体型強電ユニットのひとつの実施形態は、第１の強電ユニットと、第１の強電ユニットに対して車両上下方向上側に配置される第２の強電ユニットと、を含む。そして、第１の強電ユニットと第２の強電ユニットとを通気可能に連結する連結路と、第２の強電ユニットに設けられ、第２の強電ユニットの内部と外部とを連通するブリーザーと、を含む。

図１は、電動車両に搭載される一体型強電ユニットの第１実施形態を示す断面模式図である。 図２は、電動車両に搭載される一体型強電ユニットの第２実施形態をを示す断面模式図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、電動車両に搭載される一体型強電ユニットの第１実施形態を示す断面模式図である。

一体型強電ユニット１は、電動モーター１０と、インバーター２０と、パワーディストリビューションモジュール(ＰＤＭ)３０と、を含む。

電動モーター１０は、モーターケース１１の中にステーター１２などを含む強電ユニットである。電動モーター１０は、たとえば永久磁石式同期モーターである。

インバーター２０は、インバーターケース２１の中に、パワーモジュール２２，水冷冷却器２３，平滑コンデンサー２４などを含む強電ユニットである。インバーター２０は、三相電流を出力する。パワーモジュール２２は、三相電流バスバー５１を介して電動モーター１０のステーター１２に接続され、電動モーター１０に駆動電力を供給したり、電動モーター１０から回生電力を回収する。水冷冷却器２３は、パワーモジュール２２の上に配置される。水冷冷却器２３は、パワーモジュール２２を水冷する。平滑コンデンサー２４は、水冷冷却器２３の上に配置される。インバーターケース２１は、スペーサー４１を介してモーターケース１１の上に載置される。またインバーターケース２１は、中空の連結路４１０を介してモーターケース１１と連通されている。

なおパワーモジュール２２，水冷冷却器２３，平滑コンデンサー２４は、連結路４１０の真上に配置される。

パワーディストリビューションモジュール(Power Distribution Module；適宜「ＰＤＭ」と称する)３０は、ＰＤＭケース３１の中に、図示していない駆動用の電力を供給する強電バッテリーからの電力の継電器３２などを含む強電ユニットである。また、ＰＤＭ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバーター及び充電器をも含む。ＤＣ／ＤＣコンバーターは、図示していない走行用バッテリー(たとえば３５０Ｖバッテリー)からの直流電圧を補助バッテリー(たとえば１２Ｖバッテリー)への直流電圧に降圧する降圧回路となる。充電器は、家庭用の外部交流電源から供給される交流電流を直流電流に変換して走行用バッテリーに充電する変換回路となる。ＰＤＭケース３１は、スペーサー４２を介してインバーターケース２１の上に載置される。またＰＤＭケース３１は、中空の連結路４２０を介してインバーターケース２１と連通されている。またＰＤＭケース３１には、ブリーザー３３が設けられる。ブリーザー３３は、ＰＤＭケース３１の内部と外部との通気を可能にする部品である。ブリーザー３３は、たとえば、気体を通すが液体を通さない膜を含んで構成されるとよい。

電動モーター１０のステーター１２に接続される三相電流バスバー５１は、連結路４１０の内部を通ってインバーター２０のパワーモジュール２２に接続される。

またインバーター２０の平滑コンデンサー２４に接続されるＰＮバスバ−５２は、連結路４２０の内部を通ってＰＤＭ３０の継電器３２に接続される。このような構造によってインバーター２０のパワーモジュール２２に電力が供給される。

次に本実施形態の作用効果について説明する。車両搭載位置の低いユニット(たとえば図１の電動モーター１０)が、作動中に高温になることが考えられる。このような場合には、内部の空気も高温である。このようなユニットが水没すると、冷却されて、モーターケース内の温度が下がって内部圧力も下がることが想定される。このような場合に、仮にモーターケースが不十分に密閉されていれば、モーターケース内外の気圧差に起因して、シール部分から水を吸い込んでしまうおそれがある。また、モーターユニットに接続されているハーネス１本１本の先がすべて防水されていない場合、ハーネス内を通じて負圧となったモーターユニット内に水が吸い込まれるおそれがある。これに対して、本実施形態では、強電ユニット間が通気可能であるとともに、強電ユニットのうち車両搭載位置が最も高いＰＤＭ３０にブリーザー３３が設けられた構造である。このような構造であれば、水没した場合でも、電動モーター１０の内部の空気は、連結路４１０及び連結路４２０並びにブリーザー３３を介して、大気と連通される。したがって、電動モーター１０の内部の気圧は、大気圧と同じになる。この結果、内外気圧差に起因する水の吸い込みを防止できるという効果がある。すなわち本実施形態の構成によれば、車両搭載位置が低い強電ユニットが水没しても、そのユニット内の気体(空気)が外気と通気するので、ユニットに水が浸入することを防止できるのである。

また本実施形態は、強電ユニットのうち車両搭載位置が最も高いＰＤＭ３０にブリーザー３３が設けられる。このような位置にあるユニットは、他のユニットに比べて冠水しにくいので、ブリーザー３３から水が入りにくいという効果がある。また泥などが付着しにくいという効果もある。

また本実施形態では、ブリーザー３３は、強電ユニットのうち車両搭載位置が最も高いＰＤＭ３０にのみ設けられている。すなわちブリーザー３３は、１個だけ設けられている。したがって、コストが安いという効果がある。

また、図１の３つのユニットは、連結路４１０及び連結路４２０を介して、空気が通流可能である。そのため、ユニットを一体化した後に、ユニットと連結路との間のエアリークが無いことを検査するエアリーク検査を１回で実施できる、という効果がある。なおエアリーク検査は、ブリーザー３３からエアを注入してリークがないことを確認する検査である。ＪＰ２００９−２０１２１８Ａの構造では、ユニット連結路が液密構造であるので、組み立て後のエアリーク検査は、各ユニットごとに、各ユニットのブリーザーからエアを注入しなければならず、一回では終了しない。

ブリーザー３３を設ける位置としては、車両の前側又は後側が考えられるが、車両の後側のほうが、ＰＤＭ３０、インバーター２０などが壁となって、走行中に跳ね上げられた水しぶきが、ブリーザー３３にかかることが抑制される。また車両の後側のほうが、モータールームを高圧洗車する場合に直接被水のリスクが低い。

またブリーザー３３が、気体を通すが液体を通さない膜を含んで構成されれば、コンタミ(contamination)がブリーザー３３を介してユニット内部に入り込むことが防止されるので、好ましい。

電動モーター１０のステーター１２などの発熱によって加熱された空気は、図１の矢印のように連結路４１０を通ってインバーター２０に流入する。水冷冷却器２３が連結路４１０の真上に配置されていれば、この空気が水冷冷却器２３で冷却される。したがって、ＰＤＭ３０に高温の空気が流入することが防止されるので、好ましい。

（第２実施形態）
図２は、電動車両に搭載される一体型強電ユニットの第２実施形態を示す断面模式図である。

なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

第１実施形態(図１)では、連結路４１０及び連結路４２０がほぼ同一軸線上に配置されている。これに対して、この第２実施形態では、連結路４１０及び連結路４２０は、インバーター２０を上下に貫く線を挟んで反対側に配置される。特に、図２では、連結路４１０は右端付近に配置され、連結路４２０は左端付近に配置される。

また本実施形態では、水冷冷却器２３は、インバーターケース２１の天井に配置される。そして、パワーモジュール２２が水冷冷却器２３の下面に配置され、平滑コンデンサー２４がパワーモジュール２２の下面に配置される。

このような構成であれば、電動モーター１０のステーター１２などの発熱によって加熱された空気は、図２の矢印のように連結路４１０を通ってインバーター２０に流入し、連結路４２０に向かう。このとき、この第２実施形態の構造であれば、第１実施形態に比べて、水冷冷却器２３に沿って流れる距離が長いので、冷却されやすい。

またこの第２実施形態の構造であれば、第１実施形態に比べて、インバーターケース２１の内部の空気の流れが単純化されるので、ユニット内通気時の圧力損失が低いという効果が得られる。

以上、説明した電動車両に搭載される一体型強電ユニットは、インバーター２０と、インバーター２０に対して車両上下方向上側に配置されるＰＤＭ３０と、を含む。そして、インバーター２０とＰＤＭ３０とを通気可能に連結する連結路４２０と、ＰＤＭ３０に設けられ、ＰＤＭ３０の内部と外部とを連通するブリーザー３３と、を含む。これにより、上側のＰＤＭ３０にブリーザー３３が設けられるので、下側のインバーター２０が水没しても、ブリーザー３３からの水の浸入が防止される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

たとえば、上記説明においては、電動モーター１０の上にインバーター２０、さらにその上にＰＤＭ３０が配置された。しかしながら、このような上下位置の関係は、一例に過ぎない。他の上下位置関係であってもよい。

また強電ユニットとして、電動モーター１０、インバーター２０、ＰＤＭ３０を例示したが、これには限られない。

さらに上記説明においては、３つの強電ユニットが一体化される場合が例示されて説明されたが、２つの強電ユニットが一体化されたり、４つ以上の強電ユニットが一体化されてもよい。

また、電動車両には、Electric Vehicleのみならず、Hybrid Electric Vehicleや、Plug-in Hybrid Electric Vehicleなどが含まれるのは、もちろんである。

なお上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

本願は、２０１２年８月２４日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−１８５２１０に基づく優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は参照によって本明細書に組み込まれる。

Claims (7)

1. 第１の強電ユニットと、
   第１の強電ユニットに対して車両上下方向上側に配置される第２の強電ユニットと、
   第１の強電ユニットと第２の強電ユニットとを通気可能に連結する第１の連結路と、
   第２の強電ユニットに設けられ、第２の強電ユニットの内部と外部とを連通するブリーザーと、
   第１の強電ユニットに対して車両上下方向下側に配置される第３の強電ユニットと、
   第１の強電ユニットと第３の強電ユニットとを通気可能に連結する第２の連結路と、
   前記第１の連結路と前記第２の連結路との間に配置される冷却器と、
   を含む電動車両に搭載される一体型強電ユニット。
2. 請求項１に記載の電動車両に搭載される一体型強電ユニットにおいて、
   前記第１の強電ユニットは、インバーターであり、
   前記第３の強電ユニットは、電動モーターであり、
   前記冷却器は、前記インバーターのパワーモジュールを冷却し、
   前記パワーモジュールは、前記冷却器の下面に配置される、
   電動車両に搭載される一体型強電ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動車両に搭載される一体型強電ユニットにおいて、
   前記冷却器は、前記第２の連結路の真上に配置される、
   電動車両に搭載される一体型強電ユニット。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電動車両に搭載される一体型強電ユニットにおいて、
   前記第１の強電ユニットは、コンデンサーを含むインバーターであり、
   前記コンデンサーは、前記冷却器の上に配置される、
   電動車両に搭載される一体型強電ユニット。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電動車両に搭載される一体型強電ユニットにおいて、
   前記第１の強電ユニットは、コンデンサーを含むインバーターであり、
   前記コンデンサーは、前記第２の連結路に対して水平方向で離間し、かつ前記冷却器の下方であって前記冷却器から離間して配置される、
   電動車両に搭載される一体型強電ユニット。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の電動車両に搭載される一体型強電ユニットにおいて、
   前記第１の連結路と前記第２の連結路とは、第１の強電ユニットを上下に貫く線を挟んで反対側に配置される、
   電動車両に搭載される一体型強電ユニット。
7. 請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載の電動車両に搭載される一体型強電ユニットにおいて、
   前記第２の強電ユニットは、ＤＣ／ＤＣコンバーター及び充電器を含む、
   電動車両に搭載される一体型強電ユニット。

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