JP5850822B2 - 充電器ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される充電器ユニットにおいて、充電器を収納する筐体の構造に関するものである。

近年開発されている電気自動車やプラグインハイブリッド車は、外部電源と接続して車載バッテリを充電可能となっており、車両に充電器が搭載されている。
充電器は、スイッチング素子等のような比較的強い電磁ノイズを発生する電子部品を有しており、通常はアルミ等の金属の筐体内に収納されている。更に、当該スイッチング素子等を冷却するために、筐体に冷却用水路を有するものもある。

また、このように車両に搭載される充電器は、外部電源と給電線で接続されるため、当該給電線を伝って外部電源側からノイズが充電器に侵入したり、逆に充電器から外部電源側にノイズが侵入したりする虞がある。そこで、充電器と電源コードとの間にラインフィルタが介装されていることが一般的である。このラインフィルタは、整流用のコイルを有しており、電磁ノイズの影響を受ける虞があるため、電磁ノイズを遮断する筐体内に収納されている。

車載電気機器を筐体内に収納する構造としては、例えば特許文献１のように、車載電気機器とこれに接続されるラインフィルタを筐体内に収納した構造が公知となっている。

特開２００５−２８７２７３号公報

上記のような充電器やラインフィルタ等の車載電気機器は、いずれも電磁ノイズ遮蔽用の筐体に収納されるが、夫々個々に筐体内に収納すると、筐体数が増加し車両搭載スペースの増加を招いてしまう。
そこで、上記特許文献１のように車載電気機器とラインフィルタとを１つの筐体内に収納すると、車載電気機器が充電器のように電磁ノイズを強く発生する機器の場合、充電器とラインフィルタとの間で、互いに電磁ノイズによって影響を及ぼし合ってしまう虞がある。

本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、充電器とラインフィルタとを、電磁ノイズの影響を防止しつつ、同一の筐体に収納した上で小型化が可能な充電器ユニットを提供することにある。

上記の目的を達成するべく、請求項１の充電器ユニットは、車両外部の外部電源から電力を供給されて駆動用の車載バッテリの充電を行う充電器と、外部電源から充電器に電力を供給する給電線に介装されるラインフィルタと、充電器を収納する筐体とを備えた車両の充電器ユニットであって、筐体は、導電部材で形成され、上面及び下面に夫々開口部を有するとともに内部の上下方向中間部に隔壁が備えられた筐体本体部と、開口部を覆う上蓋及び下蓋と、隔壁とともに筐体内の空間を上下に第１の収納室と第２の収納室とに区画する第１の仕切り部を構成する蓋部材とを備え、第１の仕切り部には、隔壁に設けられた溝部を蓋部材により覆って充電器の冷却用水路が形成されるとともに、第１の収納室に充電器が収納され、第２の収納室にラインフィルタが収納されることを特徴とする。

また、請求項２の充電器ユニットは、請求項１において、筐体は、第２の収納室を第３の収納室と第４の収納室とに区画する第２の仕切り部を更に有し、第３の収納室にラインフィルタが収納され、第４の収納室に充電器より小さくて充電器及びラインフィルタ以外の車載電気機器が収納されることを特徴とする。
また、請求項３の充電器ユニットは、請求項２において、車載電気機器は、車載バッテリからの出力電圧を変換するコンバータであることを特徴とする。

また、請求項４の充電器ユニットは、請求項１から３のいずれか１項において、筐体の一面に電源コネクタを設け、ラインフィルタは、当該一面に沿って収納されることを特徴とする。

請求項１の充電器ユニットによれば、充電器を収納する筐体が電磁ノイズを遮断する導電部材で形成されるとともに、第１の仕切り部によって筐体内が第１の収納室と第２の収納室とに区画され、第１の収納室に充電器が収納され、第２の収納室にラインフィルタが収納されるので、同一の筐体に充電器とラインフィルタとを収納して車両搭載スペースの小型化を図ることができるとともに、充電器とラインフィルタとの間での電磁ノイズの影響を互いに防止することができる。
更に、筐体が上面及び下面に夫々開口部を有する筐体本体部と、開口部を覆う上蓋と下蓋とを有しているので、上面及び下面の開口部から第１の収納室及び第２の収納室に充電器やラインフィルタを容易に収納することができるとともに、隔壁と蓋部材により第１の仕切り部を構成して、上下に並ぶ第１の収納室と第２の収納室との間で電磁ノイズを遮断することができる。
また、第１の仕切り部は、充電器の冷却用水路が形成されている筐体の部位を利用して設けられているので、筐体の小型化を図ることができる。また、充電器やラインフィルタを夫々の筐体に収納して夫々の筐体に冷却用水路を設けると、冷却水を循環させる冷却水循環路が複雑化する虞があるが、隔壁に設けられた溝部を蓋部材により覆って冷却用水路が形成されるので、筐体に冷却用水路を容易に形成することができる。

請求項２の充電器ユニットによれば、第２の収納室が第２の仕切り部によって第３の収納室と第４の収納室とに区画され、第３の収納室にラインフィルタが収納されるとともに、第４の収納室に充電器よりも小さくて充電器及びラインフィルタ以外の車載電気機器が収納されるので、同一の筐体に車載電気機器を収納し第４の収納室を有効利用して、充電器、ラインフィルタ及び車載電気機器の車両搭載スペースの小型化を図ることができるとともに、充電器、ラインフィルタ及び車載電気機器の夫々の間で電磁ノイズの影響を互いに防止することができる。

請求項３の充電器ユニットによれば、第２の収納室に収納される車載電気機器がコンバータであるので、充電器、ラインフィルタ及びコンバータを、互いに電磁ノイズの影響を防止しつつ、同一の筐体に収容して車両搭載スペースの小型化を図ることができる。

請求項４の充電器ユニットによれば、電源コネクタが設けられる筐体の一面に沿ってラインフィルタが収納されることで、充電器ユニットの電流入力位置とラインフィルタとを近接して配置することができ、電源コネクタを伝って外部電源側から充電器に侵入する電磁ノイズを効率的に遮断することができる。

本発明の一実施形態に係る充電器ユニットを搭載した電気自動車の概略構成図である。 本実施形態の充電器ユニットの外観を示す斜視図である。 充電器ユニットの内部構成を示す組み立て図である。 上蓋を開けた状態での充電器ユニットの上面図である。 下蓋を開けた状態での充電器ユニットの下面図である。 充電器ユニットの縦断面図である。 充電器ユニットの冷却用水路の構造を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る充電器ユニット１０を搭載する電気自動車１の概略構成図である。
本実施形態に係る電気自動車１は、車体２に搭載された駆動用バッテリ３からインバータ４を介して走行用モータ５に電力を供給して駆動する。車体２には、駆動用バッテリ３を充電するための車載充電器６が搭載されている。車載充電器６は、接続コード７を介して１００Ｖあるいは２００Ｖの外部交流電源に接続され、交流を変圧及び整流して駆動用バッテリ３を充電するために高電圧の直流電流を出力する。

また、車体２には、高圧の駆動用バッテリ３から低圧の補機用バッテリ８に電力を供給するために、直流電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータ９（コンバータ）が備えられている。
本実施形態では、車載充電器６とＤＣ−ＤＣコンバータ９とが１つにまとめられ、充電器ユニット１０として、車体２に搭載されている。

また、車体２には、インバータ４や車載充電器６を冷却するために冷却水循環路１１が備えられている。冷却水循環路１１は、ラジエータ１２や電動ポンプ１３を介装して冷却水が循環可能となっている。
図２は、本実施形態の充電器ユニット１０の外観を示す斜視図である。図３は、充電器ユニット１０の内部構成を示す組み立て図である。図４は、上蓋３１を開けた状態での充電器ユニット１０の上面図である。図５は、下蓋３２を開けた状態での充電器ユニット１０の下面図である。図６は、充電器ユニット１０の縦断面図である。図７は、充電器ユニット１０における冷却用水路３７の構造を示す縦断面図である。なお、図６は、図４中において図示されたＡ−Ａ部の断面図であり、図７は、図４中において図示されたＢ−Ｂ部の断面図である。図６及び図７では、上蓋３１及び下蓋３２を取り付けた状態での充電器ユニット１０の断面を示している。

図２、３に示すように、充電器ユニット１０は、矩形状の箱型の筐体２０内に、車載充電器６の本体部である充電器回路２１(充電器)、ＡＣフィルタ２２（ラインフィルタ）及びＤＣ−ＤＣコンバータ９が収納されて構成されている。
ＡＣフィルタ２２は、電源ライン上を電導するノイズを遮断する機能を有する。
筐体２０は、上面及び下面が開放された箱形形状の筐体本体部３０と、上蓋３１、下蓋３２、及び筐体２０の内部を上下に区画する水路蓋３３(蓋部材)を有している。筐体２０の各部品、即ち筐体本体部３０、上蓋３１、下蓋３２及び水路蓋３３は、電磁ノイズを遮蔽可能な導電部材、例えばアルミ等の金属により形成されている。

図４、６、７に示すように、筐体本体部３０には、上下方向中央部に隔壁３４が設けられている。当該隔壁３４により、筐体２０内の空間は、上側の第１の収納室３５と下側の第２の収納室３６とに区画されている。
隔壁３４の上面には、充電器回路２１が固定されている。
また、図４、７に示すように、隔壁３４には、冷却水を循環させる冷却用水路３７が形成されている。冷却用水路３７は、隔壁３４に設けられた矩形状の溝部３８と、隔壁３４の下面に設けられ、溝部３８と筐体本体部３０の右側壁３９に設けられた開口部４０とを連通する連通路４１と、溝部３８と筐体本体部３０の前側壁４２に設けられた開口部４３とを連通する連通路４４と、によって形成されている。溝部３８は、隔壁３４の上面及び下面に露出している。筐体本体部３０の右側壁３９に設けられた開口部４０及び前側壁４２に設けられた開口部４３の、いずれか一方が冷却水の流入口であり、他方が冷却水の排出口となっており、夫々上記の冷却水循環路１１に接続されている。

隔壁３４に設けられた溝部３８の上面側は、充電器回路２１の下面に設けられた放熱板４５が挿入されて密閉されている。なお、この放熱板４５は、充電器回路２１の熱発生源、例えばスイッチング素子に接続されており、当該熱発生源の冷却を行う。
また、溝部３８及び連通路４１、４４の下面側は、水路蓋３３によって密閉されている。水路蓋３３は、板状部材であって、隔壁３４の下面を全面に亘って覆うように形成されている。

なお、隔壁３４と水路蓋３３とが、本願発明の第１の仕切り部に該当する。
水路蓋３３の下面には、ＤＣ−ＤＣコンバータ９及びＡＣフィルタ２２が固定されている。
図５〜７に示すように、水路蓋３３には、第２の収納室３６内を更に２つの収納室（第３の収納室５０及び第４の収納室５１）に区画する仕切り部５２（第２の仕切り部）が設けられている。仕切り部５２は、電磁ノイズを十分に遮断し、かつ製造し易いような例えばアルミ等の金属が厚さ４ｍｍ程度の板状に形成され、第２の収納室３６を前後方向に延び、下端が下蓋３２に近接するまで延びるとともに、前端が筐体本体部３０の前側壁４２の内壁面に、後端が後側壁４６の内壁面に夫々近接するまで延びている。

仕切り部５２によって区画された第３の収納室５０及び第４の収納室５１のうち、第３の収納室５０は第４の収納室５１より小さく形成されており、この第３の収納室５０にＡＣフィルタ２２が収納され、第４の収納室５１にＤＣ−ＤＣコンバータ９が収納されている。
更に、図４〜６に示すように、筐体本体部３０の隔壁３４及び水路蓋３３には、第３の収納室５０の角部から第１の収納室３５に向かって上方に延びる連通孔５７が設けられている。

筐体本体部３０の一面である右側壁３９には、第３の収納室５０に面して交流入力用の電源コネクタ５５が設けられる。つまり、ＡＣフィルタ２２は、電源コネクタ５５が設けられた筐体本体部３０の右側壁３９に沿って第３の収納室５０に収納される。そして、第１の収納室３５に面して直流出力用の出力コネクタ５６が設けられている。
電源コネクタ５５とＡＣフィルタ２２の入力端子とは給電線５８によって接続されるとともに、ＡＣフィルタ２２の出力端子と充電器回路２１の入力端子とは連通孔５７を通過する給電線５９によって接続されている。また、充電器回路２１の出力端子と出力コネクタ５６とが出力電線６０によって接続されている。

一方、筐体本体部３０の第４の収納室５１に面する左側壁４７には、ＤＣ−ＤＣコンバータ９への入力コネクタ６１及び出力コネクタ６２が設けられており、当該コネクタ６１、６２とＤＣ−ＤＣコンバータ９とが、夫々電線６３、６４により接続されている。
以上のような構造により、充電器ユニット１０において、充電器回路２１を収納する筐体２０の内部空間は、筐体本体部３０に設けられた隔壁３４と水路蓋３３によって、上下に第１の収納室３５と第２の収納室３６とに区画されている。筐体本体部３０の隔壁３４には、冷却用水路３７が設けられており、冷却水を通過させることで、充電器回路２１を冷却するとともに、水路蓋３３を介してＤＣ−ＤＣコンバータ９及びＡＣフィルタ２２を冷却することが可能である。

そして、本実施形態では、この冷却用水路３７が設けられた隔壁３４及び水路蓋３３により、筐体２０内の第１の収納室３５と第２の収納室３６とを電磁的に遮蔽する構造となっている。したがって、第１の収納室３５に収納された充電器回路２１と、ＡＣフィルタ２２及びＤＣ−ＤＣコンバータ９とが、互いに電磁ノイズの影響を防止可能な構造となっている。特に、充電器回路２１に設けられているスイッチング素子等から発生する電磁ノイズは大きく、更にＡＣフィルタ２２に設けられているコイル形状は比較的大きいので、充電器回路２１からＡＣフィルタ２２への電磁ノイズの影響を受けやすい虞があるが、上記のように隔壁３４及び水路蓋３３といった比較的厚い導電部材による遮蔽により、十分に電磁ノイズを遮断して影響を防止することができる。

そして、電磁ノイズの影響を防止することで、１つの筐体２０内に、充電器回路２１とＡＣフィルタ２２の両方を収納することができ、車両に搭載する部品点数を増やすことなく、車両搭載スペースを抑制するとともに、部品コストの低下を図ることができる。
また、冷却用水路３７が形成されている筐体本体部３０の隔壁３４と水路蓋３３とを利用して、第１の収納室３５と第２の収納室３６とを遮蔽するので、強い電磁ノイズを遮蔽するに十分な厚さを確保しつつも筐体２０の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、水路蓋３３に仕切り部５２が設けられ、第２の収納室３６が更に第３の収納室５０と第４の収納室５１とに区画されており、第３の収納室５０と第４の収納室５１とが互いに電磁的に遮蔽した空間となっている。したがって、第３の収納室５０に収納されるＡＣフィルタ２２と第４の収納室５１に収納されるＤＣ−ＤＣコンバータ９との間においても互いに電磁ノイズの影響を防止することができる。

このように、第２の収納室３６を水路蓋３３に設けられた仕切り部５２によって電磁ノイズを遮蔽する第３の収納室５０と第４の収納室５１とに区画することで、充電器回路２１よりも小型のＡＣフィルタ２２を収納した第２の収納室３６において、余剰空間を利用してＤＣ−ＤＣコンバータ９を収納しており、筐体２０内のスペースを有効利用して、筐体２０の小型化、延いては車載電気機器の車両搭載スペースを更に抑制することができる。

また、本実施形態では、ＡＣフィルタ２２は、電源コネクタ５５が設けられる筐体本体部３０の一面である右側壁３９に沿って第３の収納室５０に収納される。したがって、充電器ユニット１０の電流入力位置とＡＣフィルタ２２とを近接して配置することができ、電源コネクタ５５を伝って外部電源側から充電器回路２１に浸入する電磁ノイズを効率的に遮断することができる。

なお、本願発明は以上の実施形態に限定するものではない。例えば上記実形態では、第４の収納室５１にＤＣ−ＤＣコンバータ９を収納しているが、他の車載電気機器を第４の収納室５１に収納してもよい。
また、上記実施形態では、仕切り部５２（第２の仕切り部）により第２の収納室３６を第３の収納室５０と第４の収納室５１とに区画しているが、仕切り部５２を不要とすることもできる。例えば、充電器回路２１およびＡＣフィルタ２２（ラインフィルタ）以外の車載電気機器を筐体２０の外部に配置したり、あるいは車載電気機器を第１の収納室３５に収納して問題がない場合には、第２の収納室３６を第３の収納室５０と第４の収納室５１とに区画することなく、第２の収納室３６にＡＣフィルタ２２を配置するように構成してもよい。このように構成した場合でも、第１の収納室３５と第２の収納室３６とを区画する隔壁３４と水路蓋３３（蓋部材）とにより冷却用水路３７を構成して機器の冷却を可能としながらも、導電部材で形成した隔壁３４と水路蓋３３とにより、新たにシールド部材を追加することなく、電磁ノイズの影響を防止することができる。

また、仕切り部５２の設置位置や数等は、ＡＣフィルタ２２やＤＣ−ＤＣコンバータ９等の大きさ、あるいは筐体２０内に収納する車載電気機器の数に応じて適宜設定すればよい。
また、本願発明は、車載充電器６を備えた車両において広く適用することができ、例えばプラグインハイブリッド車においても適用可能である。

１ 電気自動車
９ ＤＣ−ＤＣコンバータ（コンバータ）
１０ 充電器ユニット
２０ 筐体
２１ 充電器回路
２２ ＡＣフィルタ（ラインフィルタ）
３０ 筐体本体部
３１ 上蓋
３２ 下蓋
３３ 水路蓋(蓋部材、第１の仕切り部)
３４ 隔壁（第１の仕切り部）
３５ 第１の収納室
３６ 第２の収納室
３７ 冷却用水路
５０ 第３の収納室
５１ 第４の収納室
５２ 仕切り部（第２の仕切り部）
５５ 電源コネクタ

Claims (4)

1. 車両外部の外部電源から電力を供給されて駆動用の車載バッテリの充電を行う充電器と、前記外部電源から前記充電器に電力を供給する給電線に介装されるラインフィルタと、前記充電器を収納する筐体とを備えた車両の充電器ユニットであって、
   前記筐体は、導電部材で形成され、上面及び下面に夫々開口部を有するとともに内部の上下方向中間部に隔壁が備えられた筐体本体部と、前記開口部を覆う上蓋及び下蓋と、前記隔壁とともに前記筐体の内部の空間を上下に第１の収納室と第２の収納室とに区画する第１の仕切り部を構成する蓋部材とを備え、
   前記第１の仕切り部には、前記隔壁に設けられた溝部を前記蓋部材により覆って前記充電器の冷却用水路が形成されるとともに、
   前記第１の収納室に前記充電器が収納され、前記第２の収納室に前記ラインフィルタが収納されることを特徴とする車両の充電器ユニット。
2. 前記筐体は、前記第２の収納室を第３の収納室と第４の収納室とに区画する第２の仕切り部を更に有し、
   前記第３の収納室に前記ラインフィルタが収納され、前記第４の収納室に前記充電器より小さくて前記充電器及び前記ラインフィルタ以外の車載電気機器が収納されることを特徴とする請求項１に記載の車両の充電器ユニット。
3. 前記車載電気機器は、前記車載バッテリからの出力電圧を変換するコンバータであることを特徴とする請求項２に記載の車両の充電器ユニット。
4. 前記筐体の一面に電源コネクタを設け、
   前記ラインフィルタは、前記一面に沿って収納されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両の充電器ユニット。

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