JP6036745B2 - インバータの車載構造及びインバータ車載用ブラケットユニット - Google Patents

Description

本発明は、走行用のモータに電力を供給するインバータの車載構造と、インバータを車両に固定するのに好適なブラケットユニットに関する。

電動車両を含む自動車は一般に、そのボディの電位が車載電気機器の電気的なグランド電位に定められていることが多い。車載の電気機器はボディと電気的に接続され、等電位（グランド電位）に保持される。一般に電気機器のケースは導電性の金属で作られているので、電気機器を車両のボディやフレームに固定すれば、自動的に電気機器がボディと等電位に保持される。特許文献１には、電気機器のケースとボディの接触による導通だけでなく、ケースとボディをワイヤで電気的に接続することが好ましい、ということが開示されている。なお、本明細書における「電気機器」には、電気で作動するセンサを含むエンジンユニット、トランスミッション、走行用のモータ（及びそのケース）、さらにはバッテリも含まれることに留意されたい。また、本明細書では、既に車載されていてそのケースがボディと電気的に接続されている電気機器に別の電気機器を固定する場合、別の電気機器は既に車載されている電気機器のケースと電気的に接続されればよい。それゆえ、既に車載されている電気機器は、電気的にはボディの一部と考える。

特許文献２には、バッテリやエンジンと車両のボディは細線のワイヤよりも、編組線を使うのがよい、ということが開示されている。以下では、「車両のボディ」を単に「ボディ」と称する。

特開平１１−２４０３９６号公報 特開２００４−１２２８７１号公報

電動車両において走行用のモータに電力を供給するインバータは、扱う電力が大きく、比較的に強い電磁ノイズ（ラジオノイズ）を発する。電磁ノイズを抑制するにも、金属製のインバータケースをボディと電気的に接続してその電位をグランド電位に保持することが望ましい。一方、車両からインバータに加わる振動を抑制すべく、インバータは防振ブッシュを介して車載されることがある。典型的には、振動源となるエンジンユニットやトランスミッションにインバータを固定する場合には防振ブッシュが用いられる。一般に防振ブッシュの本体は絶縁体のゴムで作られているため、防振ブッシュを使うとインバータのケースが電気的にボディから隔離されてしまう。その場合、特許文献１や特許文献２に開示されているように、インバータのケースとボディをワイヤあるいは編組線で接続することが考えられる。

走行用モータに電流を供給するインバータは発生する電磁ノイズが大きいため、高周波ノイズを効果的に抑制するには、インバータとボディを接続する導電材のインダクタンスを小さくするのがよい。本明細書は、防振ブッシュを使ってインバータを車両に固定する際に、その固定構造（車載構造）と合わせてインバータのケースとボディを電気的に接続する導電材のインダクタンスを低減する技術を提供する。

本明細書が開示する技術の一つは、走行用のモータに電力を供給するインバータの車載構造に具現化することができる。この技術は、インバータを固定する場合に用いるブラケットを巧みに活用してインバータのケースとボディを電気的に接続する導電材のインダクタンスを低減する。その車載構造は、インバータを固定するのに金属板で作られているブラケットを採用する。防振ブッシュは、インバータのケースとボディのいずれか一方とブラケットの間に嵌挿される。前述したように、防振ブッシュは一般的に絶縁体で作られている。インバータのケースとボディを電気的に接続するのには編組線を用いる。そして、本明細書が開示する車載構造は、その編組線を、ブラケットの金属板に沿って配索する。なお、インバータを固定する「車両」とは、車両のボディやフレームだけでなく、既にフレームに固定されておりボディと等電位に保持されるエンジンユニットやトランスミッションを含む。即ち、本明細書の車載構造は、インバータをエンジンユニットやトランスミッションに固定することを含む。

編組線を高周波電流が流れて編組線の周囲に磁界が発生すると、編組線に沿っているブラケットの金属板に誘導電流が流れる。その誘導電流が磁界を発生する。誘導電流の磁界は編組線の磁界と逆方向であり、編組線の磁界を相殺する。編組線の磁界が相殺されることで、編組線のインダクタンスが低減される。本明細書が開示する技術は、インバータを固定するブラケットの金属板を使って編組線のインダクタンスを低減する。

防振ブラケットは、車両とブラケットの間ではなく、ケースとブラケットの間に嵌挿されているのがよい。そして、編組線の一端はケースに電気的に接続されており、他端は車両ではなく、ブラケットに電気的機械的に接続されているとよい。この構造によれば、ブラケットと防振ブッシュと編組線をインバータに組付けた後、ブラケットを車両に取り付ける工程で、インバータの機械的な固定と車両への電気的な接続が同時に達成できる。なお、編組線の一端は、ケースに電気的機械的に接続されていてもよいが、次に述べるように、防振ブッシュの本体に接合されている金具に機械的に固定され、その金具を通じてケースに電気的に接続されるのがよい。

防振ブッシュは、絶縁体で作られているブッシュ本体と、そのブッシュ本体に接合されておりケース（あるいは車両側の構造物）と接する金属製の金具を有する。編組線の一端が防振ブッシュの金具に電気的機械的に接続されており、他端がブラケットに電気的機械的に接続されている。即ち、インバータのケースに取付ける前にブラケットと防振ブッシュと編組線が先に組み立てられて一つのユニットを構成している。ユニット化することで、ブラケットと防振ブッシュと編組線のインバータのケースへの組み付け作業が簡略化できる。

上記のユニット（ブラケットユニット）をまとめて表現すると次の通りである。そのユニットは、走行用のモータに電力を供給するインバータを車両に固定するためのデバイスである。そのブラケットユニットは、第１固定部と第２固定部と連結部とブッシュ本体と金具を備える。第１固定部と第２固定部と連結部は金属板で作られている。第１固定部と第２固定部は、それぞれ、インバータのケースと車両に固定される部位に相当する。連結部は、第１固定部と第２固定部とを連結する。即ち、第１固定部と第２固定部と連結部が前述したブラケットに相当する。連結部は、インバータを車両から離間した位置に保持する部位に相当する。

一方、ブッシュ本体は絶縁体のゴムで作られている。ブッシュ本体は、第１固定部に取り付けられている。金属製の金具は、第１固定部とは反対側でブッシュ本体に接合されている。別言すればブッシュ本体の一端に第１固定部が固定されており、他端に金具が接合されている。そして、第１固定部と金具は直接には接触していない。編組線の一端は金具に電気的機械的に接続される。編組線の他端は、ブラケット（即ち、第１固定部、第２固定部、あるいは、連結部のいずれか）に電気的機械的に接続される。このとき、編組線は、連結部に沿うようにブラケットに接続される。

このブラケットユニットが使われるときには、金具がインバータのケース（あるいは車両）に接する。そして、車両の振動は、第１固定部と金具の間でブッシュ本体に吸収される。このブラケットユニットは、インバータの車両への機械的な固定と電気的な接続を同時に達成する。インバータの固定と電気的接続を個別に行う必要がない。なお、編組線はフラットであり、その平面がブラケットの金属板（連結部）に対向しているとよい。フラットな編組線とフラットなブラケットが対向することで、ブラケットに誘導電流が生じ易くなり、編組線のインダクタンスが効果的に抑制される。

本明細書が開示する技術によれば、インバータと車両を電気的に接続する編組線のインダクタンスを低減しつつ、防振ブッシュを介してインバータを車両に固定することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

エンジンコンパートメント内のデバイスレイアウトを示す斜視図である。 インバータを固定するブラケット周辺の拡大斜視図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 ブラケットユニットの断面図である。

図面を参照して実施例におけるインバータの車載構造を説明する。まず、電動車両のエンジンコンパートメント内のデバイスレイアウトの一例を説明する。本実施例における電動車両は、具体的には、走行用にエンジンとモータを備えるハイブリッド車１００である。図１は、ハイブリッド車１００のエンジンコンパートメント５０内のデバイスレイアウトを示す斜視図である。車両前方のエンジンコンパートメント５０には、エンジン５２と、モータとともにギア群を内蔵したトランスミッション５１、サブバッテリ５４、及び、メインバッテリ（不図示）の電力を交流に変換してモータに供給するインバータ５３が搭載されている。なお、エンジンコンパートメント５０には他にも様々なデバイスが搭載されているが、それらの図示は省略している。エンジン５２とトランスミッション５１は、車両の前後方向に伸びているサイドフレーム（不図示）に固定されている。

モータに電力を供給するメインバッテリ（不図示）は、出力電圧が１００ボルト以上であるが、サブバッテリ５４は、電子部品やオーディオなどの小電力デバイスに電力を供給するのでその出力電圧は１０〜３０ボルトである。多くの車両と同様に、ハイブリッド車１００は、サブバッテリ５４の負極と車両ボディが電気的に接続されている。即ち、車両ボディ全体がグランド電位に保持される。ボディは車体の強度を維持するサイドフレーム（不図示）に固定されており、サイドフレームもグランド電位に保持される。サイドフレームに固定されるエンジン５２やトランスミッション５１は、そのケースが導電性の金属でつくられているため、それらのデバイスのケースもグランド電位に保持される。

インバータ５３は、トランスミッション５３に内蔵されている走行用のモータ（不図示）に交流電力を供給する。インバータ５３は、モータに送電するパワーケーブルの距離を短くするため、トランスミッション５１の上に搭載されている。インバータ５３は、そのケースが直接トランスミッションに触れないように、ブラケット３を介してトランスミッション５１に固定されている。なお、図１ではインバータ５３の前面に取り付けられたブラケット３が図示されている。インバータ５３は、その後面も、同様のブラケットで固定されている。

図２に、インバータ前方のブラケット３の周辺の拡大斜視図を示す。なお、トランスミッション５１とインバータ５３はその一部のみを示してある。インバータ後方のブラケットも同様の構造を有している。インバータ５３の車載構造２を概説する。インバータ５３は、ブラケット３によって、トランスミッション５１の上面から離間して固定されている。ブラケット３は、防振ブッシュ４を伴っている。これは、トランスミッション５１の振動がインバータ５３に伝わらないようにするためである。防振ブッシュ４の本体は絶縁性のゴムで作られている。それゆえ、インバータ５３のケースをグランド電位に保持するため、インバータ５３のケースとトランスミッション５１が電気的に接続される。編組線５が、インバータ５３のケースとトランスミッション５１を電気的に接続する。インバータ５３にはモータに供給する大電流が流れるデバイスが数多く内蔵されており、それらのデバイスは高周波ノイズ（ラジオノイズ）を発生する。その高周波ノイズを効果的に抑制するには、インダクタンスの低い編組線５でインバータ５３のケースとトランスミッション５１を接続するのがよい。実施例の車載構造は、後に詳述するように、ブラケット３を巧みに利用して編組線５のインダクタンスを更に下げる。

インバータ５３の車載構造を詳しく説明する。図２とともに、図３の断面図を参照して車載構造を説明する。なお、図３は、図２のIII−III線に沿った断面図であり、ブラケット３、防振ブッシュ４、及び、編組線５を横断する図である。また、図３では、インバータ５３の内部構造、及び、トランスミッション５１の内部構造は図示を省略してある。

ブラケット３は、全体が一枚の金属板で作られている。ただし、ブラケット３は、機能の観点からは、インバータ側固定部３ａ、ミッション側固定部３ｂ、及び、連結部３ｃに分けられる。連結部３ｃは、インバータ側固定部３ａとミッション側固定部３ｂを連結する。図２によく示されているように、一枚のミッション側固定部３ｂから２個の連結部３ｃが伸びており、夫々の連結部３ｃの先端にインバータ側固定部３ａが続いている。２個の連結部３ｃとインバータ側固定部３ａの構造は同じである。

ミッション側固定部３ｂは、トランスミッション５１と接する部位であり、ボルト６ｂで固定される。インバータ側固定部３ａは、インバータ５３を固定する部位である。但し、インバータ側固定部３ａは、直接はインバータ５３のケースに接することはなく、防振ブッシュ４を介してインバータ５３を固定する。より詳しくは、インバータ側固定部３ａには、防振ブッシュ４が通る孔が設けられており、円筒状の防振ブッシュ４はその外側でインバータ側固定部３ａに固定される。防振ブッシュ４の中心をボルト６ａが通り、インバータ５３のケースに固定される。図３によく示されているように、ブラケット３（インバータ側固定部３ａ）は、絶縁性の防振ブッシュ４を介してインバータ５３を支えているため、編組線５なしではインバータ５３とトランスミッション５１は電気的に隔絶している。

編組線５は、多数の銅線を編み込んだものであり、全体が平坦である。編組線５は、その一端５ａがインバータ５３に電気的機械的に接続されており、その他端５ｂがトランスミッション５１に電気的機械的に接続されている。より詳しくは、編組線５の一端５ａは、インバータ５３のケースとブラケット３の間の隙間にてインバータ５３に接続している。編組線５の他端５ｂは、トランスミッション５１とブラケット３の間の隙間にてトランスミッション５１に接続されている。それゆえ、図２と図３によく示されているように、編組線５は、ブラケット３の連結部３ｃの金属板に沿うように配索される。編組線５は平坦であり、その平坦面が連結部３ｃの金属板の平面と対向するように配索される。先に述べたように、ブラケット３の一つのミッション側固定部３ｂから２個の連結部３ｃが伸びており、夫々の連結部３ｃに沿うように２個の編組線５が配索されている。

実施例のインバータ車載構造の利点を説明する。実施例のインバータ車載構造は、防振ブッシュ４を介してブラケット３にてインバータ５３がトランスミッション５１に固定される。なお、トランスミッション５１は電気的には車両ボディの一部とみなせる。他方、インバータ５３のケースをトランスミッション５１と電気的に接続する編組線５が、インバータ５３を支持するブラケット３に沿って配索されている。なお、前述したように、トランスミッション５１は車両のボディと電気的に接続しているので、編組線５は、インバータ５３のケースを車両のボディに電気的に接続するものである。編組線５は、インバータ５３を支持しているブラケット３の金属板に沿って配索されている。ブラケット３の金属板は導電性である。それゆえ、インバータ５３が発するノイズに起因して編組線５に高周波の電流が流れるとその電流に起因して磁場が発生する。さらにその磁場に起因してブラケット３の金属板に誘導電流が流れる。その誘導電流が磁場を発生し、編組線５の磁場を打ち消す。導線が発生する磁場の大きさがインダクタンスの大きさを決める一因であるから、ブラケット３の金属板が編組線５の磁場（の一部）を相殺することによって、編組線５のインダクタンスが抑えられる。実施例のインバータ車載構造は、ブラケット３を活用して編組線５のインダクタンスを抑制する。インバータ５３のケースを車両のボディと電気的に接続する編組線５のインダクタンスを抑制することで、インバータ５３が発する高周波電磁ノイズが低減できる。

図４を参照して上記したインバータ車載構造に好適なブラケットユニット１０を説明する。図４は、ブラケットユニット１０を使った車載構造２０を説明する図であり、ブラケットユニット１０の断面を示している。ブラケットユニット１０は、インバータ５３を固定する金属製のブラケットと防振ブッシュを一つにまとめたものである。図４は、図３におけるブラケット３と防振ブッシュ４をブラケットユニット１０に置き換えた図である。図を理解し易いように、図４ではブラケットユニット１０以外のデバイスは仮想線で描いてある。

ブラケットユニット１０は、ブラケット１３と防振ブッシュ１９と編組線１５を組み合わせたものである。ブラケット１３は、インバータ５３のケースに固定されるインバータ側固定部１３ａと、トランスミッション５１に固定されるミッション側固定部１３ｂと、インバータ側固定部１３ａとミッション側固定部１３ｂを機械的に連結する連結部１３ｃで構成される。インバータ側固定部１３ａ、ミッション側固定部１３ｂ、及び、連結部１３ｃは、一枚の金属板で作られている。

防振ブッシュ１９は、絶縁性のゴムで作られているブッシュ本体１４と、ブッシュ本体を挟むようにブッシュ本体１４に接合されているインナーリング１７とアウターリング１６で構成される。インナーリング１７とアウターリング１６は電気的に隔絶している。

アウターリング１６は、ブッシュ本体１４の外周に接合されている。そのアウターリング１６にブラケットのインバータ側固定部１３ａが接合している。インナーリング１７はブッシュ本体１４の中心を通り、その先端がインバータ５３のケースに当接する。インナーリング１７の内側をボルト６ａが通り防振ブッシュ１９がインバータ５３に固定される。別言すれば、絶縁体のブッシュ本体１４の一端にアウターリング１６が接合しており、アウターリング１６とは反対側でインナーリング１７がブッシュ本体１４に接合している。

編組線１５は、その一端１５ａが防振ブッシュ１９のインナーリング１７に電気的機械的に連結しており、他端１５ｂはブラケット１３の連結部１３ｃに電気的機械的に連結している。図４に良く示されているように、編組線１５は、ブラケットの連結部１３ｃに沿っている。

一つのブラケットユニット１０は、防振ブッシュ１９とブラケット１３と編組線１５によって構成される。従ってインバータ５３をトランスミッション５１の上に固定する際、インバータ５３を固定するためのブラケットとインバータ５３をトランスミッション５１（車両ボディ）に電気的に接続する編組線を別々に取り付ける必要がない。ブラケットユニット１０を使ってインバータ５３をトランスミッション５１に固定すると、その固定に付随してインバータ５３とトランスミッション５１が電気的に接続される。ブラケットユニット１０は、インバータを固定するとともにインバータを車両ボディに電気的に接続する作業のコストを抑える。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図２と図３に示した編組線５は、一端がインバータに電気的機械的に接続されており、他端がトランスミッション５１に電気的機械的に接続されている。図４に示した編組線１５は、一端が防振ブッシュ１９のインバータ側の金具（インナーリング１７）に電気的機械的に接続されており、他端がブラケット１３に電気的機械的に接続されている。両者を融合した態様として、編組線の一端がインバータのケースに電気的機械的に接続しており、他端がブラケットに接続していてもよい。そのような態様は、インバータに防振ブッシュとブラケットを付けたアセンブリのミッション側固定部をトランスミッションに固定すると、インバータとトランスミッション（車両ボディ）が電気的に結合する。即ち、編組線をトランスミッション（車両ボディ）に接続する単独の作業が不要となる。

実施例の車載構造では、防振ブッシュ４（１９）は、ブラケット３（１３）とインバータ５３の間に嵌挿されている。防振ブッシュは、ブラケットとインバータの間に嵌挿されるのが好ましいが、ブラケットと車両（トランスミッション）の間に嵌挿されていてもよい。

図４のブラケットユニット１０の構造は、次のように表現することができる。防振ブッシュ１９は、ブッシュ本体１４と金具（インナーリング１７）を備えている。ブッシュ本体１４は、絶縁体で作られており、ブラケット１３の端部（インバータ側固定部１３ａ）に取り付けられている。金具（インナーリング１７）は、インバータ側固定部１３ａとは反対側でブッシュ本体１４に接合されている。金具（インナーリング１７）は、インバータのケースに接触する。即ち、金具（インナーリング１７）は、インバータのケースと電気的に接続する。そして、編組線１５の一端は金具（インナーリング１７）に電気的機械的に接続されており、他端はブラケット１３に電気的機械的に接続されている。

実施例のトランスミッション５１は、電気的にはボディの一部であり、請求項における「車両」の一例に相当する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２０：車載構造
３、１３：ブラケット
３ａ、１３ａ：インバータ側固定部
３ｂ、１３ｂ：ミッション側固定部
３ｃ、１３ｃ：連結部
４、１９：防振ブッシュ
５、１５：編組線
６ａ、６ｂ：ボルト
１０：ブラケットユニット
１４：ブッシュ本体
１６：アウターリング
１７：インナーリング
５０：エンジンコンパートメント
５１：トランスミッション
５３：インバータ
１００：ハイブリッド車

Claims (4)

1. 走行用のモータに電力を供給するインバータの車載構造であり、
   金属板で作られており、インバータを車両に固定するブラケットと、
   前記インバータのケースと車両の一方と前記ブラケットの間に嵌挿されており、絶縁体で作られている防振ブッシュと、
   インバータのケースと車両のボディを電気的に接続する編組線と、
   を備えており、
   前記防振ブッシュは、
   絶縁体で作られており、前記ブラケットの端部に取り付けられているブッシュ本体と、
   前記端部とは反対側で前記ブッシュ本体に接合されているとともに、前記ケースに接触する金属製の金具と、
   を備えており、
   前記編組線の一端が前記金具に電気的機械的に接続されているとともに前記編組線の他端はブラケットに電気的機械的に接続されており、前記編組線が、前記ブラケットの金属板に沿って配索されていることを特徴とするインバータの車載構造。
2. 前記防振ブッシュは前記ブラケットと前記ケースの間に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の車載構造。
3. 前記編組線はフラットであり、その平面が前記ブラケットの金属板に対向していることを特徴とする請求項１または２に記載の車載構造。
4. 走行用のモータに電力を供給するインバータを車両に固定するためのブラケットユニットであり、
   インバータのケースと車両の一方に固定される金属製の第１固定部と、
   前記ケースと前記車両の他方に固定される金属製の第２固定部と、
   金属板で作られており、前記第１固定部と前記第２固定部を連結する連結部と、
   前記第１固定部に取り付けられている絶縁体のブッシュ本体と、
   前記第１固定部とは反対側でブッシュ本体に接合されており、前記ケースと前記車両の前記一方と接触する金属製の金具と、
   前記第１固定部と前記第２固定部と前記連結部のいずれかに一端が電気的機械的に接続されており、前記金具に他端が電気的機械的に接続されているとともに、前記連結部に沿って配索されている編組線と、
   を備えていることを特徴とするインバータ車載用のブラケットユニット。

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