JP6341233B2 - 電力変換器の車載構造 - Google Patents

Description

本発明は、電源の電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換器の車載構造に関する。

電気自動車は、電源の電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換器を備える。なお、本明細書における「電気自動車」には、動力源として電気モータのみを備える自動車だけでなく、走行用の駆動力を発生するモータとエンジンの双方を備えた自動車も含まれる。また、本明細書が開示する「電気自動車」には、電池以外の電源（例えば燃料電池）を搭載した車も含まれる。

電気自動車の一つのタイプでは、走行用のモータと電力変換器をフロントコンパートメント（キャビンよりも前の空間）に搭載している。電力変換器は、モータを収容するモータハウジングの上に固定されていることがある（例えば、特許文献１）。電力変換器の一つのタイプでは、補機バッテリの電力供給用のワイヤハーネスを接続するためのコネクタが電力変換器の上面に設けられている（例えば特許文献２の図１）。なお、補機バッテリとは、走行用モータの駆動電圧よりも低い電圧で動作するデバイス（例えば電力変換器の中の制御基板）に電力を供給するバッテリである。

特開２０１２−９５４８２号公報 特開２０１５−１３３８０３号公報

電力変換器の一つのタイプは、電源から供給される電力の電圧の高周波変動を抑制するコンデンサと、そのコンデンサを放電する放電回路を備えている。電力変換器は、衝突を検知するセンサ（プリクラッシュセイフティセンサ又はエアバックセンサなど）と接続されている別のデバイスからの指令信号（放電指令信号）を受け、コンデンサを放電する。従って、電力変換器の筐体には、指令信号を伝達する信号通信用のワイヤハーネスを接続するためのコネクタ（信号コネクタ）が設けられる。従来、信号コネクタも、特許文献２のコネクタと同様に電力変換器の上面に設けられることがあった。

電力変換器がモータハウジングの上に固定されていると、電力変換器はカウルトップの前方に位置することになる。カウルトップはワイパーピボットを格納すべくハーフパイプのごとく湾曲しており、車幅方向からみたときに上部が車両前方へ突き出ている。信号コネクタが電力変換器の上面に設けられていると、正面衝突や斜め衝突のときに衝突荷重を受けた電力変換器が後方へ移動した際、信号コネクタが後方のカウルトップに接触する可能性がある。信号コネクタがカウルトップに接触すると、信号コネクタがダメージを受け、信号コネクタを介して伝達される放電指令信号が放電回路に届かず、放電回路が適切に作動しない虞がある。本明細書は、衝突の際、放電指令信号を伝達する信号コネクタが壊れ難い構造を提供する。

本明細書は、電源の電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換器の車載構造を開示する。衝突の際に信号コネクタとカウルトップの接触を防止するには、信号コネクタを電力変換器の前面、後面のカウルトップよりも低い位置、あるいは、車幅方向を向く側面のいずれかに変更することが考えられる。しかし、前面は、正面衝突の際に衝撃を受け易いので、信号コネクタの保護には適さない。後面のカウルトップよりも低い位置には、電源の電力を電力変換器へ伝達するパワーケーブルを接続するための高電圧コネクタが設けられていることがある。それゆえ、後面のカウルトップよりも低い範囲には、信号コネクタを配置する空間が確保できない虞がある。そこで、本明細書が開示する車載構造では、信号コネクタを、電力変換器の車幅方向を向く側面に配置する。そうすることで、他の場所に配置する場合と比較して、衝突時に信号コネクタが壊れ難くなる。

本明細書が開示する電力変換器は、モータを収容しているモータハウジングの上に固定されているとともにカウルトップの前方に位置している。電力変換器の車両後方を向く面のカウルトップよりも低い位置には、電源の電力を電力変換器へ伝達するパワーケーブルを接続するための高電圧コネクタが設けられている。電力変換器は、電源から供給される電力の電圧の高周波変動を抑制するコンデンサと、そのコンデンサを放電する放電回路を備えている。そして、衝突時に放電回路を作動させる放電指令信号の通信用のワイヤハーネスを接続する信号コネクタが、電力変換器の車幅方向を向いている側面に設けられている。信号コネクタは、電力変換器の車幅方向を向いている側面であって、電力変換器の後端よりも車両前方に設けられている。そのような構造によれば、衝突のときに電力変換器が後退した際、信号コネクタよりも先に電力変換器がカウルトップと接触し、カウルトップを後方へ押しやる。しかも、信号コネクタは、電力変換器の側面であって電力変換器の後端よりも前方に設けられている。従って、カウルトップが変形してその一部が電力変換器の側面側に回り込んでも、変形したカウルトップが信号コネクタにぶつかり難い。このように、信号コネクタを電力変換器の側面であって電力変換器の後端よりも前方に設けることで、信号コネクタがカウルトップと接触することが避けられる。そして、上記の車載構造によれば、電力変換器の前面に配置するよりも、信号コネクタがダメージを受ける可能性を低減することができる。

信号コネクタは、カウルトップと同等の高さに位置していてもよいが、カウルトップよりも低い位置で電力変換器に設けられていることが好ましい。前者の場合、電力変換器が後退すると電力変換器の後端がカウルトップと接触してカウルトップを後方へ押しやる。それゆえ、電力変換器の車幅方向を向く側面に設けられている信号コネクタがカウルトップと接触する可能性は低い。後者の場合は、より一層、信号コネクタがカウルトップに接触する可能性を低減できる。

なお、電源の電力伝達用のパワーケーブルを接続する高電圧コネクタが、カウルトップよりも低い位置にて電力変換器の後面に接続されている。この構造により、高電圧コネクタも衝突時にカウルトップと接触することが避けられる。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。

実施例の車載構造の対象となる電力変換器を採用したハイブリッド車の駆動系のブロック図である。 ハイブリッド車のフロント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。 車載された電力変換器を車両前方から見た図である。 図３のIV−IV線に沿った断面図である。 従来の車載構造において電力変換器を車幅方向から見た図である。 変形例の車載構造を示す図（電力変換器を車幅方向から見た図）である。 従来の電力変換器のケース内の部品レイアウトを示す三面図である。図７（Ａ）は平面図であり、図７（Ｂ）は側面図であり、図７（Ｃ）は後面図である。 実施例の車載構造で採用した電力変換器のケース内の部品レイアウトを示す三面図である。図８（Ａ）は平面図であり、図８（Ｂ）は側面図であり、図８（Ｃ）は後面図である。

図面を参照して実施例の車載構造を説明する。実施例の車載構造は、走行用に２個のモータと１個のエンジンを備えるハイブリッド車に適用されている。図１に、ハイブリッド車９０の駆動系のブロック図を示す。２個のモータ８ａ、８ｂの出力軸とエンジン９１の出力軸は、動力分配機構９２に接続されている。動力分配機構９２は、モータ８ａ、８ｂの出力トルクとエンジン９１の出力トルクを適宜に合成し、合成したトルクを車軸９３に伝達する。動力分配機構９２は、具体的にはプラネタリギアであり、そのサンギアにモータ８ａが連結され、キャリアにエンジン９１が連結され、リングギアにモータ８ｂと車軸９３が連結されている。動力分配機構９２は、エンジン９１のトルクの一部をモータ８ａに伝達し、残りのトルクを車軸９３に伝達する場合もある。その場合、モータ８ａは、エンジン９１のトルクの一部で発電する。また、動力分配機構９２は、運転者がブレーキペダルを踏んだとき、車軸９３のトルクをモータ８ａ、８ｂに伝達する場合もある。その場合、モータ８ａ、８ｂは車軸から伝わるトルクで発電する。発電で得た電力は高電圧バッテリ３の充電に利用される。

ハイブリッド車９０は、モータ８ａ、８ｂに電力を供給する高電圧バッテリ３を備えている。高電圧バッテリ３は、例えばリチウムイオン電池であり、その出力電圧は１００ボルト以上である。高電圧バッテリ３とモータ８ａ、８ｂの間に電力変換器１０が接続されている。電力変換器１０は、高電圧バッテリ３の電力をモータ８ａ、８ｂの駆動電力に変換する。より具体的には、電力変換器１０は、高電圧バッテリ３の電力を昇圧し、昇圧後の電力を交流に変換する。なお、高電圧バッテリ３と電力変換器１０の間には、システムメインリレー４が接続されている。システムメインリレー４は、不図示のメインスイッチに連動して開閉される。

電力変換器１０の回路構成について説明する。電力変換器１０は、第１電圧コンバータ回路１９、２個のインバータ回路１６ａ、１６ｂ、第２電圧コンバータ回路２４、回路基板２５を備えている。第１電圧コンバータ回路１９は、昇圧機能と降圧機能を備える、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。第１電圧コンバータ回路１９は、高電圧バッテリ３の出力電力の電圧を昇圧してインバータ回路１６ａ、１６ｂに供給することができる（昇圧機能）。また、第１電圧コンバータ回路１９は、インバータ回路１６ａ、１６ｂから送られる電力（モータ８ａ、８ｂの発電による電力）を降圧して高電圧バッテリ３に供給することもできる（降圧機能）。第１電圧コンバータ回路１９は、フィルタコンデンサ２１、リアクトル２２、直列に接続された２個のパワートランジスタ１７ａ、１７ｂを備えている。各パワートランジスタ１７ａ、１７ｂには還流ダイオードが逆並列に接続されている。第１電圧コンバータ回路１９の回路構造は良く知られているので詳しい説明は省略する。パワートランジスタ１７ａ、１７ｂは、回路基板２５に実装された制御回路によって駆動される。なお、直列に接続された２個のパワートランジスタ１７ａと１７ｂは、ハードウエアとしては、一つのパワーモジュール１８ａに収められている。

第１電圧コンバータ回路１９の高電圧側に２個のインバータ回路１６ａ、１６ｂが接続されている。インバータ回路１６ａ、１６ｂの構造について説明する。インバータ回路１６ａは、２個のパワートランジスタの直列接続を３組備えている。パワートランジスタ１７ｃと１７ｄが直列に接続されており、パワートランジスタ１７ｅと１７ｆが直列に接続されており、パワートランジスタ１７ｇと１７ｈが直列に接続されている。なお、各パワートランジスタ１７ｃ−１７ｈには、還流ダイオードが逆並列に接続されている。３組の直列接続の回路は並列に接続されている。夫々のパワートランジスタは、回路基板２５に実装された制御回路によって駆動され、夫々の直列接続の中間点から交流が出力される。３個の中間点から出力される交流が３相交流を形成する。インバータ回路１６ａが出力する３相交流はモータ８ａに供給される。ハードウエアとしては、パワートランジスタ１７ｃと１７ｄの直列接続はパワーモジュール１８ｂに収められており、パワートランジスタ１７ｅと１７ｆの直列接続はパワーモジュール１８ｃに収められており、パワートランジスタ１７ｇと１７ｈの直列接続はパワーモジュール１８ｄに収められている。

第２のインバータ回路１６ｂは、インバータ回路１６ａと同じ構造を有しているので説明は省略する。インバータ回路１６ｂが出力する３相交流はモータ８ｂに供給される。インバータ回路１６ｂも、２個のパワートランジスタの直列接続を３組備えており、夫々の直列接続は、３個のパワーモジュール１８ｅ−１８ｇの夫々に収容されている。以下では、複数のパワートランジスタ１７ａ−１７ｈをパワートランジスタ群１７と総称する場合がある。

第１電圧コンバータ回路１９とインバータ回路１６ａ、１６ｂの間に、平滑コンデンサ２３が接続されている。平滑コンデンサ２３と前述したフィルタコンデンサ２１は、高電圧バッテリ３から供給される電力の電圧の高周波変動を抑制するために備えられている。

高電圧バッテリ３には、第１電圧コンバータ回路１９の他に、第２電圧コンバータ回路２４が接続されている。第２電圧コンバータ回路２４は、高電圧バッテリ３の出力電圧を補機の駆動電圧まで降圧する。「補機」とは、モータ８ａ、８ｂの駆動電圧よりも低い電圧で動作するデバイス群の総称であり、その動作電圧は１０〜５０ボルト程度である。電力変換器１０に内蔵されている回路基板２５、及び、ハイブリッド車９０のシステム全体を統括するＨＶコントローラ６も、補機に属する。第２電圧コンバータ回路２４で降圧された電力は、回路基板２５、ＨＶコントローラ６、その他の補機と、補機バッテリ５に供給される。補機バッテリ５は、電力変換器１０からの電力供給が受けられない間、補機に電力を供給するために備えられている。補機バッテリ５と補機の負極は車両ボディ（ボディグランドＧ）を通じて導通する。

車両が衝突したとき、回路基板２５に実装されている制御回路は、ＨＶコントローラ６からの信号（放電指令信号）に応答してパワートランジスタ群１７を駆動し、コンデンサ２１、２３を放電させる。具体的には、制御回路は、コンデンサ２１、２３の電力が、リアクトル２２、及び、モータ８ａ、８ｂを通じて放電されるようにパワートランジスタ群１７を制御する。コンデンサ２１、２３を放電するときの回路基板２５と第１電圧コンバータ回路１９、インバータ回路１６ａ、１６ｂを、説明の便宜上、放電回路２６と総称する場合がある。

ＨＶコントローラ６には、エアバッグセンサ７（加速度センサ）が接続されている。エアバッグセンサ７は、車両が衝突したときに、衝突したことを示す信号（衝突検知信号）をＨＶコントローラ６に送信する。より具体的には、エアバッグセンサ７は、車両が受けた衝突の大きさ（加速度の大きさ）が所定の閾値を越えるとＨＶコントローラ６に衝突検知信号を送信する。ＨＶコントローラ６は、エアバッグセンサ７から衝突検知信号を受信すると、システムメインリレー４を開くとともに、電力変換器１０に放電指令信号を送信する。

電力変換器１０に接続されているコネクタについて説明する。電力変換器１０には、４個のコネクタが設けられている。一つは、放電指令信号の通信用のワイヤハーネス５２と、補機バッテリ５の電力を回路基板２５に伝送する低圧電力供給ハーネス５９が接続されるコネクタ（信号コネクタ１４）である。なお、図１では、１本の線のみをワイヤハーネス５２として描いているが、ワイヤハーネス５２には、その他の様々な信号線が含まれ得る。別の一つは、高電圧バッテリ３の電力を電力変換器１０に伝送するケーブル（高圧電源ケーブル５１）が接続されるコネクタ（高電圧コネクタ１２）である。さらに別の一つは、第２電圧コンバータ回路２４の出力電力を補機バッテリ５に伝送するケーブル（低圧電源ケーブル５４）が接続されるコネクタ（低電圧コネクタ１３）である。なお、図１では図示を省略しているが、低電圧コネクタ１３には、別の通信ケーブル（後述する通信ケーブル５５）も接続される。通信ケーブル５５は、電力変換器１０の上位の制御装置であるＨＶコントローラ６と、電力変換器１０の内部の第２電圧コンバータ回路２４を接続するケーブルである。ＨＶコントローラ６は、補機バッテリ５の残量を監視しており、残量に応じて第２電圧コンバータ回路２４を制御する。通信ケーブル５５は、そのために備えられている。最後の一つは、インバータ回路１６ａ、１６ｂの出力交流をモータ８ａ、８ｂに伝達するモータパワーケーブル５３が接続されるコネクタ（モータケーブルコネクタ１５）である。

次に、電力変換器１０の車両上での配置と、上記したそれらのコネクタの配置について説明する。図２は、ハイブリッド車９０のフロントコンパートメントＦＣの中のデバイスレイアウトを示す斜視図である。図２における座標系は、Ｆ軸が車両前方を示しており、Ｈ軸が車幅方向を示しており、Ｖ軸が車両上方を示している。後に参照する図３−図６でも、座標系の各軸の意味は同じである。図２では、エンジンフードの図示は省略した。

フロントコンパートメントＦＣには、エンジン９１、トランスアクスル３７、電力変換器１０、補機バッテリ５などが搭載されている。なお、フロントコンパートメントＦＣには、他にも様々な部品が搭載されているが、ここでは、上記した部品以外は説明を割愛する。トランスアクスル３７には、走行用のモータ８ａ、８ｂと動力分配機構９２、及び、デファレンシャルギアが収容されている。トランスアクスル３７は、走行用のモータ８ａ、８ｂを収容するモータハウジングと表現することができる。トランスアクスル３７はエンジン９１と車幅方向で連結されている。先に述べたように、エンジン９１の出力軸とモータ８ａ、８ｂの出力軸と、車軸９３（デファレンシャルギア）は、トランスアクスル３７の内部において動力分配機構９２に接続されている。エンジン９１とトランスアクスル３７は、フロントコンパートメントＦＣの下方で車両前後方向に延びる２本のサイドメンバ９４の間に懸架されている。なお、図２では一方のサイドメンバは隠れて見えない。

電力変換器１０は、フロントブラケット３６とリアブラケット３５を介してトランスアクスル３７の上に固定されている。

図３に、車載された電力変換器１０を車両前方からみた図を示し、図４に、図３のIV−IV線に沿った断面図を示す。図４は、車載された電力変換器１０を車幅方向から見た図に相当する。図２以降では、電力変換器１０の車載構造を符号２で表す。図３では、フロントコンパートメントＦＣを覆うエンジンフードの図示を省略している。図４では、理解を助けるため、トランスアクスル３７等は、内部の構造の図示を省略している。以下では、図２とともに図３、図４を参照しつつ、電力変換器１０の車載構造２、特に、信号コネクタ１４の配置について説明する。

図４に示されているように、フロントブラケット３６とリアブラケット３５によって、トランスアクスル３７の上面と電力変換器１０との間には隙間が確保されている。これは、エンジン９１の振動やモータ８ａ、８ｂの振動から電力変換器１０を保護するためである。なお、図示は省略しているが、フロントブラケット３６と電力変換器１０の間、及び、リアブラケット３５と電力変換器１０の間には防振ブッシュが挟まれている。電力変換器１０は、フロントブラケット３６とリアブラケット３５により支持されているため、前方衝突の際に前方から衝突荷重を受けると後退する場合がある。

電力変換器１０の車両前方を向く面に低電圧コネクタ１３が設けられており、電力変換器１０の車幅方向を向く側面に信号コネクタ１４とモータケーブルコネクタ１５が設けられている。信号コネクタ１４は、電力変換器１０の後端よりも車両前方に取り付けられている。電力変換器１０の車両後方を向く面に高電圧コネクタ１２が設けられている。先に述べたように、低電圧コネクタ１３には低圧電源ケーブル５４（第２電圧コンバータ回路２４の出力電力を補機バッテリ５に伝送するケーブル）と通信ケーブル５５が接続されており、信号コネクタ１４には放電指令信号通信用のワイヤハーネス５２と低圧電力供給ハーネス５９が接続されている。なお、ワイヤハーネス５２は、放電指令信号通信用の信号ケーブルのほか、様々な信号ケーブルが束ねられているため、図３、図４では太く描かれている。モータケーブルコネクタ１５にはモータパワーケーブル５３（インバータ回路１６ａ、１６ｂの出力交流をモータ８ａ、８ｂに伝達するケーブル）が接続されている。高電圧コネクタ１２には高圧電源ケーブル５１（高電圧バッテリ３の電力を電力変換器１０に伝送するケーブル）が接続されている。

フロントコンパートメントＦＣの車両後方側には、金属製のカウルトップ３１が配置されている。カウルトップ３１は、車幅方向に延びており、図４に示されているように、車両前後方向（図中のＦ軸方向）と車両上下方向（図中のＶ軸方向）に拡がる平面でカットした断面は、上に開いている湾曲形状を有している。別言すれば、カウルトップ３１は、開口を上に向けたハーフパイプのような形状を有している。カウルトップ３１は、その下面が車両前方に向かって徐々に高くなるように湾曲している。カウルトップ３１の後縁はフロントガラス９９の下縁と接しており、その前縁はフロントコンパートメントＦＣを覆うエンジンフード９７が接している（図４参照）。カウルトップ３１の上方であって湾曲の内側にワイパーピボット３４が配置されている。ワイパーピボット３４は、ピボットホルダ９８で支持されている。そのピボットホルダ９８は、カウルトップ３１に固定されている。上に開いているカウルトップ３１の上方は樹脂製のカウルルーバ３２で覆われている。ワイパーピボット３４の上端は、カウルルーバ３２を貫通しており、その一部が露出している。ワイパーピボット３４のカウルルーバ３２から突き出た部分にワイパー３３が連結されている。なお、図４ではワイパー３３の図示は省略した。カウルトップ３１の下に、ダッシュパネル９６が続いている。ダッシュパネル９６は、フロントコンパートメントＦＣとキャビンを区画する金属板である。なお、カウルトップ３１は、カウルトップパネルと呼ばれることもある。

図２−図４の車載構造２の利点を説明するため、図５に、信号コネクタ１１４が上面に設けられた電力変換器１００の車載構造１０２を、比較例として示す。図４と図５の相違点は、信号コネクタの取り付け位置と、別の通信ケーブル５５の有無のみである。電力変換器１０（比較例では電力変換器１００）とカウルトップ３１の位置関係も図４と図５で同じである。図４と図５における破線Ａは、カウルトップ３１の下端の高さを示す。先に述べたように、電力変換器１０（電力変換器１００）は、フロントブラケット３６とリアブラケット３５によってトランスアクスル３７の上に支持されており、前方衝突時には前方からの衝突荷重によって後退する場合がある。また、電力変換器１０（電力変換器１００）がトランスアクスル３７の上に固定されていると、電力変換器１０（電力変換器１００）は、カウルトップ３１の前方に位置することになる。一方、先に述べたように、カウルトップ３１は、その下面が車両前方に向かって徐々に高くなる形状を有している。図５に示すように信号コネクタ１１４が電力変換器１００の上面に設けられていると、電力変換器１００が後退したときに信号コネクタ１１４がカウルトップ３１と接触し、信号コネクタ１１４がダメージを受ける虞がある。図１を参照して説明したように、衝突時、電力変換器１０（電力変換器１００）は、ワイヤハーネス５２と信号コネクタ１４（信号コネクタ１１４）を介して放電指令信号を受信し、内部のコンデンサを放電する。図５の車載構造１０２の場合、衝突の際に信号コネクタ１１４がカウルトップ３１との接触でダメージを受けると、放電指令信号が電力変換器１００の内部の回路基板２５に届かない虞がある。一方、実施例の車載構造２の場合（図４）、信号コネクタ１４の一部は、カウルトップ３１の下端よりも高く位置しているが、信号コネクタ１４は電力変換器１０の車幅方向を向く側面に設けられている。電力変換器１０が後退すると、信号コネクタ１４よりも先に電力変換器１０がカウルトップ３１と接触し、カウルトップ３１を後方へ押しやる。それゆえ、電力変換器１０の車幅方向を向く面に設けられている信号コネクタ１４は、カウルトップ３１との接触が避けられる。なお、電力変換器１０が後退してカウルトップ３１を後方に押しやると、カウルトップ３１は、電力変換器１０の側面と後面の境界の角で折れ曲がる。カウルトップ３１の一部は電力変換器１０の側面に接近する。信号コネクタ１４は電力変換器１０の後端よりも車両前方に位置しているので、折れ曲がって接近するカウルトップ３１にもぶつかり難い。実施例の車載構造２では、電力変換器１０が後退した際に信号コネクタ１４がカウルトップ３１と衝突することが避けられ、放電指令信号が内部の放電回路に伝達される。その結果、内部のコンデンサが確実に放電される。

図６に変形例の車載構造２ａを示す。図４の車載構造２では、信号コネクタ１４の一部がカウルトップ３１の下端よりも高く位置していた。図６の車載構造２ａでは、信号コネクタ１４ａの位置を、カウルトップ３１の下端よりも低い位置に設けた。そのような構造によれば、前方衝突の際、より確実に、信号コネクタ１４ａをカウルトップ３１との衝突から保護することができる。

図４の車載構造２、及び、図６の車載構造２ａでは、高電圧コネクタ１２は、カウルトップ３１よりも低い位置で電力変換器１０の車両後方を向く面（後面）に設けられている。それゆえ、電力変換器１０が後退しても、高電圧コネクタ１２がカウルトップ３１と接触することはない。高電圧コネクタ１２が保護され、高電圧が印加された導体が露出することが避けられる。また、高電圧コネクタ１２を電力変換器１０の後面に設けることには、車両の側方から障害物が衝突した場合であっても高電圧コネクタ１２はダメージを受け難い、という利点がある。

実施例で説明した車載構造に関する留意点を述べる。実施例の車載構造で採用した電力変換器１０は、その筐体の側面に信号コネクタ１４（１４ａ）が設けられている。信号コネクタ１４（１４ａ）を筐体側面に設けることは、筐体上面に設ける場合と比較して、水分が侵入し難いという利点がある。

実施例の電力変換器１０では、信号コネクタ１４（１４ａ）には、放電指令信号の通信用のワイヤハーネス５２と、補機バッテリ５の電力を回路基板２５に伝送する低圧電力供給ハーネス５９が接続される。低圧電力供給ハーネス５９は、信号コネクタ１４（１４ａ）でなく、他のコネクタで電力変換器１０に接続される構造であってもよい。

実施例の車載構造２、２ａは、モータとエンジンを備えるハイブリッド車に適用されていた。本明細書が開示する車載構造は、エンジンを備えない電気自動車や燃料電池車に適用することも好適である。

実施例のワイヤハーネス５２が、請求項の「放電指令信号の通信用のワイヤハーネス」の一例に相当する。モータ８ａ、８ｂを収容しているトランスアクスル３７が、請求項の「モータハウジング」の一例に相当する。

図５の電力変換器１００では、その上面に信号コネクタ１１４が設けられており、図４の電力変換器１０では、車幅方向を向く側面に信号コネクタ１４が設けられている。信号コネクタの位置を電力変換器１００の上面から車幅方向を向く面に変更できた理由は、電力変換器１０の筐体内に収める部品の小型化とレイアウトの変更による。図５の電力変換器１００の内部の部品レイアウトと、図４の電力変換器１０の内部の部品レイアウトの相違について説明する。図７は、図５の電力変換器１００の部品レイアウトの模式図であり、図８は、図４の電力変換器１０の部品レイアウトの模式図である。図７、図８のいずれも、（Ａ）が平面図を表し、（Ｂ）が側面図を表し、（Ｃ）が後面図を表している。図中の座標系のＸ軸は車両前後方向に相当し、Ｙ軸は車幅方向に相当し、Ｚ軸は車両上下方向に相当する。以下では説明の便宜上、Ｘ軸正方向を「前方」と称し、Ｘ軸負方向を「後方」と称する。また、Ｚ軸正方向を「上」と称し、Ｚ軸負方向を「下」と称する。Ｙ軸方向を車幅方向と称する。

図７、図８の三面図はいずれも、筐体内部の部品レイアウトが理解できるように、筐体はその輪郭のみを破線で示してある。また、図７（Ａ）の平面図では、回路基板２５と信号コネクタ１１４の図示を省略している。図８（Ａ）の平面図では、回路基板２５の図示を省略している。図７、図８では、部品間を接続する配線は、図８の内部ケーブル６７を除き、図示を省略している。

外径寸法（長さＬ×幅Ｗ×高さＨ）は、電力変換器１００と電力変換器１０で同じである。電力変換器１００の部品レイアウトから説明する。電力変換器１００では、ケースの最下層にコンバータユニット６６ａが配置されている。コンバータユニット６６ａは、図１における第２電圧コンバータ回路２４に対応する。コンバータユニット６６ａの前方に低電圧コネクタ１３が配置されている。図５に示されているように、低電圧コネクタ１３は、電力変換器１００の前面（車両前方を向く面）に露出している。

コンバータユニット６６ａの上面に接するように、冷却器６４が配置されている。冷却器６４の上面に接するように、リアクトル２２が配置されている。リアクトル２２の前方にパワースタック６１が配置されている。パワースタック６１は、図１にて説明した複数のパワーモジュール１８ａ−１８ｇと不図示の複数の冷却プレートを積層したデバイスである。図７、図８では、パワースタック６１は、直方体で単純化して描いてある。先に述べた冷却器６４は主にコンバータユニット６６ａとリアクトル２２を冷却する。発熱量の大きいパワーモジュール１８ａ−１８ｇは、パワースタック６１にて複数の冷却プレートによって冷却される。

パワースタック６１の車幅方向の一方の側方に電流センサユニット６２が配置され、その反対側に平滑コンデンサ２３が配置されている。電流センサユニット６２は、２組の三相交流の各相の電流を計測するユニットである。電流センサユニット６２の一部（電力変換器１００のケースから露出している部分）が、先に述べたモータケーブルコネクタ１５に相当する。

リアクトル２２の後方にはフィルタコンデンサ２１が配置されている。フィルタコンデンサ２１の上方に内部コネクタ６３が位置している。内部コネクタ６３の後方に、高電圧コネクタ１２が配置されている。平滑コンデンサ２３、パワースタック６１、内部コネクタ６３の上方に回路基板２５が配置されている。内部コネクタ６３とコンバータユニット６６ａの間は内部ケーブル６７で接続されており、内部コネクタ６３の上端は回路基板２５に接続されている。回路基板２５は、内部コネクタ６３と内部ケーブル６７を通じてコンバータユニット６６ａを制御する。

回路基板２５の上面に信号コネクタ１１４が接続されている。信号コネクタ１１４の上部は電力変換器１００の上面から露出している。即ち、信号コネクタ１１４は、電力変換器１００の上面に設けられている。

図８を参照して、電力変換器１０の内部レイアウトを説明する。電力変換器１０では、筐体の下端に冷却器６４が配置されており、その上にコンバータユニット６６ｂが配置されている。コンバータユニット６６ｂは、図１の第２電圧コンバータ回路２４に対応する。コンバータユニット６６ｂは、図７のコンバータユニット６６ａと比較して小型化されており、車両前後方向の長さが短くなっている。電力変換器１０では、コンバータユニット６６ｂが短くなり、その後方にリアクトル２２が配置されている。また、電力変換器１００では、リアクトル２２の上方に内部コネクタ６３が配置されていたが、電力変換器１０では内部コネクタ６３と内部ケーブル６７を廃止することができた。これは次の理由による。先に述べたように、電力変換器１０（及び、電力変換器１００）は、上位のＨＶコントローラ６と接続されており、ＨＶコントローラ６が第２電圧コンバータ回路２４（コンバータユニット６６ｂ）を制御する。電力変換器１００では、ＨＶコントローラ６からの通信線は、電力変換器１００の上面の信号コネクタ１１４に接続されており、信号コネクタ１１４と内部コネクタ６３と内部ケーブル６７を介して、コンバータユニット６６ｂとＨＶコントローラ６が接続されていた。実施例の電力変換器１０では、ＨＶコントローラ６からの通信ケーブル（通信ケーブル５５）は、電力変換器１０の前面に配置された低電圧コネクタ１３に接続される。ＨＶコントローラ６は、通信ケーブル５５と、コンバータユニット６６ｂの直前に位置する低電圧コネクタ１３を介してコンバータユニット６６ｂと接続される。この構造により、内部コネクタ６３と内部ケーブル６７を廃止することができた。

また、電力変換器１０では、パワースタック６１の側方にコンデンサユニット６８が配置されている。コンデンサユニット６８は、２個のコンデンサ素子を収容している。一方のコンデンサ素子は、図１のフィルタコンデンサ２１に相当し、他方のコンデンサ素子は、図１の平滑コンデンサ２３に相当する。電力変換器１０では、電力変換器１００と比較して、小型のコンデンサ素子を採用するとともに、２個のコンデンサ素子を一つのユニットにまとめ、空間効率を高めている。

以上の相違により、電力変換器１０では、回路基板２５の側方（車幅方向に沿った側方）の空間に余裕を確保することができ、その空間に、信号コネクタ１４を配置することができた。

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、２ａ、１０２：車載構造
３：高電圧バッテリ
４：システムメインリレー
５：補機バッテリ
６：ＨＶコントローラ
７：エアバッグセンサ
８ａ、８ｂ：モータ
１０、１００：電力変換器
１２：高電圧コネクタ
１３：低電圧コネクタ
１４、１４ａ、１１４：信号コネクタ
１５：モータケーブルコネクタ
１６ａ、１６ｂ：インバータ回路
１７ａ−１７ｈ：パワートランジスタ
１８ａ−１８ｇ：パワーモジュール
１９：第１電圧コンバータ回路
２１、２３：コンデンサ
２２：リアクトル
２４：第２電圧コンバータ回路
２５：回路基板
２６：放電回路
３１：カウルトップ
３２：カウルルーバ
３３：ワイパー
３４：ワイパーピボット
３５：リアブラケット
３６：フロントブラケット
３７：トランスアクスル
５１：高圧電源ケーブル
５２：ワイヤハーネス
５３：モータパワーケーブル
５４：低圧電源ケーブル
５５：信号ケーブル
６１：パワースタック
６２：電流センサユニット
６３：内部コネクタ
６４：冷却器
６６ａ、６６ｂ：コンバータユニット
６７：内部ケーブル
６８：コンデンサユニット
９０：ハイブリッド車
９１：エンジン
９２：動力分配機構
９３：車軸
９４：サイドメンバ
９６：ダッシュパネル
９７：エンジンフード
９８：ピボットホルダ
９９：フロントガラス
ＦＣ：フロントコンパートメント
Ｇ：ボディグランド

Claims (2)

1. 電源の電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換器の車載構造であり、
   前記電力変換器は、前記モータを収容しているモータハウジングの上に固定されているとともにカウルトップの前方に位置しており、
   前記電源の電力を前記電力変換器へ伝達するパワーケーブルを接続するための高電圧コネクタが、前記カウルトップよりも低い位置にて前記電力変換器の車両後方を向く面に設けられており、
   前記電力変換器は、前記電源から供給される電力の電圧の高周波変動を抑制するコンデンサと、当該コンデンサを放電する放電回路を備えており、
   衝突時に前記放電回路を作動させる放電指令信号の通信用のワイヤハーネスを接続するための信号コネクタが、前記電力変換器の車幅方向を向いている側面であって当該電力変換器の後端よりも車両前方に設けられていることを特徴とする、電力変換器の車載構造。
2. 前記信号コネクタが前記カウルトップよりも低い位置で前記電力変換器に設けられている、請求項１に記載の車載構造。

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