JP6493169B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、車外に対して密閉されていない車内空間に搭載される電子機器に関する。

自動車では、エンジンや走行用モータなどの原動機を搭載する空間は車外に対して密閉されていない。近年はそのような車内空間に多数の電子機器が搭載される。例えば、電源電力を走行用モータの駆動電力に変換する電力変換器は、車外に対して密閉されていないエンジンコンパートメントに搭載される。なお、本明細書では、エンジンを備えない電気自動車においても、自動車の技術分野の慣習に倣い、動力源である走行用モータを搭載する空間をエンジンコンパートメントと称する。電力変換器などの電子機器は、電気信号または電力を伝達するケーブルのコネクタを取り付けるためのコネクタ取付口を備える（例えば特許文献１）。また、走行用モータのための電力変換器など、発熱量の大きい電子機器では、液冷式の冷却器を備えることがある（例えば特許文献２）。特許文献２に開示された電子機器（電力変換器）では、電子機器を車両に固定するためのブラケットが筐体側面に取り付けられている。

特開２００６−０８８８７１号公報 特開２０１５−００９７２４号公報

車外に対して密閉されていない車内空間には、雨水、あるいは、路面から跳ね上げられた水分が侵入してくる。雨水などの水分が電子機器のコネクタ取付口に付着するのは好ましくない。本明細書は、冷媒管の接続部や、電子機器を車両に固定するためのブラケットを活用して、コネクタ取付口への水分の付着を抑える構造を提供する。

本明細書が開示する電子機器は、その筐体の一側面に、窪みと、コネクタ取付口と、一対の筒部と、リブと、ブラケットを備える。コネクタ取付口は、窪みの中に設けられている。一対の筒部は、冷媒管を接続するための部位であり、一側面において窪みよりも高い位置でコネクタ取付口の右上と左上に一つずつ設けられている。リブは、窪みの上方で一側面から張り出しており、一方の筒部の側面から他方の筒部の側面まで延びている。ブラケットは、電子機器を車両に固定するための金具であり、一側面にて窪みの両側に取り付けられている。この電子機器は、第一に、側面の窪みの中にコネクタ取付口を設けることで雨水等の水分を付着し難くする。第二に、窪みの上方に張り出すように設けられたリブが庇の役割を果たし、雨水等の水分の付着を抑える。このリブは、一対の筒部にわたって設けられており、筒部の補強の役割も果たす。また、第三に、窪みの両側に位置するブラケットが、左右からの水分の侵入を抑える。上記のごとく、本明細書が開示する電子機器は、コネクタ取付口への水分の付着を効果的に抑えることができる。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。

実施例の電子機器（電力変換器）を搭載したハイブリッド車のエンジンコンパートメントの斜視図である。 電力変換器とトランスアクスルの側面図である。 電力変換器の正面図である。 電力変換器の底面図である。 図３のV−V線に沿った断面図である。

図面を参照して実施例の電子機器を説明する。実施例の電子機器は、走行用モータ３とエンジン９３の双方を備えたハイブリッド車１００に搭載されており、バッテリの電力を走行用モータ３の駆動電源に変換する電力変換器２０である。まず、図１に、ハイブリッド車１００のエンジンコンパートメント９０におけるデバイスの配置を示す。ハイブリッド車１００のエンジンコンパートメント９０は、車両前部（乗員室よりも前方）に位置する。なお、図中の座標系は、Ｆ軸が車両前方を示しており、Ｖ軸が車両上方を示しており、Ｈ軸は車幅方向（車両の側方）を示している。座標系の記号の意味は、図２でも同じである。

エンジンコンパートメント９０には、エンジン９３、電力変換器２０、トランスアクスル３０などが配置されている。エンジンコンパートメント９０には低電圧バッテリ９１など、他にも様々なデバイスが配置されているが、それらの説明は省略する。図１ではトランスアクスル３０やエンジン９３などは模式化して描かれている。トランスアクスル３０は、走行用モータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４を収容している。トランスアクスル３０に収容されている動力分配機構６は、エンジン９３の出力トルクと走行用モータ３の出力トルクを合成／分配するギアセットである。動力分配機構６は、状況に応じて、エンジン９３の出力トルクを分割してデファレンシャルギア４と走行用モータ３へ伝達する。その場合、走行用モータ３は発電機として機能する。説明を簡単にするために、以下では、トランスアクスル３０をＴＡ３０と称する。また、以下では、走行用モータ３を単にモータ３と称する。

エンジン９３とＴＡ３０は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン９３とＴＡ３０は、車両の構造強度を担保する２本のサイドメンバ９２の間に懸架されている。図１では１本のサイドメンバ９２のみが描かれているが、図１においてエンジン９３の左下にも別のサイドメンバが伸びている。

電力変換器２０は、電源電力をモータ３の駆動電力に変換するデバイスである。より詳しくは、電力変換器２０は、不図示の高電圧バッテリの電力を昇圧した後、交流に変換してモータ３へ供給する。電力変換器２０は、また、モータ３が発電した交流電力を直流電力に変換し、さらに降圧する機能を有する。降圧された電力によって高電圧バッテリが充電される。

電力変換器２０は、ＴＡ３０の上面との間に隙間を有して支持されている。電力変換器２０は、その筐体前面がフロントブラケット１０によって支持されており、筐体後面がリアブラケット４０によって支持されている。電力変換器２０の筐体前面２０ａには、２本の冷媒管９５と電気ケーブル９６が延びている。

図１とともに図２を参照してＴＡ３０と電力変換器２０の関係を説明する。図２は、ＴＡ３０と電力変換器２０の側面図である。電力変換器２０とＴＡ３０は、６本のパワーケーブル３２で繋がっている。パワーケーブル３２は、電力変換器２０からモータ３へ電力を送るためのワイヤーハーネスである。説明を省略したが、ＴＡ３０には２個の３相交流モータが収容されており、６本のパワーケーブルは２組の３相交流を伝送する。ＴＡ３０には２個のモータが収容されているが、以下では、一方のモータ（モータ３）に着目して説明を続ける。

電力変換器２０は、フロントブラケット１０とリアブラケット４０によりＴＡ３０の上方に支持されている。フロントブラケット１０は、電力変換器２０の筐体前面２０ａを支持しており、リアブラケット４０は電力変換器２０の筐体後面２０ｂを支持する。電力変換器２０の筐体下面とＴＡ３０との間には、隙間が確保されている。この隙間は、フロントブラケット１０とリアブラケット４０によって確保される。

フロントブラケット１０は、下部がＴＡ３０に固定されており、上部は防振ブッシュ１２を介して筐体前面２０ａに連結されている。フロントブラケット１０は、金属板（鋼板）のプレス加工で作られている。リアブラケット４０は、下部がＴＡ３０に固定されており、上部は防振ブッシュ１２を介して筐体後面２０ｂに連結されている。リアブラケット４０も、金属板（鋼板）のプレス加工で作られている。

モータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４は走行中に激しく振動する。また、エンジン９３がＴＡ３０に連結されているため、エンジン９３の振動がＴＡ３０へ伝わる。ＴＡ３０及びエンジン９３の振動から電力変換器２０を保護するため、電力変換器２０は、ＴＡ３０の上方に隙間を有して支持されている。また、電力変換器２０とフロントブラケット１０（リアブラケット４０）の間に挟まれている防振ブッシュ１２も、電力変換器２０が受ける振動の低減に貢献する。本明細書では、説明の便宜上、電力変換器２０を車両に固定するフロントブラケット１０も、電力変換器２０を構成する部品の一つとして扱う。

電力変換器２０の筐体前面２０ａには、２本の冷媒管９５と電気ケーブル９６が接続されている。電力変換器２０の内部には発熱する複数のパワー半導体素子やリアクトルが収容されており、それらを冷却するために、電力変換器２０は液冷式の冷却器を備える。２本の冷媒管９５の一方は、液体冷媒を電力変換器２０の内部の冷却器に供給する管であり、他方は液体冷媒を冷却器から外へ排出するための管である。

また、電気ケーブル９６は、電力変換器２０が内蔵するＤＣ−ＤＣコンバータの出力を他デバイスへ伝送するためのワイヤハーネスである。図１、図２には図示されていないが、電力変換器２０の筐体前面２０ａには、電気ケーブル９６のコネクタが接続されるコネクタ取付口が設けられている。先に述べたように、電力変換器２０は車両のエンジンコンパートメント９０に収容される。エンジン９３やＴＡ３０を収容するエンジンコンパートメント９０は、車外の空間に対して密閉されておらず、雨水などの水分が侵入する。また、エンジンコンパートメント９０は、下方（道路に面する側）が開放されているため、路面から跳ね上げられた水分もエンジンコンパートメント９０に侵入する。電力変換器２０のコネクタ取付口に水分が付着すると腐食の原因となる。それゆえ、コネクタ取付口の周囲には、水分の付着を抑える工夫が施されている。

図３から図５を参照して、コネクタ取付口の周囲の構造を説明する。図３は、電力変換器２０の正面図である。図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図である。図４は、フロントブラケット１０でカットした断面図であり、実質的には電力変換器２０の底面図に相当する。図５は、図３のV−V線に沿った断面図である。なお、図４と図５では電力変換器２０の後部の図示は省略している。また、図５では、電力変換器２０の筐体に収容されているデバイスは、冷却器２６を除いて図示を省略している。図１と図２を参照しつつ説明した冷媒管９５と電気ケーブル９６は、図３から図５では、電力変換器２０から外してある。

図３から５に記したＸＹＺ座標系は、図１、図２に示したＦＨＶ座標系と少々異なる。図２に示されているように、電力変換器２０は前下がりの姿勢でＴＡ３０の上方に支持されており、図３から図５のＸＹＺ座標系は、ＸＹ平面が電力変換器２０の平面と平行となるように定めてある。ただし、電力変換器２０の傾斜は大きくないため、以下では、Ｘ軸の正方向を車両前方とみなし、Ｚ軸の正方向を「上」とみなす。Ｙ軸は車幅方向に相当する。Ｙ軸は、水平方向も指している。

電力変換器２０は、その筐体前面２０ａに深さＤ１の窪み２１を有しており、窪み２１の中に、先に述べた電気ケーブル９６のコネクタが接続されるコネクタ取付口２２が設けられている。ここで、深さＤ１は、筐体前面２０ａから、窪み２１の奥側の面までの距離である。コネクタ取付口２２は、窪み２１の奥側の面に設けられている。コネクタ取付口２２の基部２９は、樹脂製であり、その基部２９から電気ケーブル９６のコネクタと電気的に接続される端子２５が外部へ突出している。コネクタ取付口２２を窪み２１の中に設けたことで、コネクタ取付口２２への水分の付着が抑えられる。

また、電力変換器２０を車両に固定するためのフロントブラケット１０は、上方へ延びる２本の支持部１１ａ、１１ｂを有しており、その２本の支持部１１ａ、１１ｂが筐体前面２０ａにて窪み２１の両側に連結されている。支持部１１ａ、１１ｂは、防振ブッシュ１２を介して筐体前面２０ａに連結されており、防振ブッシュ１２と支持部１１ａ、１１ｂが筐体前面２０ａから前方へ突き出ている。窪み２１の両側に位置する防振ブッシュ１２とフロントブラケット１０（支持部１１ａ、１１ｂ）も、雨水や路面から跳ね上がる水分がコネクタ取付口２２へ付着することを阻む。

また、窪み２１の上方で筐体前面２０ａからリブ２４が前方へ張り出している。リブ２４は、庇の役割を果たし、コネクタ取付口２２への水分の付着を防止する。図５に示すように、コネクタ取付口２２の端子２５の先端は筐体前面２０ａよりも突出しているが、リブ２４が端子２５の上方を覆っているので、筐体前面２０ａに付着した水分が端子２５の上に落ちることはない。

このリブ２４は、筐体前面２０ａから突出する一対の筒部２３ａ、２３ｂの側面同士を連結している。一対の筒部２３ａ、２３ｂは、窪み２１の上方で筐体前面２０ａから張り出している。リブ２４は、一方の筒部２３ａの側面から他方の筒部２３ｂの側面まで延びている。一対の筒部２３ａ、２３ｂは、筐体前面２０ａを正面からみて、窪み２１よりも高い位置でコネクタ取付口２２の右上と左上に設けられている。図３が筐体前面２０ａを正面からみた図に相当する。なお、「一対の筒部２３ａ、２３ｂが窪み２１よりも高い位置に設けられている」とは、夫々の筒部２３ａ、２３ｂの一部でも窪み２１よりも高ければよい。

一対の筒部２３ａ、２３ｂは、外部の２本の冷媒管９５（図１、図２参照）を接続するために設けられている。図５に示すように、筒部２３ａは、電力変換器２０の内部で冷却器２６につながっている。冷却器２６は、液体冷媒を使う冷却器である。なお、図５では、冷却器２６の内部構造は図示を省略している。図示されてないが、他方の筒部２３ｂも電力変換器２０の内部で冷却器２６につながっている。一方の筒部２３ａを通じて供給される液体冷媒は、冷却器２６にて、電力変換器２０の筐体内部のデバイスの熱を吸収し、他方の筒部２３ｂを通じて筐体の外へ排出される。一方の筒部２３ａの側面から他方の筒部２３ｂの側面まで延びているリブ２４は、筒部２３ａ、２３ｂを補強する部材としての役割も果たす。

さらに、リブ２４の形状について説明する。図３に示すように、リブ２４は、正面から見て一方の筒部２３ａから他方の筒部２３ｂへ向けて傾斜している。図３の破線Ｌ１が、リブ２４の傾斜を示している。図中の座標系のＹ軸は水平方向を示しており、破線Ｌ１は水平方向に対して傾斜していることを示している。即ち、リブ２４は、正面から見て、水平方向に対して傾斜している。リブ２４の上に落ちた水分は、傾斜に沿って他方の筒部２３ｂへと導かれる。それゆえ、コネクタ取付口２２へ水滴が落ちることが抑制される。

図４に示すように、リブ２４は、下から見たときにリブ前縁２４ａが筐体前面２０ａに対して傾斜しており、図５に示すように、断面でみたときには前下がりに傾斜している。図４に示す破線Ｌ２がリブ前縁２４ａの傾斜を表しており、図５に示す破線Ｌ３が前下がりの傾斜を表している。図３と図４から理解されるように、リブ２４は、鉛直方向において低い側の幅（筐体前面２０ａからリブ前縁２４ａまでの長さ）が高い側の幅よりも大きくなっている。前下がりに傾斜していることと併せて、リブ２４の上記形状は、リブ２４の上の水滴がリブ前縁２４ａを伝って一方の筒部２３ｂへと流れ易くする。リブ２４の上記形状により、リブ２４の下方に位置するコネクタ取付口２２への水分の付着が抑えられる。

コネクタ取付口２２への水分付着対策に関する電力変換器２０の特徴をまとめると以下の通りである。電力変換器２０は、筐体前面２０ａに窪み２１を備えており、その窪み２１の内側に、電気ケーブル９６のコネクタを取り付けるコネクタ取付口２２が設けられている。このことにより、コネクタ取付口２２への水分の付着が抑えられる。また、筐体前面２０ａの窪み２１の両側にフロントブラケット１０（支持部１１ａ、１１ｂ）が連結している。このフロントブラケット１０が、左右から跳ね上がる水分がコネクタ取付口２２に届くことを妨げる。また、窪み２１の上方で筐体前面２０ａからリブ２４が張り出している。このリブ２４は、前下がりに傾斜しており、コネクタ取付口２２の上に水滴が落下することを防ぐ庇として機能する。また、リブ２４は、前下がりに傾斜しているとともに、正面からみて一方の端から他方の端へ向けて水平方向に対して傾斜している。リブ２４は、さらに、鉛直方向で低い側の幅（筐体前面２０ａからリブ前縁２４ａまでの長さ）が高い側の幅よりも大きくなるように、リブ前縁２４ａが筐体前面２０ａに対して傾斜している。これら３方向の傾斜が、リブ２４の上に落ちた水分をリブ前縁２４ａの沿って低い側へ導く。よって、コネクタ取付口２２の上に水分が落下することが抑えられる。

リブ２４は、筐体前面２０ａに設けられた一対の筒部２３ａ、２３ｂの側面同士を連結している。このリブ２４は、一対の筒部２３ａ、２３ｂの強度を高める機能も果たしている。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の電力変換器２０は、筐体前面２０ａに、窪み２１、コネクタ取付口２２、リブ２４、一対の筒部２３ａ、２３ｂ、ブラケット（フロントブラケット１０）を備えており、それらの構造的関係が、コネクタ取付口２２への水分の付着を抑制する。上記した構造は、筐体前面に限られるものではなく、筐体後面など、ほかの筐体側面に設けられてもよい。

図５に示されているように、一対の筒部２３ａ、２３ｂは、その一部が窪み２１の上縁よりも下に位置する。一対の筒部２３ａ、２３ｂの側面同士を連結するリブ２４が窪み２１の上方を通ればよいので、一対の筒部２３ａ、２３ｂは、一部が窪み２１よりも高ければよい。

実施例の電力変換器２０は、筐体前面２０ａのコネクタ取付口２２に、水分付着対策が施されている。コネクタ取付口２２に施した水分付着対策は、他のコネクタ取付口、例えば、パワーケーブル３２（図２参照）を取り付けるコネクタ取付口に適用してもよい。

本明細書が開示する技術は、電力変換器２０に限られない。本明細書が開示する技術は、車外に対して密閉されていない車内空間に搭載される様々な電子機器に適用することができる。

実施例におけるフロントブラケット１０が、請求項における「ブラケット」の一例に相当する。説明の便宜上、実施例のフロントブラケット１０は、電力変換器２０（電子機器）の構成要素の一つであるとみなした。

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。

３：走行用モータ
１０：フロントブラケット
１１ａ、１１ｂ：支持部
１２：防振ブッシュ
２０：電力変換器（電子機器）
２０ａ：筐体前面
２０ｂ：筐体後面
２１：窪み
２２：コネクタ取付口
２３ａ、２３ｂ：筒部
２４：リブ
２４ａ：リブ前縁
２５：端子
２６：冷却器
２９：基部
３０：トランスアクスル（ＴＡ）
３２：パワーケーブル
４０：リアブラケット
９０：エンジンコンパートメント
９３：エンジン
９５：冷媒管
９６：電気ケーブル
１００：ハイブリッド車

Claims (1)

1. 車外に対して密閉されていない車内空間に搭載される電子機器であり、
   前記電子機器の筐体の一側面に設けられている窪みと、
   前記窪みの中に設けられているコネクタ取付口と、
   前記一側面を正面からみて前記窪みよりも高い位置で前記コネクタ取付口の右上と左上に設けられており、外部の冷媒管を接続する一対の筒部と、
   前記窪みの上方で前記一側面から張り出しており、一方の前記筒部の側面から他方の前記筒部の側面まで延びているリブと、
   前記窪みの両側に取り付けられており、前記電子機器を車両に固定するためのブラケットと、
   を備えている電子機器。

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