JP6700991B2 - 電装部品 - Google Patents

Description

本発明は、リアクトルを備える電装部品に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車など、モータによって駆動する車両では、車室の床下にＰＣＵ（Power Control Unit）などの電装部品が搭載される場合がある。ＰＣＵはコンバータなどに用いられるリアクトルを備えている。リアクトルは、稼働時に発熱するとともに、振動して騒音を発生させる。そこで、リアクトルをケーシング内に固定し、ケーシング内に冷却液を流入させてリアクトルを冷却液に浸漬させる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１５−０１２１４５号公報

上記の特許文献１のように、リアクトルを冷却液に浸漬させれば、リアクトルの振動は冷却液から外側に伝わり難く、騒音を抑制することができる。しかし、リアクトルの振動が、リアクトルとケーシングの固定部分からケーシングに伝わって、騒音となってしまう場合がある。

そこで、本発明は、リアクトルの振動に起因する騒音を抑制することができる電装部品を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の電装部品は、冷却液が流通する冷却容器と、冷却容器の内部において、冷却液中で浮動可能に配されたリアクトルと、リアクトル内に形成された中空の空間であり、リアクトルに浮力を作用させる浮力部と、を備えることを特徴とする。

ケーシングに直接、または、間接的に固定された基板と、一端が基板に支持され、他端がリアクトルに固定され、リアクトルの変位を抑えるバスバーをさらに備えてもよい。

バスバーは、リアクトルの上方に配され、リアクトルを基板から吊り下げて支持してもよい。

一端がケーシング内に固定され、他端がリアクトルの底面に固定されたバネ部材をさらに備えてもよい。

本発明によれば、リアクトルの振動に起因する騒音を抑制することができる。

車両の側面図である。 ＰＣＵのケーシングの内部構造を説明するための第１の図である。 ＰＣＵのケーシングの内部構造を説明するための第２の図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、車両１００の側面図である。ここでは、車両１００として、エンジン１０２とモータ１０４を駆動源とするハイブリッド車両を例に挙げて説明する。図１に示すように、車両１００には、エンジン１０２、モータ１０４、および、バッテリ１０６が搭載される。エンジン１０２は、車体１００ａの前後方向（図１中、左右方向）の前方側に配され、エンジン１０２の後方にモータ１０４が配置される。バッテリ１０６は、車体１００ａの後方側に配される。

ここで、車両１００には、バッテリ１０６の残量が十分な場合にエンジン１０２に優先してモータ１０４で走行するモータ走行モード、および、バッテリ１０６の残量が少ない場合にモータ１０４とエンジン１０２とを併用して走行するエンジン併用モードといった走行モードが準備されている。

例えば、車両１００では、バッテリ１０６の残量に応じて走行モードが選択され、エンジン併用モードが選択された場合には、走行状態に応じてエンジン１０２とモータ１０４との駆動状態が切り換わり、エネルギー効率を高めるとともに、ＣＯ_２等の排気ガスを削減することが可能となる。

また、車両１００にはＰＣＵ（Power Control Unit、電装部品）１０８が搭載されている。ＰＣＵ１０８は、搭乗者が入る車室１００ｂの床下に配置され、車体１００ａの前後方向（図１中、左右方向）における、モータ１０４とバッテリ１０６との間に位置している。

図２は、ＰＣＵ１０８のケーシング１０８ａの内部構造を説明するための第１の図であり、ＰＣＵ１０８の鉛直面による断面の概略図を示す。図２中、クロスハッチングは、冷却液を示し、矢印は冷却液の流れ方向を示す。また、図２では、パワーモジュール１１０およびリアクトル１１２の内部構造の詳細は図示を省略する。

図２に示すように、ＰＣＵ１０８は、パワーモジュール（パワーカード）１１０、リアクトル１１２、基板１１４、および、冷却機構１１６を備える。パワーモジュール１１０は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子およびその周辺回路がパッケージ化されて構成され、図２中、左右方向（水平方向）に離隔して複数配される。パワーモジュール１１０の上面には、上方に突出するバスバー１１０ａが設けられる。

リアクトル１１２は、インダクタを有する受動素子であり、パワーモジュール１１０と協働してインバータとして機能する。リアクトル１１２の上面１１２ａには、上方に突出するバスバー１１２ｂが、例えば、２つ設けられる。バスバー１１２ｂの外周は、樹脂の被膜１１２ｃにより絶縁されている。

また、リアクトル１１２の内部には、浮力部１１２ｄが形成される。浮力部１１２ｄは、例えば、リアクトル１１２の成型時にモールドされた樹脂の内部に形成された中空の空間であり、リアクトル１１２の筐体内部に中空部材を埋め込んでモールドするなどして形成される。浮力部１１２ｄは、リアクトル１１２における中心よりも鉛直上方に配される。

基板１１４は、第１基板１１４ａ、第２基板１１４ｂで構成される。第１基板１１４ａは、ケーシング１０８ａの内壁面から突出する突出部１０８ｂに一端が固定され、パワーモジュール１１０の上方に延在する。第１基板１１４ａには、パワーモジュール１１０のバスバー１１０ａが挿通され、バスバー１１０ａを介して第１基板１１４ａとパワーモジュール１１０が電気的に接続される。

第２基板１１４ｂは、ケーシング１０８ａの内壁面のうち、突出部１０８ｂと対向する側から突出する突出部１０８ｃに一端が固定され、リアクトル１１２の上方に延在する。バスバー１１２ｂの先端は、被膜１１２ｃから突出しており、この突出部が第２基板１１４ｂに挿通され、バスバー１１２ｂを介して第２基板１１４ｂとリアクトル１１２が電気的に接続される。すなわち、バスバー１１２ｂは、一端が第２基板１１４ｂに支持され、他端がリアクトル１１２に固定されている。

冷却機構１１６は、流入配管１２０、モジュール保持部１２２、連結配管１２４、冷却容器１２６、および、流出配管１２８を備える。流入配管１２０、モジュール保持部１２２、連結配管１２４、冷却容器１２６、および、流出配管１２８は、この順に連結されており、その内部に冷却液が流通する冷却流路が形成される。

流入配管１２０は、ケーシング１０８ａの外部から内部まで貫通して配され、ケーシング１０８ａの外部から冷却液を流入させる。モジュール保持部１２２は、パワーモジュール１１０の外表面に当接して配され、パワーモジュール１１０を冷却する。

図３は、ＰＣＵ１０８のケーシング１０８ａの内部構造を説明するための第２の図であり、図３（ａ）には、パワーモジュール１１０を、図２中、上側から見た図を示し、図３（ｂ）には、リアクトル１１２を、図２中、上側から見た図を示し、図３（ｃ）には、図２のＩＩＩ（ｃ）−ＩＩＩ（ｃ）線断面図を示す。

図２および図３（ａ）に示すように、モジュール保持部１２２の上面１２２ａには、下方に窪んだ保持穴１２２ｂが複数形成される。パワーモジュール１１０は、この保持穴１２２ｂに収容されてケーシング１０８ａに保持される。保持穴１２２ｂを形成する壁部の内部には、冷却流路が形成されているため、パワーモジュール１１０が効率的に冷却される。

連結配管１２４は、モジュール保持部１２２と冷却容器１２６を連結する。冷却容器１２６は、ケーシング１０８ａの底面１０８ｄに設置される。冷却容器１２６の内部は、上記のように、冷却液が流通する冷却流路となっており、この冷却容器１２６内部の冷却流路にリアクトル１１２が収容される。

流出配管１２８は、冷却容器１２６に一端が連結され、他端がケーシング１０８ａの内部から外部まで貫通して配され、ケーシング１０８ａの外部へ冷却液を流出させる。

冷却容器１２６の底面１２６ａには、バネ部材１３０が設けられる。バネ部材１３０は、例えば、コイルバネで構成され、一端が冷却容器１２６の底面１２６ａに固定され、他端がリアクトル１１２の底面１１２ｅに固定される。

また、図２および図３（ｂ）に示すように、冷却容器１２６の上面１２６ｂには、２つの上面孔１２６ｃが形成される。上面孔１２６ｃは、冷却容器１２６の上面１２６ｂからリアクトル１１２の上面１１２ａまで延在している。この上面孔１２６ｃから被膜１１２ｃに被覆されたバスバー１１２ｂが突出している。

上面孔１２６ｃを形成する筒状の壁部は、リアクトル１１２の上面１１２ａに、シール材を間に挟んで当接する。そのため、バスバー１１２ｂとリアクトル１１２の上面１１２ａとの連結部分が、冷却容器１２６の内部から隔離され、冷却容器１２６の外部に露出することとなる。こうして、バスバー１１２ｂの冷却液との接触が回避される。

また、図２および図３（ｃ）に示すように、冷却容器１２６に流出配管１２８が連結される。ここで、図２では、連結配管１２４と流出配管１２８が鉛直方向に並設されるように示している。しかし、実際には、図３（ｃ）に示すように、連結配管１２４と冷却容器１２６との連結部１２４ａは、流出配管１２８と冷却容器１２６との連結部１２８ａと、水平方向の位置を異にしている。また、冷却容器１２６には、リアクトル１１２の外周に形成された流路を区切る区切り部材１２６ｄが設置されている。

区切り部材１２６ｄは、連結部１２４ａから連結部１２８ａに向かう、リアクトル１１２の外周の流路のうち、流路長さが短い方（図３（ｃ）中、時計回り側）の流路を閉塞する。そのため、冷却液は、リアクトル１１２の外周を、図３（ｃ）中、反時計回りに大回りして、連結部１２４ａから連結部１２８ａに向かう。その結果、リアクトル１１２の周囲の冷却液の流動性が向上し、リアクトル１１２を効率的に冷却することができる。

また、リアクトル１１２は、冷却容器１２６の内壁面との当接部分が、上記の上面孔１２６ｃの壁部のみであるため、冷却容器１２６によって移動が規制されずに、冷却液中で浮動可能となっている。すなわち、リアクトル１１２が稼働時に振動しても、振動が冷却容器１２６に伝達され難い。そのうえ、冷却液の粘性によりリアクトル１１２の振動が吸収されることから、リアクトル１１２の振動による騒音抑制効果が相乗的に向上する。また、冷却液と空気では、音響インピーダンスが大きく異なるため、冷却液に伝わった振動が空気に伝達され難く、騒音抑制効果が一層高まる。

また、上記のように、浮力部１１２ｄは、リアクトル１１２のうち、中心よりも鉛直上方に配されている。浮力部１１２ｄは、冷却液中のリアクトル１１２に浮力を作用させ、リアクトル１１２の重心位置を下方に押し下げる。その結果、冷却液中で浮動可能となったリアクトル１１２の姿勢が安定する。

また、バスバー１１２ｂは、リアクトル１１２を基板１１４から吊り下げて支持している。ここで、バスバー１１２ｂは、板厚方向が、図２、図３（ｂ）中、左右方向となっており、図２、図３（ｂ）中、左右方向への弾性変形が、他の方向への弾性変形よりも容易となる。すなわち、バスバー１１２ｂは、図２、図３（ｂ）中、左右方向への振動を許容する板バネとして機能する。

バスバー１１２ｂが板バネとして機能し、リアクトル１１２を吊り下げ支持していることから、バスバー１１２ｂによってリアクトル１１２の変位を一定範囲内に抑えることができる。また、バスバー１１２ｂが弾性変形することにより、リアクトル１１２で生じる振動は、バスバー１１２ｂから第２基板１１４ｂに伝達され難くなる。すなわち、リアクトル１１２で生じる振動がケーシング１０８ａに伝達され難く、騒音がさらに抑制されることとなる。同様に、第２基板１１４ｂも板バネとして機能するため、ケーシング１０８ａへの振動伝達が抑制される。

また、上記のように、バネ部材１３０の一端が冷却容器１２６の底面１２６ａに固定され、他端がリアクトル１１２の底面１１２ｅに固定されており、バネ部材１３０によってリアクトル１１２が下方から支持されている。そのため、車両１００の走行中の振動があっても、バネ部材１３０によってリアクトル１１２の変動を一定範囲内に規制することが可能となる。また、バネ部材１３０の弾性により、バスバー１１２ｂや第２基板１１４ｂと同様、ケーシング１０８ａへの振動伝達が抑制され、騒音を抑制することが可能となる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上述した実施形態では、リアクトル１１２に浮力部１１２ｄが形成される場合について説明したが、リアクトル１１２の重心位置を低く抑えられれば、浮力部１１２ｄは必須の構成ではない。

また、上述した実施形態では、基板１１４がケーシング１０８ａに直接固定される場合について説明したが、基板１１４は、他の部材を介して間接的にケーシング１０８ａに固定されてもよい。

また、上述した実施形態では、バスバー１１２ｂは、リアクトル１１２を第２基板１１４ｂから吊り下げ支持する場合について説明したが、バスバー１１２ｂは、リアクトル１１２を吊り下げ支持せずともよい。例えば、バスバー１１２ｂがリアクトル１１２の側面に配されてもよい。

また、上述した実施形態では、バネ部材１３０を設ける場合について説明したが、バネ部材１３０は必須の構成ではない。

本発明は、リアクトルを備える電装部品に利用できる。

１０８ ＰＣＵ（電装部品）
１０８ａ ケーシング
１１２ リアクトル
１１２ｂ バスバー
１１２ｄ 浮力部
１１２ｅ 底面
１１４ｂ 第２基板（基板）
１２６ 冷却容器
１３０ バネ部材

Claims (4)

1. 冷却液が流通する冷却容器と、
   前記冷却容器の内部において、前記冷却液中で浮動可能に配されたリアクトルと、
   前記リアクトル内に形成された中空の空間であり、該リアクトルに浮力を作用させる浮力部と、
   を備えることを特徴とする電装部品。
2. ケーシングに直接、または、間接的に固定された基板と、
   一端が前記基板に支持され、他端が前記リアクトルに固定され、該リアクトルの変位を抑えるバスバーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電装部品。
3. 前記バスバーは、前記リアクトルの上方に配され、該リアクトルを前記基板から吊り下げて支持することを特徴とする請求項２に記載の電装部品。
4. 一端がケーシング内に固定され、他端が前記リアクトルの底面に固定されたバネ部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電装部品。