JP6955047B2 - 電力制御ユニット - Google Patents
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Description
本発明は、電力制御ユニットに関する。
従来、電気自動車やハイブリッド車等の電動車において、例えば、駆動用のバッテリから供給された直流電力を三相交流電力に変換するインバータを備えたPCU(パワーコントロールユニット、電力制御ユニット)と、PCUのインバータで変換した三相交流電力で駆動する駆動用モータ(回転電機)と、を備えるものが開示されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
このような電動車では、PCU及び駆動用モータの各々の側に設けられたコネクタを互いに嵌合させる構造をしている。このようにPCU及び駆動用モータの各々の側にコネクタを設けているため、装置が大型化するうえ、製造コストが嵩む。
このようなコネクタを用いずに、バスバー等を用いてPCUの入出力端子と駆動用モータの入出力端子とを接続する場合、PCUの一部に開放部を設けることとなる。その場合、工場でのアッシー時に開放部から異物が混入する可能性を考慮して、PCU内部の高圧部品間の絶縁距離を設定する必要があるため、PCUが大型化してしまう虞がある。
このようなコネクタを用いずに、バスバー等を用いてPCUの入出力端子と駆動用モータの入出力端子とを接続する場合、PCUの一部に開放部を設けることとなる。その場合、工場でのアッシー時に開放部から異物が混入する可能性を考慮して、PCU内部の高圧部品間の絶縁距離を設定する必要があるため、PCUが大型化してしまう虞がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化することが可能な電力制御ユニットを提供することを目的とする。
(1) 本発明に係る電力制御ユニットは、回転電機(例えば、後述するモータユニット2)に一体に組み付けられる電力制御ユニットであって、前記回転電機と電気的に接続される端子(例えば、後述する端子10a)を有し、前記回転電機を制御するパワーモジュール(例えば、後述するパワーモジュール10)と、前記パワーモジュールを収容し、前記回転電機への組み付け時に前記端子に対して締結部材(例えば、後述するボルトB)のアクセスを可能にする締結部材用開口部(例えば、後述するボルト用開口部11a)を有するハウジング(例えば、後述するハウジング11)と、前記締結部材用開口部に嵌入して前記締結部材の通路として機能する筒状部(例えば、後述する筒状部12a)を有し、先端部(例えば、後述する先端部12b)が前記ハウジングの内部の部品(例えば、後述するパワーモジュール10)に突き当たることで前記ハウジングの内部の空間を外部と隔てる隔離部材(例えば、後述する隔離部材12)と、を備える、電力制御ユニット(例えば、後述する電力制御ユニット1)である。
(1)の電力制御ユニットによれば、ハウジングに設けられた締結部材用開口部に嵌入する隔離部材の先端部をハウジングの内部の部品に突き当てることで、高電圧部材が配置されるハウジング内部の空間を外部と隔てることができる。これにより、隔離部材により電力制御ユニットの内部への異物の侵入を抑制できるため、電力制御ユニット内部の高圧部品間の絶縁距離を短縮でき、小型化できる。また、隔離部材に締結部材の通路として機能する筒状部を設けるため、仮に締結部材が落下した場合でも筒状部で受けることができ、電力制御ユニット内部への落下を回避できる。
(2) (1)の電力制御ユニットにおいて、前記ハウジングは、前記回転電機と電気的に接続される接続部材(例えば、後述する接続部材3)と前記端子との接続を可能にする接続部材用開口部(例えば、後述する接続部材用開口部11b)を有し、前記隔離部材は、前記通路として機能する筒状部の外側から内側に前記接続部材が挿通される孔(例えば、後述する孔12c)を有してよい。
(2)の電力制御ユニットによれば、隔離部材が、接続部材が挿通される孔を有するため、該接続部材の位置決めをより確実にすることができる。これにより、組み付け作業をよりスムーズにでき、製造コストをより削減できる。
(3) (2)の電力制御ユニットにおいて、前記接続部材は、前記回転電機に固定されていてよい。
上述の通り(2)の電力制御ユニットでは、隔離部材が、接続部材が挿通される孔を有するため該接続部材を位置決めでき、組み付け作業をよりスムーズにできるところ、(3)の電力制御ユニットによれば、接続部材が回転電機に固定されている場合であってもスムーズな組み付け作業が可能である。
(4) (2)又は(3)の電力制御ユニットにおいて、前記隔離部材は、前記筒状部から外側に延出し前記接続部材を前記孔に誘導するガイド部を有してよい。
(4)の電力制御ユニットによれば、隔離部材が、筒状部から外側に延出して接続部材を孔に誘導するガイド部を有しているため、隔離部材の孔に対する接続部材の挿通をよりスムーズに行うことができるため、組み付け作業をよりスムーズにでき、製造コストをより削減できる。
(5) (1)から(4)いずれかの電力制御ユニットは、前記隔離部材における前記ハウジングの外部側の開口を塞ぐ蓋部材(例えば、後述する蓋部材13)を備えていてよい。
(5)の電力制御ユニットによれば、隔離部材の開口を塞ぐ蓋部材を備えるため、電力制御ユニット内部への異物の侵入をより確実に抑制することができる。
本発明によれば、小型化することが可能な電力制御ユニットを提供できる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図1〜図4を参照して、本発明の一実施形態に係る電力制御ユニット1及びその周辺の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電力制御ユニット1をモータユニット2に組み付けた状態を示す外観斜視図である。図2は、図1に示す電力制御ユニット1の分解斜視図である。図3は、図1に示す矢印III−III方向に視た電力制御ユニット1の断面図である。図4は、図1に示す電力制御ユニット1が備える隔離部材12の外観斜視図である。
図1〜図3に示す電力制御ユニット1は、モータユニット2とともに、電動車の車体の前部に設けられたエンジンルーム内に設けられ、モータユニット2に一体に組み付けられるものである。この一体型の電力制御ユニット1は、モータユニット2の上面に組み付けられることで、モータユニット2に予め固定されて該モータユニット2と電気的に接続されている接続部材3と、電気的に接続される。
電力制御ユニット1は、モータユニット2を構成するモータを制御する。具体的に、電力制御ユニット1は、パワーモジュール10と、ハウジング11と、隔離部材12と、蓋部材13と、を備える。
パワーモジュール10は、高圧バッテリ(図示省略)の直流電流を三相の交流電流に変換してモータユニット2に出力し、回生発電時にはモータユニット2で発電した三相の交流電流を直流電流に変換して高圧バッテリに出力する。このパワーモジュール10は、接続部材3を介してモータユニット2と電気的に接続され、該モータユニット2を制御する。このパワーモジュール10は、端子10aを有する。端子10aは、ボルトBで接続部材3に固定されることでモータユニット2と電気的に接続される。
ハウジング11は、PCUケースとPCUカバーを含んで構成され、パワーモジュール10を収容するとともに該パワーモジュール10を外部と隔てている。このハウジング11は、前方にボルト用開口部11aを有しているとともに、下方に接続部材用開口部11bを有している。ボルト用開口部11aは、電力制御ユニット1のモータユニット2への組み付け時に、パワーモジュール10の端子10aに対してボルトBのアクセスを可能にしている。接続部材用開口部11bは、モータユニット2と電気的に接続されている接続部材3と、パワーモジュール10の端子10aと、の物理的かつ電気的な接続を可能にしている。
図2〜図4に示すように、隔離部材12は、筒状部12aと、先端部12bと、孔12cと、ガイド部12dと、フランジ部12eと、を含んで構成される。
筒状部12aは、ハウジング11に設けられたボルト用開口部11aに嵌入し、ボルトBの通路として機能する。筒状部12aは、ハウジング11のボルト用開口部11aに嵌合する大きさ、形状に設定される。具体的に、筒状部12aは、水平方向に長い楕円状の筒状に形成される。この筒状部12aの内周面により、仮にボルトが落下した場合でも落下したボルトを受けることができ、電力制御ユニット1内部へのボルトの落下が回避される。
先端部12bは、隔離部材12の嵌入方向の先端部分、すなわちハウジング11の内部側の端部である。先端部12bの先端面は、隔離部材12筒状部12aの中心軸に直交する面を構成する。この先端部12bが、ハウジング11の内部の部品、具体的にはパワーモジュール10に突き当たることにより、ハウジング11の内部の空間と外部とが隔てられる。
孔12cは、筒状部12aの先端部12b側、すなわちハウジング11の内部側の端部寄りの下方に、上下方向に貫通して形成される。孔12cには、通路として機能する筒状部12aの外側から内側に向けて、接続部材3が挿通される。接続部材3は板状のバスバーであるため、孔12cは水平方向に延びるスリット状である。また、孔12cは、三相接続に対応して水平方向に三つ並んで形成される。
ガイド部12dは、筒状部12aの外周から下方に延出し、ハウジング11の接続部材用開口部11bに向かって延設される板状部121に、下方から上方の孔12cに向かって幅が狭くなる一対のガイドリブ122が水平方向に三つ並んで形成される。これらガイド部12dにより、接続部材3は孔12cに確実に誘導される。
フランジ部12eは、筒状部12aの先端部12bとは反対側の基端側に設けられる。フランジ部12eは、基端側にフランジ面を有し、該フランジ面に後述の蓋部材13が当接してハウジング11にボルトBで固定されることにより、隔離部材12の開口が塞がれ、電力制御ユニット1がより確実に隔離される。
このような隔離部材12は、電力制御ユニット1のモータユニット2への組み付け作業に先立って、ハウジング11のボルト用開口部11aに嵌入される。
図1〜図3に戻って、蓋部材13は、隔離部材12におけるハウジング11の外部側の開口を塞ぐ。具体的には、この蓋部材13は、フランジ部12eのフランジ面に当接した状態で、水平方向の両端部がハウジング11にボルトBで固定される。
次に、図5を参照して、電力制御ユニット1をモータユニット2に組み付ける作業手順について説明する。ここで、図5は、図1に示す電力制御ユニット1をモータユニット2に組み付ける作業手順を示す正面図である。図5中の(A)は電力制御ユニット1をモータユニット2に結合する前の状態を示す。図5中の(B)は、電力制御ユニット1をモータユニット2に結合した後であって、かつ端子10aをボルトBで固定する前の状態を示す。図5中の(C)は、端子10aをボルトBで固定した後であって、かつ隔離部材12を蓋部材13で塞ぐ前の状態を示す。図5中の(D)は、隔離部材12を蓋部材13で塞ぎ作業を完了させた状態を示す。
まず、図5の(A)から(B)に示すように、接続部材3がハウジング11の接続部材用開口部11bに嵌まるように、電力制御ユニット1をモータユニット2に接続する。このとき、接続部材3が、通路として機能する筒状部12aに形成された孔12cの外側から、内側に向けて挿通される。
その後、図5の(C)に示すように、通路として機能する筒状部12aを介して、ハウジング11内にボルトBを入れ、該ボルトBで端子10aを接続部材3に固定する。
その後、図5の(D)に示すように、隔離部材12を蓋部材13で塞ぎ、ボルトBで該蓋部材13をハウジング11に固定する。
以上により、電力制御ユニット1のモータユニット2への組み付けがスムーズに行われる。
本実施形態に係る電力制御ユニット1によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、ハウジング11に設けられたボルト用開口部11aに嵌入する隔離部材12の先端部12bをハウジング11の内部の部品、具体的にはパワーモジュール10に突き当てることで、高電圧部材が配置されるハウジング11内部の空間を外部と隔てることができる。これにより、従来のようなコネクタを設けないため、小型化できるとともに製造コストを削減できる。また、隔離部材12により電力制御ユニット1の内部への異物の侵入を抑制できるため、電力制御ユニット1内部の高圧部品間の絶縁距離を短縮できるため、小型化できるとともに製造コストを削減できる。さらには、隔離部材12にボルトBの通路として機能する筒状部12aを設けたため、仮にボルトBが落下した場合でも筒状部12aで受けることができ、電力制御ユニット1内部への落下を回避できる。
本実施形態によれば、ハウジング11に設けられたボルト用開口部11aに嵌入する隔離部材12の先端部12bをハウジング11の内部の部品、具体的にはパワーモジュール10に突き当てることで、高電圧部材が配置されるハウジング11内部の空間を外部と隔てることができる。これにより、従来のようなコネクタを設けないため、小型化できるとともに製造コストを削減できる。また、隔離部材12により電力制御ユニット1の内部への異物の侵入を抑制できるため、電力制御ユニット1内部の高圧部品間の絶縁距離を短縮できるため、小型化できるとともに製造コストを削減できる。さらには、隔離部材12にボルトBの通路として機能する筒状部12aを設けたため、仮にボルトBが落下した場合でも筒状部12aで受けることができ、電力制御ユニット1内部への落下を回避できる。
また本実施形態によれば、隔離部材12が、接続部材3が挿通される孔12cを有するため、該接続部材3の位置決めをより確実にすることができる。これにより、組み付け作業をよりスムーズにでき、製造コストをより削減できる。
上述の通り本実施形態の電力制御ユニット1では、隔離部材12が、接続部材3が挿通される孔12cを有するため該接続部材3を位置決めでき、組み付け作業をよりスムーズにできるところ、接続部材3がモータユニット2に固定されている場合であってもスムーズな組み付け作業が可能である。
また本実施形態によれば、隔離部材12が、筒状部12aから外側に延出して接続部材3を孔12cに誘導するガイド部12dを有しているため、隔離部材12の孔12cに対する接続部材3の挿通をよりスムーズに行うことができるため、組み付け作業をよりスムーズにでき、製造コストをより削減できる。
また本実施形態によれば、隔離部材12の開口を塞ぐ蓋部材13を備えるため、電力制御ユニット1内部への異物の侵入をより確実に抑制することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
1 電力制御ユニット
2 モータユニット(回転電機)
3 接続部材
10 パワーモジュール
10a 端子
11 ハウジング
11a ボルト用開口部(締結部材用開口部)
11b 接続部材用開口部
12 隔離部材
12a 筒状部
12b 先端部
12c 孔
12d ガイド部
12e フランジ部
13 蓋部材
B ボルト(締結部材)
2 モータユニット(回転電機)
3 接続部材
10 パワーモジュール
10a 端子
11 ハウジング
11a ボルト用開口部(締結部材用開口部)
11b 接続部材用開口部
12 隔離部材
12a 筒状部
12b 先端部
12c 孔
12d ガイド部
12e フランジ部
13 蓋部材
B ボルト(締結部材)
Claims (5)
- 回転電機に一体に組み付けられる電力制御ユニットであって、
前記回転電機と電気的に接続される端子を有し、前記回転電機を制御するパワーモジュールと、
前記パワーモジュールを収容し、前記回転電機への組み付け時に前記端子に対して締結部材のアクセスを可能にする締結部材用開口部を有するハウジングと、
前記締結部材用開口部に嵌入して前記締結部材の通路として機能する筒状部を有し、先端部が前記ハウジングの内部の部品に突き当たることで前記ハウジングの内部の空間を外部と隔てる隔離部材と、を備える、電力制御ユニット。 - 前記ハウジングは、前記回転電機と電気的に接続される接続部材と前記端子との接続を可能にする接続部材用開口部を有し、
前記隔離部材は、前記通路として機能する筒状部の外側から内側に前記接続部材が挿通される孔を有する、請求項1に記載の電力制御ユニット。 - 前記接続部材は、前記回転電機に固定される、請求項2に記載の電力制御ユニット。
- 前記隔離部材は、前記筒状部から外側に延出し前記接続部材を前記孔に誘導するガイド部を有する、請求項2又は3に記載の電力制御ユニット。
- 前記電力制御ユニットは、前記隔離部材における前記ハウジングの外部側の開口を塞ぐ蓋部材を備える、請求項1から4のいずれかに記載の電力制御ユニット。
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