WO2014162712A1

WO2014162712A1 - 電力変換装置およびジャンクションボックス

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Publication number: WO2014162712A1
Application number: PCT/JP2014/001859
Authority: WO
Inventors: 亮太保坂; 角谷　和重; 田口　賢治; 神谷　岳; 修央山本
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2014-10-09
Also published as: CN110021902A; US20180370367A1; CN108075419A; US10661668B2; US20160272073A1; EP2983260B1; CN108075419B; EP2983260A1; US10259329B2; EP2983260A4; CN105144520A; CN105144520B

Abstract

　コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる電力変換装置。電力変換装置（１００）は、外部電源（２０）から電池（３０）へ充電を行う充電装置（１４）と、電池（３０）の電流を直流から交流に変換してモータ（４０）へ供給するインバータ（１３）と、電気的接続を中継するジャンクションボックス（１５）とを有する。インバータ（１３）、充電装置（１４）、およびジャンクションボックス（１５）は１つの筐体内に収容される。また、充電装置（１４）とジャンクションボックス（１５）とが電気的に接続され、かつ、ジャンクションボックス（１５）とインバータ（１３）とが電気的に接続される。また、ジャンクションボックス（１５）とインバータ（１３）は、バスバー（１６）で接続される。

Description

電力変換装置およびジャンクションボックス

　本発明は、車両に搭載される電力変換装置およびジャンクションボックスに関する。

　近年、プラグインＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle：ハイブリッド自動車）またはＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）が普及している。このような車両は、電池と、外部電源（商用電源）から電池へ充電する充電装置と、電池からの直流電流を交流電流に変換するインバータと、インバータからの交流電流により車両のホイール等を駆動させるモータと、を備える（例えば、特許文献１参照）。これらのデバイスは、電気的に接続される。

特開２０１２－２４０４７７号公報

　しかしながら、特許文献１の技術は、電気的接続の手段としてハーネスを用いており、かつ、それぞれ異なる筐体に収容されたデバイス同士がハーネスを介して接続されるため、以下の課題がある。

　すなわち、ハーネスは各筐体の外部に露出するため、安全性を確保するためにハーネスを絶縁体で被覆する加工を施したり、ハーネスに防水加工を施したりする必要がある。よって、そのためのコストがかかるという課題がある。

　また、ハーネスを用いる場合、接続対象となる各デバイスにおいて、ハーネスの接続部分に特別な加工を施す必要がある。よって、そのためのコストがかかるという課題がある。

　本発明の目的は、コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できるようにすることである。

　本発明の一態様に係る電力変換装置は、外部電源から電池へ充電を行う充電装置と、前記電池の電流を直流から交流に変換してモータへ供給するインバータと、電気的接続を中継するジャンクションボックスとを有する電力変換装置であって、前記インバータ、前記充電装置、および前記ジャンクションボックスが１つの筐体内に収容され、前記充電装置と前記ジャンクションボックスとが電気的に接続され、かつ、前記ジャンクションボックスと前記インバータとが電気的に接続され、前記ジャンクションボックスと前記インバータは、バスバーで接続される構成を採る。

　本発明の一態様に係るジャンクションボックスは、仕切り部材によって内部が複数の空間に分けられた筐体の前記仕切り部材に設けられた開口部に挿入する凸部を有し、前記凸部は、絶縁部を有し、かつ、バスバーの接続部として機能する構成を採る。

　本発明は、コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる。

本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の一例を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の一例を示す分解斜視図本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の締結部付近の一例を示す側断面図本発明の実施の形態１に係るバスバー付近の一例を示す側断面図本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の車両搭載位置の一例を示す側断面図本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の一例を示す分解斜視図本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の作業窓および蓋の構造の一例を示す分解斜視図本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の作業窓に蓋が固定された状態の一例を示す斜視図本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の作業窓の一例を示す正面図本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の作業窓に第１の蓋を固定した状態の一例を示す正面図本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の作業窓に第１の蓋および第２の蓋を固定した状態の一例を示す正面図本発明の実施の形態２に係る電力変換装置のインターロック機構の一例を示す平面図

　（実施の形態１）
　以下、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置について、図面を参照して説明する。

　図１は、本実施の形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。

　図１において、電力変換装置１００は、例えばＥＶなどの車両に搭載される装置であり、筐体１１、１２と、電力変換回路としてのインバータ１３と、充電装置１４と、ジャンクションボックス１５とを備える。電力変換装置１００では、筐体１１（第１筐体の一例）と筐体１２（第２筐体の一例）を合わせて１つの筐体が構成されるとともに、仕切り部材１０によって筐体１１と筐体１２とに分けられる。仕切り部材１０は、例えば、筐体１２の底面を構成する部材（以下、「底面部材」ともいう）である。

　筐体１１、１２は、例えばアルミ鋳造により成型され、耐熱性および剛性を有する。筐体１１、１２は、水滴または塵等が浸入しないように気密性が確保される。

　筐体１１の内部（第１空間の一例）には、インバータ１３が備えられる。インバータ１３は、電池３０から供給される直流電流（または直流電力）を、三相交流電流（または交流電力）に変換してモータ４０へ出力する。

　一方、筐体１２の内部（第２空間の一例）には、充電装置１４およびジャンクションボックス１５が備えられる。充電装置１４は、例えばＡＣ－ＤＣ変換回路、及び／または、ＤＣ－ＤＣ変換回路を有し、外部電源２０から電力を入力して電池３０の充電電圧を生成する。ジャンクションボックス１５は、電池３０、充電装置１４、およびインバータ１３の間で電気的な接続を中継し、電力の流れを分配する装置であり、電気分配箱とも呼ばれる。

　充電装置１４は、図示しない外部コネクタを介して外部電源（商用電源）２０と電気的に接続され、かつ、ジャンクションボックス１５と電気的に接続される。ここで、充電装置１４とジャンクションボックス１５は、例えばバスバーで接続される。

　また、ジャンクションボックス１５は、例えばハーネスを介して電池３０と接続される。これにより、充電装置１４は、外部電源２０からの電力を交流から直流に変換し、ジャンクションボックス１５を介して、車両に搭載された電池３０へ充電する。電池３０は、モータ４０を駆動するための電力を蓄積する二次電池である。

　インバータ１３は、モータ４０と電気的に接続され、かつ、ジャンクションボックス１５と電気的に接続される。ここで、インバータ１３とジャンクションボックス１５は、バスバー１６で接続される。バスバー１６は、金属製（例えば銅製）であり、Ｐ極とＮ極を有する。そして、バスバー１６は、仕切り部材１０に設けられた開口部１７を貫いて、インバータ１３とジャンクションボックス１５とを接続する。これにより、インバータ１３は、ジャンクションボックス１５を介して電池３０から供給された電流を直流から交流（例えば、三相交流）に変換し、車両に搭載されたモータ４０へ供給する。モータ４０は、交流電流により車両のホイールを駆動する。

　図２は、本実施の形態に係る電力変換装置の構成例を示す分解斜視図である。

　図２において、電力変換装置１００は、筐体１１、筐体１２、蓋部１８に分離することができる。筐体１１、筐体１２、および蓋部１８は、それぞれ、金属製である。

　筐体１１および筐体１２は、それぞれ、上面が開口した略直方体の形状である。筐体１２は、筐体１１の上に重ねて配置され、筐体１１と締結される。このとき、筐体１２の底面部材１０は、筐体１１の蓋部として機能する。一方、筐体１２の開口部は、蓋部１８によって被覆される。なお、筐体１１と筐体１２の締結については、図３を用いて後述する。

　また、図２において、筐体１２の側面に設けられている外部電源接続部１９は、外部電源２０と接続するインターフェースである。また、筐体１２において、外部電源接続部１９が設けられた側面と対向する側面には、電池３０と接続するインターフェースである電池接続部（図示せず）が設けられている。また、筐体１１の底面には、モータ４０と接続するインターフェースであるモータ接続部（図示せず）が設けられている。

　また、図２において、筐体１２は、１つのインターロック（図示せず）を有する。インターロックは、蓋部１８が開けられたこと（蓋部１８の開状態）を検知する。この検知により、電力変換装置１００における電流は、停止するように制御される。後述するが、筐体１１と筐体１２を締結するための締結部は、各筐体内部に設けられる。よって、ユーザは、筐体１１の内部を触るためには、必ず筐体１２の蓋部１８を外す必要がある。このような構成により、筐体１１には、その蓋部の開状態を検知するためのインターロックを設ける必要はない。すなわち、筐体１２のインターロックが筐体１１のインターロックも兼ねるとも言える。

　図３は、本実施の形態に係る電力変換装置１００の締結部の構成例を示す側断面図である。

　筐体１１と筐体１２を締結するための締結部は、各筐体１１、１２の内部に設けられる。図３において、締結部は、例えば、ネジ穴２２とネジ２１により構成される。ネジ穴２２は、筐体１１と筐体１２のそれぞれに形成されている。筐体１１の上に筐体１２が適切に重ねられたときに、貫通する１つのネジ穴２２が形成される。そのネジ穴２２にネジ２１が挿入されることで、筐体１１と筐体１２とが締結される。なお、図３では、締結部を１箇所だけ図示したが、それと同じ締結部を、各筐体の内部に複数設けることが好ましい。

　図４は、本実施の形態に係る電力変換装置１００のバスバー付近の構成例を示す側断面図である。なお、図４では、図３に示す締結部（ネジ２１、ネジ穴２２）の図示を省略している。

　図４において、ジャンクションボックス１５は、その一部分が凸状に形成されている。この凸部２４は、開口部１７に挿入されており、バスバー１６の接続部（挿入口）として機能する。また、凸部２４は、開口部１７に近い部分が絶縁部２３で形成されている。また、上述したとおり、バスバー１６は、開口部１７を貫いて、インバータ１３とジャンクションボックス１５を接続している。

　図５は、本実施の形態に係る電力変換装置１００の車両における搭載位置の例を示す側断面図である。ここでは、図５Ａおよび図５Ｂの２つの例について説明する。なお、図５Ａおよび図５Ｂにおいて、充電装置は「ＣＨＧ」、ジャンクションボックスは「ＪＢ」、インバータは「ＩＮＶ」、モータは「Ｍ」、電池は「ＢＡＴ」と表記している。

　図５Ａは、電力変換装置１００が車両１の前方に搭載された例を示す。図５Ａにおいて、電池３０は、車両１の底部（例えば座席シートの下）に配置されている。そして、ジャンクションボックス１５は、筐体１２内において、電池３０との距離が最短で接続可能な位置に配置されている。上述したとおり、ジャンクションボックス１５と電池３０は、ハーネスで接続される。

　図５Ｂは、電力変換装置１００が車両１の後方に搭載された例を示す。図５Ｂにおいて、電池３０は、車両１の底部に配置されている。そして、ジャンクションボックス１５は、筐体１２内において、電池３０との距離が最短で接続可能な位置に配置されている。上述したとおり、ジャンクションボックス１５と電池３０は、ハーネスで接続される。

　以上説明した本実施の形態の電力変換装置１００は、以下の各効果を得ることができる。

　本実施の形態の電力変換装置１００は、インバータ１３、充電装置１４、およびジャンクションボックス１５が１つの筐体内に収容され、充電装置１４とジャンクションボックス１５とが電気的に接続され、かつ、ジャンクションボックス１５とインバータ１３とが電気的に接続され、ジャンクションボックス１５とインバータ１３はバスバー１６で接続されることを特徴とする。すなわち、本実施の形態の電力変換装置１００は、１つの筐体内で充電装置、ジャンクションボックス、インバータを電気的に接続するので、筐体自体がそれら各デバイス間の電気的接続部分を被覆できる。また、本実施の形態の電気的接続は、筐体内という限られたスペースにおいて充電装置、ジャンクションボックス、インバータの位置を固定して配置できるため、ハーネスを用いる必要が無い。したがって、本実施の形態の電力変換装置１００は、コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる。

　また、本実施の形態の電力変換装置１００は、仕切り部材１０によって内部が２つの空間に分けられた１つの筐体を有し、インバータ１３とジャンクションボックス１５は、それぞれ、別々の空間に備えられ、インバータ１３とジャンクションボックス１５は、仕切り部材１０に設けられた開口部１７を貫くバスバー１６を介して接続されることを特徴とする。すなわち、本実施の形態の電力変換装置１００は、１つの筐体内でインバータとジャンクションボックスを電気的に接続するので、筐体自体がそれらの電気的接続部分を被覆できる。また、本実施の形態の電気的接続は、筐体内という限られたスペースにおいて充電装置、ジャンクションボックス、インバータの位置を固定して配置できるため、ハーネスを用いる必要が無い。したがって、本実施の形態の電力変換装置１００は、コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる。

　また、本実施の形態の電力変換装置１００は、電池３０が車両１の後部または底部に設置されており、ジャンクションボックス１５は、電力変換装置１００内において電池と最短距離で接続される位置に配置されることを特徴とする。これにより、本実施の形態の電力変換装置１００は、ジャンクションボックスと電池を接続するハーネスを短くすることができ、コストを低減することができる。なお、図５Ａの配置と図５Ｂの配置とでは、図５Ｂの配置の方が、安全性が高い。すなわち、図５Ａの場合、ユーザは、ボンネットを開けると、電力変換装置１００を触れることができてしまい、危険である。これに対し、図５Ｂの場合、ユーザは、後方のドアを開けても、トランク内部に配置された電力変換装置１００に触れることができないため、安全である。

　また、本実施の形態の電力変換装置１００において、ジャンクションボックス１５の一部である凸部２４は、絶縁部２３を有し、かつ、開口部１７に挿入され、かつ、バスバー１６の接続部として機能することを特徴とする。これにより、本実施の形態の電力変換装置１００は、例えば締結部のネジの緩みなどでバスバーが金属製の開口部に接触したときの危険を回避できる。

　また、本実施の形態の電力変換装置１００は、１つの筐体が仕切り部材１０によって第１空間と第２空間に分けられ、第１空間を形成する筐体１１と、第２空間を形成する筐体１２とは分離可能であり、筐体１１と筐体１２は、第１空間と第２空間のそれぞれに、筐体１１と筐体１２とを締結する締結部を有することを特徴とする。すなわち、締結部は、各筐体の内部に備えられる。これにより、本実施の形態の電力変換装置１００は、各筐体の外部に締結部を備える場合と比べて、その締結部の長さ（幅）を削減でき、筐体全体の横幅の長さを短くできる。

　また、本実施の形態の電力変換装置１００は、筐体１１の上に筐体１２が重ねられて各筐体の内部で締結され、かつ、筐体１２の蓋部１８の開状態を検知するインターロックを、筐体１２に１つだけ備えることを特徴とする。これにより、本実施の形態の電力変換装置１００は、筐体１１にインターロックを備える必要が無いので、形状の簡素化、インターロック自体のコストの削減、インターロックの取り付けに必要な部品の削減などの効果を得ることができる。

　また、本実施の形態のジャンクションボックス１５は、開口部１７に挿入する凸部２４を有し、凸部２４は、絶縁部２３を有し、かつ、バスバー１６の接続部として機能することを特徴とする。これにより、本実施の形態のジャンクションボックスは、例えば締結部のネジの緩みなどでバスバーが金属製の開口部に接触したときの危険を回避できる。

　以上、本発明の実施の形態１について説明したが、上記説明は一例であり、例えば以下の変形が可能である。

　例えば、上記実施の形態１では、ジャンクションボックス１５を充電装置１４とともに筐体１２に備える例としたが、これに限定されない。例えば、ジャンクションボックス１５は、インバータ１３とともに筐体１１に備えられてもよい。

　また、例えば、上記実施の形態１では、ジャンクションボックス１５の凸部２４が絶縁部２３を有することで、バスバー１６が開口部１７と接触したときの危険を回避する例としたが、これに限定されない。例えば、ジャンクションボックス１５自体を絶縁体（例えば樹脂）で構成してもよいし、または、仕切り部材１０において開口部１７を形成する部分を、絶縁部材で被覆してもよい。これにより、凸部２４の絶縁部２３と同様に、例えばネジ２１の緩みによりバスバー１６が開口部１７と接触したときの危険を回避できる。

　また、例えば、上記実施の形態１では、電池３０は、車両１の底部に設けられている構成としたが、これに限定されず、車両の前方または後方に配置されてもよい。その場合も、ジャンクションボックス１５は、筐体１２内において、電池３０と最短接続が可能な位置に配置される。

　また、例えば、上記実施の形態１では、インバータ１３、充電装置１４、およびジャンクションボックス１５が電力変換装置１００内に収容される場合を例示したが、これに限ることなく、他のデバイスも電力変換装置１００内に収容されてもよい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータも電力変換装置１００内に収容されてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータは、例えば、補機電池（１２Ｖ）に電力供給する場合に用いられ、電池３０の高電圧を１２Ｖに降圧して出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータも電力変換装置１００内（例えば、筐体１２内）に収容することで、多くの高電圧の配線が電力変換装置１００により被覆され、安全性をより高めることができる。

　なお、上記実施の形態１では、電力変換装置１００は、筐体１１と筐体１２を合わせて１つの筐体を構成し、また、仕切り部材１０は、例えば、筐体１２の底面部材であるとしたが、これに限定されず、複数の筐体を合わせない１つの筐体（複数の筐体に分離できない１つの筐体）であってもよく、また、仕切り部材１０も単に空間を分けるものであってもよい。なお、仕切り部材１０は１枚に限らず、複数枚であってもよい。

　（実施の形態２）
　以下、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置について、図面を参照して説明する。

　＜実施の形態２に係る背景および課題＞
　近年、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in HEV）、および、ＥＶ（Electric Vehicle）など、走行用のモータを搭載した車両が普及している。また、車両には、リフト、クレーン、または、電動コンプレッサを駆動するモータなど、高出力のモータが搭載されることがある。

　このような車両には、電力を供給する蓄電池に加え、外部電源、蓄電池およびモータの間で電力を変換する電力変換装置が搭載される。電力変換装置には、電力変換回路として、外部電源から蓄電池の充電電圧を生成する充電回路、または、蓄電池の直流電流を三相の交流電流に変換してモータに出力するインバータ回路などが搭載される。

　電力変換装置は、高電圧が印加又は生成される電力変換回路を有するため、電力変換回路を筐体で覆い隠す構成とするのが一般的である（例えば、特開２００３－００９３０１号公報、特開２００５－１４３２００号公報参照）。筐体は、水滴または塵等が浸入しないように気密性が確保される。

　車両の組み付け工程では、ユニット生産された電力変換装置を車両に組み付ける際に、電力出力用の配線（例えばモータに駆動電流を供給する出力ケーブル）を電力変換装置に結線する工程が含まれることがある。大電流が流れる配線は、確実な接続が必要である。このため、このような配線の接続方法としては、通常、コネクタ接続でなく、配線を電力変換装置の筐体内部へ通して、配線を結線部に直接に接続する方法が採用される。結線部への配線接続は、筐体の作業窓からドライバー等を差し入れて行われる。

　結線部は、例えば、三相の交流電流が出力される３つの結線部など、複数箇所に設けられる。複数の結線部は、所定の絶縁距離を確保するため、あるいは、磁界の影響を考慮して、互いに離間して配置されるのが一般的である。このため、複数の結線部に対応する作業窓は、結線部が並ぶ方向に長い窓孔にするか、あるいは、複数の結線部と同一方向に並ぶ複数の窓孔から構成される。

　電力変換装置の筐体に作業窓を設ける場合、作業窓が開放されたときに安全を確保するインターロック機構を設ける必要がある。インターロック機構は、具体的には、作業窓の蓋が外されたときに、インターロックスイッチが切り換わって、電力の供給を遮断する機構などである。

　しかしながら、作業窓が一方向に長い範囲に設けられる場合、インターロック機構の一部を構成する蓋を、どのように構成すれば良いかという課題が生じる。

　例えば、金属製の蓋を採用し、蓋がガスケットを介して筐体に締結される構成とした場合、高い気密性を確保することができるが、インターロックスイッチを切り換える構造（例えば突起）を蓋に設けるには、蓋が樹脂製である場合と比較して成形が難しくなり、工数も増えるためにコストが高くなる。

　一方、樹脂製の蓋を採用し、Ｏリングを備えた蓋が筐体に締結される構成とした場合、インターロックスイッチを切り換える構造（例えば突起）は、樹脂成型により低コストに且つ高い自由度で蓋に設けることができる。例えば、最適な形状の突起部を容易に蓋に設けることができる。しかしながら、長方形状など一方に長い形状の蓋をシールする場合、同様な形状のＯリングを用意する必要が生じるが、この形状の一方の長さが長くなるほどＯリングで気密性を維持することが難しくなる問題があった。

　また、複数の結線部に対応させて複数組の作業窓および蓋を独立に設けたのでは、蓋の数だけインターロック機構を設ける必要が生じるという課題がある。

　以上のことから、本実施の形態では、電力変換装置の作業窓の気密性を確保し、かつ、インターロック機構の製造の容易性を図ることができるようにする。

　＜実施の形態２の説明＞
　本実施の形態の電力変換装置１００の基本構成は、図１と同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、実施の形態１と異なる点について説明する。

［作業窓の構成］
　本実施の形態の電力変換装置１００において、筐体１１には、図６に示すように、三相の出力ケーブル４２をインバータ１３に直接接続するための２つの作業窓１１１、１１２が設けられている。

　図７は、本実施の形態の電力変換装置の作業窓および蓋の構造を示す分解斜視図である。図８は、作業窓に蓋が固定された状態を示す斜視図である。図９は、作業窓を示す正面図である。図１０は、作業窓に第１の蓋を固定した状態を示す正面図である。図１１は、作業窓に第１の蓋および第２の蓋を固定した状態を示す正面図である。

　作業窓１１１、１１２は、図９に示すように、筐体１１の外部から内部へ通じる貫通孔である。作業窓１１１、１１２は、３つの結線部１３１が面する位置に設けられる。３つの結線部１３１は、三相の交流電流をモータ４０へ伝送する３つの出力ケーブル４２の接続端子４２ａと、インバータ１３の出力端子とをネジ等で止着する部位である。

　３つの結線部１３１は、磁気的な影響、および、所定の絶縁距離を確保する必要から、離間して配置される。３つの結線部１３１は、インバータ１３の基板に沿って一列に配列される。

　３つの出力ケーブル４２は、筐体１１の下部の３つの貫通孔から筐体１１の内部にそれぞれ通される。３つの貫通孔は、３つのケーブルクランプ４２ｂが締められて気密性が確保される。

　一方の作業窓１１１は、一方に長い長穴形状である。具体的には、作業窓１１１は、３つの結線部１３１が並ぶ方向に長い長方形状（角をＲ形状にした長方形状）である。作業窓１１１には、２つの結線部１３１が面する。

　他方の作業窓１１２は、縦横の長さが大きく異ならない形状の穴である。具体的には、作業窓１１２は、略円形、又は、僅かに一方に長い楕円形状などである。作業窓１１２には、１つの結線部１３１が面する。

［作業窓の蓋の構成］
　筐体１１は、図７に示すように、作業窓１１１、１１２を塞ぐための複数の蓋５１、５２を有する。

　第１の蓋５１は、一方の作業窓１１１を塞ぐものであり、板金を加工してなる金属製の蓋である。蓋５１は、剛性の高いガスケット５１１を挟んで、ボルト等を介して筐体１１に締結される。なお、蓋５１は、剛性を有する部材であれば、金属製に限られない。

　第２の蓋５２は、他方の作業窓１１２を塞ぐものであり、樹脂により一体成型される。蓋５２には、後述するインターロックスイッチ１３５（図１２参照）を押す突起５２２（作用部に相当）が樹脂の一体成型により設けられている。なお、蓋５２は、インサート成形またはアウトサート成形により、一部が金属で一部が樹脂の構成としてもよい。

　蓋５２は、ボルト等を介して筐体１１に締結される。蓋５２には、弾力性を有するＯリング５２１（例えばゴム製のＯリング）が嵌められている。Ｏリング５２１は、蓋５２と作業窓１１２との間に挟まれて、これらの隙間をシールする。

　蓋５２には、筐体１１に締結されたときにもう一方の蓋５１に重なる重畳部５２ａが設けられている。重畳部５２ａは、蓋５１の締結部５１ａの上（筐体外方）に重なるように、例えば、蓋５１を締結するボルトの上に重なるように構成される。この構成により、図８および図１１に示すように、蓋５２が締結された状態では、もう一方の蓋５１のボルトが隠れて、もう一方の蓋５１の締結が解けないようになっている。すなわち、蓋５２を開けないことには、もう一方の蓋５１が開かない構造になっている。

　蓋５２に対応した作業窓１１２の近傍には、蓋５２が左右逆に取り付けられないように、突起１１３が設けられている。

［インターロック機構の構成］
　図１２は、実施の形態の電力変換装置のインターロック機構を示す平面図である。

　実施の形態の電力変換装置１００には、作業窓１１１、１１２が開放されたときに安全を確保するインターロック機構が設けられている。

　インターロック機構は、筐体１１の内部に配置されたインターロックスイッチ１３５と、インターロックスイッチ１３５に作用してスイッチを切り換える突起５２２とから、主に構成される。

　インターロックスイッチ１３５は、例えば、アーム１３５ａを押し込むことで切り換わる接触式のスイッチである。インバータ１３には、アーム１３５ａが押し込まれることで、インバータへの電力入力が行われ、アーム１３５ａの押し込みが開放されたときに、インバータへの電力入力が遮断される遮断回路が備わっている。

　突起５２２は、先に説明したように、蓋５２に設けられ、蓋５２が締結された状態で、作業窓１１２から筐体１１の内部へ突出し、インターロックスイッチ１３５のアーム１３５ａを押し込むように構成される。

　なお、インターロックスイッチ１３５は、接触方式とせず、突起５２２の近接により状態が切り換わる近接センサー方式のスイッチを採用してもよい。

［車両への搭載工程］
　実施の形態１と同様、本実施の形態の電力変換装置１００は車両に搭載される。これについて、図５Ａ、図５Ｂを用いて以下に説明する。

　図５Ａの車両１は、走行用のモータ４０が、前輪車軸の近傍に配置されている例である。電池３０は、車両１の底部（例えば座席シートの下）に配置される。この場合、電力変換装置１００は、モータ４０との距離が最短で接続可能な、車両１の前方の部位に配置されるとよい。

　図５Ｂの車両１は、走行用のモータ４０が、後輪車軸の近傍に配置されている例である。電池３０は、車両１の底部（例えば座席シートの下）に配置される。この場合、電力変換装置１００は、モータ４０との距離が最短で接続可能な、車両１の後方の部位に配置されるとよい。

　電力変換装置１００を車両１へ搭載する工程では、ユニット生産された電力変換装置１００を車両１へ搭載した後、あるいは、その過程で、出力ケーブル４２をインバータ１３に接続する工程が必要となる。

　ケーブル接続工程では、先ず、図７および図９に示したように、蓋５１、５２が開放された状態で、作業者が、作業窓１１１、１１２を介して３本の出力ケーブル４２の接続端子４２ａを、インバータ１３の結線部１３１に結線する。蓋５２が外れていることで、インターロックスイッチ１３５がオフになり、インバータ１３への電力入力が遮断される。よって、安全を確保した状態で結線作業を行うことができる。

　結線作業が済んだら、図１０に示すように、作業者は、一方の蓋５１を筐体１１に締結する。次に、図１１に示すように、他方の蓋５２を筐体１２に締結する。これらの締結により筐体１１の高い気密性が確保される。他方の蓋５２の締結により、インターロックスイッチ１３５がオンされて、インバータ１３への電力供給が可能となる。

　以上のように、本実施の形態の電力変換装置１００によれば、一方の蓋５２がもう一方の蓋５１に一部重なるように締結される。したがって、一方の蓋５２の開閉に連動するインターロック機構を設けるだけで、作業窓１１１、１１２の開放に伴う安全を確保することが可能となる。すなわち、一方の蓋５２を外さないと、もう一方の蓋５１が外れない。

　さらに、本実施の形態では、作業窓１１１、１１２を塞ぐために、複数の蓋５１、５２を有している。これにより、互いに離間して配置される複数の結線部に対応して、作業窓１１１、１１２が一方に長い範囲に設けられる構成でも、インターロック機構の作用部（例えば突起）が必要な第２の蓋５２を、小さい形状（或いは上下左右の寸法が大きく異ならない形状）にすることができる。これにより、第２の蓋５２を樹脂製として、インターロック機構の作用部（例えば突起）を容易に且つ低コストに設けることが可能となり、且つ、Ｏリングにより、高い気密性を容易に確保することができる。

　また、本実施の形態では、インターロック機構の作用部（例えば突起）を必要としない第１の蓋５１、および、それに対応する作業穴１１１は、一方に長い形状として、２つの結線部１３１が面するように構成される。これにより、部品点数の削減、および、結線作業の効率向上が図られる。

　以上、本発明の実施の形態２について説明したが、上記説明は一例であり、例えば以下の変形が可能である。

　上記実施の形態２では、インターロック機構として、作業窓１１１、１１２が開放したときに、インバータ１３に電力供給が遮断される構成を例示した。しかしながら、インターロック機構は、少なくとも結線部１３１への高電圧の印加が遮断される構成としてもよい。

　また、上記実施の形態２では、２つの作業窓１１１、１１２と２つの蓋５１、５２とを有する構成を例示したが、ｎ個（ｎは３以上の自然数）の作業窓とｎ個の蓋とを有する構成としてもよい。この場合、ｎ個の蓋は、各々が他の蓋と一部が重なるように構成し、最後の１つを除く各々の蓋が、他の蓋が外されないと外れないように構成すればよい。そして、最後に締結される蓋にインターロック機構の作用部（例えば突起）が設けられればよい。

　また、上記実施の形態２では、２つの作業窓１１１、１１２と２つの蓋５１、５２とを有する構成を例示したが、１つの作業窓と、２つの蓋とを有する構成としてもよい。この場合、第１の蓋が１つの作業窓の全周を覆いつつ、第１の蓋の一部に小さな作業窓となる貫通孔を設けておき、この第１の蓋に設けられた作業窓を第２の蓋が覆う構成とすればよい。

　また、上記実施の形態２では、第１の蓋５１の締結部５１ａ（ボルト）の上に、第２の蓋５２の一部が重なる構成を例示した。しかしながら、第１の蓋５１の締結部以外の部位に第２の蓋５２が重なって、第２の蓋５２を外さないと第１の蓋５１が外れない構成としてもよい。また、蓋５１と蓋５２との重なり部分に、両者をまとめて筐体１１に締結する構成、例えば、蓋５１および蓋５２に重なり合う挿通穴が設けられ、１つのボルトが両者の挿通穴を通って筐体１１に締結される構成としてもよい。

　また、上記実施の形態２では、作業窓１１１、１１２は、モータ４０の出力ケーブル４２を結線するための作業窓であると説明したが、作業窓は、例えば、電力を入力するハーネスの端子結線用、その他、様々な目的で設けられる作業窓としてもよい。

　また、上記実施の形態２では、電力変換装置の筐体に収容される回路として、インバータ１３、充電装置１４およびジャンクションボックス１５を例に示した。しかしながら、電力変換装置の筐体に収容される回路としては、インバータのみ、充電回路のみ、その他、高電圧が印加又は生成される種々の強電回路が採用されてもよい。

　＜発明の一態様の概要＞
　続いて、本発明に係る一態様の概要を記載する。

　態様１は、外部電源から電池へ充電を行う充電装置と、前記電池の電流を直流から交流に変換してモータへ供給するインバータと、電気的接続を中継するジャンクションボックスとを有する電力変換装置であって、前記インバータ、前記充電装置、および前記ジャンクションボックスが１つの筐体内に収容され、前記充電装置と前記ジャンクションボックスとが電気的に接続され、かつ、前記ジャンクションボックスと前記インバータとが電気的に接続され、前記ジャンクションボックスと前記インバータは、バスバーで接続される、電力変換装置。

　態様２は、前記筐体内にＤＣ／ＤＣコンバータが収容される、態様１記載の電力変換装置。

　態様３は、前記充電装置および前記インバータは、それぞれ、前記ジャンクションボックスを介して前記電池に接続される、態様１記載の電力変換装置。

　態様４は、前記電池は、車両の後部または底部に設置されており、前記ジャンクションボックスは、前記筐体内において前記電池と最短距離で接続される位置に配置される、態様１記載の電力変換装置。

　態様５は、前記筐体は、仕切り部材によって内部が複数の空間に分けられており、前記インバータと前記ジャンクションボックスは、それぞれ、別々の空間に備えられ、前記インバータと前記ジャンクションボックスは、前記仕切り部材に設けられた開口部を貫く前記バスバーを介して接続される、態様１記載の電力変換装置。

　態様６は、前記仕切り部材の前記開口部を形成する部分は、絶縁被覆される、態様５記載の電力変換装置。

　態様７は、前記ジャンクションボックスの少なくとも一部は、絶縁部を有し、かつ、前記開口部に挿入され、かつ、前記バスバーの接続部として機能する、態様５記載の電力変換装置。

　態様８は、前記筐体の内部は、前記仕切り部材によって第１空間と第２空間に分けられ、前記第１空間を形成する第１筐体と、前記第２空間を形成する第２筐体とは分離可能であり、前記第１筐体と前記第２筐体は、前記第１空間と前記第２空間のそれぞれに、前記第１筐体と前記第２筐体とを締結する締結部を有する、態様５記載の電力変換装置。

　態様９は、前記第２筐体は蓋部を備え、前記第１筐体の上に前記第２筐体が重ねられて締結された場合、前記第２筐体のみが、前記第２筐体の蓋部の開状態を検知するインターロックを備える、態様８記載の電力変換装置。

　態様１０は、前記筐体に設けられ、前記筐体の外部から内部へ通じる作業窓と、前記作業窓を塞ぐ複数の蓋と、前記複数の蓋の開閉状態に連動するインターロック機構と、を具備し、前記複数の蓋は、第１の蓋と、前記第１の蓋の一部の上に重なって前記筐体に固定される第２の蓋とを含み、前記インターロック機構は、前記筐体の内部に配置されたインターロックスイッチと、前記第２の蓋に設けられ、前記インターロックスイッチに作用して前記インターロックスイッチを切り換える作用部と、を有する、態様１記載の電力変換装置。

　態様１１は、前記第１の蓋と前記第２の蓋との重なり部分に、前記第１の蓋を前記筐体に締結する締結部が設けられている、態様１０記載の電力変換装置。

　態様１２は、前記作業窓には、三相交流電力を伝送する三相ケーブルの３つの結線部が面し、前記作業窓は、一方向に長い窓孔、一方向に並ぶ複数の窓孔、又は、これらの組み合わせから構成される、態様１０記載の電力変換装置。

　態様１３は、前記第１の蓋は、金属製の蓋であり、前記作業窓のうち前記３つの結線部の２つの結線部が面する部分を塞ぎ、前記第２の蓋は、少なくとも一部が樹脂製の蓋であり、前記作業窓のうち前記３つの結線部の残り１つの結線部が面する部分を塞ぐ、態様１２記載の電力変換装置。

　態様１４は、前記第１の蓋は、ガスケットを挟んで前記筐体に固定される金属製の蓋であり、前記第２の蓋は、Ｏリングを挟んで前記筐体に固定される、少なくとも一部が樹脂製の蓋である、態様１０記載の電力変換装置。

　態様１５は、インバータは、車両に搭載されるモータに交流電力を出力するインバータ回路である、態様１記載の電力変換装置。

　態様１６は、仕切り部材によって内部が複数の空間に分けられた筐体の前記仕切り部材に設けられた開口部に挿入する凸部を有し、前記凸部は、絶縁部を有し、かつ、バスバーの接続部として機能する、ジャンクションボックス。

　２０１３年４月４日出願の特願２０１３－０７８５４４、２０１３年４月４日出願の特願２０１３－０７８５４６、および２０１３年７月４日出願の特願２０１３－１４０５２６の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本発明は、車両に搭載される電力変換装置に適用することができる。

　１　車両
　１０　仕切り部材（底面部材）
　１１、１２　筐体
　１３　インバータ
　１４　充電装置
　１５　ジャンクションボックス
　１６　バスバー
　１７　開口部
　１８　蓋部
　１９　外部電源接続部
　２０　外部電源
　２１　ネジ
　２２　ネジ穴
　２３　絶縁部
　２４　凸部
　３０　電池
　４０　モータ
　４２　出力ケーブル
　４２ａ　接続端子
　４２ｂ　ケーブルクランプ
　５１　蓋（第１の蓋）
　５１ａ　締結部
　５２　蓋（第２の蓋）
　５２２　突起（作用部）
　５２ａ　重畳部
　１００　電力変換装置
　１１１、１１２　作業窓
　１１３　突起
　１３１　結線部
　１３５　インターロックスイッチ
　１３５ａ　アーム
　５１１　ガスケット
　５２１　Ｏリング

Claims

　外部電源から電池へ充電を行う充電装置と、前記電池の電流を直流から交流に変換してモータへ供給するインバータと、電気的接続を中継するジャンクションボックスとを有する電力変換装置であって、
　前記インバータ、前記充電装置、および前記ジャンクションボックスが１つの筐体内に収容され、
　前記充電装置と前記ジャンクションボックスとが電気的に接続され、かつ、前記ジャンクションボックスと前記インバータとが電気的に接続され、
　前記ジャンクションボックスと前記インバータは、バスバーで接続される、
　電力変換装置。
　前記筐体内にＤＣ／ＤＣコンバータが収容される、
　請求項１記載の電力変換装置。
　前記充電装置および前記インバータは、それぞれ、前記ジャンクションボックスを介して前記電池に接続される、
　請求項１記載の電力変換装置。
　前記電池は、車両の後部または底部に設置されており、
　前記ジャンクションボックスは、前記筐体内において前記電池と最短距離で接続される位置に配置される、
　請求項１記載の電力変換装置。
　前記筐体は、仕切り部材によって内部が複数の空間に分けられており、
　前記インバータと前記ジャンクションボックスは、それぞれ、別々の空間に備えられ、
　前記インバータと前記ジャンクションボックスは、前記仕切り部材に設けられた開口部を貫く前記バスバーを介して接続される、
　請求項１記載の電力変換装置。
　前記仕切り部材の前記開口部を形成する部分は、絶縁被覆される、
　請求項５記載の電力変換装置。
　前記ジャンクションボックスの少なくとも一部は、絶縁部を有し、かつ、前記開口部に挿入され、かつ、前記バスバーの接続部として機能する、
　請求項５記載の電力変換装置。
　前記筐体の内部は、前記仕切り部材によって第１空間と第２空間に分けられ、
　前記第１空間を形成する第１筐体と、前記第２空間を形成する第２筐体とは分離可能であり、
　前記第１筐体と前記第２筐体は、前記第１空間と前記第２空間のそれぞれに、前記第１筐体と前記第２筐体とを締結する締結部を有する、
　請求項５記載の電力変換装置。
　前記第２筐体は蓋部を備え、前記第１筐体の上に前記第２筐体が重ねられて締結された場合、
　前記第２筐体のみが、前記第２筐体の蓋部の開状態を検知するインターロックを備える、
　請求項８記載の電力変換装置。
　前記筐体に設けられ、前記筐体の外部から内部へ通じる作業窓と、
　前記作業窓を塞ぐ複数の蓋と、
　前記複数の蓋の開閉状態に連動するインターロック機構と、を具備し、
　前記複数の蓋は、第１の蓋と、前記第１の蓋の一部の上に重なって前記筐体に固定される第２の蓋とを含み、
　前記インターロック機構は、
　前記筐体の内部に配置されたインターロックスイッチと、
　前記第２の蓋に設けられ、前記インターロックスイッチに作用して前記インターロックスイッチを切り換える作用部と、を有する、
　請求項１記載の電力変換装置。
　前記第１の蓋と前記第２の蓋との重なり部分に、前記第１の蓋を前記筐体に締結する締結部が設けられている、
　請求項１０記載の電力変換装置。
　前記作業窓には、三相交流電力を伝送する三相ケーブルの３つの結線部が面し、
　前記作業窓は、一方向に長い窓孔、一方向に並ぶ複数の窓孔、又は、これらの組み合わせから構成される、
　請求項１０記載の電力変換装置。
　前記第１の蓋は、金属製の蓋であり、前記作業窓のうち前記３つの結線部の２つの結線部が面する部分を塞ぎ、
　前記第２の蓋は、少なくとも一部が樹脂製の蓋であり、前記作業窓のうち前記３つの結線部の残り１つの結線部が面する部分を塞ぐ、
　請求項１２記載の電力変換装置。
　前記第１の蓋は、ガスケットを挟んで前記筐体に固定される金属製の蓋であり、
　前記第２の蓋は、Ｏリングを挟んで前記筐体に固定される、少なくとも一部が樹脂製の蓋である、
　請求項１０記載の電力変換装置。
　仕切り部材によって内部が複数の空間に分けられた筐体の前記仕切り部材に設けられた開口部に挿入する凸部を有し、
　前記凸部は、
　絶縁部を有し、かつ、バスバーの接続部として機能する、
　ジャンクションボックス。