JP2009303292A

JP2009303292A - 電動車両用パワーコントロールユニット

Info

Publication number: JP2009303292A
Application number: JP2008151481A
Authority: JP
Inventors: Jun Kokaji; 純小鍛治
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】電動車両の振動騒音特性の向上を図る。
【解決手段】電動車両用のパワーコントロールユニット２０において、複数の円筒型コンデンサ素子２５と、複数の円筒型コンデンサ素子２５が並べて収納されるコンデンサケース２４と、コンデンサケース２４が取り付けられる筐体２１と、コンデンサケース２４内に並べられたコンデンサ素子２５の各円筒面とコンデンサケース２４内面との間の隙間領域３０，３０ｂに対応するコンデンサケース２４の底板２４ａの外面領域に設けられ、コンデンサケース２４と筐体２１とを接続するブラケット２６と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両用パワーコントロールユニットの構造に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車などの電動車両は走行用のモータジェネレータと、車両駆動用電力を供給する二次電池と、二次電池の直流電力をモータジェネレータ駆動用の三相交流電力に変換してモータジェネレータに供給するインバータ装置とを備えている。インバータ装置は、スイッチング素子のスイッチング動作によって直流電力と交流電力とを相互に変換するもので、スイッチング素子の動作によって発生するパルス状の電流を平滑するためのコンデンサを備えている。インバータ装置はスイッチング素子とコンデンサとスイッチング素子を制御する制御基板とを筐体の内部に収納し、モータジェネレータと共に、例えば、車両前方のボンネットの中に配置される。この場合、例えば、特許文献１に記載されているように、インバータ装置は、モータジェネレータと一体となるようにモータジェネレータの上部に配置され、ボンネット内でのスペース効率を上げるように構成されている。

インバータ装置の内部に取り付けられるコンデンサ素子は円筒型であるため、コンデンサ素子はケースによって保持されている。コンデンサ素子のケースは、例えば、特許文献２に示すように、コンデンサ素子を収納する円筒形の部分をリブ板によって接続、一体化したものが用いられている。

特開２００１−１１９８９８号公報特開２００３−１９９３６３号公報

ところで、インバータ装置はスイッチング素子のスイッチング動作によって電流の変換を行い、コンデンサによって電流を平滑化して出力するものである。このため、コンデンサ素子にはスイッチング周波数の振動が発生する場合がある。特許文献１や特許文献２に記載された従来技術のコンデンサ素子のケースは、リブなどの剛性を高めて振動するコンデンサ素子を押さえ込む構造となっているため、コンデンサ素子の振動はコンデンサのケースからインバータ装置の筐体へと伝搬し、例えばピラーなどの車体の一部を振動させ、高周波の騒音を発生させる場合があり、振動騒音特性の低下を招くという問題があった。また、従来技術のコンデンサケースはケースの周縁に設けられたブラケットで筐体に取り付けられていることから、中央部がたわみやすく、振動が増幅されて筐体に伝搬することがあり、振動騒音特性の低下を招くという問題があった。

そこで、本発明は、電動車両の振動騒音特性の向上を図ることを目的とする。

本発明の電動車両用パワーコントロールユニットは、複数の円筒型コンデンサ素子と、複数の円筒型コンデンサ素子が並べて収納されるコンデンサケースと、コンデンサケースが取り付けられる筐体と、コンデンサケース内に並べられたコンデンサ素子の円筒面とコンデンサケース内面との間の隙間領域またはコンデンサケース内に並べられたコンデンサ素子の円筒面間の隙間領域に対応するコンデンサケース外面領域に設けられ、コンデンサケースと筐体とを接続するブラケットと、を有することを特徴とする。

本発明の電動車両用パワーコントロールユニットにおいて、ブラケットは、隙間領域中央に対応するコンデンサケース外面領域に設けられること、としても好適であるし、ブラケットは、コンデンサケースの重力方向下側にある面に設けられていること、としても好適である。

本発明は、電動車両の振動騒音特性の向上を図ることが出来るという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、電動車両１０は、車両前方のエンジンルーム１２の中に搭載されたモータジェネレータ１１と、モータジェネレータ１１の上部に取り付けられたパワーコントロールユニット２０と、車両後方に積載され、車両駆動用の電力を供給する二次電池１３と、を備えている。二次電池１３の直流電力はパワーコントロールユニット２０によって昇圧され、三相交流電力に変換されてモータジェネレータ１１に供給される。

図２に示すように、パワーコントロールユニット２０は、アルミ製の筐体２１と、筐体２１の下部に取り付けられたプラスチック製のコンデンサケース２４と、コンデンサケース２４の上に配置され筐体２１に取り付けられた昇圧コンバータ基板２３と、昇圧コンバータ基板２３の上に配置され筐体２１に取り付けられたインバータ基板２２と、を備えている。昇圧コンバータ基板２３には、二次電池１３からの電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータ回路が形成されており、インバータ基板２２には二次電池１３の直流電力を三相交流電力に変換するインバータ回路が形成されている。

図２、図３に示すように、コンデンサケース２４には、円筒形のコンデンサ素子２５が横に並べて収納され、コンデンサケース２４とコンデンサ素子２５の隙間領域３０にはポッティング材２９が充填されている。ポッティング材２９は、ウレタン等の樹脂である。コンデンサケース２４の深さは中に収納されるコンデンサ素子２５の直径と略同等の大きさであり、コンデンサケース２４の内幅は収納される複数のコンデンサ素子２５の直径の合計長さと略同等となっている。このため、コンデンサ素子２５の円筒面の上端と下端とは、それぞれコンデンサケース２４の上板と底板２４ａの内面に接し、コンデンサ素子２５は水平方向に互いに円筒面が接すると共に、両端のコンデンサ素子２５はそれぞれコンデンサケース２４の両側板２４ｂの内面に接している。コンデンサ素子２５とコンデンサケース２４の底板２４ａの内面との間の三角形状の隙間領域３０にはポッティング材２９が入り込んでいる。ポッティング材２９の厚さは、コンデンサ素子２５とコンデンサケース２４の底板２４ａ内面との接する部分では略ゼロであるが、コンデンサ素子２５の間の中央に向かって次第に厚くなり、コンデンサ素子２５間の中央では略コンデンサ素子２５の半径と同等の厚さとなっている。また、コンデンサケース２４の側板２４ｂとコンデンサケース２４の側板２４ｂに接するように収納されたコンデンサ素子２５との間の三角形状の隙間領域３０ｂにもポッティング材２９が入り込んでいる。隙間領域３０ｂは隙間領域３０の約半分の大きさである。

ポッティング材２９の充填された隙間領域３０，３０ｂに対応するコンデンサケース２４の底板２４ａの下面の領域にはブラケット２６が取り付けられている。本実施形態では図２に示すように、ブラケット２６は前後のコンデンサケース２４の両側板２４ｂと、中間の４箇所の合計１２箇所に取り付けられている。ブラケット２６と対応する筐体２１の底板２１ａの内面側には取り付け用ラグ２８が設けられている。各ブラケット２６は各取り付け用ラグ２８にボルト２７によって固定されている。このようにコンデンサケース２４は重力方向下側から支持されるよう構成されている。

このように構成されたパワーコントロールユニット２０が動作すると、インバータ素子のスイッチング周波数でコンデンサ素子２５に発生した振動は、隙間領域３０，３０ｂに充填されているポッティング材２９によって減衰されてブラケット２６まで伝搬する。このため、ブラケット２６に伝搬される振動が低減され、コンデンサケース２４から筐体２１に伝搬する振動が低減される。

本実施形態では、このように、コンデンサケース２４の底板２４ａに設けられるブラケット２６の位置をコンデンサ素子２５の間の隙間領域３０，３０ｂに対応する位置とすることによって、コンデンサ素子２５からの振動をポッティング材２９によって効率的に減衰させてからブラケット２６に伝搬させることができ、筐体２１の振動を低減することができる。このため、筐体２１の振動によって発生する電動車両１０の騒音振動を低減することができる。また、本実施形態では、コンデンサケース２４の底板２４ａを１２箇所のブラケット２６によって筐体２１に取り付けるようにしていることから、プラスチック製のコンデンサケース２４の振動を低減することができ、この点からも電動車両１０の振動騒音を低減することができる。

本実施形態では、ブラケット２６の位置はコンデンサ素子２５の間の中央として説明したが、ポッティング材２９が充填されている隙間領域３０，３０ｂに対応した位置に設けるのであれば、中央に限らず、どちらかのコンデンサ素子２５によった位置に設けてもよい。

図４を参照しながら、本発明の他の実施形態について説明する。図１から図３を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図４に示すように、本実施形態では、３×３の９個の円筒形のコンデンサ素子２５がコンデンサケース２４に立てて並べられている。図４（ａ）に示すように、コンデンサケース２４を上面から見ると、各コンデンサ素子２５の各円筒面相互の間にはひし形状の隙間領域３０ａができ、コンデンサケース２４の側板２４ｂの内面との間には三角形状の隙間領域３０，３０ｂができる。各隙間領域３０，３０ａ，３０ｂに対応するコンデンサケース２４の底板２４ａの下面にはそれぞれブラケット２６が設けられている。本実施形態ではブラケット２６は１６個設けられている。図４（ｂ）に示すように、ブラケット２６と対応する筐体２１の底板２１ａの内面側には取り付け用ラグ２８が設けられている。各ブラケット２６は各取り付け用ラグ２８にボルト２７によって固定されている。

本実施形態も先に説明した実施形態と同様の効果を奏する。

本発明の実施形態におけるパワーコントロールユニットが搭載された電動車両を示す説明図である。本発明の実施形態におけるパワーコントロールユニットの斜視図である。本発明の実施形態におけるパワーコントロールユニットの筐体とコンデンサケースの断面を示す説明図である。本発明の他の実施形態におけるパワーコントロールユニットの筐体とコンデンサケース水平断面と縦断面とを示す説明図である。

符号の説明

１０電動車両、１１モータジェネレータ、１２エンジンルーム、１３二次電池、２０パワーコントロールユニット、２１筐体、２１ａ底板、２２インバータ基板、２３昇圧コンバータ基板、２４コンデンサケース、２４ａ底板、２４ｂ側板、２５コンデンサ素子、２６ブラケット、２７ボルト、２８取り付け用ラグ、２９ポッティング材、３０，３０ａ，３０ｂ隙間領域。

Claims

電動車両用パワーコントロールユニットであって、
複数の円筒型コンデンサ素子と、
複数の円筒型コンデンサ素子が並べて収納されるコンデンサケースと、
コンデンサケースが取り付けられる筐体と、
コンデンサケース内に並べられたコンデンサ素子の円筒面とコンデンサケース内面との間の隙間領域またはコンデンサケース内に並べられたコンデンサ素子の円筒面間の隙間領域に対応するコンデンサケース外面領域に設けられ、コンデンサケースと筐体とを接続するブラケットと、
を有することを特徴とする電動車両用パワーコントロールユニット。
請求項1に記載の電動車両用パワーコントロールユニットであって、
ブラケットは、隙間領域中央に対応するコンデンサケース外面領域に設けられること、
を特徴とする電動車両用パワーコントロールユニット。
請求項１または２に記載の電動車両用パワーコントロールユニットであって、
ブラケットは、コンデンサケースの重力方向下側にある面に設けられていること、
を特徴とする電動車両用パワーコントロールユニット。