JP5741205B2 - Power control unit - Google Patents
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Description
この発明は、パワーコントロールユニットの構造に関する。 The present invention relates to the structure of a power control unit.
たとえば、ハイブリッド(HV)車両に用いられるパワーコントロールユニットは、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)、インバータ、コンデンサ、および電圧変換器(DC/DCコンバータ)の機器を有する。これらの機器は、それぞれの機器が筐体に収容され、これらの筐体が積層されることで、パワーコントロールユニットとして一つの筐体を構成する。 For example, a power control unit used in a hybrid (HV) vehicle includes an electronic control unit (ECU), an inverter, a capacitor, and a voltage converter (DC / DC converter). Each of these devices is housed in a case, and these cases are stacked to constitute one case as a power control unit.
インバータを含むインバータ筐体には、インバータの発熱量が多いため、インバータを冷却するための冷却機構が設けられる。また、電圧変換器は、多くの電子部品が実装された回路基板を有し、電子部品からの発熱も大きいため、効率良く電圧変換器を冷却する必要がある。 Since the inverter housing including the inverter has a large amount of heat generated by the inverter, a cooling mechanism for cooling the inverter is provided. In addition, since the voltage converter has a circuit board on which many electronic components are mounted, and the heat generated from the electronic components is large, it is necessary to cool the voltage converter efficiently.
特許文献1(特開2010−022161号公報)、特許文献2(特開2009−291044号公報)、特許文献3(特開2007−329230号公報)、および特許文献4(特開2005−278277号公報)には、電気接続箱、電子回路装置、および電動機に関する冷却構造が開示されている。 Patent Document 1 (JP 2010-022161 A), Patent Document 2 (JP 2009-291044 A), Patent Document 3 (JP 2007-329230 JP), and Patent Document 4 (JP 2005-278277 A). (Patent Publication) discloses a cooling structure related to an electric junction box, an electronic circuit device, and an electric motor.
近年、パワーコントロールユニットにおいて、電圧変換器の構成部品であるトランスの巻き線、チョークコイルの巻き線からの発熱による、電圧変換器を収容する筐体の内部における温度上昇を抑制する必要が生じている。 In recent years, in a power control unit, it has become necessary to suppress the temperature rise inside the casing that houses the voltage converter due to heat generated from the windings of the transformer and the choke coil that are components of the voltage converter. Yes.
この発明は上記課題を解決することを目的とし、電圧変換器の内部における温度上昇の抑制を図る構造を備えるパワーコントロールユニットを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power control unit having a structure for suppressing a temperature rise inside a voltage converter.
この発明に基づいたパワーコントロールユニットにおいては、内部に電圧変換器を含む電圧変換器筐体と、内部にインバータを含むとともに上記インバータの冷却機構を含むインバータ筐体とを備えるパワーコントロールユニットであって、上記電圧変換器筐体の外表面に設けられ、上記電圧変換器が電気的に接続される電圧変換器端子領域と、上記インバータ筐体の外表面に設けられる中継端子領域と、上記電圧変換器端子領域と上記中継端子領域とを電気的に接続するバスバーとを備える。 A power control unit based on the present invention is a power control unit comprising a voltage converter housing including a voltage converter therein, and an inverter housing including an inverter inside and a cooling mechanism for the inverter. A voltage converter terminal region provided on the outer surface of the voltage converter housing, to which the voltage converter is electrically connected, a relay terminal region provided on the outer surface of the inverter housing, and the voltage conversion A bus bar for electrically connecting the terminal area and the relay terminal area.
他の形態において、上記バスバーには、線材として棒材が用いられ、上記バスバーの両端部には、上記線材を板状に押し潰した端子部が形成されている。
他の形態において、上記中継端子領域は、上記バスバーの一端および外部ケーブルの一端を電気的に接続する中継プレートと、上記中継プレートと上記インバータ筐体の外表面との間を電気的に絶縁する絶縁構造とを含む。
In another embodiment, a rod is used as the wire for the bus bar, and terminal portions are formed by crushing the wire in a plate shape at both ends of the bus bar.
In another embodiment, the relay terminal region electrically insulates between a relay plate that electrically connects one end of the bus bar and one end of the external cable, and the relay plate and the outer surface of the inverter housing. Insulating structure.
他の形態において、内部にコンデンサを含むコンデンサ筐体をさらに備え、上記電圧変換器筐体と上記インバータ筐体との間に、上記コンデンサ筐体が設けられている。 In another form, the apparatus further includes a capacitor case including a capacitor, and the capacitor case is provided between the voltage converter case and the inverter case.
他の形態において、当該パワーコントロールユニットを車両に搭載した場合に、上記車両の前側に向く上記インバータ筐体の上記外表面に上記中継端子領域が設けられている。 In another form, when the power control unit is mounted on a vehicle, the relay terminal region is provided on the outer surface of the inverter casing facing the front side of the vehicle.
この発明に基づいたパワーコントロールユニットによれば、電圧変換器の内部における温度上昇の抑制を図ることが可能となる。 According to the power control unit based on the present invention, it is possible to suppress the temperature rise inside the voltage converter.
本発明に基づいた実施の形態におけるパワーコントロールユニットの構造について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。 The structure of the power control unit in the embodiment based on the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated. In addition, it is planned from the beginning to use the structures in the embodiments in appropriate combinations.
まず、図1および図2を参照して、ハイブリッド(HV)車両に用いられるパワーコントロールユニット回りの概略構造について説明する。なお、図1は、車両の平面構造を示す概略図、図2は、図1中の矢印A矢視におけるパワーコントロールユニット100の斜視図である。
First, a schematic structure around a power control unit used in a hybrid (HV) vehicle will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic view showing a planar structure of the vehicle, and FIG. 2 is a perspective view of the
図1を参照して、ハイブリッド(HV)車両1において、車両1の前側にエンジン10およびトランスアクスル20が配置される。トランスアクスル20は、モータジェネレータ(MG1,MG2)等を含む。モータジェネレータ(MG1.MG2)等は、パワーコントロールユニット100に接続されている。パワーコントロールユニット100には、車両1の後側に配置されたHVバッテリ50からパワーケーブル40を通じて電力が供給される。
Referring to FIG. 1, in a hybrid (HV)
図2を参照して、パワーコントロールユニット100は、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)110、インバータ120、コンデンサ130、および電圧変換器(以下、DC/DCコンバータと称する)140を有する。これらの各機器は、それぞれの機器が、ECU筐体110A、インバータ筐体120A、コンデンサ筐体130A、およびDC/DCコンバータ筐体140Aの内部に収容され、それぞれの筐体が積層されることで、パワーコントロールユニット100として一つの筐体を構成する。
Referring to FIG. 2,
インバータ筐体120Aの内部には、インバータ120の発熱量が多いため、インバータ120を冷却するための冷却機構(図示省略)が設けられている。
A cooling mechanism (not shown) for cooling the
DC/DCコンバータ筐体140Aの外表面において、本実施の形態では、車両1の進行方向から見て側面側に、DC/DCコンバータ140が外部電子機器と電気的に接続される電圧変換器端子領域200が設けられている。
In the present embodiment, on the outer surface of DC /
インバータ筐体120Aの外表面において、本実施の形態では、車両1の進行方向から見て前面側に、中継端子領域400が設けられている。
In the present embodiment, on the outer surface of
電圧変換器端子領域200と中継端子領域400とは、パワーコントロールユニット100の外表面に沿って回り込むように、バスバー300により電気的に接続されている。また、中継端子領域400には、外部電子機器(たとえば、リレーボックス)と電気的に接続される外部ケーブル500の一端が接続されている。
The voltage
(バスバー300の構造)
次に、図3を参照して、バスバー300の構造について説明する。図3は、パワーコントロールユニット100に用いられるバスバー300の端部構造を示す図である。本実施の形態におけるバスバー300の線材には、中実の丸棒301が用いられている。丸棒301には、たとえば、直径約6mm程度の銅丸棒が用いられる。丸棒301の表面は、樹脂製の絶縁皮膜302で覆われている。なお、丸棒に限らず、棒材であれば断面が矩形であってもかまわない。
(Structure of bus bar 300)
Next, the structure of the
バスバー300の両端部には、端子部301aが形成されている。両端部に設けられる端子部301aの形状は同じであるため、一方端側の端子部301aの構造のみを、図3に示している。
端子部301aは、丸棒301の線材を板状に押し潰した矩形形状を有している。端子部301aの略中央部には、端子台側に固定する際に用いることのできるボルト孔301hが開口されている。
The
(電圧変換器端子領域200)
次に、図4を参照して、電圧変換器端子領域200の構造について説明する。図4は、パワーコントロールユニット100に用いられる電圧変換器端子領域200の内部構造を示す断面図である。DC/DCコンバータ140の構成機器であるトランス、チョークコイル等が実装された回路基板141に、ボルト143を用いてアルミ製の端子台142が固定されている。
(Voltage converter terminal area 200)
Next, the structure of the voltage
ここで、DC/DCコンバータ筐体140Aの材料には、放熱性能を高めるとともに、接地電位を印加する目的からアルミが用いられている。このため、端子台142とDC/DCコンバータ筐体140Aとの間は、樹脂製のスペーサ204を用いて絶縁されている。スペーサ204には、熱伝導および電気絶縁に優れた樹脂材料を用いることが好ましい。たとえば、PBT(PBT:ポリブチレンテレフタレート)樹脂を用いると良い。
Here, aluminum is used as the material of the DC /
端子台142には、ボルト202およびワッシャ203を用いて、バスバー300の一端側の端子部301aが電気的に接続するように連結されている。また、電圧変換器端子領域200は、スペーサ204から露出する端子台142、端子部301aおよびボルト202を覆うように樹脂製のカバー201を有している。
The
(中継端子領域400)
次に、図5を参照して、中継端子領域400の構造について説明する。図5は、パワーコントロールユニット100に用いられる中継端子領域400の内部構造を示す断面図である。なお、図示は省略しているが、本実施の形態におけるインバータ筐体120Aの内部には、水冷の冷却機構が内蔵されている。
(Relay terminal area 400)
Next, the structure of the
この中継端子領域400には、中継端子ケース401が、インバータ筐体120Aに対して、ボルト410およびワッシャ411を用いて固定されている。ボルト410と中継端子ケース401との間には、絶縁スペーサ412が内装されている。
In the
中継端子ケース401は、バスバー300の他端側の端子部301aを電気的に接続する第1端子ボルト402と、外部ケーブル500の一端側に設けられた端子部501aを電気的に接続する第2端子ボルト405とが収容されている。第1端子ボルト402には、ナット403を用いて端子部301aと連結バー404とが共締めされている。第2端子ボルト405には、ナット406を用いて端子部501aと連結バー404とが共締めされている。これにより、バスバー300と外部ケーブル500とが電気的に接続されることになる。
The
また、中継端子ケース401は、第1端子ボルト402、第2端子ボルト405、端子部301a,501a、連結バー404、およびナット403,405を覆うように樹脂製のカバー410を有している。
Further, the
また、中継端子ケース401のインバータ筐体120Aに対向する面と、インバータ筐体120Aの表面との間には、絶縁部材600が設けられている。これは、DC/DCコンバータ筐体140Aと同様に、インバータ筐体120Aには、放熱性能を高めるとともに、接地電位を印加する目的からアルミ材料が用いられている。
An insulating
このため、12Vの電圧が印加される第1端子ボルト402および第2端子ボルト405とインバータ筐体120Aとの間の絶縁性能をより高めるためである。なお、中継端子ケース401、絶縁スペーサ412、および、絶縁部材600には、熱伝導および電気絶縁に優れた樹脂材料を用いることが好ましい。たとえば、PBT(PBT:ポリブチレンテレフタレート)樹脂を用いると良い。
For this reason, it is for improving the insulation performance between the 1st terminal volt |
なお、絶縁部材600に代わり、中継端子ケース401のインバータ筐体120Aに対向する面の樹脂厚さを、他の領域に比べ厚くすることで、中継端子ケース401のインバータ筐体120Aに対向する面の絶縁性能および熱伝導性能を高めることも可能である。
In addition, instead of the insulating
また、中継端子ケース401のみで、絶縁性能および熱伝導性能が十分である場合には、図6の他の内部構造の断面図に示すように、絶縁部材600を設けず、中継端子ケース401のインバータ筐体120Aに対向する面とインバータ筐体120Aとの間に隙間を設ける構成を採用することも可能である。
In addition, when the insulation performance and the heat conduction performance are sufficient only with the
このように本実施の形態におけるパワーコントロールユニット100によれば、DC/DCコンバータ筐体140Aの外表面には、DC/DCコンバータ140が外部電子機器と電気的に接続される電圧変換器端子領域200が設けられ、インバータ筐体120Aの外表面には、中継端子領域400が設けられ、電圧変換器端子領域200と中継端子領域400とは、バスバー300により電気的に接続されている。
As described above, according to the
これにより、DC/DCコンバータ140により発生した熱は、電圧変換器端子領域200を通じてバスバー300に放熱されることになる。また、バスバー300は、インバータ筐体120Aの外表面に設けられた中継端子領域400に接続されている。インバータ筐体120Aは、内部に設けられた冷却機構により冷却されていることから、バスバー300に伝熱したDC/DCコンバータ140の熱も、中継端子領域400において冷却されることになる。
Thereby, the heat generated by the DC /
これにより、バスバー300を用いてDC/DCコンバータ140により発生した熱をインバータ筐体120Aを用いて効率良く冷却することが可能となる。また、バスバー300の丸棒301に銅丸棒を用いることで熱伝導が促進される。さらに、端子部301aを丸棒301の線材を板状に押し潰した一体構造であるため、端子部301aと丸棒301との熱伝導の損失を小さくすることを可能としている。
Thus, the heat generated by the DC /
また、本実施の形態におけるパワーコントロールユニット100において、電圧変換器端子領域200を車両1の進行方向から見て側面側に設け、中継端子領域400を、車両1の進行方向から見て前面側に設けている。これにより、バスバー300の引き回し距離を短くすることができ、熱伝導の促進、および、配線における電力損失の最小化を図ることが可能となる。
In
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、10 エンジン、20 トランスアクスル、40 パワーケーブル、50 バッテリ、100 パワーコントロールユニット、110A 筐体、120 インバータ、120A インバータ筐体、130 コンデンサ、130A コンデンサ筐体、140 DC/DCコンバータ、140A コンバータ筐体、141 回路基板、142 端子台、143,202,410 ボルト、200 電圧変換器端子領域、201,410 カバー、203,411 ワッシャ、204 スペーサ、300 バスバー、301 丸棒、301a,501a 端子部、301h ボルト孔、302 絶縁皮膜、400 中継端子領域、401 中継端子ケース、402 第1端子ボルト、403,405,406 ナット、404 連結バー、405 第2端子ボルト、412 絶縁スペーサ、500 外部ケーブル、600 絶縁部材。 1 vehicle, 10 engine, 20 transaxle, 40 power cable, 50 battery, 100 power control unit, 110A housing, 120 inverter, 120A inverter housing, 130 capacitor, 130A capacitor housing, 140 DC / DC converter, 140A converter Case, 141 circuit board, 142 terminal block, 143, 202, 410 volts, 200 voltage converter terminal area, 201, 410 cover, 203, 411 washer, 204 spacer, 300 bus bar, 301 round bar, 301a, 501a terminal part , 301h Bolt hole, 302 Insulating film, 400 Relay terminal area, 401 Relay terminal case, 402 First terminal bolt, 403, 405, 406 Nut, 404 Connecting bar, 405 Second terminal DOO, 412 an insulating spacer, 500 external cables, 600 an insulating member.
Claims (4)
前記電圧変換器筐体の外表面に設けられ、前記電圧変換器が電気的に接続される電圧変換器端子領域と、
前記インバータ筐体の外表面に設けられる中継端子領域と、
前記電圧変換器端子領域と前記中継端子領域とを電気的に接続するバスバーと、
を備え、
前記中継端子領域は、
前記バスバーの一端および外部ケーブルの一端を電気的に接続する中継プレートと、
前記中継プレートと前記インバータ筐体の外表面との間を電気的に絶縁する絶縁構造と、を含む、
パワーコントロールユニット。 A power control unit comprising a voltage converter housing including a voltage converter therein, and an inverter housing including an inverter inside and a cooling mechanism for the inverter,
A voltage converter terminal region provided on the outer surface of the voltage converter housing, to which the voltage converter is electrically connected;
A relay terminal area provided on the outer surface of the inverter housing;
A bus bar for electrically connecting the voltage converter terminal area and the relay terminal area;
Equipped with a,
The relay terminal area is
A relay plate for electrically connecting one end of the bus bar and one end of the external cable;
An insulating structure that electrically insulates between the relay plate and the outer surface of the inverter housing,
Power control unit.
前記バスバーの両端部には、前記線材を板状に押し潰した端子部が形成されている、請求項1に記載のパワーコントロールユニット。 The bus bar uses a bar as a wire,
The power control unit according to claim 1, wherein terminal portions obtained by crushing the wire rod into a plate shape are formed at both ends of the bus bar.
前記電圧変換器筐体と前記インバータ筐体との間に、前記コンデンサ筐体が設けられている、請求項1または2に記載のパワーコントロールユニット。 Further equipped with a capacitor housing including a capacitor inside,
The power control unit according to claim 1 or 2 , wherein the capacitor casing is provided between the voltage converter casing and the inverter casing.
前記車両の前側に向く前記インバータ筐体の前記外表面に前記中継端子領域が設けられている、請求項1から3のいずれかに記載のパワーコントロールユニット。 When the power control unit is mounted on a vehicle,
The power control unit according to any one of claims 1 to 3 , wherein the relay terminal area is provided on the outer surface of the inverter casing facing the front side of the vehicle.
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