JP6451589B2

JP6451589B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP6451589B2
Application number: JP2015206671A
Authority: JP
Inventors: 雄一望月; 和宏近藤
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2035-10-20
Also published as: JP2017079269A

Description

本発明は、電力変換装置に関するものである。

電力変換装置において、ケース内に、部品を実装した基板を配置するとともに、ケース側面に基板に繋がるコネクタを設けて、外部機器をコネクタを介してケース内の機器と接続する構成とすることが行われている。ここで、基板に実装したチップ部品を保護すべく基板にスリットまたは溝を設けて基板の撓み・歪を吸収する技術がある（特許文献１等）。

実開昭６３−１１５２５１号公報

ところで、回路基板に接続される入出力用コネクタの端子としてバスバーが使用されることがある。このようなバスバーは曲げ加工され、曲げ加工によってスプリングバックが生じる場合がある。スプリングバックしたバスバーからなる端子をそのまま用いて、基板にねじ締結する際に、基板が端子側に変形する虞がある。基板が変形すると、熱サイクルによってケースと基板とを締結するねじが緩む虞がある。

本発明の目的は、ケースと基板とを締結するねじの緩みを抑制することができる電力変換装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、上下が開口する枠体と四角板状のプレートとを有する有底箱状のケースと、本体部に板状のバスバーからなる端子が支持され、前記本体部が前記ケースに配置されるコネクタと、前記ケース内に配置され、前記コネクタの端子が電気的に接続される回路基板と、を備える電力変換装置において、前記ケースの側壁は前記本体部が配置される開口部を有し、前記端子は、前記ケース内において屈曲している屈曲部と、前記回路基板上のパターンにねじ締結される貫通孔とを有し、前記回路基板は、前記端子がねじ締結される第１の貫通孔を有する前記パターンと、前記ケースにねじ締結される第２の貫通孔と、前記第２の貫通孔の周囲において前記回路基板の厚み方向に開口する開口部とを有し、前記コネクタの端子が前記回路基板にねじ締結されているとともに、前記回路基板が前記ケースにねじ締結されていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、回路基板は、第２の貫通孔の周囲において回路基板の厚み方向に開口する開口部を有し、コネクタの端子が回路基板にねじ締結されているとともに回路基板がケースにねじ締結されている。よって、基板にスプリングバックしたコネクタをそのまま用いてコネクタの端子をねじ締結する際に、端子に向かって基板が変形しようとするが基板の開口部により変形が吸収される。このため、熱サイクルによるケースと基板とを締結するねじの緩みを抑制することができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の電力変換装置において、前記本体部が配置される開口部は、切欠きであるとよい。
この場合、屈曲形成された端子を有するコネクタの本体部を切欠きに容易に入れることができ、基板とケースとの間のデッドスペースを低減することができる。

請求項３に記載のように、請求項２に記載の電力変換装置において、前記コネクタの本体部は、前記ケースの側壁に沿って延びる突部を有し、前記突部と前記ケースの側壁とがねじ締結されているとよい。

この場合には、コネクタの本体部を切欠きに挿入した後に、ねじ締結でき、端子の設計自由度を向上させることができる。
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、屈曲形成される前記端子は、階段状であるとよい。

本発明によれば、ケースと基板とを締結するねじの緩みを抑制することができる。

実施形態における車載用充電器の斜視図。車載用充電器の分解斜視図。一方のプレートを取り外した状態での車載用充電器の平面図。一方のプレートおよび枠体を取り外した状態での車載用充電器の平面図。車載用充電器の回路図。コネクタの斜視図。車載用充電器の一部分解斜視図。車載用充電器の一部分解斜視図。図３のＡ−Ａ線に対応する部位での車載用充電器の一部断面図。車載用充電器の一部平面図。熱応力を説明するための断面図。車載用充電器の一部平面図。車載用充電器の一部平面図。（ａ），（ｂ）は比較例の車載用充電器の一部断面図。比較例の車載用充電器の一部断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図５に示すように、電力変換装置を構成する車載用充電器１０は車載のバッテリ１２を充電するための装置であり、例えば、乗用車の室内における座席の下に配置される。

車載用充電器１０は、交流電源接続部１１を介して外部の商用の交流電源に接続されるとともにバッテリ１２に接続される。車載用充電器１０は、ＡＣ入力部１３と、力率改善回路（ＰＦＣ回路）１４と、コンバータ回路１５と、充電電流・電圧検出部１６と、高圧バッテリ側フィルタ部１７とを備えている。そして、交流入力側（ＡＣ側）から、バッテリ１２への高圧出力側（バッテリ高圧側）に対し、順に、ＡＣ入力部１３、力率改善回路１４、コンバータ回路１５、充電電流・電圧検出部１６、高圧バッテリ側フィルタ部１７が接続されている。バッテリ１２の電圧は交流電源の電圧（例えば、１００Ｖ）より高い電圧である。

ＡＣ入力部１３は、スイッチ１８とコンデンサ１９，２０，２１を有している。交流電源接続部１１の端子１１ａ，１１ｂに例えば９０〜２６４Ｖの交流電源電圧が入力される。交流電源接続部１１の端子１１ａ，１１ｂにスイッチ１８を介してコンデンサ１９，２０，２１が接続されている。詳しくは、スイッチ１８を閉路した状態において交流電源接続部１１の端子１１ａとグランド間にコンデンサ１９が接続されるとともに端子１１ｂとグランド間にコンデンサ２１が接続され、さらに端子１１ａ，１１ｂ間にコンデンサ２０が接続される。そして、交流電源接続部１１の端子１１ａ，１１ｂからスイッチ１８を介して交流電源電圧を入力し、入力した交流電源電圧におけるノイズ成分がコンデンサ１９，２０，２１により低減される。

力率改善回路１４は、ＡＣ入力部１３の後段に設けられた昇圧チョッパ回路２２と、ドライブ回路２３とを備えている。入力した交流電源電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路２２は、第１のＨブリッジ回路２４とコイル２５，２６とコンデンサ２７と出力電圧検出回路（電圧センサ）２８と電流センサ２９とを備えている。第１のＨブリッジ回路２４は、４つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４と２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２からなり、各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２として絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）が使用されている。各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のコレクタとエミッタ間には、ダイオードＤ２，Ｄ４が、カソードがコレクタにアノードがエミッタに対応する状態で逆並列に接続されている。

ダイオードＤ１はカソードが正側配線に接続され、アノードがスイッチング素子Ｓ１のコレクタに接続されている。スイッチング素子Ｓ１のエミッタは負側配線に接続され、ダイオードＤ１のアノードとスイッチング素子Ｓ１のコレクタとの中点がコイル２５の第１端部に接続されている。ダイオードＤ３はカソードが正側配線に接続され、アノードがスイッチング素子Ｓ２のコレクタに接続されている。スイッチング素子Ｓ２のエミッタは負側配線に接続され、ダイオードＤ３のアノードとスイッチング素子Ｓ２のコレクタとの中点がコイル２６の第１端部に接続されている。コイル２５の第２端子が電流センサ２９を介してＡＣ入力部１３における正側配線（電源接続部１１の端子１１ａ側）と接続されている。コイル２６の第２端子がＡＣ入力部１３における負側配線（電源接続部１１の端子１１ｂ側）と接続されている。電流センサ２９は入力する交流電源電流値を検出する。コンデンサ２７は第１のＨブリッジ回路２４の出力側の正側配線と負側配線との間に接続されている。出力電圧検出回路２８はコンデンサ２７の両端電圧、即ち、力率改善回路１４（Ｈブリッジ回路２４）の出力電圧ＶＨを検出する。

ドライブ回路２３はスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のゲートと接続され、ドライブ回路２３はスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をデューティ制御、即ち、一定周期中のオン時間を調整して入力される交流電圧を直流電圧に変換する。また、ドライブ回路２３には出力電圧検出回路２８および電流センサ２９が接続され、出力電圧検出回路２８による検出電圧値および電流センサ２９による検出電流値がドライブ回路２３に取り込まれる。

コンバータ回路１５は、力率改善回路１４の後段に設けられた絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ３０と、絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ用ドライブ回路３１とを有している。絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、トランス３２と、トランス３２の一次側回路を構成する第２のＨブリッジ回路３３と、トランス３２の二次側回路を構成する整流回路３４とを有している。

第２のＨブリッジ回路３３は、４つのスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６と４つのダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８からなり、各スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６として絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）が使用されている。各スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６のコレクタとエミッタ間には、ダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８が、カソードがコレクタにアノードがエミッタに対応する状態で逆並列に接続されている。スイッチング素子Ｓ３は、コレクタが正側配線に接続され、エミッタがスイッチング素子Ｓ４のコレクタに接続されている。スイッチング素子Ｓ４のエミッタは負側配線に接続され、スイッチング素子Ｓ３のエミッタとスイッチング素子Ｓ４のコレクタとの中点がトランス３２の一次巻線３２ａの第１端部に接続されている。スイッチング素子Ｓ５は、コレクタが正側配線に接続され、エミッタがスイッチング素子Ｓ６のコレクタに接続されている。スイッチング素子Ｓ６のエミッタは負側配線に接続され、スイッチング素子Ｓ５のエミッタとスイッチング素子Ｓ６のコレクタとの中点がトランス３２の一次巻線３２ａの第２端部に接続されている。

整流回路３４はＨブリッジ回路により構成され、４つのダイオードＤ９，Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２からなる。ダイオードＤ１１はカソードが正側配線に接続され、アノードがダイオードＤ１２のカソードに接続されている。ダイオードＤ１２のアノードは負側配線に接続され、ダイオードＤ１１のアノードとダイオードＤ１２のカソードとの中点がトランス３２の二次巻線３２ｂの第１端子に接続されている。ダイオードＤ９はカソードが正側配線に接続され、アノードがダイオードＤ１０のカソードに接続されている。ダイオードＤ１０のアノードは負側配線に接続され、ダイオードＤ９のアノードとダイオードＤ１０のカソードとの中点がトランス３２の二次巻線３２ｂの第２端子に接続されている。

絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ用ドライブ回路３１はスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６のゲートと接続されている。また、絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ用ドライブ回路３１には出力電圧検出回路２８の検出信号が取り込まれる。絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ用ドライブ回路３１はスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６をオン・オフ制御するとともにその周波数も変更することができるようになっている。

充電電流・電圧検出部１６は、整流回路３４の後段に設けられ、バッテリ電圧検出回路３５と電流センサ３６を備えている。バッテリ電圧検出回路３５は整流回路（Ｈブリッジ回路）３４の出力電圧である正側配線と負側配線の間の電圧を検出する。電流センサ３６は整流回路（Ｈブリッジ回路）３４の出力側の負側配線に流れる電流を検出する。電流センサ３６の検出信号及びバッテリ電圧検出回路３５の検出信号は絶縁素子（図示略）を介してドライブ回路２３に取り込まれる。

高圧バッテリ側フィルタ部１７は、コイル３７，３８とコンデンサ３９，４０，４１，４２，４３，４４，４５を備えている。コンデンサ３９が整流回路（Ｈブリッジ回路）３４の出力側の正側配線と負側配線との間に接続されている。コイル３７はコンデンサ３９の正側端子と整流回路３４のダイオードＤ９，Ｄ１１のカソードとの間に接続されている。バッテリ１２とコンデンサ３９との間においてコモンモードチョークコイル３８が接続されている。コモンモードチョークコイル３８とコンデンサ３９との間においてコンデンサ４０が正側配線・グランド間に、コンデンサ４１が正側配線・負側配線間に、コンデンサ４２が負側配線・グランド間に接続されている。コモンモードチョークコイル３８とバッテリ１２との間においてコンデンサ４５が正側配線・グランド間に、コンデンサ４３が正側配線・負側配線間に、コンデンサ４４が負側配線・グランド間に接続されている。この高圧バッテリ側フィルタ部１７により絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ３０でのスイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６のスイッチング周波数の変化に伴う電圧の変動の影響がバッテリ１２側に出ないようにすることができる。

ここで、絶縁形ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のトランス３２の二次側回路として、整流回路３４、充電電流・電圧検出部１６、高圧バッテリ側フィルタ部１７が接続され、これらは、トランス３２の二次側出力により二次電池であるバッテリ１２を充電するための回路であって出力電圧が可変である。そして、充電当初は出力電圧が例えば１６０Ｖであり、その後充電に伴い出力電圧が例えば３００Ｖにまで上昇される。

なお、バッテリ１２には車両の走行に必要な図示しない負荷（走行用モータ、補機）が接続されており、負荷で電力が消費されるようになっている。
以下、具体的構造について説明する。

図１に示すように、車載用充電器１０はケース５０を備えている。ケース５０は、図２に示すように、上下が開口する四角枠状の枠体５１と、四角板状のプレート５２と、四角板状のプレート５３よりなる。枠体５１およびプレート５２は、アルミダイカスト製である。プレート５３は、鉄製である。四角枠状の枠体５１における上面開口部はプレート５２で塞がれる。四角枠状の枠体５１における下面開口部はプレート５３で塞がれる。

組み付け時には、図２に示すように、プレート５２の上に枠体５１を配置した後に枠体５１の上にプレート５３を配置する。
図２に示すように、１２本のねじＳｃ１が、プレート５３および枠体５１を貫通してプレート５２に螺入されることにより、枠体５１、プレート５３、プレート５２が締結固定される。ケース５０の内部には、第１基板５４、第２基板５５、第３基板５６が配置されている。各基板５４，５５，５６には部品（図示略）が搭載されている。第１基板５４は枠体５１に、ねじＳｃ２（図２，３参照）により固定されている。第２基板５５は枠体５１に、ねじＳｃ３（図２，３参照）により固定されている。第３基板５６はプレート５２に、ねじＳｃ４（図２，４参照）により固定されている。

図２に示すように、ケース５０の内部には、図５のコンバータ回路１５を構成する半導体モジュール５７および磁性部材５８が配置されている。磁性部材５８は、図５のトランス３２であり、半導体モジュール５７は、図５のトランス３２以外のコンバータ回路１５の構成部品である。半導体モジュール５７および磁性部材５８は、プレート５２（図２，４参照）に隣り合って配置されている。半導体モジュール５７と磁性部材５８とはバスバー等により電気的に接続されている。

図１，２に示すように、四角枠状の枠体５１における左側の側壁７７には、電力出力ライン（ＤＣ出力ライン）用の第１コネクタ６０および電力入力ライン（ＡＣ入力ライン）用の第２コネクタ６１が設けられている。図３に示すように、第１コネクタ６０は、有底四角筒状の樹脂製の本体部６０ａと、本体部６０ａの筒部内を延び底部を貫通する状態で支持された複数本（２本）の端子６０ｂからなる。端子６０ｂはバスバー（金属製の帯板）よりなる。本体部６０ａが、ねじＳｃ５により枠体５１に固定されている。第１コネクタ６０の端子６０ｂは、ねじＳｃ６により第２基板５５に電気的に接続されている。第２コネクタ６１は、有底四角筒状の樹脂製の本体部６１ａと、本体部６１ａの筒部内を延び底部を貫通する状態で支持された複数本（２本）の端子６１ｂからなる。端子６１ｂはバスバー（金属製の帯板）よりなる。第２コネクタ６１の本体部６１ａが、ねじＳｃ７により枠体５１に固定されている。第２コネクタ６１の端子６１ｂは、ねじＳｃ８により第３基板５６に電気的に接続されている。

図３に示すように、四角枠状の枠体５１における前側の側壁８０にはコネクタ用開口部としての切欠き８１が形成され、切欠き（開口部）８１には、信号ライン用（通信ライン用）の第３コネクタ６２が設けられている。第３コネクタ６２の信号端子は第１基板５４に、はんだ付けにより接合されている。つまり、コネクタ６２は基板５４に直接接続されている（オンボードコネクタとなっている）。

第３コネクタ６２には相手方のコネクタが嵌合され、相手方のコネクタから延びるケーブルには車載電子制御ユニット（車載ＥＣＵ）が接続される。このようにして、第３コネクタ６２を用いて、図５のドライブ回路２３，３１およびバッテリ電圧検出回路３５と、車載ＥＣＵとが接続される。

第１基板５４と第２基板５５とはハーネス等により電気的に接続されている。また、第１基板５４と第３基板５６とはハーネス等により電気的に接続されている。さらに、第１基板５４と半導体モジュール５７とはハーネス等により電気的に接続されている。

このように、車載用充電器１０は、ケース５０と、本体部６０ａに板状のバスバーからなる端子６０ｂが支持され、本体部６０ａがケース５０の側壁７７（図３参照）を貫通するように配置されるコネクタ６０と、ケース５０内に配置され、コネクタ６０の端子６０ｂが電気的に接続される基板５５と、を備える。基板５５には図５の高圧バッテリ側フィルタ部１７の構成部品（フィルタ素子）が実装されている。コネクタ６０は、オフボードコネクタであって、基板５５に固定されておらずケース５０にコネクタを固定した後に基板に端子が固定されるものである。

図６，７，８，９に示すように、コネクタ６０の端子６０ｂは、２箇所の屈曲部７０，７１と貫通孔９１を有する。屈曲部７０，７１は、ケース５０内において９０度屈曲している。図６に示すように、屈曲形成される端子６０ｂは、階段状であり、図９に示すように、本体部６０ａから延びる端子６０ｂは上下方向（Ｚ方向）においてプレート５３に接近する方向に延びている。貫通孔９１は、基板５５上のパターン９０にねじ締結される。

図７に示すように、端子６０ｂの端部７２はリング状をなし、端部７２の中央の貫通孔９１を通るねじＳｃ６によりコネクタ６０の端子６０ｂ（端部７２）が基板５５にねじ締結される。詳しくは、図９に示すように、基板５５の裏面に設けたナット部品ＮにねじＳｃ６が螺入されてねじ締結される。

図７に示すように、基板５５はパターン９０を有し、パターン９０は、端子６０ｂがねじ締結される第１の貫通孔９２を有する。図１０に示すように、基板５５は、ケース５０にねじ締結される第２の貫通孔９３と、第２の貫通孔９３の周囲において基板５５の厚み方向に開口する開口部としてのスリット７４とを有する。基板５５がケース５０の枠体５１にねじ締結されている。つまり、基板５５におけるケース５０とのねじ締結用の貫通孔９３の周囲には、開口部としてのスリット７４が形成されている。詳しくは、図１０においては基板５５の角部に貫通孔９３が形成され、基板５５の角部（貫通孔９３）を囲うようにスリット７４が連続的に延びている。図１０において、スリット７４は、前後方向Ｙに延びる直線部７４ａと、左右方向Ｘに延びる直線部７４ｂと、斜めに延び直線部７４ａ，７４ｂをつなぐ直線部７４ｃを有する。

図２，３，７に示すように、ケース５０は、枠体５１とプレート５２とを有し、有底箱状をなしている。ケース５０の枠体５１の側壁７７には開口部としての切欠き７５が形成されている。詳しくは、枠体５１におけるプレート５３の配置面に開口する切欠き７５が形成されている。切欠き７５はＵ字状をなしている。そして、図８に示すように、枠体５１におけるＵ字状の切欠き（開口部）７５に対し切欠き７５の開口する側からコネクタ６０の本体部６０ａが嵌め込まれてコネクタ６０の本体部６０ａが配置されている。

図８，９に示すように、コネクタ６０の本体部６０ａは、ケース５０の側壁７７に沿って延びる突部７６を有する。突部７６は、本体部６０ａの軸方向（左右方向Ｘ）に対し直交する方向（前後方向Ｙおよび上下方向Ｚ）に突出している。突部７６は、本体部６０ａの全周にわたり形成されている。突部７６とケース５０の側壁７７とがねじＳｃ５により締結されている。

次に、作用について説明する。
製造工程を説明する。
まず、テーブル上において、プレート５２の上に枠体５１を載せて枠体５１の一方の開口部をプレート５２で塞いだ状態にする。そして、枠体５１の内壁から突出するボス５１ａ（図９参照）に基板５５を載せて、基板５５を貫通するねじＳｃ３をボス５１ａに螺入する。これにより基板５５がねじ締結される。

その後、枠体５１のＵ字状の切欠き７５にコネクタ６０の本体部６０ａを嵌め入れてねじＳｃ５で枠体５１に締結する。つまり、ケース５０に対し本体部６０ａにバスバーからなる端子６０ｂが支持されたコネクタ６０を、本体部６０ａがケース５０の側壁７７を貫通する状態で固定する。

このとき、開口部は切欠き７５であり、屈曲形成された端子６０ｂを有するコネクタ６０の本体部６０ａを切欠き７５に容易に入れることができる。その結果、基板５５とケース５０のプレート５３との間のデッドスペースが低減される（詳細は後述する）。また、コネクタ６０の本体部６０ａは突部７６を有し、突部７６とケース５０の側壁７７とがねじ締結される。よって、コネクタ６０の本体部６０ａを切欠き７５に入れた後に、ねじ締結できる。これにより、端子６０ｂの設計自由度の向上が図られる。

そして、屈曲形成されたコネクタ６０の端子６０ｂの端部７２を基板５５にねじ締結する。
その後、プレート５３で枠体５１の開口部に対し蓋をする。

以下、デッドスペースの低減および基板５５にスリット７４を形成することによる優位性について言及する。
図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１５は比較例である。

図１５に示すように、ケース３００に穴３００ａが形成され、この穴３００ａにコネクタ３０１の本体部３０１ａが差し込まれている。コネクタ３０１の端子３０１ｂは水平方向に直線的に延びており、端子３０１ｂは基板３０２にねじ締結されている。つまり、コネクタ３０１と基板３０２とは同一平面に配置されている。

図１４（ａ），（ｂ）に示すように、アルミ製のケース３００の穴３００ａにコネクタ３０１の本体部３０１ａを差し込んで組付けを行う際に、ケース３００の穴３００ａの幅（横）Ｗ１、ケース３００の穴３００ａの幅（高さ）Ｗ２を小さくすると、小さい穴３００ａにコネクタ３０１を通すため、組付けにくい。また、穴３００ａの幅Ｗ１，Ｗ２より小さい端子しか組み付けられない。その結果、レイアウトの自由度がなく図１５で示すようにコネクタ３０１に基板３０２をねじ締結した場合においては基板３０２上には高さＨ２の空間ができてしまい大きなデッドスペースができる。

これに対し、本実施形態では、ケースのコネクタ取付形状を穴形状から、図７に示すように、Ｕ字形状の切欠き７５に変更し、図７，８に示すように、Ｕ字状の切欠き７５に対し上からコネクタ６０の本体部６０ａを嵌め入れるだけでよく、コネクタを、図１４（ａ），（ｂ）での穴３００ａを通す必要が無くなり、組付けの制約を無くすことができる。その結果、バスバー形状の自由度が増し、高低差をつけるために端子（バスバー）６０ｂを曲げることにより、図９に示すように、基板５５をケース５０内で上方に配置でき、基板５５の上のスペースの高さＨ１は小さなものとなり、デッドスペース削減が可能となる。

図１１を用いて、熱サイクルが加わった時の伸びΔＬｂ，ΔＬｃの差をねじ２０２がストレスとして受けることについて説明する。
図１１において、ケース２００に基板２０１がねじ２０２で締結されている。つまり、基板２０１にねじ締結用の穴を加工しケース２００に固定している。ここで、温度変化に伴い次のようになる。基板２０１とアルミ製のケース２００の線膨張係数について、ケース２００は２１×１０^−６（１／℃）であり、樹脂製の基板２０１は１５×１０^−６である。そして、組付け時の温度が２０℃、車両にて動作するとケース内部温度が約１００℃となり、８０℃の温度上昇が発生する。また、ねじ２０２間の距離（ねじピッチ）Ｐｓｃが１００ｍｍであったとする。よって、ケース２００の伸び量ΔＬｃは２１×１０^−６×１００×８０＝０．１６８ｍｍであり、基板２０１の伸び量ΔＬｂは１５×１０^−６×１００×８０＝０．１２０ｍｍとなり、０．０４８ｍｍの伸びの差が出る。これがねじ２０２のストレスとなり、回転緩み（ねじ２０２の緩み）の原因となる。このように、伸びの差をねじ２０２がストレスとして受ける。

本実施形態においては、図１０に示すように、線膨張差で伸び量が異なるので、ねじＳｃ３にストレスが加わらないように開口部としてのスリット７４を設けており、具体的には、基板５５のねじ周りにスリット７４を設けている。

よって、車両に組み付け後において常温の２０℃から車両駆動に伴い１００℃に上昇したときには基板５５が膨張する。このとき、図１２に示すように、基板５５が収縮した分をスリット７４の空隙部位が変位を吸収し、ねじＳｃ３にストレスがかからないようにすることができる。また、車両に組み付け後において常温の２０℃から寒冷地で使用する等により氷点下に下降したときには基板５５が収縮する。このとき、図１３に示すように、基板５５が膨張した分をスリット７４の空隙部位が変位を吸収し、ねじＳｃ３にストレスがかからないようにすることができる。

また、曲げ加工した銅製の端子（バスバー）６０ｂの曲げ精度が悪い場合（プレス加工の際の公差等）において端子６０ｂを基板５５にねじ締結することにより基板５５に応力が加わるが、この応力がスリット７４で緩和することができる。また、ボス５１ａ（図９参照）の高さの製造公差があることにより、端子６０ｂを基板５５にねじ締結することにより基板５５に応力が加わるが、この応力をスリット７４で緩和することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電力変換装置を構成する車載用充電器１０は、上下が開口する枠体５１と四角板状のプレート５２とを有し有底箱状のケース５０と、本体部６０ａに板状のバスバーからなる端子６０ｂが支持され、本体部６０ａがケース５０に配置されるコネクタ６０と、ケース５０内に配置され、コネクタ６０の端子６０ｂが電気的に接続される回路基板としての基板５５と、を備える。ケース５０の側壁７７は本体部６０ａが配置される開口部としての切欠き７５を有する。端子６０ｂは、ケース５０内において屈曲している屈曲部７０，７１と、回路基板としての基板５５上のパターン９０にねじ締結される貫通孔９１とを有する。基板５５は、端子６０ｂがねじ締結される第１の貫通孔９２を有するパターン９０と、ケース５０にねじ締結される第２の貫通孔９３と、第２の貫通孔９３の周囲において基板５５の厚み方向に開口する開口部としてのスリット７４とを有する。コネクタ６０の端子６０ｂが基板５５にねじ締結されているとともに、基板５５がケース５０にねじ締結されている。よって、基板５５にスプリングバックしたコネクタ６０をそのまま用いてコネクタ６０の端子６０ｂをねじ締結する際に、端子６０ｂに向かって基板５５が変形しようとするが基板５５に形成したスリット７４により変形が吸収される。このため、熱サイクルによるケース５０と基板５５とを締結するねじＳｃ３の緩みを抑制することができる。

（２）ケース５０の側壁７７には開口部としての切欠き７５が形成され、切欠き（開口部）７５にコネクタ６０の本体部６０ａが配置されている。この開口部は切欠き７５であるので、屈曲形成された端子６０ｂを有するコネクタ６０の本体部６０ａを切欠き７５に容易に入れることができ、基板５５とケース５０（プレート５３）との間のデッドスペースを低減することができる。

（３）コネクタ６０の本体部６０ａは、ケース５０の側壁７７に沿って延びる突部７６を有し、突部７６とケース５０の側壁７７とがねじ締結されている。よって、コネクタ６０の本体部６０ａを切欠き７５に挿入した後、ねじ締結でき、端子（バスバー）６０ｂの設計自由度を向上させることができる。

（４）屈曲形成される端子６０ｂは、階段状である。よって、高さ方向へのデッドスペースの削減に有用である。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。

・図１０において、スリット７４は、連続して延びていたが、非連続でもよい。また、３本の直線を繋いで延びていたが、円弧状に延びていてもよい。

１０…車載用充電器、５０…ケース、５１…枠体、５２…プレート、５５…基板、６０…コネクタ、６０ａ…本体部、６０ｂ…端子、７２…端部、７４…スリット、７５…切欠き、７６…突部、７７…側壁、９０…パターン、９１…貫通孔、９２…第１の貫通孔、９３…第２の貫通孔。

Claims

上下が開口する枠体と四角板状のプレートとを有する有底箱状のケースと、
本体部に板状のバスバーからなる端子が支持され、前記本体部が前記ケースに配置されるコネクタと、
前記ケース内に配置され、前記コネクタの端子が電気的に接続される回路基板と、
を備える電力変換装置において、
前記ケースの側壁は前記本体部が配置される開口部を有し、
前記端子は、前記ケース内において屈曲している屈曲部と、前記回路基板上のパターンにねじ締結される貫通孔とを有し、
前記回路基板は、前記端子がねじ締結される第１の貫通孔を有する前記パターンと、前記ケースにねじ締結される第２の貫通孔と、前記第２の貫通孔の周囲において前記回路基板の厚み方向に開口する開口部とを有し、
前記コネクタの端子が前記回路基板にねじ締結されているとともに、前記回路基板が前記ケースにねじ締結されていることを特徴とする電力変換装置。
前記本体部が配置される開口部は、切欠きであることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記コネクタの本体部は、前記ケースの側壁に沿って延びる突部を有し、前記突部と前記ケースの側壁とがねじ締結されていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
屈曲形成される前記端子は、階段状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。