JP6955047B2 - 電力制御ユニット - Google Patents

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）。

特開２０１６−１３９５４０号公報 特開２０１６−１４０１９８号公報

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。

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。

本発明の一実施形態に係る電力制御ユニットをモータユニットに組み付けた状態を示す外観斜視図である。 図１に示す電力制御ユニットの分解斜視図である。 図１に示す矢印ＩＩＩ−ＩＩＩ方向に視た電力制御ユニットの断面図である。 図１に示す電力制御ユニットが備える隔離部材の外観斜視図である。 図１に示す電力制御ユニットをモータユニットに組み付ける作業手順を示す正面図であり、（Ａ）は電力制御ユニットをモータユニットに接続する前の状態を示し、（Ｂ）は電力制御ユニットをモータユニットに接続した後であって、かつ端子をボルトで固定する前の状態を示し、（Ｃ）は端子をボルトで固定した後であって、かつ隔離部材を蓋部材で塞ぐ前の状態を示し、（Ｄ）は隔離部材を蓋部材で塞ぎ作業を完了させた状態を示す。

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。

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）

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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