(57)【要約】      （修正有）【課題】モータを推進源に含む車両の充電器を含む電源系要素を集約したパワーコントロールユニットにおけるノイズ干渉の抑制を図る。【解決手段】パワーコントロールユニット１のロアケース３の収容部７に、高電圧バッテリの充電時にＡＣＤＣコンバータ３９のスイッチングによって発生するスイッチングノイズを商用電源ポートＣＰ側でフィルタリングするＡＣフィルタ４１を収容する。また、ロアケース３の収容部７に、高電圧バッテリの直流電力を三相交流電力に変換して推進用モータに出力するインバータも収容する。ロアケース３の上に重ねるアッパーケース５の収容部２３に、商用電源ポートＣＰから入力される商用電源の交流電力を、高電圧バッテリに対応する電圧の直流電力に変換するＡＣＤＣコンバータ３９を収容する。ＡＣフィルタ４１を、その全体が前記ＡＣＤＣコンバータ３９と重なるように配置する。【選択図】図２
2020010469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電力をバッテリの充電用電力に変換するスイッチング回路（３９）と、該スイッチング回路（３９）の入力側において前記スイッチング回路（３９）のスイッチングノイズをフィルタリングするフィルタ回路（４１）とを有する充電器（ＣＨＧ）と、
前記バッテリの電力を負荷への供給用電力に変換するパワーモジュール（ＰＭ）と、
前記スイッチング回路（３９）が配置される第１空間（２３）と前記フィルタ回路（４１）及び前記パワーモジュール（ＰＭ）が配置される第２空間（７）とを物理的及び磁気的に隔てる隔離壁（１２）と、
を備えるパワーコントロールユニット（１）。
【請求項２】
前記フィルタ回路（４１）の少なくとも一部は、前記隔離壁（１２）を挟んで前記スイッチング回路（３９）と前記第１空間（２３）及び前記第２空間（７）の積層方向に重なる位置に配置されている請求項１記載のパワーコントロールユニット（１）。
【請求項３】
前記隔離壁（１２）は、前記第１空間（２３）及び前記第２空間（７）を冷却する冷却液（１５）が流れる流路（１７）を内部に有している請求項１又は２記載のパワーコントロールユニット（１）。
【請求項４】
前記充電用電力を変圧するＤＣＤＣコンバータ（３７）と、該ＤＣＤＣコンバータ（３７）の動作を制御する制御回路（ＳＭ）とをさらに備えており、前記ＤＣＤＣコンバータ（３７）及び前記制御回路（ＳＭ）は、前記第２空間（７）に配置されていて、前記制御回路（ＳＭ）は、前記ＤＣＤＣコンバータ（３７）よりも前記フィルタ回路（４１）から離間した箇所に配置されている請求項１、２又は３記載のパワーコントロールユニット（１）。
【請求項５】
前記充電器（ＣＨＧ）に入力される電力の入力コネクタ（ＣＰ）が、前記第２空間（７）を内部に有するハウジング（３）の側壁のうち、前記フィルタ回路（４１）を挟んで前記ＤＣＤＣコンバータ（３７）側とは反対側に位置する側壁（４２）に配置されている請求項４記載のパワーコントロールユニット（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを推進源に用いる車両のパワーコントロールユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを推進源に用いる電動車両には、商用電源の交流電力を高圧バッテリの充電用の直流電力に変換する充電器が搭載される。
【０００３】
そして、電動車両に搭載される充電器において、電力変換用のスイッチング回路と、スイッチング回路で発生するスイッチングノイズ対策用のフィルタ回路とを、壁によって仕切られた別々の空間に振り分けて配置することが、過去に提案されている。
【０００４】
この提案によれば、スイッチング回路及びフィルタ回路間でのノイズ干渉を抑制することができる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０２２４７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した過去の提案では、電動車両の充電器におけるノイズ干渉の対策が検討されている。一方で、電動車両については、充電器を他の電源系要素と一体化したパワーコントロールユニットの実現による搭載品の小型高密度化が進められている。このようなパワーコントロールユニットにおけるノイズ干渉の対策としては、上述した過去の提案の構成には改良の余地がある。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、モータを推進源に含む車両の充電器を含む電源系要素を集約したパワーコントロールユニットにおけるノイズ干渉の抑制を図ることができるパワーコントロールユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によるパワーコントロールユニットは、
入力された電力をバッテリの充電用電力に変換するスイッチング回路と、該スイッチング回路の入力側において前記スイッチング回路のスイッチングノイズをフィルタリングするフィルタ回路とを有する充電器と、
前記バッテリの電力を負荷への供給用電力に変換するパワーモジュールと、
前記スイッチング回路が配置される第１空間と前記フィルタ回路及び前記パワーモジュールが配置される第２空間とを物理的及び磁気的に隔てる隔離壁と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータを推進源に含む車両の充電器を含む電力系要素を集約したパワーコントロールユニットにおけるノイズ干渉の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動車両のパワーコントロールユニットを一部分解して示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電動車両のパワーコントロールユニットを一部分解して示す斜視図である。図１に示す本実施形態のパワーコントロールユニットは、モータを推進源に含む電動車両に搭載される。本実施形態では、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）に搭載されるパワーコントロールユニットについて説明する。
【００１２】
図１に示す本実施形態のパワーコントロールユニット１は、電動車両の推進用モータ（図示せず）の電源となる不図示の高電圧バッテリの充放電や、電動車両の不図示の低電圧負荷（補機）の電源となる不図示の低電圧バッテリの充電に関する要素を集約して設けたものである。
【００１３】
そして、パワーコントロールユニット１は、ロアケース３とその上に重ねたアッパーケース５とを有している。ロアケース３及びアッパーケース５は、例えば、アルミニウム等の磁気シールド機能を有し熱伝導率が高い金属材料の鋳造によって形成されている。
【００１４】
図２は図１のＩ−Ｉ線断面図である。図２に示すように、ロアケース３は底面に開口する収容部７を有している。収容部７の開口は蓋体９によって塞がれる。ロアケース３の天井面１２（請求項中の隔離壁に相当）には、収容部７と連通する配線孔１１が形成されている。
【００１５】
また、ロアケース３の天井面１２には、ウォータージャケット１３の冷却水１５（請求項中の冷却液に相当）が流れる流路１７が設けられている。流路１７は、図１に示すロアケース３の側面の１つに形成された入出水ポート１９，２１に連通している。
【００１６】
図２に示すように、アッパーケース５は底面に開口する収容部２３を有している。収容部２３の開口は、アッパーケース５を上に重ねたロアケース３の天井面１２によって塞がれる。なお、アッパーケース５の天井面２４には、収容部２３に収容した部品等を露出させる作業用開口２５，２７が形成されている。作業用開口２５，２７は、蓋体２９，３１によって塞がれる。
【００１７】
また、アッパーケース５の側面の１つには、図１に示すように、ポート取付孔３３，３５が形成されている。ポート取付孔３３には急速充電ポートＱＰが取り付けられる。ポート取付孔３５には高電圧バッテリポートＨＢＰが取り付けられる。
【００１８】
図３は図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３に示すように、パワーコントロールユニット１は、プラグイン用充電器ＣＨＧ、平滑モジュールＳＭ、パワーモジュールＰＭ、ＤＣＤＣコンバータ３７及びバスバーモジュールＢＭを有している。
【００１９】
プラグイン用充電器（普通充電器）ＣＨＧ（請求項中の充電器に相当）は、ＡＣＤＣコンバータ３９及びＡＣ（交流）フィルタ４１を有している。
【００２０】
ＡＣＤＣコンバータ３９（請求項中のスイッチング回路に相当）は、商用電源ポートＣＰ（請求項中の入力コネクタに相当）から入力される商用電源（例えば、単相交流２００Ｖ）の交流電力を、不図示の高電圧バッテリに対応する電圧の直流電力に変換する。商用電源ポートＣＰは、ロアケース３の側面４２（請求項中の入力コネクタが配置された側壁に相当）に設けられている。
【００２１】
ＡＣＤＣコンバータ３９は、図２に示すように、アッパーケース５の収容部２３（請求項中の第１空間に相当）に収容される。
【００２２】
図３に示すＡＣフィルタ４１（請求項中のフィルタ回路に相当）は、ＡＣＤＣコンバータ３９と商用電源ポートＣＰとに接続されている。ＡＣフィルタ４１は、不図示の高電圧バッテリの充電時にＡＣＤＣコンバータ３９のスイッチングによって発生するスイッチングノイズが、商用電源ポートＣＰから商用電源側に伝播するのを抑制する。
【００２３】
ＡＣフィルタ４１は、図２に示すように、ロアケース３の収容部７（請求項中の第２空間に相当）に収容される。そして、収容部７のＡＣフィルタ４１は、ロアケース３の商用電源ポートＣＰを設けた側面４２に近接して配置される。アッパーケース５のＡＣＤＣコンバータ３９とロアケース３のＡＣフィルタ４１とは、ロアケース３の配線孔１１に通したケーブル４３によって接続されている。
【００２４】
図３に示す平滑モジュールＳＭは、共通の回路基板（図示せず）上に実装された平滑コンデンサ、メインリレー、コントローラを有している。平滑モジュールＳＭは、図２に示すように、ロアケース３の収容部７に収容される。
【００２５】
平滑コンデンサは、パワーモジュールＰＭの後述するインバータや後述のＤＣＤＣコンバータ３７の駆動時に電流を平滑化する。また、平滑コンデンサは、プラグイン用充電器ＣＨＧのＡＣＤＣコンバータ３９により商用電源からの交流電力を直流電力に変換する際に、電流を平滑化する。
【００２６】
メインリレーは、パワーモジュールＰＭのインバータによる直流電力から三相交流電力への変換時に、不図示の高電圧バッテリから高電圧バッテリポートＨＢＰに入力される直流電力の、平滑モジュールＳＭの平滑コンデンサに対する出力を許容する（接続をＯＮにする）。
【００２７】
あるいは、このメインリレーは、後述のＤＣＤＣコンバータ３７が低電圧に変換して低電圧バッテリポートＬＢＰから不図示の低電圧バッテリに出力するために、高電圧バッテリポートＨＢＰに入力される直流電力の、ＤＣＤＣコンバータ３７への出力を許容する。
【００２８】
さらに、このメインリレーは、急速充電及び通常充電時に高電圧バッテリへの充電を許容する。
【００２９】
そして、電動車両がこれら以外の状態の時には、メインリレーは、通常、ＯＦＦ状態となる。
【００３０】
コントローラ（請求項中の制御回路に相当）は、メインリレーの動作を制御すると共に、ＤＣＤＣコンバータ３７やプラグイン用充電器ＣＨＧのＡＣＤＣコンバータ３９のドライバ回路、パワーモジュールＰＭの後述するインバータのドライバ回路等の動作を制御する。
【００３１】
図３に示すパワーモジュールＰＭは、共通の回路基板（図示せず）上に実装されたインバータ及びドライバ回路を有している。パワーモジュールＰＭは、図２に示すように、ロアケース３の収容部７に収容される。そして、パワーモジュールＰＭは、収容部７のＡＣフィルタ４１と平滑モジュールＳＭとの間に配置されている。
【００３２】
インバータは、高電圧バッテリポートＨＢＰから入力される高電圧バッテリの直流電力（例えば、直流４００Ｖ）を、三相交流電力に変換して不図示の推進用モータに出力する。このインバータは、ＵＶＷの各相の上アームと下アームにそれぞれパワー半導体スイッチング素子を有している。
【００３３】
このインバータは、不図示の高電圧バッテリの充電時には動作しない。このため、高電圧バッテリの充電時に発生したＡＣＤＣコンバータ３９のスイッチングノイズを除去するＡＣフィルタ４１に隣接してパワーモジュールＰＭを配置しても、それがインバータの動作に悪影響を及ぼすことはない。
【００３４】
なお、本実施形態では、インバータが三相交流電力に変換する構成を例に挙げたが、三相以上の多相交流に変換するものであってもよい（その場合のインバータの構成は省略する）。
【００３５】
各パワー半導体スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor 、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）によって構成することができる。また、パワーＭＯＳＦＥＴによって各パワー半導体スイッチング素子を構成することもできる。
【００３６】
ドライブ回路は、各パワー半導体スイッチング素子がＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴである場合は、ゲート駆動回路によって構成される。
【００３７】
ＤＣＤＣコンバータ３７は、高電圧バッテリポートＨＢＰから入力される高電圧バッテリの直流電力を、低電圧の直流電力に電圧変換して低電圧バッテリポートＬＢＰに出力する。ＤＣＤＣコンバータ３７には、例えば、ＬＬＣ回路を一次側に有する非対称ハーフブリッジ型のＬＬＣコンバータを用いることができる。ＤＣＤＣコンバータ３７は、図２に示すように、ロアケース３の収容部７に収容される。
【００３８】
低電圧バッテリポートＬＢＰは、ロアケース３の商用電源ポートＣＰを設けた側面４２に隣接する側面４４に設けられている。収容部７のＤＣＤＣコンバータ３７は、図３に示すように、低電圧バッテリポートＬＢＰを設けた側面４４に近接して配置されており、ＡＣフィルタ４１を挟んで商用電源ポートＣＰを設けた側面４２とは反対側に配置されている。
【００３９】
ＤＣＤＣコンバータ３７のドライバ回路の動作を制御するコントローラを含む平滑モジュールＳＭは、ロアケース３の収容部７において、図３に示すように、ＤＣＤＣコンバータ３７よりもＡＣフィルタ４１から離間した箇所に配置されている。
【００４０】
バスバーモジュールＢＭは、プラグイン用充電器ＣＨＧのＡＣＤＣコンバータ３９と急速充電ポートＱＰ及び高電圧バッテリポートＨＢＰとを接続する不図示のバスバーと、急速充電ポートＱＰの開放時にＡＣＤＣコンバータ３９から急速充電ポートＱＰを遮断する不図示のＱＣリレーとを有している。
【００４１】
このように構成された本実施形態のパワーコントロールユニット１では、ロアケース３の上にアッパーケース５を重ねると、ロアケース３の収容部７に収容したＡＣフィルタ４１の全体が、アッパーケース５の収容部２３に収容したＡＣＤＣコンバータ３９と、ロアケース３とアッパーケース５との積層方向に重なる。
【００４２】
このため、ＡＣＤＣコンバータ３９及びＡＣフィルタ４１を接続するケーブル４３とこれを通す配線孔１１とを最短の長さにすることができる。これにより、ＡＣＤＣコンバータ３９のスイッチングによるノイズの影響が、ケーブル４３の信号に及びにくくなるようにすることができる。
【００４３】
また、本実施形態のパワーコントロールユニット１では、平滑モジュールＳＭが、ロアケース３の収容部７において、ＤＣＤＣコンバータ３７よりもＡＣフィルタ４１から離間した箇所に配置される。
【００４４】
このため、ＡＣフィルタ４１で除去するＡＣＤＣコンバータ３９のスイッチングノイズが、平滑モジュールＳＭのコントローラによるＤＣＤＣコンバータ３７の動作制御に及ぼす影響を、最小限に止めることができる。
【００４５】
さらに、ＡＣＤＣコンバータ３９のスイッチングノイズが商用電源側に伝播するのをＡＣフィルタ４１で抑制する商用電源ポートＣＰを設けたロアケース３の側面４４とは別の側面４２に、ＤＣＤＣコンバータ３７で変圧した低電圧バッテリ向けの直流電圧を出力する低電圧バッテリポートＬＢＰを設けた。
【００４６】
このため、ＡＣフィルタ４１で除去するＡＣＤＣコンバータ３９のスイッチングノイズが、ＤＣＤＣコンバータ３７で変圧した低電圧バッテリ向けの低電圧の直流電圧に及ぼす影響を、最小限に止めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、モータを推進源に用いる車両のパワーコントロールユニットにおいて利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  パワーコントロールユニット
３  ロアケース
５  アッパーケース
７  収容部（第２空間）
９  蓋体
１１  配線孔
１２  ロアケースの天井面（隔離壁）
１３  ウォータージャケット
１５  冷却水（冷却液）
１７  流路
１９  入水ポート
２１  出水ポート
２３  収容部（第１空間）
２４  アッパーケースの天井面
２５，２７  作業用開口
２９，３１  蓋体
３３，３５  ポート取付孔
３７  ＤＣＤＣコンバータ
３９  ＡＣＤＣコンバータ（スイッチング回路）
４１  ＡＣフィルタ（フィルタ回路）
４２  ロアケース側面（入力コネクタが配置される側壁）
４３  ケーブル
４４  ロアケース側面
ＢＭ  バスバーモジュール
ＣＨＧ  プラグイン用充電器（充電器）
ＣＰ  商用電源ポート
ＨＢＰ  高電圧バッテリポート
ＬＢＰ  低電圧バッテリポート
ＰＭ  パワーモジュール
ＱＰ  急速充電ポート
ＳＭ  平滑モジュール（制御回路）
【図１】
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【図２】
2020010469.tif 000004
【図３】
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