(57)【要約】【課題】高電圧部での作業の安全性を確保する。【解決手段】電力制御ユニットは、電力制御用の回路と制御基板と平滑用のコンデンサとがケースに収容されて構成される。電力制御ユニットは、低電圧用接続コネクタと低電圧コネクタとの接続部を覆うようにケースに取り付けられた低電圧部カバーと、高電圧用接続コネクタと高電圧コネクタとの接続部を覆うようにケースに取り付けられた高電圧部カバーと、を備える。制御基板は、高電圧部カバーが取り外されてインターロックスイッチが作動すると、コンデンサを放電させる。低電圧部カバーは、ケースとの取付方向において高電圧部カバーと重なるようにケースと高電圧部カバーと間に延出された延出部を有し、延出部には、ケースとの取付方向において高電圧部カバーと嵌合する嵌合部が形成される。【選択図】図５
2020183197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを備える車両に搭載される電力制御ユニットであって、
前記モータを駆動するインバータを含む電力制御用回路と、
前記電力制御用回路を制御する制御基板と、
前記インバータに接続される平滑用のコンデンサと、
前記電力制御用回路と前記制御基板と前記コンデンサとを収容するケースと、
前記制御基板に低電圧電源の電力を供給する低電圧電力線の低電圧コネクタが接続される低電圧用接続コネクタと、
前記低電圧用接続コネクタと前記低電圧コネクタとの接続部を覆うように前記ケースに取り付けられる低電圧部カバーと、
前記電力制御用回路に高電圧電源の電力を供給する高電圧電力線の高電圧コネクタが接続される高電圧用接続コネクタと、
前記高電圧用接続コネクタと前記高電圧コネクタとの接続部を覆うように前記ケースに取り付けられる高電圧部カバーと、
前記高電圧部カバーの着脱を検知するインターロックスイッチと、
を備え、
前記制御基板は、前記インターロックスイッチにより前記高電圧部カバーが取り外されたことが検知されると、前記コンデンサを放電させ、
前記低電圧部カバーは、前記ケースとの取付方向において前記高電圧部カバーと重なるように前記ケースと前記高電圧部カバーと間に延出された延出部を有し、
前記延出部には、前記ケースとの取付方向において前記高電圧部カバーと嵌合する嵌合部が形成される、
電力制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを備える車両に搭載される電力制御ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電力制御ユニットとしては、自動車（ハイブリッド車）のフロントコンパートメントに搭載され、高電圧電源から直流電力を交流電力に変換して走行用モータに供給するインバータを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このユニットでは、インバータの後面には、高電圧電源の電力を供給する高電圧電力線の高電圧コネクタが接続され、インバータの上面には、低電圧電源の電力をインバータに供給する低電圧電力線の低電圧コネクタが接続される。高電圧コネクタは、低電圧コネクタがインバータから外されると、遮断回路により高電圧電源から電気的に遮断される。低電圧コネクタは、高電圧コネクタをインバータに固定するボルトのヘッドを覆うように延設部が設けられている。これにより、低電圧コネクタを先に外して高電圧コネクタが高電圧電源から電気的に遮断されないと、高電圧コネクタを外せないため、高電圧コネクタを安全に外すことができる。また、インバータは、高電圧電源から供給される電流を平滑化するコンデンサと、低電圧コネクタを介して供給される電力により作動してコンデンサを放電する放電回路も備える。インバータは、通信線を介してＨＶコントローラと接続され、自動車の衝突が検知された際にＨＶコントローラから受信する指令に基づいて放電回路によりコンデンサを放電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１９４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電力制御ユニットでは、低電圧コネクタを外さないと高電圧コネクタを外せない構造とすることで、高電圧コネクタを安全に外すことができるとされている。しかしながら、低電圧コネクタが先に外されると、低電圧電源からの電力により作動する放電回路への電力供給が途絶えるため、コンデンサを放電することができなくなってしまう。
【０００５】
本発明の電力制御ユニットは、コンデンサの放電をより確実に行なえるようにすることで、高電圧部での作業の安全を確保することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電力制御ユニットは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電力制御ユニットは、
モータを備える車両に搭載される電力制御ユニットであって、
前記モータを駆動するインバータを含む電力制御用回路と、
前記電力制御用回路を制御する制御基板と、
前記インバータに接続される平滑用のコンデンサと、
前記電力制御用回路と前記制御基板と前記コンデンサとを収容するケースと、
前記制御基板に低電圧電源の電力を供給する低電圧電力線の低電圧コネクタが接続される低電圧用接続コネクタと、
前記低電圧用接続コネクタと前記低電圧コネクタとの接続部を覆うように前記ケースに取り付けられる低電圧部カバーと、
前記電力制御用回路に高電圧電源の電力を供給する高電圧電力線の高電圧コネクタが接続される高電圧用接続コネクタと、
前記高電圧用接続コネクタと前記高電圧コネクタとの接続部を覆うように前記ケースに取り付けられる高電圧部カバーと、
前記高電圧部カバーの着脱を検知するインターロックスイッチと、
を備え、
前記制御基板は、前記インターロックスイッチにより前記高電圧部カバーが取り外されたことが検知されると、前記コンデンサを放電させ、
前記低電圧部カバーは、前記ケースとの取付方向において前記高電圧部カバーと重なるように前記ケースと前記高電圧部カバーと間に延出された延出部を有し、
前記延出部には、前記ケースとの取付方向において前記高電圧部カバーと嵌合する嵌合部が形成される、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電力制御ユニットは、電力制御用回路と制御基板と平滑用のコンデンサとがケースに収容されて構成される。電力制御ユニットは、低電圧用接続コネクタと低電圧コネクタとの接続部を覆うようにケースに取り付けられた低電圧部カバーと、高電圧用接続コネクタと高電圧コネクタとの接続部を覆うようにケースに取り付けられた高電圧部カバーと、を備える。制御基板は、インターロックスイッチにより高電圧部カバーが取り外されたことが検知されると、コンデンサを放電させる。低電圧部カバーは、ケースとの取付方向において高電圧部カバーと重なるようにケースと高電圧部カバーと間に延出された延出を有し、延出部には、ケースとの取付方向において高電圧部カバーと嵌合する嵌合部が形成される。このため、高電圧部カバーを取り外さなければ、低電圧部カバーを取り外すことができず、低電圧コネクタを低電圧用接続コネクタから取り外すことができない。これにより、高電圧部カバーがケースから取り外された際にコンデンサを放電させるために必要な制御基板への電力供給をより確実に確保することができる。この結果、高電圧部での作業の安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての電力制御ユニット５０を含む電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の電力制御ユニット５０の外観斜視図である。
【図３】実施例の電力制御ユニット５０の上面図である。
【図４】実施例の電力制御ユニット５０の上面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電力制御ユニット５０を含む電気自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、実施例の電力制御ユニット５０の外観斜視図であり、図３および図４は、実施例の電力制御ユニット５０の上面図である。また、図５は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図６は、図３のＢ−Ｂ断面図であり、図７は、図３のＣ−Ｃ断面図である。電気自動車１０は、図１に示すように、モータ２２と、高圧バッテリ３２と、低圧バッテリ３６と、電力制御ユニット５０と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）９０と、を備える。
【００１２】
モータ２２は、例えば、永久磁石が取り付けられたロータと、三相コイルが巻回されたステータとを有する同期発電電動機として構成されている。モータ２２のロータには、デファレンシャルギヤ１４を介して駆動輪１２ａ，１２ｂに連結された駆動軸１６が接続されている。また、モータ２２のロータには、モータ２２の回転位置を検出するための回転位置検出センサ２４（例えばレゾルバ）が取り付けられている。
【００１３】
高圧バッテリ３２は、例えばリチウム二次電池として構成されており、高電圧系電力ライン３０にシステムメインリレー３３を介して接続されている。低圧バッテリ３６は、例えば定格出力電圧が１２Ｖの鉛蓄電池として構成されており、高電圧系電力ライン３０にＤＣ／ＤＣコンバータ３８（降圧回路）を介して接続された低電圧系電力ライン３４に接続されている。
【００１４】
電力制御ユニット５０は、車両のフロントコンパートメント（前部空間）に配置される。この電力制御ユニット５０は、図１に示すように、高電圧系電力ライン３０とモータ２２（三相コイル）とに接続され、高圧バッテリ３２の直流電力を交流電力に変換してモータ２２に供給するインバータ５１と、高電圧系電力ライン３０の正極母船と負極母船とに接続される平滑用のコンデンサ５２と、インバータ５１のスイッチング素子をスイッチング制御する駆動制御基板５４と、を備える。なお、電力制御ユニット５０は、高圧バッテリ３２の電圧を昇圧してインバータ５１に供給する昇圧回路を備えてもよい。
【００１５】
インバータ５１とコンデンサ５２と駆動制御基板５４とは、図２に示すように、上カバー６１，上ケース６２，下ケース６３をボルトにより締結してなるケースに収容される。駆動制御基板５４には、ＥＣＵ９０および低圧バッテリ３６との接続用の低圧コネクタ４１や回転位置検出センサ２４との接続用の信号コネクタ４２を取り付ける接続コネクタ６５，６６が、上カバー６１の開口から外部へ突出するように配設されている。また、上ケース６２の図２における右側面には、高圧バッテリ３２との接続用の高圧コネクタ４３やエアコン（コンプレッサ）との接続用のＡ／Ｃコネクタ４４を取り付ける接続コネクタ６７，６８が配設されている。高圧コネクタ４３には、インターロックコネクタ４３ａが設けられている。また、上ケース６２には、モータ２２（三相コイル）との接続用のモータコネクタ４５を取り付ける接続コネクタ６９も配設されている。
【００１６】
また、上ケース６２の上カバー６１に覆われていない図４における上面には、高圧コネクタ４３と接続コネクタ６７との接続部（電極部）が露出するように開口した開口部６４が形成されている。開口部６４は、図３に示すように、上ケース６２に取り付けられるサービスカバー７０によって塞がれる。サービスカバー７０の外周縁部には、上ケース６２にボルトにより締結される締結部７１，７２と、締結部７１から外方へ延出された延出部７４と、が設けられている。延出部７４には、長穴状の嵌合穴７４ａが形成されている。
【００１７】
サービスカバー７０には、当該サービスカバー７０が開口部６４を塞ぐように上ケース６２に取り付けられたときに、高圧コネクタ４３のインターロックコネクタ４３ａに電気的に接続されるように突出したショートコネクタ７５が設けられている（図２参照）。インターロックコネクタ４３ａは、２つの導通ピンを有しており、ショートコネクタ７５は、インターロックコネクタ４３ａに接続されたときに、インターロックコネクタ４３ａの２つの導通ピンを短絡する。すなわち、インターロックコネクタ４３ａの２つの導通ピンは、サービスカバー７０が上ケース６２に取り付けられているときには短絡状態（オン）となり、サービスカバー７０が上ケース６２から取り外されているときには開放状態（オフ）となる。これにより、インターロックコネクタ４３ａとショートコネクタ７５とは、上ケース６２に対するサービスカバー７０の着脱を検知するインターロックスイッチを構成する。
【００１８】
また、上ケース６２には、図３に示すように、接続コネクタ６５，６６に接続された低圧コネクタ４１および信号コネクタ４２を覆うようにプロテクタ８０が取り付けられている。プロテクタ８０は、車両が衝突した際の衝撃から低圧コネクタ４１および信号コネクタ４２を保護するための保護部材である。プロテクタ８０の外周縁部には、図３に示すように、上ケース６２の外縁にボルトにより締結される締結部８１〜８３と、締結部８１から外方へ延出された延出部８４と、締結部８２から外方へ延出された係合部８５と、が設けられている。
【００１９】
プロテクタ８０の延出部８４は、図５〜図７における上下方向（プロテクタ８０の取付方向）においてサービスカバー７０の延出部７４と重なるように当該延出部７４と上ケース６２の上面との間に延出されている。延出部８４の延出端には、図５〜図７における上方に屈曲されて突出する突出部８４ａが形成されている。サービスカバー７０およびプロテクタ８０を上ケース６２に取り付けた状態において、プロテクタ８０の突出部８４ａは、サービスカバー７０の延出部７４に形成された嵌合穴７４ａに嵌合する。これにより、サービスカバー７０とプロテクタ８０とは、サービスカバー７０を先に取り外さなければ、プロテクタ８０を取り外すことができない構造とされる。こうする理由については後述する。
【００２０】
プロテクタ８０の係合部８５は、図６および図７における下方に屈曲され、上ケース６２の外周縁に形成された凹部６２ａに係合する。これにより、プロテクタ８０を上ケース６２の外縁に締結するに際して、係合部８５を上ケース６２の凹部６２ａに係合させることで、プロテクタ８０が上ケース６２に位置決めされる。
【００２１】
駆動制御基板５４は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶したＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポート等を備える。駆動制御基板５４には、回転位置検出センサ２４からの信号や、車両の衝突時に乗員を保護するためのエアバッグの作動を検知する図示しないエアバッグセンサからの信号などが入力ポートを介して入力されている。また、駆動制御基板５４からは、インバータ５１のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。駆動制御基板５４は、低圧コネクタ４１および接続コネクタ６５を介して、低圧バッテリ３６からの電力供給を受けて作動すると共に、ＥＣＵ９０と通信可能に接続される。
【００２２】
ＥＣＵ９０は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶したＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポート等を備える。このＥＣＵ９０には、車両の衝突を検知するためのＧセンサ９２からの信号やインターロックコネクタ４３ａ（インターロックスイッチ）からの信号などが入力ポートを介して入力されている。また、ＥＣＵ９０には、図示しないが、イグニッションスイッチからの信号やアクセル操作量を検知するアクセル操作量検知センサからの信号、ブレーキ操作量を検知するブレーキ操作量検知センサからの信号、車速を検知する車速センサからの信号などが入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ９０は、上述したように、電力制御ユニット５０の駆動制御基板５６と低圧コネクタ４１および接続コネクタ６５を介して通信可能に接続されており、互いに制御信号やデータのやり取りを行なう。
【００２３】
こうして構成された電気自動車１０では、ＥＣＵ９０は、Ｇセンサ９２により車両の衝突が検知されたり、インターロックスイッチ（インターロックコネクタ４３ａ，ショートコネクタ７５）によりサービスカバー７０の取り外しが検知されると、高圧バッテリ３２を高電圧系電力ライン３０（インバータ５１）から切り離すためにシステムメインリレー３３をオフ（開放）する。そして、駆動制御基板５４に対してコンデンサ５２に蓄えられた電荷を放電するよう放電指令を送信する。放電指令を受信した駆動制御基板５４は、コンデンサ５２に蓄えられた電荷を強制的に放電させる放電制御を行なう。放電制御は、具体的には、コンデンサ５２の電荷がモータ２２によって消費されるようにインバータ５１をスイッチング制御することにより行なわれる。これにより、高電圧系電力ライン３０から高圧バッテリ３２を切り離すと共に高電圧系電力ライン３０（コンデンサ５２）の電圧を素早く低下させることができ、車両の安全を確保することができる。なお、本実施例では、駆動制御基板５４には、エアバッグセンサからの信号が入力されており、駆動制御基板５４は、エアバッグセンサによりエアバッグの作動が検知されたときにも、コンデンサ５２の放電制御を行なう。
【００２４】
上述したように、プロテクタ８０の延出部８４は、サービスカバー７０の延出部７４と上ケース６２との間に延出され、サービスカバー７０およびプロテクタ８０を上ケース６２に取り付けた状態において、延出部８４の延出端に形成された突出部８４ａが延出部７４に形成された嵌合穴７４ａに嵌合する。このため、サービスカバー７０を取り外さなければ、プロテクタ８０を取り外すことができず、低圧コネクタ４１を接続コネクタ６５から取り外すことができない。したがって、サービスカバー７０が上ケース６２から取り外された際にコンデンサ５２の放電制御を行なうために必要な駆動制御基板５４への電力供給をより確実に確保することができる。
【００２５】
以上説明した本実施例の電力制御ユニット５０は、電力制御用の回路と平滑用のコンデンサ５２と駆動制御基板５４とがケースに収容されて構成される。この電力制御ユニット５０は、接続コネクタ６５と低圧コネクタ４１との接続部を覆うようにケースに取り付けられたプロテクタ８０と、接続コネクタ６７と高圧コネクタ４３との接続部を覆うようにケースに取り付けられたサービスカバー７０と、を備える。駆動制御基板５４は、インターロックスイッチ（インターロックコネク４３ａおよびショートコネクタ７５）によりサービスカバー７０が取り外されたことが検知されると、コンデンサ５２を放電させる。プロテクタ８０は、ケースとの取付方向においてサービスカバー７０と重なるようにケースとサービスカバー７０と間に延出された延出部８４を有し、延出部８４には、ケースとの取付方向においてサービスカバー７０と嵌合する突出部８４ａが形成される。これにより、サービスカバー７０を取り外さなければ、プロテクタ８０を取り外すことができず、低圧コネクタ４１を接続コネクタ６５から取り外すことができないから、サービスカバー７０がケースから取り外された際にコンデンサ５２を放電させるために必要な駆動制御基板５４への電力供給をより確実に確保することができる。この結果、高電圧部での作業の安全を確保することができる。
【００２６】
実施例の電力制御ユニット５０は、電気自動車１０に適用されるものとしたが、走行用のモータを備える車両であれば、エンジンとモータとを備えるハイブリッド自動車に適用されてもよいし、燃料電池を備える燃料電池車に適用されてもよい。
【００２７】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２２が「モータ」に相当し、インバータ５１が「電力制御用回路」に相当し、駆動制御基板５４が「制御基板」に相当し、コンデンサ５２が「コンデンサ」に相当し、上カバー６１，上ケース６２および下ケース６３が「ケース」に相当し、低圧コネクタ４１が「低電圧コネクタ」に相当し、接続コネクタ６５が「低電圧用接続コネクタ」に相当し、プロテクタ８０が「低電圧部カバー」に相当し、高圧コネクタ４３が「高電圧コネクタ」に相当し、接続コネクタ６７が「高電圧用接続コネクタ」に相当し、サービスカバー７０が「高電圧部カバー」に相当し、インターロックコネクタ４３ａとショートコネクタ７５とが「インターロックスイッチ」に相当し、プロテクタ８０の延出部８４が「延出部」に相当し、突出部８４ａが「嵌合部」に相当する。
【００２８】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２９】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、電力制御ユニットの製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  電動車両、１２ａ，１２ｂ  駆動輪、１４  デファレンシャルギヤ、１６  駆動軸、２２  モータ、２４  回転位置検出センサ、３０  高電圧系電力ライン、３２  高圧バッテリ、３３  システムメインリレー、３４  低電圧系電力ライン、３６  低圧バッテリ、３８  ＤＣ／ＤＣコンバータ、４１  低圧コネクタ、４２  信号コネクタ、４３  高圧コネクタ、４３ａ  インターロックコネクタ、４４  Ａ／Ｃコネクタ、４５  モータコネクタ、５０  電力制御ユニット、５１  インバータ、５２  コンデンサ、５４  駆動制御基板、６１  上カバー、６２  上ケース、６２ａ  凹部、６３  下ケース、６４  開口部、６５〜６９  接続コネクタ、７０  サービスカバー、７１，７２  締結部、７４  延出部、７４ａ  嵌合穴、７５  ショートコネクタ、８０  プロテクタ、８１〜８３  締結部、８４  延出部、８４ａ  突出部、９０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）、９２  Ｇセンサ。
【図１】
2020183197.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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