(57)【要約】【課題】簡単な構成で、コンバータ本体から露呈する入出力端子の地絡や短絡の防止と、コンバータ本体からの放射ノイズのシールドとを両立することのできるコンバータを提供する。【解決手段】作業用開口部８０が開口されたコンバータケース５１と、コンバータ入力端子８８及びコンバータ出力端子８６が作業用開口部８０に臨まされた状態でコンバータケース５１内に収容されるコンバータ本体２６と、作業用開口部８０を閉塞する板金製のケースカバー８１とを備えたＤＣ−ＤＣコンバータ２２であって、コンバータ本体２６を構成する筐体８５の前面８５ａ上のコンバータ入力端子８８及びコンバータ出力端子８６の周部に、コンバータケースカバー８１側に突出する絶縁性の突起部９１を複数立設する。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業用開口部が開口されたケースと、入力端子及び出力端子が上記作業用開口部に臨まされた状態で上記ケース内に収容されるコンバータ本体と、上記作業用開口部を閉塞する板金製のケースカバーとを備えたコンバータであって、
上記コンバータ本体は、上記入力端子及び上記出力端子の周部に、上記ケースカバー側に突出する絶縁性の突起部を有することを特徴とするコンバータ。
【請求項２】
上記突起部は、少なくともその一部が上記入力端子及び上記出力端子にそれぞれ接続する端子接続部の配設位置に近接して立設していることを特徴とする請求項１記載のコンバータ。
【請求項３】
作業用開口部が開口されたケースと、入力端子及び出力端子が上記作業用開口部に臨まされた状態で上記ケース内に収容されるコンバータ本体と、上記作業用開口部を閉塞するケースカバーとを備えたコンバータであって、
上記ケースカバーを樹脂成型品で構成するとともに、当該ケースカバーの外表面に導電部材を配設したことを特徴とするコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業用開口部が開口されたケースと当該ケース内に収容されるコンバータ本体とを備えたコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においては、モータジェネレータを用いた簡易ハイブリッドシステム、電動４輪駆動システム、電磁駆動弁、電動パワーステアリング、電動カーエアコン、電動ブレーキ、電動シャーシコントロール、フロントガラスの急速霜取り装置、シートヒータ等の各装備を高いクオリティで実現することを目的として、車載補機類の定格電圧を１４Ｖから４２Ｖへと昇圧化させることが検討されており、これに伴い、車載のバッテリ電圧を１２Ｖから３６Ｖへと昇圧化させることが検討されている。
【０００３】
このような補機類の昇圧化への移行期間には、補機類の変更に伴うコストの高騰を抑制するため、補機類の昇圧化は、当該昇圧化によってより多くのメリットを享受可能なものから段階的に導入されることが望ましい。この場合、補機類の昇圧化によって見込まれる最も大きなメリットの１つとして、高出力なモータジェネレータを用いて簡易ハイブリッドシステムを構築することで燃費向上等を実現することが考えられる。そこで、近年では、３６Ｖバッテリと１２Ｖバッテリとをともに搭載し、例えばモータジェネレータ、電磁クラッチ、及びオートマチックトランスミッション用の電動オイルポンプ等を３６Ｖバッテリで駆動するとともに、その他の補機類を１２Ｖバッテリで駆動する技術が提案され実用化されている。
【０００４】
ところで、上述のように３６Ｖバッテリと１２Ｖバッテリとを備えた車両においては、両バッテリを狭隘なエンジンルーム内に同時に搭載することが困難となる。また、車両にモータジェネレータを採用した場合には、インバータ装置を新たに搭載する必要がある。さらに、モータジェネレータによる発電電圧を降圧させて１２Ｖバッテリ等にも給電するためには、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の補機類を新たに搭載する必要がある。
【０００５】
これらに対処し、例えば非特許文献１には、３６Ｖバッテリ及び１２Ｖバッテリをラゲージルーム内に配設するとともに、各バッテリをラゲージルーム内に配設することでエンジンルーム内に確保されたスペースに、インバータ装置の下部にＤＣ−ＤＣコンバータが一体的に併設されたパワーコントロールユニットを配設する技術が開示されている。
【０００６】
ところで、この種のパワーコントロールユニットは、一般に、インバータ装置を構成するインバータ本体やＤＣ−ＤＣコンバータを構成するコンバータ本体等が、鋳造等によって形成される金属製のケース内に一体的に収容されて要部が構成される。
【０００７】
この種のパワーコントロールユニット等において、ケースに対するコンバータ本体の組立方法としては、例えば、ケースに開口する作業用開口部から当該作業用開口部に入出力端子が臨まされるようコンバータ本体を収容し、作業用開口部を通じた作業によって、インバータ装置側から延出する電力線等をコンバータ本体の入力端子に接続するとともに、ケースの壁部に立設された外部接続端子をバスバーを介してコンバータ本体の出力端子に接続した後、ケースカバーによって作業用開口部を閉塞する方法が広く一般に知られている。この場合、製造コストの低減やコンバータ本体からの放射ノイズの低減等を目的として、ケースカバーは、一般に、板金部材で構成される。
【０００８】
【非特許文献１】
トヨタ自動車株式会社編集「クラウン、クラウンマジェスタ、クラウンエステート新型車解説書」２００１年８月２０日発行、Ｐ０−２、Ｐ１−２〜１−７、Ｐ１−１２〜１−２１
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにケースカバーを板金部材で構成した場合、車両衝突時等にケースカバーが変形し易く、変形されたケースカバーによって、コンバータ本体から露呈する入出力端子の地絡や短絡が発生する虞がある。
【００１０】
これに対処し、ケースカバーを鋳造品によって構成することでケースカバーの強度を確保することも考えられるが、このようにケースカバーを鋳造品等で構成することは、構造の複雑化や製造コストの高騰等を招く虞がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、コンバータ本体から露呈する入出力端子の地絡や短絡の防止と、コンバータ本体からの放射ノイズのシールドとを両立することのできるコンバータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、作業用開口部が開口されたケースと、入力端子及び出力端子が上記作業用開口部に臨まされた状態で上記ケース内に収容されるコンバータ本体と、上記作業用開口部を閉塞する板金製のケースカバーとを備えたコンバータであって、上記コンバータ本体は、上記入力端子及び上記出力端子の周部に、上記ケースカバー側に突出する絶縁性の突起部を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２記載の発明によるコンバータは、請求項１記載の発明において、上記突起部は、少なくともその一部が上記入力端子及び上記出力端子にそれぞれ接続する端子接続部の配設位置に近接して立設していることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、作業用開口部が開口されたケースと、入力端子及び出力端子が上記作業用開口部に臨まされた状態で上記ケース内に収容されるコンバータ本体と、上記作業用開口部を閉塞するケースカバーとを備えたコンバータであって、上記ケースカバーを樹脂成型品で構成するとともに、当該ケースカバーの外表面に導電部材を配設したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジンルーム内の要部を示す平面図、図２はエンジン及びパワーコントロールユニットを示す正面図、図３は車載の電気回路の概略構成図、図４はパワーコントロールユニットの斜視図、図５はパワーコントロールユニットの要部を示す正面図、図６はコンバータケースの正面図、図７はパワーコントロールユニットの要部を一部破断して示す右側面図、図８はバスバーの動作説明図、図９はパワーコントロールユニットの変形例の要部を一部破断して示す右側面図である。
【００１６】
図１において符号１は自動車等の車体を示す。本実施の形態において、車体１には、定格電圧が例えば４２Ｖに設定されたモータジェネレータ１０（後述する）や電動オイルポンプ（図示せず）等の各種４２Ｖ負荷と、定格電圧が例えば１４Ｖに設定されたランプバルブ（図示せず）やオーディオ機器（図示せず）等の各種１２Ｖ負荷とが搭載されている。そして、モータジェネレータ１０等の４２Ｖ負荷を搭載することにより、車体１にはアイドルストップ機能等を高いクオリティで実現可能な簡易ハイブリッドシステムが構築されている。
【００１７】
また、定格電圧の異なる各電気負荷にそれぞれ対応して給電を行うため、車体１には、図示しないラゲージルーム内に、３６Ｖバッテリ５と、１２Ｖバッテリ６とが搭載されている（図３参照）。
【００１８】
図１，２に示すように、モータジェネレータ１０は車体１前部のエンジンルーム２内でエンジン３に併設されており、モータジェネレータ１０のプーリ１１は、エアコン用コンプレッサ１２のプーリ１３等とともに、図示しないベルトを介してエンジン３のクランクプーリ３ａに連結されている。ここで、本実施の形態において、エンジン３は車体１に対して縦置き配置される水平対向エンジンであり、モータジェネレータ１０及びコンプレッサ１２は、インテークマニホルド３ｂの前方で、エンジン３の上部に固設されている。
【００１９】
また、エンジンルーム２内において、モータジェネレータ１０の側方（図１の例では、左側方）には、パワーコントロールユニット２０が配設されている。
【００２０】
図３に示すように、パワーコントロールユニット２０は、インバータ装置２１と、このインバータ装置２１に一体的に併設するＤＣ−ＤＣコンバータ２２とを有して構成されている。
【００２１】
インバータ装置２１は、インテリジェントパワーモジュール２３と、励磁回路２４と、モータコントローラ２５とを有し、これらがインバータケース５０（後で詳述する）内に一体的に収容されて要部が構成されている。
【００２２】
インテリジェントパワーモジュール２３は、モータジェネレータ１０内に配設されたステータコイル１５のＵ相、Ｖ相、及びＷ相に大容量のパワーケーブル（電源ケーブル）２７ａ〜２７ｃを介して外部接続されているとともに、３６Ｖバッテリ５に電力線３１ａ，３１ｂを介して外部接続され、モータジェネレータ１０と３６Ｖバッテリ５との間の交流／直流変換等を行うようになっている。
【００２３】
また、励磁回路２４は、モータジェネレータ１０内に配設されたロータコイル１６に電力線２８を介して外部接続され、ロータコイル１６に励磁電流を供給するようになっている。
【００２４】
また、モータコントローラ２５は、モータジェネレータ１０内に配設された回転センサ１７や温度センサ１８等にハーネス２９を介して接続されているとともに、図示しないアイドルストップ制御装置等にハーネス３０（図４参照）を介して外部接続され、各種入力信号に基づいて、インテリジェントパワーモジュール２３の位相制御や励磁回路２４の励磁電流制御等を行うようになっている。
【００２５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、コンバータ本体２６を有し、このコンバータ本体２６が、インバータケース５０に一体的に併設するコンバータケース５１（後で詳述する）内に収容されて要部が構成されている。
【００２６】
コンバータ本体２６は、３６Ｖの直流電圧を１２Ｖの直流電圧に降圧するためのもので、インバータケース５０の内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されているとともに、電力線３２を介して１２Ｖバッテリ６に外部接続されている。
【００２７】
そして、このような構成によるパワーコントロールユニット２０は、アイドルストップ制御装置等からの信号に基づく制御を行うことで、モータジェネレータ１０を発電機或いはモータとして選択的に機能させる。すなわち、走行時等において、インバータ装置２１は、スイッチング制御等による充電圧及び発電量の調整を行うことでモータジェネレータ１０を発電機として機能させ、３６Ｖバッテリ５に対して電気エネルギーの充電を行う。また、インバータ装置２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して、１２Ｖバッテリ６に対しても電気エネルギーの充電を行う。その一方で、エンジン３のアイドルストップからの再始動時等において、インバータ装置２１は、３６Ｖバッテリ５からの給電制御を行うことでモータジェネレータ１０をモータとして機能させる。
【００２８】
次に、本実施の形態におけるパワーコントロールユニット２０の詳細な構造について説明する。
【００２９】
図１，４，５に示すように、インバータケース５０は、車幅方向に沿った偏平な略直方体形状をなす、鋳造品等による金属ケースで構成されている。このインバータケース５０の後側面には、上述のインテリジェントパワーモジュール２３、励磁回路２４、及びモータコントローラ２５等を内部に組み付けるための作業用開口部（図示せず）が開口されており、この作業用開口部は、鋳造品等による金属製のインバータケースカバー５５（図１参照）によって閉塞されている。
【００３０】
また、インバータケース５０の上面は各種外部接続端子を外部に露呈するための端子面として構成され、この端子面上には、三相の交流端子５６ａ〜５６ｃと、直流端子５７ａ，５７ｂとが配設されている。各交流端子５６ａ〜５６ｃは、インバータケース５０内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されており、インバータケース５０外部で各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃを介してモータジェネレータ１０に接続されるようになっている。一方、各直流端子５７ａ，５７ｂは、インバータケース５０内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されており、インバータケース５０外部で各電力線３１ａ，３１ｂを介して３６Ｖバッテリ５に接続されるようになっている。さらに、インバータケース５０の端子面上には、インバータケース５０内部で励磁回路２４に接続する電力線２８やモータコントローラ２５に接続するハーネス２９，３０を外部に延出するためのガイド部材５８が設けられている。
【００３１】
図１，４，５に示すように、コンバータケース５１はインバータケース５０の前側面に接合されるもので、コンバータケース５１は、車幅方向に沿った偏平な略直方体形状をなす、鋳造品等による金属ケースで構成されている。なお、本実施の形態においては、偏平なインバータケース５０の側面（前側面）に偏平なコンバータケース５１を接合することにより、パワーコントロールユニット２０の外観形状を略直方体形状とすることができ、例えば１２Ｖバッテリのみを搭載する既存車両のバッテリトレイに載置可能な大きさに形成することができる。
【００３２】
図６に示すように、コンバータケース５１の前側面には、上述のコンバータ本体２６を内部に組み付けるための作業用開口部８０が開口されており、この作業用開口部８０は、例えば、内面に絶縁シート８２（図７参照）が貼付された板金製のコンバータケースカバー８１（図４，５参照）によって閉塞されている。
【００３３】
また、コンバータケース５１の上面は外部接続端子を外部に露呈するための端子面として構成され、この端子面上には、各交流端子５６ａ〜５６ｃに近接する位置に、直流端子８３が立設されている。すなわち、本実施の形態において、直流端子８３は、コンバータケース５１の作業用開口部８０に直交して隣接する壁部に立設されている。直流端子８３は、コンバータケース５１内部でコンバータ本体に接続されており、コンバータケース５１外部で電力線３２を介して１２Ｖバッテリ６に接続されるようになっている。
【００３４】
次に、コンバータケース５１内部の更なる具体的な構成について説明する。図６，７に示すように、コンバータ本体２６は樹脂製の扁平な略箱型形状の筐体８５内に図示しない各構成部材が一体的に収容されて構成されるもので、筐体８５の前面８５ａ上（すなわち、コンバータケース５１の作業用開口部８０に臨まされる面上）の上方寄りには、コンバータ出力端子８６が配設されている。このコンバータ出力端子８６は、直流端子８３に対し、車幅方向（作業用開口部８０の縁辺部に沿う方向）に所定距離離間した位置に配設されており、これらコンバータ出力端子８６と直流端子８３とはバスバー８７を介して接続されている。バスバー８７は、コンバータケース５１とコンバータ本体２６との間隙に沿って配設されるアーム部８７ａを有して構成され、このアーム部８７ａの基部は、直流端子８３に対して回動自在に軸着されている。また、アーム部８７ａの自由端側には筐体８５の前面８５ａに対向する端子接続部８７ｂが折曲形成によって設けられており、この端子接続部８７ｂがボルト締結によってコンバータ出力端子８６に固設されることにより、直流端子８３とコンバータ出力端子８６とが接続されている。
【００３５】
また、図６，７に示すように、筐体８５の前面８５ａ上の下方寄りにはコンバータ入力端子８８が配設されており、このコンバータ入力端子８８には、インバータケース５０内部から連通口８９を介して延設された電力線９０の端子接続部９０ａがボルト締結によって接続されている。
【００３６】
ここで、上述のようにコンバータ出力端子８６を直流端子８３に対してオフセットさせることでアーム部８７ａを比較的長尺に構成し、このように長尺なアーム部８７ａを直流端子８３を支点として回動自在に構成することにより、図６，８中に鎖線で示すように、バスバー８７は、アーム部８７ａの回動によって、端子接続部８７ｂを、コンバータ本体２６の前面８５ａから回避する位置まで移動可能な構成となっている。
【００３７】
そして、このようにバスバー８７の回動時に端子接続部８７ｂとコンバータ本体２６との相互干渉を防止可能とする構成により、コンバータケース５１とコンバータ本体２６との間に広大な作業用スペースを設けることなく、コンバータ本体２６の簡易な装脱作業が実現される。例えばコンバータ本体２６の装着時においては、以下の手順により、コンバータ本体２６の装着作業を効率的に行うことができる。すなわち、先ず、バスバー８７が一体に軸着された直流端子８３を、作業用開口部８０を通じて、コンバータケース５１の内側から装着する。次に、バスバー８７の端子接続部８７ｂをコンバータ本体２６の取り付け位置からの回避させた状態で、コンバータケース５１にコンバータ本体２６を組み付ける。その後、アーム部８７ａを回動させることにより、コンバータ本体２６のコンバータ出力端子８６にバスバー８７の端子接続部８７ｂを対向させ、ボルト締結によってこれらを接続する。さらに、電力線９０の端子接続部９０ａを、ボルト締結によって、コンバータ本体２６のコンバータ入力端子８８に接続する。なお、上述の手順と逆の手順により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２のメンテナンス時等におけるコンバータ本体２６の取り外し作業も容易に行うことができる。
【００３８】
また、図示のように、コンバータ本体２６を構成する筐体８５の前面８５ａには、コンバータ出力端子８６及びコンバータ入力端子８８の周部に、コンバータケースカバー８１側に突出する複数の突起部９１が立設されている。本実施の形態において、各突起部９１は樹脂製の筐体８５に一体形成されており、これにより、各突起部９１は絶縁性を具備して構成されている。その際、突起部９１の一部は、筐体８５の前面８５ａ上に設定される端子接続部８７ａの配設位置及び端子接続部９０ａの配設位置に近接して立設されることが望ましい。そして、このようにコンバータ出力端子８６及びコンバータ入力端子８８の周部に絶縁性の突起部９１を設けることにより、車両衝突等に万が一コンバータケースカバー８１が変形された際にも、コンバータケースカバー８１を通じたコンバータ入力端子８８とコンバータ出力端子８６との短絡や、コンバータケースカバー８１を通じたコンバータ入力端子８８やコンバータ出力端子８６の地絡を防止することができる。また、突起部９１の一部を各端子接続部８７ａ，９０ａの配設位置にそれぞれ近接して立設することにより、各端子接続部８７ａ，９０ａのコンバータ本体２６への接続時に、突起部９１をガイド部材として機能させることができ、組立作業性を向上することができる。この場合、特に、端子接続部９０ａのボルト締結時等においては、突起部９１によって端子接続部９０ａの回転移動を規制することができるので、組立作業性をより効果的に向上することができる。
【００３９】
ここで、図９に示すように、コンバータケースカバーは、板金製のコンバータケースカバー８１に代えて、樹脂成型品のコンバータケースカバ１０３で構成されるものであってもよい。このように、樹脂製のコンバータケースカバー１０３を用いることにより、コンバータ本体２６に突起部９１を設けることなく、車両衝突時等における各端子８６，８８の短絡や地絡を防止することができる。その際、コンバータケースカバー１０３の外表面に導電部材１０４を配設することにより、コンバータ本体２６からの放射ノイズのシールドを的確に行うことができる。なお、導電部材１０４は、コンバータケースカバー１０３の表面に、金属メッキフィルムの貼付、導電性塗料の塗布、或いは、金属メッシュの貼付等によって容易に構成することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、コンバータ本体から露呈する入出力端子の地絡や短絡の防止と、コンバータ本体からの放射ノイズのシールドとを簡単な構成で両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンルーム内の要部を示す平面図
【図２】エンジン及びパワーコントロールユニットを示す正面図
【図３】車載の電気回路の概略構成図
【図４】パワーコントロールユニットの斜視図
【図５】パワーコントロールユニットの要部を示す正面図
【図６】コンバータケースの正面図
【図７】パワーコントロールユニットの要部を一部破断して示す右側面図
【図８】バスバーの動作説明図
【図９】パワーコントロールユニットの変形例の要部を一部破断して示す右側面図
【符号の説明】
２２  …  ＤＣ−ＤＣコンバータ（コンバータ）
２６  …  コンバータ本体
５１  …  コンバータケース（ケース）
８０  …  作業用開口部
８１  …  コンバータケースカバー（ケースカバー）
８６  …  コンバータ出力端子（出力端子）
８７ｂ  …  端子接続部
８８  …  コンバータ入力端子（入力端子）
９０ａ  …  端子接続部
９１  …  突起部
１０３  …  コンバータケースカバー（ケースカバー）
１０４  …  導電部材
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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