(57)【要約】【課題】電圧の異なる２つの電源とインバータとコンバータとを備える車両において、製造コストの増大や作業性の悪化を抑制することである。【解決手段】ユニットケース１１０は、金属等の導電性材料で成形される上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとから成り、上側ケース１１０ａが鉛直上方に向けてケース本体１１０ｂに対して脱着可能に固着される。上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとは互いに通電可能とされ、上側ケース１１０ａの上面にはアース端子１１２が一体に形成される。インバータ１０２のマイナス側端子は接点１１４ａにて上側ケース１１０ａに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４のマイナス側端子は接点１１４ｂにてケース本体１１０ｂに接続され、インバータ１０２とＤＣ／ＤＣコンバータ１０４とは、ユニットケース１１０を介して、共通のアース端子１１２に接続される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに電圧の異なる第１電源と第２電源と、前記第１電源と前記第２電源との少なくとも一方と回転電機とに接続されるインバータと、前記第１電源と前記第２電源とに接続されるコンバータと、を備える車両に搭載され、前記インバータと前記コンバータとをユニットケースに内蔵する車両用パワーコントロールユニットであって、前記ユニットケースは導電性部材で成形されるとともにアース端子が一体に形成され、前記インバータと前記コンバータとは前記ユニットケースを介して前記アース端子に接続され、前記ユニットケースは、車両のエンジンルーム内に配置されることを特徴とする車両用パワーコントロールユニット。
【請求項２】
前記ユニットケースは、前記エンジンルーム内車両側方のバッテリトレイに配置可能な大きさに形成されることを特徴とする請求項１記載の車両用パワーコントロールユニット。
【請求項３】
前記ユニットケースは、前記エンジンルーム内車両側方の客室側に配置されることを特徴とする請求項１記載の車両用パワーコントロールユニット。
【請求項４】
前記第１電源は、定格電圧が１２Ｖの直流電源であり、前記第２電源は、定格電圧が１２Ｖより高電圧である直流電源であって、前記ユニットケースには、前記第１電源の正極端子が取り付けられることを特徴とする請求項２記載の車両用パワーコントロールユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、電圧の異なる２つの電源と、インバータと、コンバータとを備える車両に関し、特にインバータとコンバータとがユニット化された車両用パワーコントロールユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧の異なる２つの電源とインバータとコンバータとを備える車両として、電気自動車やハイブリッド車両が知られている。この種の電気自動車やハイブリッド車両においては、車両への搭載性や作業性の向上を考慮して、インバータとコンバータとがユニット化されることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のような従来の電気自動車やハイブリッド車両では、一般的に、インバータやコンバータのアース線が各々に独立して備えられ、夫々のアース線を車体に接続することでアースされている。その為、部品点数の増大や配索構造の複雑化により、製造コストの増大や作業性の悪化を招く可能性が有るという問題点を有していた。
【０００４】
本発明は、電圧の異なる２つの電源とインバータとコンバータとを備える車両において、前述した製造コストの増大や作業性の悪化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る車両用パワーコントロールユニットは、互いに電圧の異なる第１電源と第２電源と、第１電源と第２電源との少なくとも一方と回転電機とに接続されるインバータと、第１電源と第２電源とに接続されるコンバータと、を備える車両に搭載され、インバータとコンバータとをユニットケースに内蔵する車両用パワーコントロールユニットであって、ユニットケースは導電性部材で成形されるとともにアース端子が一体に形成され、インバータとコンバータとはユニットケースを介してアース端子に接続され、ユニットケースは、車両のエンジンルーム内に配置されることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る車両用パワーコントロールユニットにおいて、ユニットケースは、エンジンルーム内車両側方のバッテリトレイに配置可能な大きさに形成されることが好ましい。
【０００７】
また、本発明に係る車両用パワーコントロールユニットにおいて、ユニットケースは、エンジンルーム内車両側方の客室側に配置されることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る車両用パワーコントロールユニットにおいて、第１電源は、定格電圧が１２Ｖの直流電源であり、第２電源は、定格電圧が１２Ｖより高電圧である直流電源であって、ユニットケースには、第１電源の正極端子が取り付けられることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、本発明に係る車両用パワーコントロールユニットは、互いに電圧の異なる第１電源と第２電源と、第１電源と第２電源との少なくとも一方と回転電機とに接続されるインバータと、第１電源と第２電源とに接続されるコンバータと、を備える車両に搭載され、インバータとコンバータとをユニットケースに内蔵し、ユニットケースは導電性部材で成形されるとともにアース端子が一体に形成され、インバータとコンバータとはユニットケースを介してアース端子に接続され、ユニットケースは、車両のエンジンルーム内に配置される。
【００１０】
そして、ユニットケースは、エンジンルーム内車両側方のバッテリトレイに配置可能な大きさに形成されるので、電圧の異なる２つの電源とインバータとコンバータとを備える車両と、１つの電源のみを備える車両とでエンジンルーム内の設計変更を最小限とすることができる。好ましくはユニットケースを、エンジンルーム内車両側方の客室側に配置することがよい。
【００１１】
また、本発明に係る車両用パワーコントロールユニットにおいて、第１電源は、定格電圧が１２Ｖの直流電源であり、第２電源は、定格電圧が１２Ｖより高電圧である直流電源であって、ユニットケースには、第１電源の正極端子が取り付けられる。従来より、一般的に、定格電圧が１２Ｖの直流電源（１２Ｖ直流バッテリ）のみを備え、その１２Ｖ直流バッテリをエンジンルーム内のバッテリトレイに配置された車両が多い。例えば、１２Ｖ直流バッテリを備える他車両から電力の供給を受けてエンジンを始動させる（所謂、ジャンパースタート）等の場合、パワーコントロールユニットのユニットケースがバッテリトレイに配置されていると、作業者が戸惑う可能性がある。そこで、ユニットケースに１２Ｖ直流バッテリの正極端子を取り付けることにより、作業者に戸惑いを与えることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態における車両のシステム構成図である。
【００１４】
エンジン２の出力は、トルクコンバータ４、自動変速機６を介して出力軸８に出力され、最終的に駆動輪（図示せず）に伝達される。また、これとは別にエンジン２の出力は、クランク軸２ａに接続されている電磁クラッチ内蔵ダンパプーリ１０を介して、ベルト１４に伝達される。そして、ベルト１４により伝達された出力により、プーリ１６、１８が回転される。尚、ダンパプーリ１０に内蔵される電磁クラッチは必要に応じて接続／遮断されて、プーリ１０とクランク軸２ａとの間で出力の伝達／非伝達を切替可能にしている。
【００１５】
プーリ１６には補機類２０の回転軸が連結されて、ベルト１４から伝達される回転力により補機類２０が駆動可能とされている。補機類２０としては、例えば、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプ、エンジン冷却用ウォータポンプ等が挙げられる。
【００１６】
プーリ１８には回転電機としてのモータジェネレータ（以下、ＭＧという）２６の回転軸が連結される。ＭＧ２６は、必要に応じて発電機として機能することで、プーリ１８を介して伝達されるエンジン２あるいは駆動輪からの回転力を電気エネルギーに変換する。さらに、ＭＧ２６は、必要に応じて電動機として機能することで、プーリ１８とベルト１４とを介してクランク軸２ａ及び補機類２０の一方あるいは両方を回転させる。尚、ＭＧ２６は、三相交流回転電機である。
【００１７】
パワーコントロールユニット１００は、インバータ１０２とＤＣ／ＤＣコンバータ１０４とハイブリッドＥＣＵ（以下、ＨＶ−ＥＣＵという）１０６とを備える。インバータ１０２とＭＧ２６とが、電力線１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃにより接続されるとともに、インバータ１０２と第２電源である高電圧直流電源１４０（定格電圧３６Ｖ）とが、電力線１３０ｂにより接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４とインバータ１０２及び高電圧直流電源１４０とが、電力線１３０ｃにより接続されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４と第１電源である低電圧直流電源１５０（定格電圧１２Ｖ）とが、電力線１３０ｄにより接続される。尚、電力線１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３０ｂ、１３０ｃの被覆は山吹色に着色され、電力線１３０ｄは黒色に着色される。
【００１８】
ＭＧ２６が発電機として機能する場合、ＨＶ−ＥＣＵ１０６により制御されるインバータ１０２は、スイッチングにより充電圧及び発電量を調整することにより、ＭＧ２６が高電圧直流電源１４０に対して電気エネルギーの充電を行なう。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を介して低電圧直流電源１５０に対しても電気エネルギーの充電を行なう。
【００１９】
ＭＧ２６による発電が行なわれていない場合においては、高電圧直流電源１４０と低電圧直流電源１５０とが接続されていることにより、高電圧直流電源１４０側から低電圧直流電源１５０側に電力が供給される。
【００２０】
ＭＧ２６がモータとして機能する場合、ＨＶ−ＥＣＵ１０６により制御されるインバータ１０２は、高電圧直流電源１４０からＭＧ２６へ電力を供給する。
【００２１】
ＨＶ−ＥＣＵ１０６は、上述したインバータ１０２の制御の他に、所定のエンジン自動停止条件が成立した場合にエンジン２を自動停止させるとともに、所定のエンジン自動始動条件が成立した場合にエンジン２を自動始動させるエンジン自動停止始動制御を行なう。このエンジン自動始動時には、ＨＶ−ＥＣＵ１０６は、プーリ１０に内蔵される電磁クラッチを接続させるとともに、上述のように、インバータ１０２を制御して高電圧直流電源１４０からＭＧ２６へ電力を供給してＭＧ２６を駆動させ、エンジン２をクランキングする。また、ＨＶ−ＥＣＵ１０６は、エンジン自動停止中においては、プーリ１０に内蔵される電磁クラッチを遮断させるとともに、上述のように、インバータ１０２を制御して高電圧直流電源１４０からＭＧ２６へ電力を供給してＭＧ２６を駆動させ、補機類２０を駆動させる。
【００２２】
次に、本実施形態における構成部品の車載位置について説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態における構成部品の車載配置図である。図２に示されるように、パワーコントロールユニット１００は、エンジンルーム４０内の車両側方の客室４２側に配設される。パワーコントロールユニット１００のユニットケース１１０は、１２Ｖ直流電源のみを有する既存車両における該１２Ｖ直流電源を配設するバッテリトレイ（図示せず）に配置可能な大きさに形成され、パワーコントロールユニット１００は、該バッテリトレイ上に配設される。また、高電圧直流電源１４０及び低電圧直流電源１５０は、車両後部に搭載される。
【００２４】
次に、本実施形態におけるパワーコントロールユニット１００の構造について詳細に説明する。
【００２５】
図３は、本実施形態におけるパワーコントロールユニット１００の縦断面を示す図である。図４は、カバー１２６を取り外した状態でのパワーコントロールユニット１００の正面図である。図５は、カバー１２６を取り付けた状態でのパワーコントロールユニット１００の正面図である。図６は、カバー１２６の斜視図である。図７は、図６におけるＡ−Ａ線縦断面図である。
【００２６】
ユニットケース１１０は、金属等の導電性材料で成形される上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとから成り、上側ケース１１０ａが鉛直上方に向けてケース本体１１０ｂに対して脱着可能に固着される。上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとは、一端が上側ケース１１０ａの外部に接続され、他端がケース本体１１０ｂの外部に接続される金属製のバスバー１１８により、互いに通電可能とされる。また、上側ケース１１０ａの上面には、アース端子１１２が一体に形成される。
【００２７】
ユニットケース１１０内では、インバータ１０２の鉛直下方にＤＣ／ＤＣコンバータ１０４が内蔵される。インバータ１０２のマイナス側端子は接点１１４ａにて上側ケース１１０ａに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４のマイナス側端子は接点１１４ｂにてケース本体１１０ｂに接続される。したがって、上述のように、アース端子１１２が形成される上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとが通電可能に接続されているので、インバータ１０２とＤＣ／ＤＣコンバータ１０４とは、ユニットケース１１０を介して、共通のアース端子１１２に接続されることとなる。共通のアース端子１１２からは図示しない接続線によって、車体側にアースが取られる。
【００２８】
略Ｌ字状に形成されたバスバー１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）は、一端部がインバータ１０２に接続され、他端部が上側ケース１１０ａの上面に穿設される開口部１２０を挿通して上側ケース１１０ａの上面より突出し、その先端部がユニットケース側方（車両前方）に向かうように延設されて、端子部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を形成する。端子部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃには、ＭＧ２６のステータコイル（図示せず）のＵ相、Ｖ相、Ｗ相各相からの電力線１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃが結線され、インバータ１０２とＭＧ２６とが接続される。
【００２９】
開口部１２０は、端子部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃの鉛直上方視面積の総和より大きい開口面積を有し、上側ケース１１０ａの脱着時に、端子部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃが挿通可能に穿設されている。
【００３０】
端子部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃと上側ケース１１０ａとの間には、ユニットケース１１０側方方向にスライドさせて出し入れ可能で、さらに、端子部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃを支持しつつ開口部１２０を被覆する端子台１２２が設置される。
【００３１】
端子部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃの鉛直上方には、端子部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃの外部上方を被覆するカバー１２６が取り付けられる。図６および図７に示されるように、カバー１２６には、組み付け方向を誤って組み付けることを防止すべく、突起１２７と、上側ケース１１０ａに形成される凸部に噛合する窪み１２８とが形成される。
【００３２】
上側ケース１１０ａの上面には、低電圧直流電源１５０の正極端子１５２が、カバー１５４に被覆されて取り付けられている。カバー１５４の上面には、定格電圧１２Ｖであることを作業者に明確に伝えるべく、「＋１２Ｖ」の表記がなされる。
【００３３】
インバータ１０２とＤＣ／ＤＣコンバータ１０４との間には冷却手段としての冷却水路１８０が設けられる。冷却水路１８０へは、配管１８０ａから冷却水が注入され、配管１８０ｂから外部へ排出される。
【００３４】
パワーコントロールユニット１００は、車載機器としての電流センサ１９０、温度センサ１９２、シャシーＥＣＵ１９４、エンジンＥＣＵ１９６等と接続する為のコネクタ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄを備える。コネクタ１７０ａ〜１７０ｃは、それらが接続される電流センサ、温度センサ、シャシーＥＣＵ等の作動電圧が１２Ｖで等しい為、一体化ケース１７２に収納されている。一体化ケース１７２は、上側ケース１１０ａの上面に脱着可能に取り付けられており、パワーコントロールユニット１００内部と一体化ケース１７２とを接続するハーネス１７４は、ケース本体１１０ｂの側壁よりパワーコントロールユニット１００内部に挿入されている。
【００３５】
また、コネクタ１７０ｅは、パワーコントロールユニット１００内の界磁回路とＭＧ２６のロータに巻回される界磁コイルとを接続する為のものであり、電力線１３３の被覆は山吹色に着色されている。
【００３６】
尚、ここでの上側ケース１１０ａは第１ケース部材に相当し、ケース本体１１０ｂは第２ケース部材に相当するものである。
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
・インバータ１０２とコンバータ１０４とが、導電性部材で成形されるユニットケース１１０を介して共通のアース端子１１２に接続されるので、インバータ１０２とコンバータ１０４との各々に車体に対して接続するアース線が不要となる。その結果、部品点数の減少や配索構造の簡素化が図られ、製造コストを低減することができ、また、作業性を向上させることができる。
・インバータ１０２やコンバータ１０４は作動中に熱を発生する為、冷却する必要性があるが、インバータ１０２とコンバータ１０４との間に冷却水路１８０を備えることによって、インバータ１０２とコンバータ１０４との両者を冷却することができるので、冷却構造の簡素化を図ることができる。
・アース端子１１２がユニットケース１１０の鉛直上面に形成されるので、作業性を向上させることができる。
・ユニットケース１１０の鉛直上面に端子部１６２ａ〜１６２ｃが配設されるので、端子部１６２ａ〜１６２ｃと電力線１３１ａ〜１３１ｂとの結線作業時における作業性が向上する。
・端子部１６２ａ〜１６２ｃがユニットケース１１０の鉛直上面より突出しているので、電力線１３１ａ〜１３１ｂとの結線作業が向上する。さらに、端子部１６２ａ〜１６２ｃはユニットケース１１０側方に向けて延設されるので、端子部１６２ａ〜１６２ｃと電力線１３１ａ〜１３１ｂとが結線された状態において、電力線１３１ａ〜１３１ｂが鉛直上方へ孕むことがなく、端子部１６２ａ〜１６２ｃ周辺のコンパクト化を図ることができるとともに、結線作業時における作業性が向上する。
・ユニットケース１１０が上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとで構成され、上側ケース１１０ａが鉛直上方に向けてケース本体１１０ｂに対して脱着可能であるので、上側ケース１１０ａを鉛直上方へ向けてケース本体１１０ｂから取り外すことで、容易にメンテナンス等を行なうことができ、サービス作業性が向上する。また、上側ケース１１０ａの脱着時には、端子部１６２ａ〜１６２ｃを支持する端子台１２２を、端子部１６２ａ〜１６２ｃと上側ケース１１０ａの鉛直上面との間からユニットケース１１０側方にスライドさせて取り出すことで、端子台１２２によって被覆されていた開口部１２０が開口し、端子部１６２ａ〜１６２ｃが干渉することなく、上側ケース１１０ａの脱着作業を行なうことができる。また、上側ケース１１０ａを取り付ける際に、端子台１２０を、端子部１６２ａ〜１６２ｃと上側ケース１１０ａの鉛直上面との間にユニットケース１１０側方よりスライドさせて挿入するという容易な作業を行なうだけで、上側ケース１１０ａの取り付け後において、端子部１６２ａ〜１６２ｃの支持と、開口部１２０からの異物や水等の侵入防止と、を両立する構成が得られる。
・パワーコントロールユニット１００と接続される車載機器との結線用コネクタ１７０ａ〜１７０ｃを一体化ケース１７２に収めることで、パワーコントロールユニット１００のコンパクト化を図ることができ、また、作業性が向上する。さらに、一体化ケース１７２をユニットケース１１０に対して脱着可能であるので、上側ケース１１０ａの脱着時等の作業性が向上する。さらに、作動電圧が等しい車載機器との結線用コネクタ同士が一体化されるので、作業性がより一層向上する。
・カバー１２６には、突起１２７と、上側ケース１１０ａに形成される凸部に噛合する窪み１２８とが形成されるので、カバー１２６の取り付け方向を誤って取り付けることを回避することができる。
・ユニットケース１１０は、エンジンルーム内車両側方のバッテリトレイに配置可能な大きさに形成されるので、２電源系を備える車両と、１つの電源のみを備える車両とでエンジンルーム内の設計変更を最小限とすることができる。
・ユニットケース１１０に、低電圧直流電源１５０（定格電圧１２Ｖ）の正極端子を取り付けたので、例えば、１２Ｖ直流バッテリを備える他車両から電力の供給を受けてエンジンを始動させる（所謂、ジャンパースタート）等の場合においても、作業者に戸惑いを与えることを抑制することができる。
・定格電圧１２Ｖ系における接続線の被覆と定格電圧３６Ｖ系における接続線の被覆とで色を異ならせることで、両電圧系に対する識別が容易となり作業性が向上する。また、定格電圧３６Ｖにおいては、人体に有害でないが危険ではある為、接続線１３１ａ〜１３１ｃ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３３は山吹色の被覆とすることで、人体に有害でないが危険ではあることを明確に示唆することができる。
［その他の実施の形態］
・上記実施形態では、上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとの通電をバスバー１１８によって可能とした例を示したが、上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとの接続部において、金属同士で直接接続される金属タッチ部を形成してもよい。なお、この場合、接続部の一部に金属タッチ部を形成し、他の部位はシール部として構成すれば、接続部におけるシール性を確保するとともに、バスバー等の別部品を使用することなく上側ケース１１０ａとケース本体１１０ｂとの通電を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態における車両のシステム構成図である。
【図２】本実施形態における構成部品の車載配置図である。
【図３】本実施形態におけるパワーコントロールユニットの縦断面を示す図である。
【図４】カバーを取り外した状態でのパワーコントロールユニットの正面図である。
【図５】カバーを取り付けた状態でのパワーコントロールユニットの正面図である。
【図６】カバーの斜視図である。
【図７】図６におけるＡ−Ａ線縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２６  ＭＧ、４０  エンジンルーム、４２  客室、１００  パワーコントロールユニット、１０２  インバータ、１０４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１０  ユニットケース、１１０ａ  上側ケース（第１ケース部材）、１１０ｂ  ケース本体（第２ケース部材）、１１２  アース端子、１１８  バスバー、１２０  開口部、１２２  端子台、１２６  カバー、１３０ｂ，１３０ｃ  第１電源系における接続線、１３０ｄ  第２電源系における接続線、１３１ａ〜１３１ｃ  電力線、１４０  高電圧直流電源（定格電圧３６Ｖ）、１５０  低電圧直流電源（定格電圧１２Ｖ）、１６２ａ〜１６２ｃ  端子部、１７０ａ〜１７０ｅ  コネクタ、１７２  一体化ケース、１８０  冷却水路。
【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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