(57)【要約】【課題】車両の搭載要件に容易に対応することができ、ひいては小型化、低コスト化を可能とする車載電気機器を提供する。【解決策】主回路に於ける複数個の電気的構成要素を、夫々機能要素毎に分割された複数個のサブモジュールにより構成し、前記複数個のサブモジュールに電気的に接続された接続手段と、前記複数個のサブモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートとを備え、少なくとも前記複数個のサブモジュールと前記接続手段とにより前記主回路を構成すると共に前記組付けプレートにより冷却するようにした。【選択図】図２
2017085736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動源の少なくとも一つとする車両に搭載され、所定の動作を行なう主回路を備えた車載電気機器であって、
前記主回路の複数個の電気的構成要素毎に分割された複数個のモジュールと、
前記複数個のモジュールに電気的に接続された接続手段と、
前記複数個のモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートと、
を備え、
前記主回路は、少なくとも前記複数個のモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に前記組付けプレートにより冷却される、
ことを特徴とする車載電気機器。
【請求項２】
前記接続手段は、前記モジュールに予め組み込まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の車載電気機器。
【請求項３】
前記複数個のモジュールは、前記夫々のモジュールに接続された前記接続手段がバスバーで接続されることにより相互に電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項1または２に記載の車載電気機器。
【請求項４】
前記組付けプレートは、冷媒を通流させる冷媒流路を備えていえる、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項５】
前記主回路は、車載充電器の主回路であり、
前記複数個の電気的構成要素は、フィルタ回路を備えたフィルタ部と、前記フィルタ部からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部からコンデンサを介して出力されるＤＣ電力を昇圧したＤＣ電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換部とを含み、
外部から前記フィルタ回路に入力されたＡＣ電力は、前記ＡＣ／ＤＣ変換部によりＤＣ電力に変換され、
前記ＡＣ／ＤＣ電力変換部から前記コンデンサを介して出力されたＤＣ電力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換部により昇圧されたＤＣ電力に変換され、
前記ＤＣ／ＤＣ変換部により昇圧されたＤＣ電力は、前記フィルタ部を介して外部に出力される、
ことを特徴とする請求項1から４のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項６】
モータを駆動源の少なくとも一つとする車両に搭載され、所定の動作を行なう主回路を備えた車載電気機器であって、
前記主回路に於ける複数個の電気的構成要素は、夫々機能要素毎に分割された複数個のサブモジュールにより構成され、
前記複数個のサブモジュールに電気的に接続された接続手段と、
前記複数個のサブモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートと、
を備え、
前記主回路は、少なくとも前記複数個のサブモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に前記組付けプレートにより冷却される、
ことを特徴とする車載電気機器。
【請求項７】
前記接続手段は、前記サブモジュールに予め組み込まれている、
ことを特徴とする請求項６に記載の車載電気機器。
【請求項８】
前記複数個のサブモジュールは、前記夫々のサブモジュールに接続された前記接続手段がバスバーで接続されることに15より相互に電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の車載電気機器。
【請求項９】
前記組付けプレートは、冷媒を通流させる冷媒流路を備えていえる、
ことを特徴とする請求項６から８のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項１０】
前記複数個のサブモジュールのうちの少なくとも1つは、
立体的に配置された複数の電気部品と、
前記電気部品に接続される端子と、
前記電気部品と前記端子とを保持する樹脂ホルダとを備えている、
ことを特徴とする請求項６から９のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項１１】
前記複数個のサブモジュールのうちの少なくとも1つは、
金属基板と、
前記金属基板に実装された半導体素子と、
前記金属基板に実装され、前記半導体素子に接続された端子と、
前記金属基板に固定され、前記半導体素子と前記端子とを保持する樹脂ホルダと、
を備えている、
ことを特徴とする請求項６から９のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項１２】
前記主回路は、車載充電器の主回路であり、
前記複数個の電気的構成要素は、フィルタ回路を備えたフィルタ部と、前記フィルタ部からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部からコンデンサを介して出力されるＤＣ電力を昇圧したＤＣ電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換部とを含み、
外部から前記フィルタ回路に入力されたＡＣ電力は、前記ＡＣ／ＤＣ変換部によりＤＣ電力に変換され、
前記ＡＣ／ＤＣ電力変換部から前記コンデンサを介して出力されたＤＣ電力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換部により昇圧されたＤＣ電力に変換され、
前記ＤＣ／ＤＣ変換部により昇圧されたＤＣ電力は、前記フィルタ部を介して外部に出力される、
ことを特徴とする請求項６から１１のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項１３】
前記フィルタ部は、共通化された複数個のフィルタサブモジュールと、入力フィルタサブモジュールと、出力フィルタサブモジュールとに分割して構成され、
外部から入力された前記ＡＣ電力は、少なくとも２個連結された前記フィルタサブモジュールを介して前記出力フィルタサブモジュールから前記ＡＣ／ＤＣ変換部に入力され、
前記ＤＣ／ＤＣ変換部から出力されたＤＣ電力は、前記２個連結された前記フィルタサブモジュール以外の前記フィルタサブモジュールに入力され、前記出力フィルタサブモジュールから外部に出力される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の車載電気機器。
【請求項１４】
前記ＡＣ／ＤＣ変換部は、少なくとも、一次側ダイオードサブモジュールと、リアクトルと、ＡＣＤＣサブモジュールとに分割されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の車載電気機器。
【請求項１５】
前記ＤＣ／ＤＣ変換部は、少なくとも、ＤＣＤＣサブモジュールと、磁性部品サブモジュールと、二次側ダイオードサブモジュールと、リアクトルに分割されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の車載電気機器。
【請求項１６】
前記磁性部品サブモジュールは、金属基板と、前記金属基板位固定されたトランスと、前記金属基板位固定されたリアクトルとを備え、
前記トランスと前記リアクトルは、前記金属基板に固定された金属薄板と前記金属基板に形成されたパターンとにより構成された巻線と、前記巻線に磁気的に結合された磁性部材とを、夫々備えている、
ことを特徴とする請求項１５に記載の車載電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機を駆動源とする電気自動車や、電動機を駆動源の一つとするハイブリッド自動車等の車両に搭載される車載電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラグインハイブリッド自動車（以下、ＰＨＥＶと称する）や、電気自動車（以下、ＥＶと称する）は、商用電源から高電圧バッテリに充電するための充電器、高電圧バッテリの電圧から１２［Ｖ］系の低電圧バッテリの電圧に降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ、１２［Ｖ］系の低電圧バッテリの電圧から高電圧バッテリの電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ、及び電動機を駆動するためのインバータ等の様々な電気機器を搭載している。
【０００３】
従来、内部に組み込まれる半導体素子、トランス、リアクトル、コンデンサ等の電気部品を、水密プレートに搭載するようにした車載電気機器が提案されている(例えば、特許文献１参照）。又、従来、水路を設けた金属ケースの水路上面に熱伝導樹脂シートを介して発熱する半導体部品を個々に配置すると共に、この金属ケースにトランスとリアクトルを収納する凹部を設け、トランスとリアクトルを個々にその凹部に挿入し、絶縁性熱伝導樹脂を介してこれらの電気部品を冷却するようにした車載電気機器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。前述の特許文献１及び特許文献２に開示された従来の車載電気機器は、その内部に組み込まれる電気部品を、夫々個別に水密プレートや金属ケースに組込むようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９６６７３号公報
【特許文献２】特許第５５３５２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
周知のように、ＰＨＥＶは通常のガソリン車に比べて構造が複雑となり、車載電気機器以外にも搭載される機器が多く存在する。このため、ＰＨＥＶでは車載電気機器を搭載するためのスペースが限定されており、ＰＨＥＶに搭載される車載電気機器に対する小型化、低コスト化への要求は非常に強くなっている。又、ＥＶは比較的小型車が多く、車載電気機器に対する搭載スペースが限られているため、ＥＶに搭載される車載電気機器に対しても、小型化、低コスト化への要求は強いものとなっている。
【０００６】
更に、近年、ＰＨＥＶやＥＶの生産が増大しており、その車種も多様化している。従って、ＰＨＥＶやＥＶに搭載される車載電気機器は、前述の小型化、低コスト化の要求に加えて、車種毎の異なる搭載要件、例えば外形形状や入出力部の位置等に個々に対応することが要求される。特許文献１や特許文献２に示されたような従来の車載電気機器に於いては、車載電気機器の内部に各種の部品を個別に組込んでいるため、搭載される車種毎に異なる外形や入出力部の位置の変更要求に対して、車載電気機器の内部の部品、及び部品レイアウトを再設計する必要がある。
【０００７】
従って、前述のように部品を個別の組込むようにした従来の車載電気機器に於いては、それが搭載される車種の増加や車両レイアウト変更に応じて発生する外形や入出力部の位置の変更要求に対応して設計工数が増大するという課題が存在する。
【０００８】
又、車種毎に部品形状が専用仕様となるため、部品コスト、生産設備、工具費等が増大し、低コスト化の実現が困難であると共に、車載電気機器の内部に個別に部品を組込んでいるため、それらに対する絶縁の確保や組み付けのためのスペースが多く必要となり、車載電気機器の小型化が困難であった。
【０００９】
これらの車載電気機器の小型化を実現する対策の一つとして、半導体スイッチング素子のスイッチング周波数を高周波数化することが考えられる。車載電気機器に用いられるトランスやリアクトルは、スイッチング周波数の高周波数化により小型化が可能となるが、発熱密度が増大するという新たな課題を生むことになる。トランスやリアクトルの発熱は、自己の発熱によって、磁性部品としての性能劣化を招くばかりでなく、周辺の部品を高温にさらすことになる。
【００１０】
この発明は、従来の車載電気機器に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、車両の搭載要件に容易に対応することができ、ひいては小型化、低コスト化を可能とする車載電気機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による車載電気機器は、
モータを駆動源の少なくとも一つとする車両に搭載され、所定の動作を行なう主回路を備えた車載電気機器であって、
前記主回路の複数個の電気的構成要素毎に分割された複数個のモジュールと、
前記複数個のモジュールに電気的に接続された接続手段と、
前記複数個のモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートと、
を備え、
前記主回路は、少なくとも前記複数個のモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に前記組付けプレートにより冷却される、
ことを特徴とする。
【００１２】
又、この発明による車載電気機器は、
モータを駆動源の少なくとも一つとする車両に搭載され、所定の動作を行なう主回路を備えた車載電気機器であって、
前記主回路に於ける複数個の電気的構成要素は、夫々機能要素毎に分割された複数個のサブモジュールにより構成され、
前記複数個のサブモジュールに電気的に接続された接続手段と、
前記複数個のサブモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートと、
を備え、
前記主回路は、少なくとも前記複数個のサブモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に前記組付けプレートにより冷却される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る車載電気機器によれば、主回路の複数個の電気的構成要素毎に分割された複数個のモジュールと、前記複数個のモジュールに電気的に接続された接続手段と、前記複数個のモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートとを備え、前記主回路は、少なくとも前記複数個のモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に前記組付けプレートにより冷却されるように構成されているので、車両の搭載要件に容易に対応することができ、ひいては小型化、低コスト化を可能とする車載電気機器を得ることができる。
【００１４】
又、この発明に係る車載電気機器によれば、主回路に於ける複数個の電気的構成要素は、夫々機能要素毎に分割された複数個のサブモジュールにより構成され、前記複数個のサブモジュールに電気的に接続された接続手段と、前記複数個のサブモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートとを備え、前記主回路は、少なくとも前記複数個のサブモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に前記組付けプレートにより冷却されるように構成されているので、車両の搭載要件に容易にきめ細かく対応することができ、ひいては小型化、低コスト化を可能とする車載電気機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１による車載電気機器の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による車載電気機器の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による車載電気機器の主回路図である。
【図４】この発明の実施の形態２による車載電気機器に於ける、サブモジュールを示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２による車載電気機器に於ける、サブモジュールを搭載するプレートを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下、この発明による車載電気機器について、図に基づいて説明する。各図に於いて、同一、又は相当部分は同一符号を付して説明する。
【００１７】
実施の形態１．
従来の車載電気機器としての車載充電器は、半導体素子、トランス、リアクトル、コンデンサ等の電気部品を個別に組込んでいたが、この発明の実施の形態１による車載電気機器としての車載充電器は、各機能要素毎に電気部品等を集約した複数のモジュールを組み合わせることにより構成され、各モジュールの入出力部に設けられた端子間をバスバーで接続することで、各モジュールを電気的に接続して車載電気機器の主回路が構成される。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態１による車載電気機器の構成図であって、車載電気機器の例として、ＰＨＥＶ、ＥＶに搭載され、ＡＣ電源からのＡＣ入力電力をＤＣ電力に変換して高電圧バッテリに充電するための車載充電器を示している。図１に於いて、車載充電器１は、構成要素として、リアクトルとコンデンサからなるフィルタ回路を備えたフィルタ部２と、ＡＣ／ＤＣ変換部３と、昇圧用のコンデンサ４と、ＤＣ／ＤＣ変換部５とを備えている。これ等の各構成要素は、夫々電気部品等を集約した単体のモジュールとして構成され、各構成要素のモジュールの入出力部に設けられた端子間がバスバーで接続されて車載充電器１の主回路が構成されている。尚、各構成要素のモジュールの端子を最適化することで、各モジュールの端子同士を直接接続するようにしても良い。
【００１９】
前述のモジュールとして構成されたフィルタ部２と、ＡＣ／ＤＣ変換部３と、コンデンサ４と、ＤＣ／ＤＣ変換部５は、例えば後述の図５に示す平板状に形成された組付けプレートに搭載され、一つの車載充電器として構成される。
【００２０】
次に、ＡＣ電力を車載充電器１によりＤＣ電力に変換して、車載高圧バッテリに充電するフローについて説明する。家庭用のＡＣ電源等の外部のＡＣ電源から入力されたＡＣ電力は、フィルタ部２によりノイズが除去され、ＡＣ／ＤＣ変換部３によりＤＣ電力に変換されてコンデンサ４に充電され昇圧される。コンデンサ４に充電されたＤＣ電力は、ＤＣ／ＤＣ変換部５を介して、再びフィルタ部２から昇圧されたＤＣ電力として出力され、車載高圧バッテリを充電する。
【００２１】
この発明の実施の形態１による車載電気機器としての車載充電器によれば、内部に組み込まれるフィルタ部２、ＡＣ／ＤＣ変換部３、コンデンサ４、ＤＣ／ＤＣ変換部５等の機能要素を夫々単体のモジュールとして構成しているので、従来のように車載充電器の内部の部品及び、部品のレイアウトを搭載車種毎に異なる構成とする必要がなく、各モジュールとして構成された機能要素の組合せや配置を変更するだけで車載充電器の外形と入出力部の位置等の変更が可能とり、設計工程や製作工程を大幅に削減することができる。
【００２２】
又、各機能要素のモジュールを各種搭載車種に共用できるように共通化することで、生産設備や工具を削減できるため、低コスト化を図ることができる。更に、各機能要素のモジュールの端子間をバスバーにより電気的に接続して主回路を形成し、組付けプレートの平面に搭載することで、車載充電器の小型化を図ることができる。
【００２３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による車載電気機器について説明する。図２は、この発明の実施の形態２による車載充電器の構成図であり、実施の形態１の場合と同様に、車載電気機器の例として、ＰＨＥＶ、ＥＶに搭載され、ＡＣ電源からのＡＣ入力電力をＤＣ電力に変換して高電圧バッテリに充電するための車載充電器を示している。図２に於いて、車載充電器１は、リアクトルとコンデンサからなるフィルタ回路を備えたフィルタ部２と、ＡＣ／ＤＣ変換部３と、昇圧用のコンデンサ４と、ＤＣ／ＤＣ変換部５と、入力端子台モジュール６と、を備えている。そして、フィルタ部２と、ＡＣ／ＤＣ変換部３と、ＤＣ／ＤＣ変換部５は、後述するように、夫々機能要素毎に細分化された複数のサブモジュールにより構成されている。コンデンサ４は、電気的に接続された複数のコンデンサ素子を一体に固定して構成されている。
【００２４】
フィルタ部２は、入力側と出力側で使用できるように共通化した３個のフィルタサブモジュール７１、７２、７３と、入力フィルタサブモジュール８と、出力フィルタサブモジュール１６の、３種類のサブモジュールに分割されている。フィルタサブモジュール７１、７２、７３は、夫々リアクトルと、コンデンサとからなるフィルタ回路を備えている。
【００２５】
ＡＣ／ＤＣ変換部３は、一次側ダイオードサブモジュール９と、２個のＰＦＣリアクトル１０と、ＡＣＤＣサブモジュール１１との、３種類に分割されている。ＤＣ／ＤＣ変換部５は、ＤＣＤＣサブモジュール１２と、磁性部品サブモジュール１３と、二次側ダイオードサブモジュール１４と、平滑リアクトル１５との、４種類に分割されている。磁性部品サブモジュール１３は、リアクトル１３１とトランス１３２を備えている。
【００２６】
前述のように、夫々複数のサブモジュールに分割されたフィルタ部２と、ＡＣ／ＤＣ変換部３と、ＤＣ／ＤＣ変換部５は、各サブモジュールの入出力部に設けた端子間がバスバー（図示せず）で電気的に接続されることで車載充電器１の主回路が構成される。尚、各サブモジュールの端子を互いに直接接続できるように最適化することで、各サブモジュールの端子同士を直接接続するようにしても良い。
【００２７】
図３は、この発明の実施の形態２による車載充電器の主回路図である。図３に於いて、一次側ダイオードサブモジュール９は、４個の半導体ダイオードによるブリッジ回路を備えている。２個のＰＦＣリアクトル１０は、夫々、並列接続される２個のリアクトルを備えている。ＡＣＤＣサブモジュール１１は、一方のＰＦＣリアクトル１０の各リアクトルに夫々接続される２個の半導体ダイオードと、他方のＰＦＣリアクトルの各リアクトルに接続される２個の半導体ダイオードと、夫々の半導体ダイオード間に接続された２個の半導体スイッチング素子を備えている。
【００２８】
ＤＣＤＣサブモジュール１２は、ブリッジ回路を構成する４個の半導体スイッチング素子を備えている。磁性部品サブモジュール１３は、リアクトル１３１と、トランス１３２を備えている。二次側ダイオードサブモジュール１４は、一次側ダイオードサブモジュール９と同様の構成であり、４個の半導体ダイオードによるブリッジ回路を備えている。平滑リアクトル１５は、二次側ダイオードサブモジュール１４の両端子に夫々接続される１個のリアクトルを備えている。
【００２９】
次に、ＡＣ電力を車載充電器１によりＤＣ電力に変換して、車載高圧バッテリ４０に充電するフローについて説明する。図２及び図３に於いて、家庭用のＡＣ電源から入力端子台モジュール６に入力されたＡＣ電力は、フィルタサブモジュール７１、７２によりノイズが除去され、入力フィルタサブモジュール８を介してＡＣ／ＤＣ変換部３に於ける一次側ダイオードサブモジュール９に入力され、ＰＦＣリアクトル１０を介してＡＣＤＣサブモジュール１１からＤＣ電力として出力される。
【００３０】
ＡＣＤＣサブモジュール１１から出力されたＤＣ電力は、昇圧用のコンデンサ４により昇圧され、ＤＣＤＣサブモジュール１２を介して磁性部品サブモジュール１３に供給され、磁性部品サブモジュール１３に組み込まれたトランスによりＡＣ電力に変換される。磁性部品サブモジュール１３から出力されたＡＣ電力は、二次側ダイオードサブモジュール１４に入力されてＤＣ電力に変換され、更に平滑リアクトル１５により平滑化され、フィルタ部２に於けるフィルタサブモジュール７３を介して出力フィルタサブモジュール１６から昇圧されたＤＣ電力として出力される。車載高圧バッテリ４０は、出力フィルタサブモジュール１６から出力されたＤＣ電力により充電される。
【００３１】
次に、この発明の実施の形態２による車載充電器１を構成する前述の各サブモジュールについて説明する。図４は、この発明の実施の形態２による車載充電器に於ける、サブモジュールを示す斜視図であって、（ａ）は入力フィルタサブモジュール８を示し、（ｂ）は一次側ダイオードサブモジュール９、及び二次側ダイオードサブモジュール１４を示し、（ｃ）はＡＣＤＣサブモジュールを示し、（ｄ）はＤＣＤＣサブモジュールを示し、（ｅ）は磁性部品サブモジュールを示している。
【００３２】
前述の図２及び図３に示すフィルタサブモジュール７１、７２、７３、入力フィルタサブモジュール８、及び、出力フィルタサブモジュール１６は、各電気部品を立体的に配置し、各電気部品に設けた端子により各電気部品間を電気的に接続し、樹脂ホルダにより各端子と各電気部品を一体に保持するように構成されている。
【００３３】
次にその一例として、入力フィルタサブモジュール８について説明する。図４の（ａ）に示すように、入力フィルタサブモジュール８は、Ｘコンデンサ(フィルムコンデンサ)１７と、バリスタ１８と、２個の端子１９１、１９２と、樹脂ホルダ２０とで構成されている。Ｘコンデンサ１７は、各端子１９１、１９２に夫々形成された穴部１９(ｈ)に、溶接又は半田付けにより接合されている。
【００３４】
バリスタ１８は、各端子１９１、１９２の突出部１９(ｐ)に、溶接又は半田付けにより接合されている。このように接合されたＸコンデンサ１７と、バリスタ１８と、端子１９１、１９２は、樹脂ホルダ２０にインサート又はアウトサートされて保持されている。入力側と出力側で使用できるように共通化したフィルタサブモジュール７１、７２、７３、及び、出力フィルタサブモジュール１６についても、入力フィルタサブモジュール８と同様の形態に構成されている。
【００３５】
一次側ダイオードサブモジュール９、及び二次側ダイオードサブモジュール１４は、図４の(ｂ)に示すように、樹脂ホルダ２１で覆われた金属基板２２に複数の半導体素子(図示せず)と端子２３を実装し、各半導体素子間、及び、半導体素子と端子２３を電気的に接続して構成されている。一次側ダイオードサブモジュール９と、二次側ダイオードサブモジュール１４は、樹脂ホルダ２１と端子２３を共通化し金属基板２２のサイズと仕様も共通となるように構成されている。
【００３６】
ＡＣＤＣサブモジュール１１は、図４の（ｃ）に示すように、樹脂ホルダ２１で覆われた金属基板２２に複数の半導体素子（図示せず）と端子２３を実装し、各半導体素子間、及び、各半導体素子と端子２３を電気的に接続して構成されている。ＤＣＤＣサブモジュール１２は、図４の（ｄ）に示すように、樹脂ホルダ２１で覆われた金属基板２２に複数の半導体素子（図示せず）と端子２３を実装し、各半導体素子間、及び、各半導体素子と端子２３を電気的に接続して構成されている。図４の(ｃ)、（ｄ）に示すように、ＡＣＤＣサブモジュール１１とＤＣＤＣサブモジュール１２の間では、樹脂ホルダ２１の端子２３の位置を異ならせて夫々のサブモジュールにに最適化され、端子２３の形状を共通化し、金属基板２４のサイズと仕様、及び樹脂ホルダ２１のサイズの共通化が図られている。
【００３７】
又、磁性部品サブモジュール１３は、図４の(ｅ)に示すように、平板状に形成された金属基板２６と、この金属基板２６の表面に形成されたパターン（図示せず）と積層された複数の金属薄板２５１とにより形成されたリアクトル巻線と、このリアクトル巻線の内側を貫通すると共に周囲を包囲するように配置されたフェライトコアからなる磁性部材２７１と、金属基板２６の表面に形成されたパターン（図示せず）と積層された複数の金属薄板２５２とにより形成された一次巻線と二次巻線とからなるトランス巻線と、このトランス巻線の一次巻線と二次巻線を磁気的に結合させるフェライトコアからなる磁性部材２７２とを備えている。
【００３８】
前述の金属薄板２５１と磁性部材２７１と金属基板２６に形成されたパターン（図示せず）とでリアクトルが構成され、金属薄板２５２と磁性部材２７２と金属基板２６に形成されたパターン（図示せず）とでトランスが構成されている。
【００３９】
以上のように構成されたフィルタサブモジュール７１、７２、７３、入力フィルタサブモジュール８、及び、一次側ダイオードサブモジュール９、ＰＦＣリアクトル１０、ＡＣＤＣサブモジュール１１、コンデンサ４、ＤＣＤＣサブモジュール１２、磁性部品サブモジュール１３、二次側ダイオードサブモジュール１４、平滑リアクトル１５、出力フィルタサブモジュール１６は、各サブモジュールの端子１９１、１９２、２３等の間をバスバー（図示せず）で接続されることで、図３に示す車載充電器１の主回路を構成する。尚、各サブモジュールの端子を互いに直接接続できるように最適化することで、各サブモジュールの端子同士を直接接続するようにしても良い。
【００４０】
図５は、この発明の実施の形態２による車載充電器に於ける、サブモジュールを搭載する組付けプレートを示す斜視図である。図３に示す車載充電器の主回路を構成した前述の各サブモジュール及び他の部品は、図５に示す冷媒流路３０を有する組付けプレート２８の平面２９の上に搭載され、各サブモジュール及びコンデンサ４等の他の部品で発生した熱をそれ等の下面から、組付けプレート２８を介して冷媒流路３０内の冷媒に伝達され外部へ放熱される。
【００４１】
以上述べたように、この発明の実施の形態２による車載電気機器としての車載充電器によれば、車載充電器の内部に組み込まれる半導体素子、トランス、リアクトル、コンデンサ等の電気部品を機能要素毎にサブモジュールとして形成しているため、車載充電器の外形を変更する等の要求に対して、従来のように機器内部の部品及び、部品レイアウトを搭載車種毎に最初から設計し直す必要がなく、サブモジュールの組合せや配置を変更するだけで、外形と入出力位置の変更が可能となるため、設計工程数を大幅に削減することができる。このように設計工程数を低減できる効果と合わせて、各サブモジュールを共通化して共用することで生産設備や工具を削減できるため、車載充電器の低コスト化を図ることができる。
【００４２】
又、各サブモジュール内の電気部品が立体的に配置され、各サブモジュールの端子間がバスバーにより電気的に接続されて主回路が形成され、これ等のサブモジュールが組付けプレートの平面に搭載されることで、車載電気機器としての車載充電器の小型化を図ることができる。
【００４３】
更に、金属基板に半導体素子と端子を装着し、この半導体素子と端子とを接続してサブモジュールを構成したことや、金属基板に金属薄板と端子を装着し、金属基板に形成したパターンと金属薄板により巻線を形成し、この巻線を貫通するようにフェライトコアからなる磁性部品を配置して形成したトランスとリアクトルを有するサブモジュールを構成したことで、金属基板に形成したパターンから組付けプレートへ直接放熱することが可能となり、放熱性が向上する効果とともに車載充電器を小型化することが可能となる。
【００４４】
尚、以上述べたこの発明の実施の形態１及び２では、車載電気機器としての車載充電器について述べたが、この発明は車載充電器に限らず、ＰＨＥＶや、ＥＶ等に搭載される高電圧バッテリの電圧から１２［Ｖ］系の低電圧バッテリの電圧に降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ、１２［Ｖ］系の低電圧バッテリの電圧から高電圧バッテリの電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ、或いは電動機を駆動するためのインバータ等の電力変換装置等にも適用できることは勿論である。
【００４５】
尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を、適宜、組み合わせたり、変形若しくは省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  車載充電器、２  フィルタ部、３  ＡＣ／ＤＣ変換部、４  コンデンサ、５  ＤＣ／ＤＣ変換部、６  入力端子台モジュール、  ７１、７２、７３  フィルタサブモジュール、８  入力フィルタサブモジュール、９  一次側ダイオードサブモジュール、１０  ＰＦＣリアクトル、１１  ＡＣＤＣサブモジュール、１２  ＤＣＤＣサブモジュール、１３  磁性部品サブモジュール、１４  二次側ダイオードサブモジュール、１５  平滑リアクトル、１６  出力フィルタサブモジュール、１７  Ｘコンデンサ(フィルムコンデンサ)、１８  バリスタ、１９１、１９２、２３  端子、１９（ｈ）  穴部、２０、２１  樹脂ホルダ、２２、２４、２６  金属基板、１３１、１３１  リアクトル、１３２  トランス、２５１、２５２  金属薄板、２７１、２７２  磁性部材、２８組付けプレート、  ２９  平面、３０  冷媒流路、４０  高圧バッテリ
【図１】
2017085736.tif 000003
【図２】
2017085736.tif 000004
【図３】
2017085736.tif 000005
【図４】
2017085736.tif 000006
【図５】
2017085736.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月17日(2016.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動源の少なくとも一つとする車両に搭載され、所定の動作を行なう主回路を備えた車載電気機器であって、
前記主回路に於ける複数個の電気的構成要素は、夫々機能要素毎に分割された複数個のサブモジュールにより構成され、
前記複数個のサブモジュールに電気的に接続された接続手段と、
前記複数個のサブモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートとを備え、
前記主回路は、
少なくとも前記複数個のサブモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に、前記組付けプレートにより冷却されるように構成された車載充電器の主回路であり、
前記複数個の電気的構成要素は、
フィルタ回路を備えたフィルタ部と、前記フィルタ部からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部からコンデンサを介して出力されるＤＣ電力を昇圧したＤＣ電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換部とを含み、
外部から前記フィルタ回路に入力されたＡＣ電力は、前記ＡＣ／ＤＣ変換部によりＤＣ電力に変換され、
前記ＡＣ／ＤＣ変換部から前記コンデンサを介して出力されたＤＣ電力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換部により昇圧されたＤＣ電力に変換され、
前記ＤＣ／ＤＣ変換部により昇圧されたＤＣ電力は、前記フィルタ部を介して外部に出力され、
前記フィルタ部は、
共通化された複数個のフィルタサブモジュールと、入力フィルタサブモジュールと、出力フィルタサブモジュールとに分割して構成され、
外部から入力された前記ＡＣ電力は、少なくとも２個連結された前記フィルタサブモジュールを介して前記入力フィルタサブモジュールから前記ＡＣ／ＤＣ変換部に入力され、
前記ＤＣ／ＤＣ変換部から出力されたＤＣ電力は、前記少なくとも２個連結された前記フィルタサブモジュール以外の前記フィルタサブモジュールに入力され、前記出力フィルタサブモジュールから外部に出力される、
ことを特徴とする車載電気機器。
【請求項２】
前記接続手段は、前記サブモジュールに予め組み込まれている、
ことを特徴とする請求項１に記載の車載電気機器。
【請求項３】
前記複数個のサブモジュールは、前記夫々のサブモジュールに接続された前記接続手段がバスバーで接続されることにより相互に電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車載電気機器。
【請求項４】
前記組付けプレートは、冷媒を通流させる冷媒流路を備えている、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項５】
前記複数個のサブモジュールのうちの少なくとも1つは、
立体的に配置された複数の電気部品と、
前記電気部品に接続される端子と、
前記電気部品と前記端子とを保持する樹脂ホルダとを備えている、
ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項６】
前記複数個のサブモジュールのうちの少なくとも1つは、
金属基板と、
前記金属基板に実装された半導体素子と、
前記金属基板に実装され、前記半導体素子に接続された端子と、
前記金属基板に固定され、前記半導体素子と前記端子とを保持する樹脂ホルダと、
を備えている、
ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項７】
前記ＡＣ／ＤＣ変換部は、少なくとも、一次側ダイオードサブモジュールと、リアクトルと、ＡＣＤＣサブモジュールとに分割されている、
ことを特徴とする請求項１から６のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項８】
前記ＤＣ／ＤＣ変換部は、少なくとも、ＤＣＤＣサブモジュールと、磁性部品サブモジュールと、二次側ダイオードサブモジュールと、リアクトルに分割されている、
ことを特徴とする請求項１から６のうちの何れか一項に記載の車載電気機器。
【請求項９】
前記磁性部品サブモジュールは、金属基板と、前記金属基板に固定されたトランスと、
前記金属基板に固定されたリアクトルとを備え、
前記トランスと前記リアクトルは、前記金属基板に固定された金属薄板と前記金属基板に形成されたパターンとにより構成された巻線と、前記巻線に磁気的に結合された磁性部材とを、夫々備えている、
ことを特徴とする請求項８に記載の車載電気機器。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明による車載電気機器は、
モータを駆動源の少なくとも一つとする車両に搭載され、所定の動作を行なう主回路を備えた車載電気機器であって、
前記主回路に於ける複数個の電気的構成要素は、夫々機能要素毎に分割された複数個のサブモジュールにより構成され、
前記複数個のサブモジュールに電気的に接続された接続手段と、
前記複数個のサブモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートとを備え、
前記主回路は、
少なくとも前記複数個のサブモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に、前記組付けプレートにより冷却されるように構成された車載充電器の主回路であり、
前記複数個の電気的構成要素は、
フィルタ回路を備えたフィルタ部と、前記フィルタ部からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部からコンデンサを介して出力されるＤＣ電力を昇圧したＤＣ電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換部とを含み、
外部から前記フィルタ回路に入力されたＡＣ電力は、前記ＡＣ／ＤＣ変換部によりＤＣ電力に変換され、
前記ＡＣ／ＤＣ変換部から前記コンデンサを介して出力されたＤＣ電力は、前記ＤＣ／ＤＣ変換部により昇圧されたＤＣ電力に変換され、
前記ＤＣ／ＤＣ変換部により昇圧されたＤＣ電力は、前記フィルタ部を介して外部に出力され、
前記フィルタ部は、
共通化された複数個のフィルタサブモジュールと、入力フィルタサブモジュールと、出力フィルタサブモジュールとに分割して構成され、
外部から入力された前記ＡＣ電力は、少なくとも２個連結された前記フィルタサブモジュールを介して前記入力フィルタサブモジュールから前記ＡＣ／ＤＣ変換部に入力され、
前記ＤＣ／ＤＣ変換部から出力されたＤＣ電力は、前記少なくとも２個連結された前記フィルタサブモジュール以外の前記フィルタサブモジュールに入力され、前記出力フィルタサブモジュールから外部に出力される、
ことを特徴とする。 
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に係る車載電気機器によれば、主回路に於ける複数個の電気的構成要素は、夫々機能要素毎に分割された複数個のサブモジュールにより構成され、前記複数個のサブモジュールに電気的に接続された接続手段と、前記複数個のサブモジュールと前記接続手段が設置される組付けプレートとを備え、前記主回路は、少なくとも前記複数個のサブモジュールと前記接続手段とにより構成されると共に前記組付けプレートにより冷却されるように構成されているので、車両の搭載要件に容易にきめ細かく対応することができ、ひいては小型化、低コスト化を可能とする車載電気機器を得ることができる。 
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
次にその一例として、入力フィルタサブモジュール８について説明する。図４の（ａ）
に示すように、入力フィルタサブモジュール８は、Ｘコンデンサ(フィルムコンデンサ)１
７と、バリスタ１８と、２個の端子１９、１９２と、樹脂ホルダ２０とで構成されてい
る。Ｘコンデンサ１７は、各端子１９、１９２に夫々形成された穴部１９(ｈ)に、溶接
又は半田付けにより接合されている。 
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
バリスタ１８は、各端子１９、１９２の突出部１９(ｐ)に、溶接又は半田付けにより接合されている。このように接合されたＸコンデンサ１７と、バリスタ１８と、端子１９、１９２は、樹脂ホルダ２０にインサート又はアウトサートされて保持されている。入力側と出力側で使用できるように共通化したフィルタサブモジュール７１、７２、７３、及び、出力フィルタサブモジュール１６についても、入力フィルタサブモジュール８と同様の形態に構成されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
以上のように構成されたフィルタサブモジュール７１、７２、７３、入力フィルタサブモジュール８、及び、一次側ダイオードサブモジュール９、ＰＦＣリアクトル１０、ＡＣＤＣサブモジュール１１、コンデンサ４、ＤＣＤＣサブモジュール１２、磁性部品サブモジュール１３、二次側ダイオードサブモジュール１４、平滑リアクトル１５、出力フィルタサブモジュール１６は、各サブモジュールの端子１９、１９２、２３等の間をバスバー（図示せず）で接続されることで、図３に示す車載充電器１の主回路を構成する。尚、各サブモジュールの端子を互いに直接接続できるように最適化することで、各サブモジュールの端子同士を直接接続するようにしても良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
１  車載充電器、２  フィルタ部、３  ＡＣ／ＤＣ変換部、４  コンデンサ、５  ＤＣ／ＤＣ変換部、６  入力端子台モジュール、  ７１、７２、７３  フィルタサブモジュール、８  入力フィルタサブモジュール、９  一次側ダイオードサブモジュール、１０  ＰＦＣリアクトル、１１  ＡＣＤＣサブモジュール、１２  ＤＣＤＣサブモジュール、１３  磁性部品サブモジュール、１４  二次側ダイオードサブモジュール、１５  平滑リアクトル、１６  出力フィルタサブモジュール、１７  Ｘコンデンサ(フィルムコンデンサ)、１８  バリスタ、１９、１９２、２３  端子、１９（ｈ）  穴部、２０、２１  樹脂ホルダ、２２、２４、２６  金属基板、１３１、１３１  リアクトル、１３２  トランス、２５１、２５２  金属薄板、２７１、２７２  磁性部材、２８組付けプレート ,  ２９  平面、３０  冷媒流路、４０  高圧バッテリ