(57)【要約】【課題】車両本体への振動の伝達を抑制するコンデンサ装置、を提供する。【解決手段】コンデンサ装置は、車両本体に対して固定される樹脂ケース２４と、樹脂ケース２４に収容されるコンデンサ素子２１と、弾性体から形成され、樹脂ケース２４に配置される台座４１と、コンデンサ素子２１の周囲を覆うように樹脂ケース２４を充填する樹脂モールド２２とを備える。コンデンサ素子２１は、台座４１によって樹脂ケース２４から離間した位置に支持される。【選択図】図２
2009177000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるコンデンサ装置であって、
車両本体に対して固定されるケース体と、
前記ケース体に収容されるコンデンサ素子と、
弾性体から形成され、前記ケース体に配置される台座と、
前記コンデンサ素子の周囲を覆うように前記ケース体を充填する充填材とを備え、
前記コンデンサ素子は、前記台座によって前記ケース体から離間した位置に支持される、コンデンサ装置。
【請求項２】
前記ケース体は、底部と、前記底部の周縁から立ち上がり、前記底部の周縁に沿って周回する側部とを含み、
前記台座は、前記底部に配置され、
前記コンデンサ素子は、前記台座に載置される、請求項１に記載のコンデンサ装置。
【請求項３】
複数の前記台座が、互いに離間して配置される、請求項１または２に記載のコンデンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、コンデンサ装置に関し、より特定的には、内燃機関とモータとを動力源とするハイブリッド車両に搭載されるコンデンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンデンサ装置に関して、たとえば、特開２００７−１９１３６号公報には、熱衝撃試験や耐振動性に優れ、高信頼性を得ることを目的としたケースモールド型コンデンサが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたケースモールド型コンデンサは、金属ケースに収容した複数のコンデンサ素子を樹脂モールドすることにより構成されている。金属ケースの内壁面には、凹部が形成されている。この凹部にモールド樹脂が充填されることにより、モールド樹脂と金属ケースとの結合強度を向上させている。
【０００３】
また、特開２００６−１９６６８０号公報には、放熱性能を向上させることを目的としたコンデンサ装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたコンデンサ装置においては、コンデンサ素子を収容するケースが、高熱伝導性を有する樹脂部と、機械的強度の高い樹脂部とにより充填されている。
【０００４】
また、特開２００７−２２０７９４号公報には、車両本体への振動の伝達を抑制するとともに、冷却効率の向上を図ることを目的としたコンデンサ装置が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたコンデンサ装置は、複数のコンデンサ素子を一体化する樹脂モールドと、樹脂モールドを収容するケース体とを備える。ケース体の壁面の少なくとも一部には、ウェーブ構造が設けられている。
【特許文献１】特開２００７−１９１３６号公報
【特許文献２】特開２００６−１９６６８０号公報
【特許文献３】特開２００７−２２０７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各種の電源装置では、直流電圧から交流成分を除去する平滑用素子としてコンデンサが一般的に用いられる。上述の特許文献においては、このコンデンサの集合体を備えたコンデンサ装置として、複数のコンデンサ素子をケース体に収容し、樹脂モールドした構造が開示されている。しかしながら、コンデンサ装置が車両に搭載される場合、コンデンサ素子で発生した振動が、ケース体を介して車両本体に伝達し、搭乗者に不快感を与えるおそれがある。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、車両本体への振動の伝達を抑制するコンデンサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従ったコンデンサ装置は、車両に搭載される。コンデンサ装置は、車両本体に対して固定されるケース体と、ケース体に収容されるコンデンサ素子と、弾性体から形成され、ケース体に配置される台座と、コンデンサ素子の周囲を覆うようにケース体を充填する充填材とを備える。コンデンサ素子は、台座によってケース体から離間した位置に支持される。
【０００８】
このように構成されたコンデンサ装置によれば、コンデンサ素子で発生した振動が直接、ケース体に伝わることを防ぐとともに、振動を弾性体から形成された台座によって吸収することができる。これにより、コンデンサ装置から車両本体への振動の伝達を抑制することができる。
【０００９】
また好ましくは、ケース体は、底部と、底部の周縁から立ち上がり、底部の周縁に沿って周回する側部とを含む。台座は、底部に配置される。コンデンサ素子は、台座に載置される。このように構成されたコンデンサ装置によれば、コンデンサ素子を台座に載置した状態でケース体に充填材を充填することにより、コンデンサ素子がケース体から離間して位置決めされる構成を得ることができる。
【００１０】
また好ましくは、複数の台座が、互いに離間して配置される。このように構成されたコンデンサ装置によれば、台座の弾性率（硬度）、形状、配置箇所等の調整を通じて、コンデンサ素子からケース体に伝わる振動を効果的に吸収することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、この発明に従えば、車両本体への振動の伝達を抑制するコンデンサ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１３】
図１は、ＨＶ（Hybrid Vehicle）システムを示す電気回路図である。図中に示すＨＶシステムは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを動力源として駆動するハイブリッド車両に搭載される。まず、そのＨＶシステムについて説明する。
【００１４】
図１を参照して、ＨＶシステム２００は、インバータ１３０と、モータジェネレータ１１０と、コンバータ１２０と、制御装置１４０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン２２０，２４０，２６０とを含む。
【００１５】
モータジェネレータ１１０は、実際には、主に発電用のジェネレータとして機能するモータジェネレータと、主に駆動用のモータとして機能するモータジェネレータとから構成されているが、以降の説明を簡単にするため、図中では１つのモータジェネレータとして示されている。
【００１６】
コンバータ１２０は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３を介してバッテリＢと接続されている。インバータ１３０は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３を介してコンバータ１２０と接続されている。インバータ１３０は、出力ライン２２０，２４０，２６０を介してモータジェネレータ１１０と接続されている。バッテリＢは、直流電源であって、たとえばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の２次電池から構成されている。バッテリＢは、蓄えた直流電力をコンバータ１２０に供給したり、コンバータ１２０から受け取る直流電力によって充電される。
【００１７】
モータジェネレータ１１０は、たとえば３相交流同期電動発電機であって、インバータ１３０から受け取る交流電力によって駆動力を発生する。モータジェネレータ１１０は、発電機としても使用され、減速時の発電作用（回生発電）により交流電力を発生させ、その発生した交流電力をインバータ１３０に供給する。
【００１８】
コンバータ１２０は、半導体モジュールから構成された上アームおよび下アームと、リアクトルＬとを含む。上アームおよび下アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続されている。電源ラインＰＬ２に接続される上アームは、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）Ｑ１と、パワートランジスタＱ１に逆並列に接続されるダイオードＤ１とからなる。電源ラインＰＬ３に接続される下アームは、パワートランジスタＱ２と、パワートランジスタＱ２に逆並列に接続されるダイオードＤ２とからなる。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１と、上アームおよび下アームの接続点との間に接続されている。
【００１９】
コンバータ１２０は、バッテリＢから受け取る直流電圧をリアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。コンバータ１２０は、インバータ１３０から受け取る直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。なお、コンバータ１２０は必ずしも設けられる必要はない。
【００２０】
インバータ１３０は、Ｕ相アーム１５２と、Ｖ相アーム１５４と、Ｗ相アーム１５６とを含む。Ｕ相アーム１５２、Ｖ相アーム１５４およびＷ相アーム１５６は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に並列に接続されている。Ｕ相アーム１５２、Ｖ相アーム１５４およびＷ相アーム１５６の各々は、半導体モジュールから構成された上アームおよび下アームからなる。各相アームの上アームおよび下アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続されている。
【００２１】
Ｕ相アーム１５２の上アームは、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ３と、パワートランジスタＱ３に逆並列に接続されるダイオードＤ３とからなる。Ｕ相アーム１５２の下アームは、パワートランジスタＱ４と、パワートランジスタＱ４に逆並列に接続されるダイオードＤ４とからなる。Ｖ相アーム１５４の上アームは、パワートランジスタＱ５と、パワートランジスタＱ５に逆並列に接続されるダイオードＤ５とからなる。Ｖ相アーム１５４の下アームは、パワートランジスタＱ６と、パワートランジスタＱ６に逆並列に接続されるダイオードＤ６とからなる。Ｗ相アーム１５６の上アームは、パワートランジスタＱ７と、パワートランジスタＱ７に逆並列に接続されるダイオードＤ７とからなる。Ｗ相アーム１５６の下アームは、パワートランジスタＱ８と、パワートランジスタＱ８に逆並列に接続されるダイオードＤ８とからなる。各相アームのパワートランジスタの接続点は、対応する出力ライン２２０，２４０，２６０を介してモータジェネレータ１１０の対応する相のコイルの反中性点側に接続されている。
【００２２】
なお、図中では、Ｕ相アーム１５２からＷ相アーム１５６の上アームおよび下アームが、それぞれ、パワートランジスタとダイオードとからなる１つの半導体モジュールから構成されている場合が示されているが、複数の半導体モジュールにより構成されてもよい。
【００２３】
インバータ１３０は、制御装置１４０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受け取る直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１１０へ出力する。インバータ１３０は、モータジェネレータ１１０によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。
【００２４】
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００２５】
制御装置１４０は、モータジェネレータ１１０のトルク指令値、各相電流値、およびインバータ１３０の入力電圧に基づいて、モータジェネレータ１１０の各相コイル電圧を演算する。制御装置１４０は、その演算結果に基づいて、パワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してインバータ１３０へ出力する。モータジェネレータ１１０の各相電流値は、後述のＰＣＵ１０に組込まれた電流センサによって検出される。制御装置１４０は、上述したトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ１３０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算する。制御装置１４０は、その結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ１２０へ出力する。
【００２６】
制御装置１４０は、モータジェネレータ１１０によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリＢに充電するため、コンバータ１２０およびインバータ１３０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。
【００２７】
続いて、本実施の形態におけるコンデンサ装置としてのＰＣＵ（power control unit）１０の構造について説明する。
【００２８】
図２は、ハイブリッド車両に搭載されたＰＣＵの一部に示す断面図である。図１および図２を参照して、ＰＣＵ１０は、モータジェネレータ１１０に供給される電力を制御し、コンデンサＣ１，Ｃ２、インバータ１３０およびコンバータ１２０を含んで構成されている。ＰＣＵ１０は、ハイブリッド車両の車両本体に対して固定されており、たとえばエンジンルーム内に固定されている。
【００２９】
図３は、図２中のＰＣＵの分解組立図である。図２および図３を参照して、ＰＣＵ１０は、車両本体に対して固定される樹脂ケース２４を含む。樹脂ケース２４は、箱形状に形成されており、底部２５と、底部２５の周縁から立ち上がり、底部２５の周縁に沿って周回する側部２６とを含む。樹脂ケース２４は、樹脂材料から形成されている。樹脂ケース２４は、たとえば、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）またはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）から形成されている。
【００３０】
樹脂ケース２４には、図１中のコンデンサＣ１，Ｃ２が収容されている。コンデンサＣ１，Ｃ２は、複数のコンデンサ素子２１の集合体から構成されている。コンデンサ素子２１は、たとえば、耐圧性に優れたフィルムコンデンサである。なお、図３中に示す複数のコンデンサ素子２１の配列は、一例である。
【００３１】
ＰＣＵ１０は、コンデンサケース３１を含む。コンデンサケース３１は、金属から形成されている。コンデンサケース３１は、アルミダイキャストにより形成されている。コンデンサケース３１は、アルミニウムのほか、鉄やマグネシウム等の金属から形成されてもよい。
【００３２】
樹脂ケース２４は、コンデンサケース３１に収容された形態で設けられている。樹脂ケース２４は、側部２６の外壁から延出する鍔部２７を含む。樹脂ケース２４は、鍔部２７に挿通された締結部材としてのボルト２８により、コンデンサケース３１に固定されている。樹脂ケース２４は、コンデンサケース３１を介して車両本体に対して固定されている。コンデンサケース３１に固定されている。樹脂ケース２４は、底部２５および側部２６と、コンデンサケース３１との間に隙間が形成されるように設けられている。
【００３３】
樹脂ケース２４には、樹脂モールド２２が充填されている。樹脂モールド２２は、複数のコンデンサ素子２１の周囲を取り囲むように設けられている。樹脂モールド２２は、複数のコンデンサ素子２１と、底部２５および側部２６との間を充填するように設けられている。樹脂モールド２２は、コンデンサ素子２１の吸湿を防ぐ役割を果たす。樹脂モールド２２は、耐湿性および絶縁性に優れた樹脂材料から形成されている。樹脂モールド２２は、たとえば、エポキシから形成されている。
【００３４】
ＰＣＵ１０は、台座４１を含む。台座４１は、樹脂ケース２４に配置されている。本実施の形態では、台座４１が底部２５上に配置されている。台座４１は、接着剤によって底部２５に固定されてもよい。複数の台座４１が、底部２５上の互いに離間した位置に分散して配置されている。コンデンサ素子２１は、台座４１に載置されている。コンデンサ素子２１は、台座４１によって樹脂ケース２４の底部２５から離間した位置に支持されている。
【００３５】
台座４１は、弾性体から形成されている。台座４１は、樹脂モールド２２よりも小さい弾性率を有する。台座４１は、たとえば、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴムまたはブチルゴムなどのゴム材料から形成されている。台座４１は、円柱状のころ形状を有する。台座４１は、これに限らず、四角柱や球状など別の形状を有してもよい。複数の台座４１は、互いに同一形状を有してもよいし、別々の形状を有してもよい。
【００３６】
ＰＣＵ１０単体の振動に対して、その中に含まれるコンデンサの寄与度が大きい。本実施の形態では、コンデンサ素子２１を台座４１に載置した状態で樹脂ケース２４に充填材を注入することにより、コンデンサ素子２１を樹脂ケース２４に接触させずに設ける。このような構成により、コンデンサ素子２１で発生した振動が直接、樹脂ケース２４に伝わるということがなくなる。また、弾性体から形成される台座４１の弾性率、形状、配置箇所等を調整することにより、コンデンサ素子２１から樹脂ケース２４に伝わる振動を台座４１によって効果的に吸収することができる。
【００３７】
この発明の実施の形態におけるコンデンサ装置としてのＰＣＵ１０は、車両に搭載される。ＰＣＵ１０は、車両本体に対して固定されるケース体としての樹脂ケース２４と、樹脂ケース２４に収容されるコンデンサ素子２１と、弾性体から形成され、樹脂ケース２４に配置される台座４１と、コンデンサ素子２１の周囲を覆うように樹脂ケース２４を充填する充填材としての樹脂モールド２２とを備える。コンデンサ素子２１は、台座４１によって樹脂ケース２４から離間した位置に支持される。
【００３８】
このように構成された、この発明の実施の形態におけるＰＣＵ１０によれば、コンデンサ素子２１で発生した振動は、樹脂ケース２４およびコンデンサケース３１を順に伝わって車両本体に伝達される。本実施の形態では、コンデンサ素子２１のフローティング構造によって、コンデンサ素子２１から樹脂ケース２４に伝わる振動を抑制する。これにより、ハイブリッド車両のＮＶ（noise and vibration）性能を向上させることができる。
【００３９】
図４は、図２中のＰＣＵの変形例を示す断面図である。図４を参照して、本変形例では、ＰＣＵ１０が、台座４１に加えて台座４２を含む。台座４２は、弾性体から形成され、側部２６に配置されている。コンデンサ素子２１は、台座４２によって樹脂ケース２４の側部２６から離間した位置に支持されている。このような構成により、コンデンサ素子２１から樹脂ケース２４に伝わる振動を台座４１および台座４２によってより効果的に吸収することができる。なお、台座４２のみ設けて、コンデンサ素子２１のフローティング構造を構成してもよい。この場合、樹脂ケース２４に充填材を注入する工程時、コンデンサ素子２１を台座４２に対して係止させるための手段が必要となる。
【００４０】
本実施の形態では、内燃機関とバッテリとを動力源とするハイブリッド車両に本発明を適用したが、これに限定されず、燃料電池とバッテリとを動力源とする燃料電池ハイブリッド自動車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）、または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に本発明を適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド自動車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、バッテリの使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。
【００４１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ＨＶシステムを示す電気回路図である。
【図２】ハイブリッド車両に搭載されたＰＣＵの一部に示す断面図である。
【図３】図２中のＰＣＵの分解組立図である。
【図４】図２中のＰＣＵの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ＰＣＵ、２１  コンデンサ素子、２２  樹脂モールド、２４  樹脂ケース、２５  底部、２６  側部、４１，４２  台座。
【図１】
2009177000.tif 000003
【図２】
2009177000.tif 000004
【図３】
2009177000.tif 000005
【図４】
2009177000.tif 000006