JP7447872B2 - 電力装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリからの電力を変換可能なパワーコントロールユニットを備える電力装置に関する。

特許文献１には、油圧変速機制御装置と、変速機ハウジングと、変速機ハウジングに取り付けられたオイルパンと、パワーエレクトロニクス装置とを備える自動車用の変速機が開示されている。このパワーエレクトロニクス装置は、変速機ハウジングおよびオイルパンに支持されており、油圧変速機制御装置およびパワーエレクトロニクス装置が、変速機ハウジングの下方または側方に並置されている。

国際公開２０１８－０３３３４６号

特許文献１に開示される技術では、パワーエレクトロニクス装置が変速機の熱の影響を受けやすく、交換しづらい位置に設けられている。

本発明の目的は、パワーコントロールユニットへの熱の影響を抑え、パワーコントロールユニットの交換を容易にする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力装置は、自動変速機ケースと空隙を挟んで自動変速機ケースの上部に固定されるパワーコントロールユニットと、パワーコントロールユニットから車両後方に延びる配線によってパワーコントロールユニットに接続されるバッテリと、を備える。自動変速機ケースには、パワーコントロールユニットを締結するための締結座がダイキャストによって自動変速機ケースの上部に隆起するように一対形成される。一対の締結座は、車両前後方向に対向して配置される。パワーコントロールユニットは、フランジ状に張り出し、一対の締結座にそれぞれ着座して締結される一対のブラケットを有する。パワーコントロールユニットは、車体パネルの下側に配置される。車体パネルには、パワーコントロールユニットを取り出し可能な開口部が形成される。配線は、前記パワーコントロールユニットから挿脱可能である。

本発明によれば、パワーコントロールユニットへの熱の影響を抑え、パワーコントロールユニットの交換を容易にする技術を提供できる。

実施例の電力装置の斜視図である。 実施例の電力装置の側面図である。 パワーコントロールユニットの取り外しについて説明する図である。 第１変型例の電力装置の背面図である。 第２変型例の電力装置の側面図である。 第３変型例の電力装置の側面図である。 第４変型例の電力装置の側面図である。

図１は、実施例の電力装置１の斜視図である。電力装置１は、パワーコントロールユニット１０、自動変速機ケース１２、モータジェネレータ１４、第１配線２０、第２配線２２および不図示のバッテリを備える。電力装置１は、モータ駆動およびエンジン駆動が可能なハイブリッド車両に設けられる。なお、電力装置１は、ハイブリッド車両に限らず、モータ駆動のみの電気自動車に設けられてもよい。

自動変速機ケース１２、モータジェネレータ１４およびエンジン１６は、車両前後方向に並んで配置され、エンジン１６が最も車両前方側に位置している。自動変速機ケース１２の内部には自動変速機のギア等が搭載される。自動変速機ケース１２は、車体フレーム１８に支持される。自動変速機は、は、車速やアクセル開度等に応じて変速段を自動的に変更する有段式の変速機であり、入力軸を介してモータジェネレータ１４またはエンジン１６の回転軸と接続し、出力軸を介して左右輪に接続する。

モータジェネレータ１４は、バッテリ（不図示）からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として機能する。また、外力により回転している際には発電機として機能し、バッテリを充電することも可能である。モータジェネレータ１４の回転軸であるロータは、自動変速機の入力軸に連結されている。駆動の際はモータ制御部からの制御指令にもとづき、パワーコントロールユニット１０によって制御される。モータジェネレータ１４は、車両前後方向において、自動変速機ケース１２およびエンジン１６の間に配置され、自動変速機ケース１２の車両前方側に配置される。

エンジン１６は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、エンジン制御部からの制御指令にもとづいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。モータジェネレータ１４およびエンジン１６は、車両の動力ユニットとして機能し、駆動力を発生し、発生した駆動トルクを回転軸を介して自動変速機ケース１２へ出力する。

パワーコントロールユニット１０は、電力制御部からの駆動信号にもとづいて、バッテリからの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１４へ出力する。また、パワーコントロールユニット１０は、電力制御部からの駆動信号にもとづいて、モータジェネレータにより回生発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリへ出力する。パワーコントロールユニット１０は、インバータやコンバータを備えており、バッテリ側の直流と、モータジェネレータ１４側の三相交流とを相互に変換可能である。

パワーコントロールユニット１０は、ケース３０と、ブラケット２４と、ケース３０に収容される内部電気機器とを有する。内部電気機器は、インバータ、コンバータおよび電気回路を含む。パワーコントロールユニット１０は、自動変速機ケース１２と空隙を挟んで自動変速機ケース１２の上部に固定される。ケース３０は、回路基板などを露出しないようにする。ケース３０には、第１配線２０および第２配線２２を差し込み可能な端子口がそれぞれ形成されている。

ブラケット２４は、ケース３０の底部から車両前後方向に張り出すように一対形成され、フランジ状に形成される。ブラケット２４は、パワーコントロールユニット１０を自動変速機ケース１２に固定するために用いられる。

パワーコントロールユニット１０は、第１配線２０によってバッテリに接続され、第２配線２２によってモータジェネレータ１４に接続される。第１配線２０は、パワーコントロールユニット１０から車両後方に延出し、第２配線２２は、パワーコントロールユニット１０から車両前方に延出する。第１配線２０および第２配線２２は、パワーコントロールユニット１０から挿脱可能であり、ケーブルである。これにより、モータジェネレータ１４およびバッテリへの配線の取り回しを簡素にして、パワーコントロールユニット１０への接続を容易にでき、第１配線および第２配線が自動変速機ケース１２の側方を通る場合と比べて他の装置との接触を抑えることができる。

モータジェネレータ１４は、上部に端子台１４ａを有し、端子台１４ａは、パワーコントロールユニット１０から車両前方に延びる第２配線２２に接続する。これにより、第２配線２２の取り回しが簡素になり、自動変速機ケース１２の上部に配置されたパワーコントロールユニット１０と短い距離で接続できる。

図２は、実施例の電力装置１の側面図である。自動変速機ケース１２は、隆起するように形成された一対の締結座２８を有する。締結座２８は、ブラケット２４を着座させる座面と、締結のための雌ネジとを有する。締結座２８は、ダイキャストで上方に隆起するように形成し、雌ネジを切削することで形成される。一対の締結座２８は、車両前後方向に対向して配置される。締結座２８は、自動変速機ケース１２の上面から例えば数センチメートル隆起する。

パワーコントロールユニット１０のブラケット２４は、締結座２８に着座してネジによって締結される。これにより、パワーコントロールユニット１０単体の取り付けおよび取り外しを容易にでき、パワーコントロールユニット１０が故障した場合に取り外しが容易である。また、締結座２８が隆起するように形成されることで、パワーコントロールユニット１０のケース３０とモータジェネレータ１４の間に空隙が形成され、ケース３０の内部の基板等が自動変速機ケース１２によって加熱されにくくできる。また、パワーコントロールユニット１０が自動変速機ケース１２の上部に配置されることで、自動変速機ケース１２の側方に配置される油圧変速機制御装置などの他の装置に干渉しにくくできる。

自動変速機ケース１２は、車両後方に向かって細くなっており、自動変速機ケース１２の上部は車両後方に向かって下がるように傾斜して配置される。パワーコントロールユニット１０は、自動変速機ケース１２の上部の傾斜に合わせて傾斜し、車両後方に向かって下がっている。これにより、パワーコントロールユニット１０を自動変速機ケース１２の上部に配置しても、他の部品との干渉を抑えることができる。

バッテリ２６は、充電可能な直流電源であり、たとえば二次電池である。バッテリ２６は、パワーコントロールユニット１０へ電力を供給し、また、パワーコントロールユニット１０から出力される回生電力を受けて充電される。バッテリ２６は、パワーコントロールユニット１０から車両後方に延びる第１配線２０によってパワーコントロールユニット１０に接続される。これによって、第１配線２０が自動変速機ケース１２の側方などを通る場合と比べて、他の装置に接触することを抑えることができる。

図３は、パワーコントロールユニット１０の取り外しについて説明する図である。パワーコントロールユニット１０は、車体パネル３２の下側に配置され、車体パネル３２によって覆われている。車体パネル３２には、パワーコントロールユニット１０より大きい開口部３２ａが形成されており、図３では開口部３２ａを開いた状態を示す。開口部３２ａは、通常時は蓋（不図示）によって閉じられているが、パワーコントロールユニット１０を取り外す際には、蓋を外し、開放される。

作業者は、蓋を外した後、第１配線２０および第２配線２２の端子をパワーコントロールユニット１０から抜き、工具によってブラケット２４の締結を解除して、パワーコントロールユニット１０を自動変速機ケース１２から外し、開口部３２ａから取り出す。パワーコントロールユニット１０を交換する場合、作業者は、新たなパワーコントロールユニット１０を開口部３２ａから入れて、ブラケット２４の締結と、第１配線２０および第２配線２２の接続で容易に取り付けることができる。このように、自動変速機ケース１２、モータジェネレータ１４およびエンジン１６全体をずらさなければパワーコントロールユニット１０を取り外せない構造ではなく、パワーコントロールユニット１０単体を容易に交換可能である。

図４は、第１変型例の電力装置１００の背面図である。図４では、車両後方側から見た電力装置１００を示す。パワーコントロールユニット１１０は、自動変速機ケース１１２の上部に一対設けられる。自動変速機ケース１１２の上部に隆起するように形成された締結座１２８にブラケット１２４が着座して締結されることで、パワーコントロールユニット１１０が自動変速機ケース１１２に空隙を確保して固定される。

パワーコントロールユニット１１０は、自動変速機ケース１２の中心Ｃよりも上方に位置する。これにより、パワーコントロールユニットを自動変速機ケース１２の側面に配置するよりも、パワーコントロールユニット１１０の取り外しを容易にできる。なお、図４では、パワーコントロールユニット１１０が一対設けられる態様を示したが、この態様に限られず、パワーコントロールユニット１１０がいずれか一方にのみ設けられる態様であってよい。いずれにしても、パワーコントロールユニット１１０は、自動変速機ケース１１２の上部の締結座１２８に固定される。

図５は、第２変型例の電力装置２００の側面図である。第２変型例の電力装置２００は、図２に示す電力装置１と比べて、自動変速機ケース２１２およびモータジェネレータ２１４の位置が異なる。この相違は、車種によって生じる。自動変速機ケース２１２は、エンジン１６の車両後方に位置し、モータジェネレータ１４の車両前方に位置しており、エンジン１６、自動変速機ケース２１２、モータジェネレータ２１４の順に連なって配置される。

自動変速機ケース２１２の上部に隆起するように形成された締結座２２８にパワーコントロールユニット２１０を着座して締結することで、パワーコントロールユニット２１０が自動変速機ケース２１２に空隙を確保して固定される。

モータジェネレータ２１４は、上部に端子台２１４ａを有する。パワーコントロールユニット２１０の後方にモータジェネレータ２１４が位置するため、第２配線２２２は、パワーコントロールユニット２１０から車両後方に延び、端子台２１４ａに接続されている。

図６は、第３変型例の電力装置３００の側面図である。第３変型例の電力装置３００は、図５に示す電力装置２００と比べて、パワーコントロールユニット３１０の保護方法と、パワーコントロールユニット３１０およびモータジェネレータ３１４の接続方法が異なり、バスバーを用いて接続している。

自動変速機ケース３１２の上部に隆起するように形成された締結座３２８にパワーコントロールユニット３１０を着座して締結することで、パワーコントロールユニット３１０が自動変速機ケース３１２に空隙を確保して固定される。

パワーコントロールユニット３１０は、ケースを有しておらず、基板が自動変速機ケース３１２の締結座３２８に直接固定される。自動変速機ケース３１２の上部には、収容部３８が設けられ、収容部３８内に締結座３２８が設けられる。収容部３８は、自動変速機ケース３１２の上面から立設する側壁部４０と、側壁部４０の上部開口を開閉可能な蓋部４２とを有する。側壁部４０は、矩形状の空間を形成する。蓋部４２は、側壁部４０の上部開口を閉じた状態で側壁部４０に係止する。蓋部４２は、側壁部４０にネジによって係止されてよく、係止爪によって係止されてよい。

パワーコントロールユニット３１０およびモータジェネレータ３１４は、第１バスバー４４、中間端子台４６および第２バスバー４８によって電気的に接続される。バスバーによって接続することで、ケーブルで接続するよりもコストを抑えることができる。

中間端子台４６は、自動変速機ケース３１２の上部側に固定される。中間端子台４６の少なくとも上端部が収容部３８内に設けられており、中間端子台４６の全てが収容部３８内に設けられてよい。第１バスバー４４は、パワーコントロールユニット３１０に電気的に接続しており、パワーコントロールユニット３１０から車両後方に張り出し、中間端子台４６の上端部にボルトやネジ等によって連結される。

モータジェネレータ３１４には、上部には端子台が設けられていないが、車両前方に張り出す第２バスバー４８が組み付けられ、モータジェネレータ３１４に電気的に接続している。第２バスバー４８は、中間端子台４６の下端部にボルトやネジ等によって連結される。作業者は、第１バスバー４４および中間端子台４６の連結した後、蓋部４２を閉じる。これによってパワーコントロールユニット３１０の電気接点を保護できる。

なお、中間端子台４６および第２バスバー４８を覆うカバーが設けられてよい。また、中間端子台４６および第２バスバー４８が一体であってよい。

図７は、第４変型例の電力装置４００の側面図である。第４変型例の電力装置４００は、図５に示す電力装置２００と比べて、パワーコントロールユニット３１０およびモータジェネレータ３１４の接続方法が異なり、バスバーを用いて接続している。

パワーコントロールユニット４１０のケース４３０は、自動変速機ケース４１２の上部に隆起するように形成された締結座４２８に締結することで、パワーコントロールユニット４１０は自動変速機ケース４１２に空隙を確保して固定される。

ケース４３０には、工具用孔と、工具用孔を塞ぐ蓋部４４２が形成される。工具用孔は、ケース４３０の上面に貫通して形成され、工具が第１バスバー４４４に届く位置に形成される。第１バスバー４４４は、ケース４３０内に配置され、パワーコントロールユニット４１０に電気的に接続している。

中間端子台４４６は、自動変速機ケース４１２に固定され、中間端子台４４６の上端部がケース４３０に挿入される。第２バスバー４４８は、モータジェネレータ４１４に電気的に接続されており、モータジェネレータ４１４から車両前方に張り出し、中間端子台４４６の下端部に連結される。中間端子台４４６の下端部および第２バスバー４４８は、カバーで覆われてよい。

なお実施例はあくまでも例示であり、各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ 電力装置、 １０ パワーコントロールユニット、 １２ 自動変速機ケース、 １４ モータジェネレータ、 １４ａ 端子台、 １６ エンジン、 １８ 車体フレーム、 ２０ 第１配線、 ２２ 第２配線、 ２４ ブラケット、 ２６ バッテリ、 ２８ 締結座、 ３０ ケース、 ３２ 車体パネル、 ３２ａ 開口部、 ３８ 収容部、 ４０ 側壁部、 ４２ 蓋部、 ４４ 第１バスバー、 ４６ 中間端子台、 ４８ 第２バスバー。

Claims (5)

1. 自動変速機ケースと空隙を挟んで前記自動変速機ケースの上部に固定されるパワーコントロールユニットと、
   前記パワーコントロールユニットから車両後方に延びる配線によって前記パワーコントロールユニットに接続されるバッテリと、を備え、
   前記自動変速機ケースには、前記パワーコントロールユニットを締結するための締結座がダイキャストによって前記自動変速機ケースの上部に隆起するように一対形成され、
   一対の前記締結座は、車両前後方向に対向して配置され、
   前記パワーコントロールユニットは、フランジ状に張り出し、一対の前記締結座にそれぞれ着座して締結される一対のブラケットを有し、
   前記パワーコントロールユニットは、車体パネルの下側に配置され、
   前記車体パネルには、前記パワーコントロールユニットを取り出し可能な開口部が形成され、
   前記配線は、前記パワーコントロールユニットから挿脱可能であることを特徴とする電力装置。
2. 前記パワーコントロールユニットは、モータジェネレータに接続され、
   前記モータジェネレータは、前記自動変速機ケースの車両前方側に配置され、前記パワーコントロールユニットから車両前方に延びる配線によって前記パワーコントロールユニットに接続されることを特徴とする請求項１に記載の電力装置。
3. 前記モータジェネレータは、前記パワーコントロールユニットの配線に接続する端子台を上部に有することを特徴とする請求項２に記載の電力装置。
4. 前記パワーコントロールユニットは、バスバーによってモータジェネレータに接続されることを特徴とする請求項１に記載の電力装置。
5. 前記自動変速機ケースの上部は車両後方に向かって下がるように傾斜して配置され、
   前記パワーコントロールユニットは、前記自動変速機ケースの上部の傾斜に合わせて、車両後方に向かって下がるように傾斜することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電力装置。

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