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JP3876798B2 - Power converter for vehicle - Google Patents

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JP3876798B2
JP3876798B2 JP2002249103A JP2002249103A JP3876798B2 JP 3876798 B2 JP3876798 B2 JP 3876798B2 JP 2002249103 A JP2002249103 A JP 2002249103A JP 2002249103 A JP2002249103 A JP 2002249103A JP 3876798 B2 JP3876798 B2 JP 3876798B2
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power
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electric
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秀年 久須美
靖之 大河内
紀行 羽原
洋平 芹澤
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された電気機器に電力を供給する車両用電力変換装置に関し、特に、車両における車両用電力変換装置の配置に関する。
【0002】
【従来の技術】
走行用の駆動源として、エンジンと、バッテリを動力源とする電気モータとを備えるハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両の一つとして、地球温暖化の防止や省資源化の観点から、赤信号で交差点等で車両が停車するとエンジンを自動的に停止させて、再び走行を始めようと運転者が操作すると(たとえばアクセルペダルを踏んだり、あるいはブレーキペダルの踏み込みを止めたり、シフトレバーを走行段に切り替えるなど)、エンジンが再始動するエコノミーランニングシステム(アイドリングストップシステム、エンジンオートマチックストップアンドスタートシステムとも呼ばれる。)が、バスなどの大型車を中心に開発されており、一部実用化されている。
【0003】
このシステムにおいては、車両の停車中における補機類(エアコンディショナ、ヘッドランプ、オーディオなど)への電力供給のために、通常の12Vの鉛蓄電池などの2次電池に加えて、36Vの鉛蓄電池やリチウム電池などの2次電池を搭載する。車両の停車中は、この36Vの2次電池からこれらの補機類に電力が供給される。
【0004】
また、この36Vの2次電池の電力を用いて、モータジェネレータを回転させてエンジンを再始動させる。さらに、エンジンの運転中にモータジェネレータを用いて36V電池および12V電池が充電される。
【0005】
このため、このような車両においては、電圧が異なる2つの電源(36V電池と12V電池)と、インバータおよびコンバータを含むPCU(Power Control Unit)とが搭載される。このPCUは、パワーケーブルにより、これら2つの電源と接続されるとともに、エンジンの側方に設置されたモータジェネレータと接続される。
【0006】
また、PCUは、その内部の電気回路による温度上昇を抑制するために冷却水にて冷却される。このPCUの冷却水は、エンジンの冷却水とは別系統の電動ウォータポンプおよびラジエターにより外気と熱交換される。電動ウォータポンプにより、エンジンの冷却水のラジエターの側方に設けられたエンジン冷却水とは別系統のラジエターとPCUとの間を、冷却水が循環する。
【0007】
このように、PCUには、複数のパワーケーブルと、冷却水の入力管路と出力管路とが接続される。
【0008】
従来、たとえばハイブリッド車でない車両をベース車としてハイブリッド車を製造する場合には、12Vバッテリを後部のトランクルームに配置して、このPCUを12Vバッテリが載置されていた12Vバッテリのトレイに載置していた。すなわち、PCUは、エンジンルームの後方(客室側)に配置されていた。一方、モータジェネレータおよびラジエターは、エンジンルームの前方に配置されていた。また、モータジェネレータは、縦置きエンジンのエキゾーストマニホールド側に配置されていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような配置では、PCUからモータジェネレータまでのパワーケーブルの長さ、PCUからラジエターまでの冷却水の管路の長さが、長く、コストアップの原因となっていた。また、パワーケーブルが長いことにより電気抵抗値が増してエネルギロスを招くほか、パワーケーブルの線径が太いのでその取り回しが面倒であった。さらに、冷却水の管路が長いので、冷却水の注水性が好ましくなかった。
【0010】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、コストダウンを図りつつ、他の部品との干渉を極力抑えることができる、車両用電力変換装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る車両用電力変換装置は、エンジンと電動機とがエンジンルーム内に配置された車両に搭載される。電動機はエンジンルーム内の車両前方側に配置される。車両用電力変換装置は、電動機へ電力を供給する電気回路と、車両用電力変換装置を、エンジンルーム内の車両前方側の位置に固定するための固定手段とを含む。
【0012】
第1の発明によると、たとえばインバータなどの電気回路は、電動機に三相電力を供給する。固定手段は、この車両用電力変換装置を、エンジンルーム内の車両前方側の位置に固定する。電動機はエンジンルーム内の車両前方側に配置されているので、固定手段によりこの車両用電力変換装置をエンジンルーム内の車両前方側の位置に固定することにより、電気回路から電動機までの配線長を短くすることができる。このような車両においては、最大数百Aの電流を流すため、電気回路から電動機までの配線の線径が太く取り回すのが困難である。配線の長さが短くなったので、取り回しが容易になり、他の部品との干渉を極力抑えることができる。さらに、配線の長さが短くなったので、電気抵抗値が減ってエネルギロスが少なくなる。さらに、配線の長さが短くなったのでコストダウンを図れる。
【0013】
第2の発明に係る車両用電力変換装置は、第1の発明の構成に加えて、固定手段は、エンジンルーム内の車両前方側の位置であって、かつエンジンの位置よりも車両前方側の位置に固定するための手段を含む。
【0014】
第2の発明によると、この車両用動力変換装置は、エンジンの位置よりも車両前方側の位置に固定される。エンジンよりも前方であるので、エンジンと干渉することなく、電気回路から電動機への配線をさらに容易に取り回すことができる。
【0015】
第3の発明に係る車両用電力変換装置は、第1または2の発明の構成に加えて、エンジンは縦置きエンジンであって、電動機と電力変換器とはエンジンのクランク軸に対して互いに反対側の位置であって、かつ車両前方側の位置に配置され、エンジンの吸気系管路と排気系管路とは、クランク軸に対して互いに反対側の位置に配置される。固定手段は、エンジンルーム内の車両前方側の位置であって、かつ吸気系管路側の位置に固定するための手段を含む。
【0016】
第3の発明によると、この車両用動力変換装置は、エンジンルーム内の車両前方側の位置であって、かつ吸気系管路側の位置に固定される。吸気側管路の近傍は排気側管路の近傍に比較して温度が低い。そのため、車両用動力変換装置の周囲温度を低くすることができ、インバータなどの温度上昇による電気回路の破損等を防止することができる。
【0017】
第4の発明に係る車両用電力変換装置は、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、冷却液を用いて、電気回路を冷却するための冷却手段をさらに含む。エンジンルーム内の車両前方側には、冷却手段に接続された、冷却液を外気と熱交換するための熱交換手段が配置される。
【0018】
第4の発明によると、冷却手段は、冷却液を用いて電気回路を冷却する。熱交換手段は、冷却手段に接続されて、冷却液と外気との間で熱交換を行ない冷却液の温度を下げる。冷却液は、冷却手段と熱交換手段との間を循環する。
【0019】
第5の発明に係る車両用電力変換装置は、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、電気回路は、車両前方に向けて配置された電力取出し部を含む。
【0020】
第5の発明によると、電力取出し部は車両前方に向いているので、車両用電力変換装置から電動機への配線を容易に引き出すことができる。
【0021】
第6の発明に係る車両用電力変換装置は、第5の発明の構成に加えて、電力取出し部は、車両前方に対して予め定められた角度分だけ電動機の方に傾斜していることを特徴とする。
【0022】
第6の発明によると、電力取出し部は、電動機の方に傾斜しているので、車両用電力変換装置から電動機への配線をさらに容易に引き出すことができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下においては、本発明の実施の形態に係る注入口付き配管を、エコノミーランニングシステムを搭載した車両に適用した例について説明するが、本発明はこのような車両に限定して適用されるものではない。
【0024】
図1に、本実施の形態に係るPCUが搭載される車両のシステム構成について説明する。この車両は、エンジン1002と、トルクコンバータ1004と、自動変速機1006と、PCU100と、エンジンECU1196と、PCU100に接続された12V電源812と、36V電源836とを含む。また、この車両は、エンジン1002とダンパプーリ1010を介して接続されたモータジェネレータ1026と、エンジン1002とダンパプーリ1010を介して接続された補機類1120とを含む。
【0025】
PCU100は、インバータ1102と、DC/DCコンバータ1104と、ハイブリッドECU1106とを含む。ハイブリッドECU1106は、車両の運転状態に応じて、エンジン1002の運転と停止とを制御するエコノミーランニングシステムを実現する。
【0026】
このような構成において、エンジン1002の出力は、トルクコンバータ1004および自動変速機1006を介して出力軸1008に出力される。最終的にエンジン1002の出力は、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1002の出力は、クランク軸1002aに接続されている電磁クラッチ内蔵ダンパプーリ1010を介して、ベルト1014に伝達される。そして、ベルト1014により伝達された出力により、プーリ1016およびプーリ1018が回転される。なお、ダンパプーリ1010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、ダンパプーリ1010とクランク軸1002aとの間で出力の伝達/非伝達を切替可能にする。
【0027】
プーリ1016には、補機類1020の回転軸が連結されて、ベルト1014から伝達される回転力により補機類1020が駆動可能とされる。補機類1020としては、たとえば、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ、エンジン冷却用ウォータポンプなどが挙げられる。
【0028】
プーリ1018には、回転電機としてのモータジェネレータ1026の回転軸が連結される。モータジェネレータ1026は、必要に応じて発電機として機能することで、プーリ1018を介して伝達されるエンジン1002あるいは駆動輪からの回転力を電気エネルギに変換する。さらに、モータジェネレータ1026は、必要に応じて電動機として機能することで、プーリ1018とベルト1014とを介してクランク軸1002aおよび補機類1020の一方あるいは両方を回転させる。なお、モータジェネレータ1026は、三相交流回転電機である。
【0029】
PCU1000は、インバータ1102と、DC/DCコンバータ1104とハイブリッドECU1106とを備える。インバータ1102とモータジェネレータ1026とが、電力線1131a、1131b、1131cにより接続されるとともに、インバータ1102と第2電源である高電圧直流電源836(定格電圧36V)とが、電力線1130bにより接続される。また、DC/DCコンバータ1104とインバータ1102および高電圧直流電源836とが、電力線1130cにより接続されるとともに、DC/DCコンバータ1104と第1電源である低電圧直流電源812(定格電圧12V)とが、電力線1130dにより接続される。なお、電力線1131a、1131b、1131c、1130b、1130cの被覆は山吹色に着色され、電力線1130dは黒色に着色される。
【0030】
モータジェネレータが発電機として機能する場合、ハイブリッドECU1106により制御されるインバータ1102は、スイッチングにより充電圧および発電量を調整することにより、モータジェネレータ1026が高電圧直流電源836に対して電気エネルギの充電を行なう。また、DC/DCコンバータ1104を介して低電圧直流電源1150に対しても電気エネルギの充電を行なう。
【0031】
モータジェネレータ1026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836と低電圧直流電源812とが接続されていることにより、高電圧直流電源836から低電圧直流電源812側に電力が供給される。
【0032】
モータジェネレータ1026がモータとして機能する場合、ハイブリッドECU1106により制御されるインバータ1102は、高電圧直流電源836からモータジェネレータ1026へ電力を供給する。
【0033】
ハイブリッドECU1106は、上述したインバータ1102の制御の他に、予め定められたエンジン自動停止条件が成立した場合にエンジン1002を自動停止させるとともに、予め定められたエンジン自動始動条件が成立した場合にエンジン1002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、ハイブリッドECU1106は、ダンパプーリ1010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1102を制御して高電圧直流電源836からモータジェネレータ1026へ電力を供給してモータジェネレータ1026を駆動させ、エンジン1002をクランキングする。また、ハイブリッドECU1106は、エンジン自動停止中においては、ダンパプーリ1010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1102を制御して高電圧直流電源836からモータジェネレータ1026へ電力を供給してモータジェネレータ1026を駆動させ、補機類1026を駆動させる。
【0034】
図2を参照して、本実施の形態に係るPCUが搭載される車両の構成部品の車載配置について説明する。図2に示すように、PCU100は、エンジンルーム1040内の車両側方の車両前方側に配設される。なおPCU100のユニットケース1110は、たとえば、12V直流電源のみを有する既存車両におけるその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程度に形成される。PCU100は、このようなトレイに載置され、PCU100に設けられたトレイとの固定治具により、トレイに固定される。このトレイは、エンジンルーム内の予め定められた位置に、予め定められた角度分だけ傾けられて、設けられている。PCU100とトレイとは、たとえばPCU100底部に設けられたボルト穴(めねじ)と、そのボルト穴の位置に対応するトレイに設けられた貫通穴と、その貫通穴を通してボルト穴に通されるボルト(おねじ)とにより固定されるものであったり、PCU100とトレイとを拘束バンドにより固定されるものであったりする。高電圧直流電源836および低電圧直流電源812は、車両後部に搭載される。
【0035】
図3〜図7を参照して、本実施の形態に係るPCUの構造について説明する。図3に、本実施の形態に係るPCU100の縦断面を示す。図4に、カバー1126を取外した状態のPCUの正面図を示す。図5に、カバー1126を取付けた状態のPCU100の正面図を示す。図6に、カバー1126の斜視図を示す。図7に、図6におけるA−A縦断面図を示す。
【0036】
ユニットケース1110は、金属などの導電性材料で成形される上側ケース1110aとケース本体1110bとからなり、上側ケース1110aが鉛直上方に向けてケース本体1110bに対して着脱可能に固着される。上側ケース1110aとケース本体1110bとは、一端が上側ケース1110aの外部に接続され、他端がケース本体1110bの外部に接続される金属製のバスバー1118により、互いに通電可能とされる。また、上側ケース1110aの上面には、アース端子1112が一体に形成される。
【0037】
ユニットケース1110内では、インバータ1102の鉛直下方にDC/DCコンバータ1104が内蔵される。インバータ1102のマイナス側端子は接点1114aにて上側ケース1110aに接続され、DC/DCコンバータ1104のマイナス側端子は接点1114bにてケース本体1110bに接続される。したがって、上述のように、アース端子1112が形成される上側ケース1110aとケース本体1110bとが通電可能に接続されているので、インバータ1102とDC/DCコンバータ1104とは、ユニットケース1110を介して、共通のアース端子1112に接続されることとなる。共通のアース端子1112からは図示しない接続線によって、車体側にアースがとられる。
【0038】
略L字状に形成されたバスバー1160a、1160b、1160c(U相、V相、W相)は、一端部がインバータ1102に接続され、他端部が上側ケース1110aの上面に調節される開口部1120を挿通して上側ケース1110a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)に向かうように延接されて、端子部1162a、1162b、1162c(U相、V相、W相)を形成する。端子部1162a、1162b、1162cには、モータジェネレータ1026のステータコイル(図示せず)のU相、V相、W相の各相からの電力線1131a、1131b、1131cが結線され、インバータ1102とモータジェネレータ1026とが接続される。
【0039】
開口部1120は、端子部1162a、1162b、1162cの鉛直上方の面積の総和より大きい開口面積を有し、上側ケース1110aの着脱時に、端子部1162a、1162b、1162cが挿通可能に調節されている。
【0040】
端子部1162a、1162b、1162cと上側ケース1110aとの間には、ユニットケース1110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1162a、1162b、1162cを支持しつつ開口部1120を被覆する端子台1122が設置される。
【0041】
端子部1162a、1162b、1162cの鉛直上方には、端子部1162a、1162b、1162cの外部上方を被覆するカバー1126が取付けられる。図6および図7に示すように、カバー1126には、組付け方向を誤って組付けることを防止すべく、突起1127と、上側ケース1110aに形成される凸部に噛み合う窪み1128とが形成される。
【0042】
上側ケース1110aの上面には、低電圧直流電源812の正極端子1152が、カバー154に被覆されて取付けられている。カバー1154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。
【0043】
インバータ1102と、DC/DCコンバータ1104との間には冷却手段としての冷却水路1180が設けられる。冷却水路1180へは、配管1180aから冷却水が注入され、配管1180bから外部へ排出される。
【0044】
PCU100は、車載機器としての電流センサ1190、温度センサ1192、シャーシECU1194、エンジンECU1196等と接続するためのコネクタ1170a、1170b、1170c、1170dを備える。コネクタ1170a〜1170cは、それらが接続される電流センサ、温度センサ、シャーシECU等の作動電圧が12Vで等しいため、一体化ケース1172に収納されている。一体化ケース1172は、上側ケース1110aの上面に着脱可能に取付けられており、PCU100内部と一体化ケース1172とを接続するハーネス1174は、ケース本体1110bの側壁よりPCU100の内部に挿入されている。
【0045】
また、コネクタ1170eは、PCU100内の界磁回路とモータジェネレータ1026のロータに巻き回される界磁回路とを接続するためのものであり、電力線1133の被覆は山吹色に着色されている。
【0046】
本実施の形態に係るPCU100によると、このような構成により、以下のような効果が得られる。
【0047】
インバータ1102とDC/DCコンバータ1104とが、導電性部材で成形されるユニットケース1110を介して共通のアース端子1112に接続されるので、インバータ1102とDC/DCコンバータ1104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設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。
【0048】
インバータ1102やDC/DCコンバータ1004は作動中に熱を発生するため冷却する必要があるが、インバータ1102とDC/DCコンバータ1100との間に冷却水路1180を備えることによって、インバータ1102とDC/DCコンバータ1004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。
【0049】
アース端子1112がユニットケース1110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。
【0050】
ユニットケース110の鉛直上面に端子部1162a〜1162cが配設されるので、端子部1162a〜1162cと電力線1131a〜1131bとの結線作業時における作業性が向上する。
【0051】
端子部1162a〜1162cがユニットケース1110の鉛直上面により突出しているので、電力線1131a〜1131bとの結線作業が向上する。さらに、端子部1162a〜1162cはユニットケース1110側方に向けて延接されるので、端子部1162a〜1162cと電力線1131a〜1131bとが結線された状態において電力線1131a〜1131bが鉛直上方へはらむこがなく、端子部1162a〜1162c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。
【0052】
ユニットケース1110が上側ケース1110aとケース本体1110bとで構成され、上側ケース1110aが鉛直上方に向けてケース本体1110bに対して着脱可能であるので、上側ケース1110aを鉛直上方に向けてケース本体1110bから取外すことで、容易にメンテナンスなど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1110aの着脱時には、端子部1162a〜1162cを支持する端子台1122を、端子部1162a〜1162cと上側ケース1110aの鉛直上面との間からユニットケース1110側方にスライドさせて取出すことで、端子台1122によって被覆されていた開口部1120が開口し、端子部1162a〜1162cが干渉することなく、上側ケース1110aの脱着作業を行なうことができる。また、上側ケース1110aを取付ける際に、端子台1120を、端子部1162a〜1162cと上側ケース1110aの鉛直上面との間にユニットケース1110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1110a取付け後において、端子部1162a〜1162cの支持と、開口部1120からの異物や水などの侵入防止とを両立させる構成が得られる。
【0053】
PCU100と接続される車載機器との結線用コネクタ1170a〜1170cを一体化ケース1172に収めることで、PCU100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1110に対して脱着可能であるので、上側ケース1110aの脱着時など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。
【0054】
カバー1126には、突起1127と、上側ケース1110aに形成される凸部に噛み合う窪み1128とが形成されるので、カバー1126の取付け方向を誤って取付けることを回避することができる。
【0055】
ユニットケース1110に、低電圧直流電源812(定格電圧12V)の正極端子を取付けたので、たとえば、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(いわゆる、ジャンパースタート)など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。
【0056】
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、人体に有害ではないが危険であるため、接続線1131a〜1131c、1130b、1130c、1133は山吹色の被覆とすることで、人体に有害ではないが危険であることを明確に示唆することができる。
【0057】
なお、上述した説明では、上側ケース1110aとケース本体1110bとの通電をバスバー1118によって可能とした例を示したが、本実施の形態に係るPCU100はこれに限定されるものではない。上側ケース1110aとケース本体1110bとの接続部において、金属同士が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1110aとケース本体1110bとの通電を可能とすることができる。
【0058】
図8を参照して、このような構成上の特徴を有するPCU100のエンジンルーム1040における配置について説明する。
【0059】
図8に示すように、PCU100は、エンジンルーム1040内の車両前方に、斜めに配置される。エンジルーム1040内には、ラジエター200、ラジエターファン210が配置される。ラジエターファン210は、エンジン1002のクランク軸に接続される。モータジェネレータ1026は、プーリ1018およびベルト1014を介してダンパプーリ1010に接続される。ダンパプーリ1010は、前述の説明のとおり、エンジン1002のクランク軸に接続される。
【0060】
エンジン1002には、吸気側のインテークマニホールド500と、排気側のエキゾーストマニホールド520とにより、エンジンに空気が供給されるとともに、排気がエンジン1002の外部に排出される。インテークマニホールド500の近傍はインテークマニホールド500に供給される空気は外気であるため温度が低く、エキゾーストマニホールド520の近傍は、エキゾーストマニホールド520から排出される燃焼ガスが高温であるため、温度が高い。内蔵するインバータ1102やDC/DCコンバータ1104により発熱するPCU100は、図8に示すように、このエキゾーストマニホールド520側ではなく、周囲温度が低いインテークマニホールド500側に設置される。
【0061】
PCU100は、ラジエター200とゴムホースにより接続される。PCU100とラジエター200との間には電動ウォータポンプが配置される。PCU100とモータジェネレータ1026とは、三相出力ケーブルにより接続される。
【0062】
図9に示すように、三相出力ケーブルは、傾いて配置されたPCU100の端子部から真直ぐにモータジェネレータ1026の方向に配設され、大きな円弧を描いてモータジェネレータ1026に接続される。この三相出力ケーブル110は、最大400Aの電流を流すため、15sqのケーブル3本で構成される。そのため、曲率を小さくすることができない。このため図9に示すように、PCU100からモータジェネレータ1026へ直線的に接続されるように(実際には大きな曲率で配置することができるように)、PCU100を予め定められた角度だけモータジェネレータ1026側に傾けている。
【0063】
さらに、PCU100をモータジェネレータ1026側に傾けることにより、ラジエター200との干渉を避けることができる。さらに、フェンダー側の空間が広くなり、PCU100の冷却水用パイプに他のホースを接続する際の作業性が改善されることにもなる。
【0064】
図10を参照して、フェンダー部の空間について説明する。図10は、図9のPCU100近傍の拡大図である。図10に示すように、PCU100は、モータジェネレータ1020の向きに予め定められた角度だけ傾斜して設置される。これは、前述の説明のとおり、三相出力ケーブル110を曲げることなくPCU100から引出すためである。このようにPCU100を予め定められた角度だけモータジェネレータ1026に向けて傾斜させることにより、図10に示す冷却水用パイプ120近傍の空間が広がる。
【0065】
図11および図12を参照して、三相出力ケーブル110の取り回しと、冷却水用パイプ120との取り回しを説明する。図11および図12に示すように、PCU100からモータジェネレータ1026に三相出力ケーブル110が大きな曲率を持って接続されている。また、PCU100から電動ウォータポンプ130、電動ウォータポンプ130からラジエター200、ラジエター200からPCU100へ冷却水パイプが接続される。
【0066】
この冷却水パイプは、従来の配置位置に比べてパイプ長さが短くなり、干渉物が減ったためすべて径の太いゴムホースで形成されている。このように、冷却水パイプ120を金属製ではなくゴムホースとして構成できたためコストダウンができるとともに、電動ウォータポンプ130の作動音が伝達することが少なくなった。
【0067】
また冷却水パイプ120の長さが短くなったため、冷却水の水量が減少することによる注水性が向上した。
【0068】
さらに、図12に示すように、電動ウォータポンプ130の上方にPCU100を配置したため、PCU100と電動ウォータポンプ130との接続口を下向きにすることができ、注水性が向上した。
【0069】
以上のようにして、本実施の形態に係るPCUによると、エンジンルームの前方側であって、エキゾーストマニホールドの反対側に、傾斜させて配置した。これにより、PCUからモータジェネレータへの三相出力ケーブルの長さが短くなるとともに、大きな曲率を持って配設することができる。また、PCUと電動ウォータポンプおよびラジエターの冷却水パイプ長を短くすることができ、冷却水の水量を減らすことができる。その結果、コストダウンを図りつつ、他の部品との干渉を極力抑えることができる、PCUを提供することができる。
【0070】
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】
【図1】 本実施の形態に係るPCUが搭載される車両のシステム構成図である。
【図2】 本実施の形態に係るPCUが搭載される車両の構成部品の車載配置図である。
【図3】 本実施の形態に係るPCUの縦断面図である。
【図4】 カバーを取り外した状態のPCUの正面図である。
【図5】 カバーを取り付けた状態のPCUの正面図である。
【図6】 カバーの斜視図である。
【図7】 図6のA−A断面図である。
【図8】 エンジンルーム内の機器配置図(その1)である。
【図9】 エンジンルーム内の機器配置図(その2)である。
【図10】 エンジンルーム内の機器配置図(その3)である。
【図11】 エンジンルーム内の機器配置を示す斜視図(その1)である。
【図12】 エンジンルーム内の機器配置を示す斜視図(その2)である。
【符号の説明】
100 PCU、200 ラジエター、210 ラジエターファン、500 インテークマニホールド、520 エキゾーストマニホールド、812 低電圧電源(定格電圧12V)、836 高電圧電源(定格電圧36V)、1002 エンジン、1004 トルクコンバータ、1006 自動変速機、1008 出力軸、1010 電磁クラッチ内蔵ダンパプーリ、1014 ベルト、1016,1018 プーリ、1020 補機類、1026 モータジェネレータ、1040 エンジンルーム、1042 客室、1102 インバータ、1104 DC/DCコンバータ、1110 ユニットケース、1110a 上側ケース(第1ケース部材)、1110b 下側ケース(第2ケース部材)、1112 アース端子、1118 バスバー、1120 開口部、1122 端子台、1126カバー、1130b,1130c 第1電源系における接続線、1130d 第2電源系における接続線、1131a〜1131c 電力線、1162a〜1162c 端子部、1170a〜1170e コネクタ、1172 一体化ケース、1180 冷却水路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicular power conversion device that supplies electric power to an electric device mounted on a vehicle, and more particularly to an arrangement of the vehicular power conversion device in a vehicle.
[0002]
[Prior art]
As a driving source for traveling, a hybrid vehicle including an engine and an electric motor that uses a battery as a power source is known. As one of such hybrid vehicles, from the viewpoint of global warming prevention and resource saving, when the vehicle stops at an intersection with a red light, the engine is automatically stopped and the driver tries to start running again. (E.g., depressing the accelerator pedal or stopping the brake pedal, or switching the shift lever to the travel position), the economy running system that restarts the engine (idling stop system, engine automatic stop and start system) It has been developed mainly for large vehicles such as buses, and has been put into practical use.
[0003]
In this system, in order to supply power to auxiliary equipment (air conditioners, headlamps, audio, etc.) while the vehicle is stopped, 36V lead is used in addition to a secondary battery such as a normal 12V lead storage battery. A secondary battery such as a storage battery or a lithium battery is installed. While the vehicle is stopped, electric power is supplied from the 36V secondary battery to these auxiliary machines.
[0004]
In addition, the motor generator is rotated using the power of the 36V secondary battery to restart the engine. Further, the 36V battery and the 12V battery are charged using the motor generator during operation of the engine.
[0005]
For this reason, in such a vehicle, two power supplies (36V battery and 12V battery) having different voltages and a PCU (Power Control Unit) including an inverter and a converter are mounted. The PCU is connected to these two power sources by a power cable, and is also connected to a motor generator installed on the side of the engine.
[0006]
Further, the PCU is cooled with cooling water in order to suppress a temperature rise caused by an internal electric circuit. The cooling water of the PCU is heat-exchanged with the outside air by an electric water pump and a radiator that are separate from the engine cooling water. The electric water pump circulates the cooling water between the radiator and the PCU which are different from the engine cooling water provided on the side of the engine cooling water radiator.
[0007]
As described above, the PCU is connected to the plurality of power cables and the cooling water input pipe and the output pipe.
[0008]
Conventionally, for example, when a hybrid vehicle is manufactured using a vehicle that is not a hybrid vehicle as a base vehicle, a 12V battery is placed in the rear trunk room, and this PCU is placed on the tray of the 12V battery on which the 12V battery is placed. It was. That is, the PCU is disposed behind the engine room (the cabin side). On the other hand, the motor generator and the radiator are arranged in front of the engine room. In addition, the motor generator is disposed on the exhaust manifold side of the vertically mounted engine.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the arrangement as described above, the length of the power cable from the PCU to the motor generator and the length of the cooling water pipe from the PCU to the radiator are long, which causes an increase in cost. In addition, since the power cable is long, the electric resistance value is increased and energy loss is caused. Further, since the power cable has a large wire diameter, its handling is troublesome. Furthermore, since the cooling water pipe is long, water injection of the cooling water is not preferable.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a vehicular power conversion device that can suppress interference with other components as much as possible while reducing costs.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The vehicular power conversion device according to the first invention is mounted on a vehicle in which an engine and an electric motor are arranged in an engine room. The electric motor is disposed on the vehicle front side in the engine room. The vehicular power conversion device includes an electric circuit that supplies electric power to the electric motor, and fixing means for fixing the vehicular power conversion device to a position on the vehicle front side in the engine room.
[0012]
According to the first invention, an electric circuit such as an inverter supplies three-phase power to the electric motor. The fixing means fixes the vehicle power converter at a position on the vehicle front side in the engine room. Since the electric motor is disposed on the front side of the vehicle in the engine room, the wiring length from the electric circuit to the electric motor can be increased by fixing the vehicular power conversion device to a position on the front side of the vehicle in the engine room by a fixing means. Can be shortened. In such a vehicle, since a current of several hundreds of A flows at maximum, it is difficult to handle a large wire diameter from the electric circuit to the electric motor. Since the length of the wiring is shortened, handling is facilitated, and interference with other parts can be suppressed as much as possible. Furthermore, since the length of the wiring is shortened, the electric resistance value is reduced and the energy loss is reduced. Furthermore, since the length of the wiring is shortened, the cost can be reduced.
[0013]
In the vehicle power converter according to the second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the fixing means is a position on the front side of the vehicle in the engine room, and is closer to the front side of the vehicle than the position of the engine. Means for securing in position.
[0014]
According to the second invention, the vehicular power converter is fixed at a position on the front side of the vehicle with respect to the position of the engine. Since it is ahead of the engine, the wiring from the electric circuit to the motor can be more easily routed without interfering with the engine.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the vehicular power conversion device, in addition to the first or second aspect of the invention, the engine is a vertical engine, and the electric motor and the power converter are opposite to each other with respect to the engine crankshaft. The intake system pipe line and the exhaust system pipe line of the engine are arranged at positions opposite to each other with respect to the crankshaft. The fixing means includes means for fixing to a position on the front side of the vehicle in the engine room and on the intake system pipeline side.
[0016]
According to the third aspect of the present invention, this vehicular power conversion device is fixed at a position on the front side of the vehicle in the engine room and on the intake system pipeline side. The temperature in the vicinity of the intake side pipe is lower than that in the vicinity of the exhaust side pipe. Therefore, the ambient temperature of the vehicular power converter can be lowered, and damage to the electric circuit due to a temperature rise of the inverter or the like can be prevented.
[0017]
The vehicular power converter according to the fourth invention further includes a cooling means for cooling the electric circuit using the coolant in addition to the configuration of any one of the first to third inventions. A heat exchange means connected to the cooling means for exchanging heat between the coolant and the outside air is arranged on the vehicle front side in the engine room.
[0018]
According to the fourth invention, the cooling means cools the electric circuit using the coolant. The heat exchange means is connected to the cooling means, and performs heat exchange between the coolant and the outside air to lower the temperature of the coolant. The coolant circulates between the cooling means and the heat exchange means.
[0019]
In the vehicle power converter according to the fifth aspect of the invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth aspects of the invention, the electric circuit includes a power extraction portion arranged toward the front of the vehicle.
[0020]
According to the fifth aspect of the invention, since the power take-out section faces the front of the vehicle, the wiring from the vehicle power conversion device to the electric motor can be easily pulled out.
[0021]
In the vehicle power converter according to the sixth invention, in addition to the configuration of the fifth invention, the power take-out section is inclined toward the motor by a predetermined angle with respect to the front of the vehicle. Features.
[0022]
According to the sixth aspect of the invention, since the power take-out section is inclined toward the electric motor, the wiring from the vehicular power conversion device to the electric motor can be drawn out more easily.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated. In the following, an example in which the piping with an inlet according to the embodiment of the present invention is applied to a vehicle equipped with an economy running system will be described, but the present invention is applied only to such a vehicle. It is not a thing.
[0024]
FIG. 1 illustrates a system configuration of a vehicle on which a PCU according to the present embodiment is mounted. This vehicle includes an engine 1002, a torque converter 1004, an automatic transmission 1006, a PCU 100, an engine ECU 1196, a 12V power supply 812 connected to the PCU 100, and a 36V power supply 836. The vehicle also includes a motor generator 1026 connected to engine 1002 via damper pulley 1010, and auxiliary equipment 1120 connected to engine 1002 via damper pulley 1010.
[0025]
PCU 100 includes an inverter 1102, a DC / DC converter 1104, and a hybrid ECU 1106. Hybrid ECU 1106 realizes an economy running system that controls operation and stop of engine 1002 in accordance with the driving state of the vehicle.
[0026]
In such a configuration, the output of the engine 1002 is output to the output shaft 1008 via the torque converter 1004 and the automatic transmission 1006. Finally, the output of engine 1002 is transmitted to drive wheels (not shown). In addition to this, the output of the engine 1002 is transmitted to the belt 1014 via the electromagnetic clutch built-in damper pulley 1010 connected to the crankshaft 1002a. The pulley 1016 and the pulley 1018 are rotated by the output transmitted by the belt 1014. It should be noted that the electromagnetic clutch built in the damper pulley 1010 is connected / disconnected as necessary so that output transmission / non-transmission can be switched between the damper pulley 1010 and the crankshaft 1002a.
[0027]
The pulley 1016 is connected to the rotating shaft of the auxiliary machine 1020 so that the auxiliary machine 1020 can be driven by the rotational force transmitted from the belt 1014. Examples of the auxiliary machines 1020 include an air conditioner compressor, a power steering pump, and an engine cooling water pump.
[0028]
A pulley 1018 is connected to a rotating shaft of a motor generator 1026 as a rotating electrical machine. The motor generator 1026 functions as a generator as necessary, thereby converting the rotational force from the engine 1002 or the drive wheels transmitted via the pulley 1018 into electric energy. Further, the motor generator 1026 functions as an electric motor as necessary, thereby rotating one or both of the crankshaft 1002a and the auxiliary machinery 1020 via the pulley 1018 and the belt 1014. Motor generator 1026 is a three-phase AC rotating electric machine.
[0029]
The PCU 1000 includes an inverter 1102, a DC / DC converter 1104, and a hybrid ECU 1106. Inverter 1102 and motor generator 1026 are connected by power lines 1131a, 1131b, and 1131c, and inverter 1102 and high-voltage DC power supply 836 (rated voltage 36V) as a second power supply are connected by power line 1130b. The DC / DC converter 1104, the inverter 1102, and the high voltage DC power source 836 are connected by a power line 1130c, and the DC / DC converter 1104 and the low voltage DC power source 812 (rated voltage 12V) as the first power source are connected. Are connected by a power line 1130d. Note that the covering of the power lines 1131a, 1131b, 1131c, 1130b, and 1130c is colored in bright colors, and the power line 1130d is colored in black.
[0030]
When the motor generator functions as a generator, the inverter 1102 controlled by the hybrid ECU 1106 adjusts the charging pressure and power generation amount by switching, so that the motor generator 1026 charges the high voltage DC power supply 836 with electric energy. Do. Further, electric energy is also charged to the low voltage DC power supply 1150 via the DC / DC converter 1104.
[0031]
When power is not generated by the motor generator 1026, the high voltage DC power supply 836 and the low voltage DC power supply 812 are connected to supply power from the high voltage DC power supply 836 to the low voltage DC power supply 812 side. Is done.
[0032]
When motor generator 1026 functions as a motor, inverter 1102 controlled by hybrid ECU 1106 supplies power from high-voltage DC power supply 836 to motor generator 1026.
[0033]
In addition to the control of the inverter 1102 described above, the hybrid ECU 1106 automatically stops the engine 1002 when a predetermined engine automatic stop condition is satisfied, and when the predetermined engine automatic start condition is satisfied, the engine 1002 The engine is automatically stopped and started to automatically start the engine. During this automatic engine start, the hybrid ECU 1106 connects the electromagnetic clutch built in the damper pulley 1010 and controls the inverter 1102 to supply power from the high voltage DC power source 836 to the motor generator 1026 as described above. Generator 1026 is driven and engine 1002 is cranked. In addition, the hybrid ECU 1106 shuts off the electromagnetic clutch built in the damper pulley 1010 during automatic engine stop, and controls the inverter 1102 to supply power from the high voltage DC power source 836 to the motor generator 1026 as described above. Then, the motor generator 1026 is driven and the auxiliary machinery 1026 is driven.
[0034]
With reference to FIG. 2, the on-vehicle arrangement of the components of the vehicle on which the PCU according to the present embodiment is mounted will be described. As shown in FIG. 2, PCU 100 is disposed on the vehicle front side of the vehicle side in engine room 1040. The unit case 1110 of the PCU 100 is formed to have a size that can be placed on a battery tray (not shown) on which the 12V DC power supply is installed in an existing vehicle having only a 12V DC power supply, for example. The PCU 100 is placed on such a tray and is fixed to the tray by a fixing jig with the tray provided on the PCU 100. The tray is provided at a predetermined position in the engine room so as to be inclined by a predetermined angle. The PCU 100 and the tray are, for example, a bolt hole (female screw) provided at the bottom of the PCU 100, a through hole provided in the tray corresponding to the position of the bolt hole, and a bolt (through the through hole). The PCU 100 and the tray are fixed by a restraining band. The high voltage DC power supply 836 and the low voltage DC power supply 812 are mounted at the rear of the vehicle.
[0035]
The structure of the PCU according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a longitudinal section of PCU 100 according to the present embodiment. FIG. 4 shows a front view of the PCU with the cover 1126 removed. FIG. 5 shows a front view of PCU 100 with cover 1126 attached. FIG. 6 shows a perspective view of the cover 1126. FIG. 7 shows an AA longitudinal sectional view in FIG.
[0036]
The unit case 1110 includes an upper case 1110a and a case main body 1110b formed of a conductive material such as metal, and the upper case 1110a is detachably fixed to the case main body 1110b vertically upward. The upper case 1110a and the case body 1110b can be electrically connected to each other by a metal bus bar 1118 having one end connected to the outside of the upper case 1110a and the other end connected to the outside of the case body 1110b. A ground terminal 1112 is integrally formed on the upper surface of the upper case 1110a.
[0037]
In the unit case 1110, a DC / DC converter 1104 is built vertically below the inverter 1102. The negative terminal of the inverter 1102 is connected to the upper case 1110a via a contact 1114a, and the negative terminal of the DC / DC converter 1104 is connected to the case body 1110b via a contact 1114b. Therefore, as described above, the upper case 1110a in which the ground terminal 1112 is formed and the case main body 1110b are connected to be energized, so that the inverter 1102 and the DC / DC converter 1104 are connected via the unit case 1110. The common ground terminal 1112 is connected. The common ground terminal 1112 is grounded to the vehicle body side by a connection line (not shown).
[0038]
Bus bars 1160a, 1160b, 1160c (U phase, V phase, W phase) formed in a substantially L shape have one end connected to the inverter 1102 and the other end adjusted to the upper surface of the upper case 1110a. 1120 is inserted and protrudes from the upper surface of the upper case 1110a, and its tip is extended so as to be directed to the side of the unit case (front of the vehicle), and the terminal portions 1162a, 1162b, 1162c (U phase, V phase, W phase) ). Terminals 1162a, 1162b, and 1162c are connected to power lines 1131a, 1131b, and 1131c from the U-phase, V-phase, and W-phase of a stator coil (not shown) of motor generator 1026, and inverter 1102 and motor generator are connected. 1026 is connected.
[0039]
The opening 1120 has an opening area larger than the sum of the areas vertically above the terminal portions 1162a, 1162b, and 1162c, and is adjusted so that the terminal portions 1162a, 1162b, and 1162c can be inserted when the upper case 1110a is attached and detached.
[0040]
Between the terminal portions 1162a, 1162b, 1162c and the upper case 1110a, the unit case 1110 can be slid in and out to the side, and the opening portion 1120 is covered while supporting the terminal portions 1162a, 1162b, 1162c. A terminal block 1122 is installed.
[0041]
A cover 1126 covering the outside of the terminal portions 1162a, 1162b, and 1162c is attached vertically above the terminal portions 1162a, 1162b, and 1162c. As shown in FIGS. 6 and 7, the cover 1126 is formed with a protrusion 1127 and a recess 1128 that meshes with a convex portion formed on the upper case 1110a in order to prevent the assembly direction from being erroneously assembled. The
[0042]
On the upper surface of the upper case 1110a, the positive terminal 1152 of the low-voltage DC power supply 812 is covered with a cover 154 and attached. On the upper surface of the cover 1154, “+ 12V” is written so as to clearly notify the operator that the rated voltage is 12V.
[0043]
Between the inverter 1102 and the DC / DC converter 1104, a cooling water channel 1180 is provided as a cooling means. Cooling water is injected into the cooling water channel 1180 from the pipe 1180a and discharged from the pipe 1180b to the outside.
[0044]
The PCU 100 includes connectors 1170a, 1170b, 1170c, and 1170d for connecting to a current sensor 1190, a temperature sensor 1192, a chassis ECU 1194, an engine ECU 1196, and the like as in-vehicle devices. The connectors 1170a to 1170c are housed in an integrated case 1172 because the operating voltages of the current sensor, temperature sensor, chassis ECU, and the like to which they are connected are equal to 12V. The integrated case 1172 is detachably attached to the upper surface of the upper case 1110a, and a harness 1174 that connects the inside of the PCU 100 and the integrated case 1172 is inserted into the PCU 100 from the side wall of the case body 1110b.
[0045]
Connector 1170e is for connecting a field circuit in PCU 100 and a field circuit wound around the rotor of motor generator 1026, and the covering of power line 1133 is colored in a bright color.
[0046]
According to the PCU 100 according to the present embodiment, the following effects can be obtained by such a configuration.
[0047]
Since the inverter 1102 and the DC / DC converter 1104 are connected to a common ground terminal 1112 via a unit case 1110 formed of a conductive member, each of the inverter 1102 and the DC / DC converter 1104 is connected to the vehicle body. This eliminates the need to connect the ground wire. As a result, the number of parts can be reduced and the arrangement structure can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the workability can be improved.
[0048]
The inverter 1102 and the DC / DC converter 1004 generate heat during operation and need to be cooled. By providing a cooling water channel 1180 between the inverter 1102 and the DC / DC converter 1100, the inverter 1102 and the DC / DC converter 1004 are cooled. Since both the converter 1004 and the converter 1004 can be cooled, the cooling structure can be simplified.
[0049]
Since the ground terminal 1112 is formed on the vertical upper surface of the unit case 1110, workability can be improved.
[0050]
Since the terminal portions 1162a to 1162c are disposed on the vertical upper surface of the unit case 110, workability at the time of connecting the terminal portions 1162a to 1162c and the power lines 1131a to 1131b is improved.
[0051]
Since the terminal portions 1162a to 1162c protrude from the vertical upper surface of the unit case 1110, the connection work with the power lines 1131a to 1131b is improved. Furthermore, since the terminal portions 1162a to 1162c are extended toward the side of the unit case 1110, the power lines 1131a to 1131b may be caught vertically upward when the terminal portions 1162a to 1162c and the power lines 1131a to 1131b are connected. In addition, the periphery of the terminal portions 1162a to 1162c can be made compact, and workability at the time of connection work is improved.
[0052]
The unit case 1110 is composed of an upper case 1110a and a case main body 1110b. The upper case 1110a is detachable from the case main body 1110b vertically upward, so that the upper case 1110a is directed vertically upward from the case main body 1110b. By removing, maintenance and the like can be easily performed, and service workability is improved. Further, when the upper case 1110a is attached or detached, the terminal block 1122 that supports the terminal portions 1162a to 1162c is taken out by sliding the terminal block 1162a to 1162c and the vertical upper surface of the upper case 1110a to the side of the unit case 1110a. The opening 1120 covered with the terminal block 1122 is opened, and the upper case 1110a can be attached and detached without the terminals 1162a to 1162c interfering with each other. Further, when attaching the upper case 1110a, the terminal block 1120 is simply slid from the side of the unit case 1110 between the terminal portions 1162a to 1162c and the vertical upper surface of the upper case 1110a and inserted. In addition, after the upper case 1110a is attached, a configuration that achieves both support of the terminal portions 1162a to 1162c and prevention of intrusion of foreign matter, water, and the like from the opening portion 1120 is obtained.
[0053]
By housing connectors 1170a to 1170c for connection with in-vehicle devices connected to the PCU 100 in the integrated case 1172, the PCU 100 can be made compact and workability can be improved. Furthermore, since the integrated case 172 can be attached to and detached from the unit case 1110, workability such as when the upper case 1110a is attached and detached is improved. Furthermore, since the connectors for connection with on-vehicle devices having the same operating voltage are integrated, the workability is further improved.
[0054]
Since the cover 1126 is formed with the protrusion 1127 and the recess 1128 that meshes with the convex portion formed on the upper case 1110a, it is possible to avoid attaching the cover 1126 in the wrong direction.
[0055]
Since the positive terminal of the low voltage DC power supply 812 (rated voltage 12V) is attached to the unit case 1110, for example, the engine is started by receiving power from another vehicle equipped with a 12V DC battery (so-called jumper start), etc. Even in this case, it is possible to prevent the worker from being confused.
[0056]
By making the colors different between the covering of the connection line in the rated voltage 12V system and the covering of the connection line in the rated voltage 36V system, it is easy to identify both voltage systems and the workability is improved. In addition, since the rated voltage of 36V is not harmful to the human body, it is dangerous. Therefore, the connection lines 1131a to 1131c, 1130b, 1130c, and 1133 are not harmful to the human body, but are dangerous to the human body. Can be clearly suggested.
[0057]
In the above description, an example is shown in which the upper case 1110a and the case body 1110b can be energized by the bus bar 1118, but the PCU 100 according to the present embodiment is not limited to this. You may form the metal touch part in which metals are directly connected in the connection part of upper case 1110a and case main body 1110b. In this case, if the metal touch part is formed in a part of the connection part and the other part is configured as a seal part, the sealability in the connection part is ensured and the upper part is used without using another part such as a bus bar. It is possible to energize the case 1110a and the case main body 1110b.
[0058]
With reference to FIG. 8, the arrangement of PCU 100 having such a structural feature in engine room 1040 will be described.
[0059]
As shown in FIG. 8, PCU 100 is disposed obliquely in front of the vehicle in engine room 1040. In the engine room 1040, a radiator 200 and a radiator fan 210 are arranged. Radiator fan 210 is connected to the crankshaft of engine 1002. Motor generator 1026 is connected to damper pulley 1010 via pulley 1018 and belt 1014. The damper pulley 1010 is connected to the crankshaft of the engine 1002 as described above.
[0060]
Air is supplied to the engine 1002 from the intake manifold 500 on the intake side and the exhaust manifold 520 on the exhaust side, and the exhaust is discharged outside the engine 1002. The temperature near the intake manifold 500 is low because the air supplied to the intake manifold 500 is outside air, and the temperature near the exhaust manifold 520 is high because the combustion gas discharged from the exhaust manifold 520 is high. As shown in FIG. 8, the PCU 100 that generates heat from the built-in inverter 1102 and DC / DC converter 1104 is installed not on the exhaust manifold 520 side but on the intake manifold 500 side where the ambient temperature is low.
[0061]
The PCU 100 is connected to the radiator 200 by a rubber hose. An electric water pump is disposed between the PCU 100 and the radiator 200. PCU 100 and motor generator 1026 are connected by a three-phase output cable.
[0062]
As shown in FIG. 9, the three-phase output cable is arranged in the direction of the motor generator 1026 straight from the terminal portion of the PCU 100 arranged at an inclination, and is connected to the motor generator 1026 in a large arc. The three-phase output cable 110 is composed of three 15 sq cables in order to pass a maximum current of 400 A. Therefore, the curvature cannot be reduced. For this reason, as shown in FIG. 9, the motor generator 1026 is moved by a predetermined angle so that the PCU 100 is linearly connected from the PCU 100 to the motor generator 1026 (actually, it can be arranged with a large curvature). Tilt to the side.
[0063]
Furthermore, by tilting the PCU 100 toward the motor generator 1026 side, interference with the radiator 200 can be avoided. Furthermore, the space on the fender side is widened, and the workability when connecting another hose to the cooling water pipe of the PCU 100 is also improved.
[0064]
With reference to FIG. 10, the space of a fender part is demonstrated. FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the PCU 100 of FIG. As shown in FIG. 10, PCU 100 is installed inclined at a predetermined angle in the direction of motor generator 1020. This is because the three-phase output cable 110 is pulled out from the PCU 100 without bending as described above. Thus, by inclining PCU 100 toward motor generator 1026 by a predetermined angle, the space in the vicinity of cooling water pipe 120 shown in FIG. 10 is expanded.
[0065]
With reference to FIGS. 11 and 12, the operation of the three-phase output cable 110 and the operation of the cooling water pipe 120 will be described. As shown in FIGS. 11 and 12, three-phase output cable 110 is connected from PCU 100 to motor generator 1026 with a large curvature. Further, cooling water pipes are connected from the PCU 100 to the electric water pump 130, from the electric water pump 130 to the radiator 200, and from the radiator 200 to the PCU 100.
[0066]
This cooling water pipe is formed of a rubber hose having a large diameter because the pipe length is shorter than that of the conventional arrangement position and the number of interferences is reduced. Thus, the cooling water pipe 120 can be configured as a rubber hose instead of a metal, so that the cost can be reduced and the operating noise of the electric water pump 130 is less transmitted.
[0067]
Moreover, since the length of the cooling water pipe 120 became short, the water injection by the amount of cooling water decreasing improved.
[0068]
Furthermore, as shown in FIG. 12, since PCU100 was arrange | positioned above the electric water pump 130, the connection port of PCU100 and the electric water pump 130 could be made downward, and water injection improved.
[0069]
As described above, according to the PCU according to the present embodiment, the PCU is tilted on the front side of the engine room and on the opposite side of the exhaust manifold. As a result, the length of the three-phase output cable from the PCU to the motor generator can be shortened and can be arranged with a large curvature. Further, the length of the cooling water pipes of the PCU, the electric water pump and the radiator can be shortened, and the amount of cooling water can be reduced. As a result, it is possible to provide a PCU that can suppress interference with other components as much as possible while reducing costs.
[0070]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle on which a PCU according to the present embodiment is mounted.
FIG. 2 is an on-vehicle layout diagram of components of a vehicle on which the PCU according to the present embodiment is mounted.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a PCU according to the present embodiment.
FIG. 4 is a front view of the PCU with a cover removed.
FIG. 5 is a front view of the PCU with a cover attached.
FIG. 6 is a perspective view of a cover.
7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 8 is a device layout diagram (part 1) in an engine room.
FIG. 9 is a device layout diagram (part 2) in the engine room.
FIG. 10 is a device layout diagram (part 3) in the engine room;
FIG. 11 is a perspective view (No. 1) showing an arrangement of devices in the engine room.
FIG. 12 is a perspective view (No. 2) showing a device arrangement in the engine room.
[Explanation of symbols]
100 PCU, 200 radiator, 210 radiator fan, 500 intake manifold, 520 exhaust manifold, 812 low voltage power supply (rated voltage 12V), 836 high voltage power supply (rated voltage 36V), 1002 engine, 1004 torque converter, 1006 automatic transmission, 1008 Output shaft, 1010 Damper pulley with built-in electromagnetic clutch, 1014 belt, 1016, 1018 pulley, 1020 Auxiliaries, 1026 Motor generator, 1040 Engine room, 1042 Guest room, 1102 Inverter, 1104 DC / DC converter, 1110 Unit case, 1110a Upper case (First case member), 1110b lower case (second case member), 1112 ground terminal, 1118 bus bar, 1120 opening, 1122 Sub unit, 1126 cover, 1130b, 1130c Connection line in the first power supply system, 1130d Connection line in the second power supply system, 1131a to 1131c Power line, 1162a to 1162c Terminal portion, 1170a to 1170e Connector, 1172 Integrated case, 1180 Cooling channel .

Claims (5)

エンジンと電動機とがエンジンルーム内に配置された車両に搭載される車両用電力変換装置であって、前記電動機は前記エンジンルーム内の車両前方側に配置され、前記車両用電力変換装置は、
前記電動機へ電力を供給する電気回路と、
前記車両用電力変換装置を、前記エンジンルーム内の車両前方側の位置であって、エンジンの吸気系管路側の位置であって、かつ、前記エンジンの位置よりも車両前方側の位置に固定するための固定手段とを含む、車両用電力変換装置。
An electric power converter for a vehicle mounted on a vehicle in which an engine and an electric motor are arranged in an engine room, wherein the electric motor is arranged on the vehicle front side in the engine room, and the electric power converter for a vehicle is
An electric circuit for supplying electric power to the electric motor;
Fixing the power conversion device for a vehicle, a position of the vehicle front side in the engine room, a position of the intake system pipe roadside engine, and the position of the vehicle front side than the position of the engine And a vehicle power conversion device.
前記エンジンは縦置きエンジンであって、前記電動機と前記電力変換器とは前記エンジンのクランク軸に対して互いに反対側の位置であって、かつ車両前方側の位置に配置され、前記エンジンの吸気系管路と排気系管路とは、前記クランク軸に対して互いに反対側の位置に配置され、
前記固定手段は、前記エンジンルーム内の車両前方側の位置であって、かつ前記吸気系管路側の位置に固定するための手段を含む、請求項1に記載の車両用電力変換装置。
The engine is a vertical engine, and the electric motor and the power converter are disposed at positions opposite to each other with respect to the crankshaft of the engine and at a position on the front side of the vehicle. The system pipe line and the exhaust system pipe line are arranged at positions opposite to each other with respect to the crankshaft,
The vehicular power converter according to claim 1, wherein the fixing means includes means for fixing at a position on the front side of the vehicle in the engine room and on the intake system pipe side.
前記車両用電力変換装置は、冷却液を用いて、前記電気回路を冷却するための冷却手段をさらに含み、
前記エンジンルーム内の車両前方側には、前記冷却手段に接続された、前記冷却液を外気と熱交換するための熱交換手段が配置される、請求項1または2に記載の車両用電力変換装置。
The vehicular power conversion device further includes a cooling means for cooling the electric circuit using a coolant.
Wherein the vehicle front side of the engine compartment, connected to said cooling means, said heat exchange means for the cooling liquid to the ambient air and heat exchange is arranged, vehicle power converter according to claim 1 or 2 apparatus.
前記電気回路は、車両前方に向けて配置された電力取出し部を含む、請求項1または2に記載の車両用電力変換装置。Said electrical circuit includes a power extraction unit that is disposed forward of the vehicle, the vehicle power converter according to claim 1 or 2. 前記電力取出し部は、車両前方に対して予め定められた角度分だけ前記電動機の方に傾斜している、請求項に記載の車両用電力変換装置。The power conversion device for a vehicle according to claim 4 , wherein the power extraction unit is inclined toward the electric motor by a predetermined angle with respect to the front of the vehicle.
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