特許 7593290 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241126BHJP

   H01R 13/533 20060101ALN20241126BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H01R13/533 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021172221

(22)【出願日】2021-10-21

(65)【公開番号】P2023062322

(43)【公開日】2023-05-08

【審査請求日】2024-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林田 篤史

【審査官】冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２２８２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－８７２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－５４０２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０１Ｒ １３／５３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動ユニットと、
前記電動ユニットに着脱可能なコネクタと、を備え、
前記電動ユニットは、
前記コネクタを接続するための接続口を有するケースと、
前記ケース内に配置された基板と、
前記ケース内に配置された端子台と、を有し、
前記コネクタは、
前記端子台に電気的に接続可能な接続部と、
前記接続部を保持する保持体であって、通気孔を有する前記保持体と、
前記保持体内に配置された整流板と、を有し、
前記整流板は、前記通気孔と前記基板とを結ぶ経路に配置されている、電力変換装置。

【請求項2】

前記接続部は、
一対の接続端子と、
一対のボルトと、を有し、
前記一対の接続端子の一方の接続端子及び前記一対のボルトの一方のボルトは、前記通気孔と対向する位置に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記接続端子には、所定の金属からなるメッキが施されており、
前記ボルトには、前記所定の金属とは異なる金属からなるメッキが施されている、請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記整流板は、前記一対のボルト間に配置されている、請求項２又は３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記保持体は、
前記一対の接続端子を保持しており、筒状に形成された保持体本体と、
前記保持体本体に接続されており、前記通気孔を有する蓋体と、を有し、
前記整流板は、前記蓋体に固定されている、請求項２から４のいずれかに記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記通気孔から前記接続部を経由して前記基板が位置する側とは反対側に向かう第１経路の面積は、前記通気孔から前記接続部を経由して前記基板が位置する側に向かう第２経路の面積よりも大きい、請求項１から５のいずれかに記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記端子台は、前記基板が位置する側とは反対側の端部に形成された切り欠きを有し、
前記切り欠きは、前記第１経路の面積を前記第２経路の面積よりも大きくする形状を有する、請求項６に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特開２０１１－１４７２６１号公報には、制御回路基板を含む電子部品群と、端子台と、電子部品群及び端子台を収容するケースと、を備える電力変換装置が開示されている。ケースには、通気孔が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１４７２６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１１－１４７２６１号公報に記載されるような電力変換装置では、ウィスカが発生する場合がある。そして、通気孔を通じてケース内に流入した気流によってウィスカが基板に到達した場合、短絡が生じる懸念がある。

【0005】

本開示の目的は、ウィスカに起因する短絡を抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面に従った電力変換装置は、電動ユニットと、前記電動ユニットに着脱可能なコネクタと、を備え、前記電動ユニットは、前記コネクタを接続するための接続口を有するケースと、前記ケース内に配置された基板と、前記ケース内に配置された端子台と、を有し、前記コネクタは、前記端子台に電気的に接続可能な接続部と、前記接続部を保持する保持体であって、通気孔を有する前記保持体と、前記保持体内に配置された整流板と、を有し、前記整流板は、前記通気孔と前記基板とを結ぶ経路に配置されている。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ウィスカに起因する短絡を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態の電力変換装置を概略的に示す斜視図である。

【図2】図１に示される電力変換装置の平面図である。

【図3】図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面図である。

【図4】端子台及びコネクタの斜視図である。

【図5】コネクタの斜視図である。

【図6】コネクタの分解斜視図である。

【図7】整流部の変形例を示す正面図である。

【図8】整流部の変形例を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について、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。

【0010】

図１は、本開示の一実施形態の電動車両における電力変換装置を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示される電力変換装置の平面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線での断面図である。電力変換装置１０は、例えば、電動車両に搭載される。

【0011】

図１及び図２に示されるように、電力変換装置１０は、電動ユニット１００と、コネクタ２００と、を備えている。

【0012】

電動ユニット１００は、インバータ等を有している。電力変換装置１０は、例えば、車室の前方に搭載される。図３に示されるように、電動ユニット１００は、ケース１１０と、基板１２０と、端子台１３０と、を有している。

【0013】

ケース１１０は、導電性を有している。ケース１１０は、例えば、アルミニウムからなる。ケース１１０は、コネクタ２００を接続するための接続口１１０ｈ（図３を参照）を有している。ケース１１０は、側面１１２を有しており、その側面１１２に接続口１１０ｈが設けられている。

【0014】

基板１２０は、ケース１１０内に配置されている。本実施形態では、基板１２０は、ケース１１０内における上方に配置されている。図３に示されるように、基板１２０は、接続口１１０ｈの開口方向（図３における左右方向）と平行でかつ上下方向と直交する姿勢で配置されている。基板１２０には、種々の電子部品が実装されており、所定の回路パターンが形成されている。

【0015】

端子台１３０は、ケース１１０内に配置されている。図３に示されるように、端子台１３０は、基板１２０の下方に配置されている。図４に示されるように、端子台１３０は、ベース１３２と、一対のバスバー１３４と、を有している。

【0016】

ベース１３２は、一対のバスバー１３４を保持している。本実施形態では、ベース１３２は、一対のバスバー１３４が上下方向に間隔を置いて並ぶように一対のバスバー１３４を保持している。ベース１３２は、樹脂からなる。図４に示されるように、ベース１３２の下部には、切り欠き１３２ａが設けられている。切り欠き１３２ａは、ベース１３２のうち基板１２０が位置する側とは反対側の端部に形成されている。

【0017】

各バスバー１３４は、板状に形成されている。一対のバスバー１３４の一方は、正極端子として機能し、他方は、負極端子として機能する。

【0018】

コネクタ２００は、電動ユニット１００の接続口１１０ｈに対して着脱可能である。コネクタ２００として、ＰＮコネクタが挙げられる。コネクタ２００は、車両の搭載された蓄電装置（図示略）から延びるケーブル２０の先端に接続されている。コネクタ２００は、ケーブル２０を介して蓄電装置と電動ユニット１００とを接続する。

【0019】

図５及び図６に示されるように、コネクタ２００は、接続部２１０と、保持体２２０と、整流部２３０と、を有している。

【0020】

接続部２１０は、端子台１３０の一対のバスバー１３４に電気的に接続可能である。接続部２１０は、一対の接続端子２１２と、一対のボルト２１４と、を有している。

【0021】

各接続端子２１２は、端子台１３０の各バスバー１３４に接続される。各接続端子２１２には、所定の金属からなるメッキが施されている。具体的に、各接続端子２１２には、Ｓｎメッキが施されている。

【0022】

各ボルト２１４は、各接続端子２１２を各バスバー１３４に固定するための部材である。各ボルト２１４には、前記所定の金属とは異なる金属からなるメッキが施されている。具体的に、各ボルト２１４には、Ｚｎメッキが施されている。

【0023】

保持体２２０は、接続部２１０を保持している。保持体２２０は、電動ユニット１００のケース１１０内と外部とを連通させる通気孔２２４ｈを有している。保持体２２０は、保持体本体２２２と、蓋体２２４と、を有している。

【0024】

保持体本体２２２は、接続部２１０を保持している。保持体本体２２２は、一対の接続端子２１２が上下方向に間隔を置いて並ぶように一対の接続端子２１２を保持している。保持体本体２２２は、筒状に形成されている。保持体本体２２２は、樹脂からなる。

【0025】

蓋体２２４は、保持体本体２２２に接続されている。蓋体２２４は、保持体本体２２２のうち電動ユニット１００が位置する側とは反対側（図３における左側）の開口を閉塞する形状を有している。蓋体２２４は、通気孔２２４ｈを有している。この通気孔２２４ｈと対向する位置に、一方の接続端子２１２及び一方のボルト２１４が配置されている。蓋体２２４のうち通気孔２２４ｈの内側には、通気膜が設けられている。

【0026】

整流部２３０は、保持体２２０内に配置されている。整流部２３０は、蓋体２２４の内側面に固定されている。整流部２３０は、樹脂からなる。

【0027】

図５及び図６に示されるように、整流部２３０は、整流板２３２を有している。整流板２３２は、通気孔２２４ｈから流入した気流を整流する。整流板２３２は、通気孔２２４ｈと基板１２０とを結ぶ経路に配置されている。本実施形態では、整流板２３２は、蓋体２２４の内側面から一対のボルト２１４間に至るように延びる形状を有している。整流板２３２は、一対のボルト２１４間を仕切る姿勢で配置されている。具体的に、整流板２３２は、各ボルト２１４の軸方向（図３における左右方向）と平行でかつ上下方向と直交する姿勢で配置されている。

【0028】

図３に示されるように、通気孔２２４ｈから接続部２１０を経由して基板１２０が位置する側（図３における上側）とは反対側に向かう第１経路（矢印ＡＲ１で示される経路）の面積は、通気孔２２４ｈから接続部２１０を経由して基板１２０が位置する側に向かう第２経路（矢印ＡＲ２で示される経路）の面積よりも大きい。具体的に、ベース１３２の切り欠き１３２ａは、前記第１経路の面積を前記第２経路の面積よりも大きくする形状を有している。これにより、通気孔２２４ｈから接続部２１０を経由して基板１２０が位置する側とは反対側（図３における下側）に向かう第１経路の面積が大きく確保されている。このため、通気孔２２４ｈから流入した気体（空気等）は、図３において矢印ＡＲ１で示されるように、主として端子台１３０の下方に向かう方向、換言すれば、基板１２０から離間する方向に流れる。

【0029】

以上に説明したように、本実施形態の電力変換装置１０では、通気孔２２４ｈと基板１２０とを結ぶ経路に整流板２３２が配置されているため、通気孔２２４ｈから流入した気体が基板１２０に到達することが抑制される。よって、接続部２１０においてウィスカが発生したとしても、そのウィスカに起因する短絡が抑制される。

【0030】

なお、上記実施形態では、通気孔２２４ｈの上方に基板１２０が配置された例が示されたが、通気孔２２４ｈと基板１２０とを結ぶ経路に整流板２３２が配置されるのであれば、通気孔２２４ｈと基板１２０の位置関係は上記実施形態の例に限られない。

【0031】

また、図７及び図８に示されるように、整流板２３２は、通気孔２２４ｈを包囲するとともに、蓋体２２４の内側面からボルト２１４に向かって延びる形状を有していてもよい。

【0032】

上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0033】

上記実施形態における電力変換装置は、電動ユニットと、前記電動ユニットに着脱可能なコネクタと、を備え、前記電動ユニットは、前記コネクタを接続するための接続口を有するケースと、前記ケース内に配置された基板と、前記ケース内に配置された端子台と、を有し、前記コネクタは、前記端子台に電気的に接続可能な接続部と、前記接続部を保持する保持体であって、通気孔を有する前記保持体と、前記保持体内に配置された整流板と、を有し、前記整流板は、前記通気孔と前記基板とを結ぶ経路に配置されている。

【0034】

この電力変換装置では、通気孔と基板とを結ぶ経路に整流板が配置されているため、通気孔から流入した気体が基板に到達することが抑制される。よって、ウィスカに起因する短絡が抑制される。

【0035】

また、前記接続部は、一対の接続端子と、一対のボルトと、を有している。前記一対の接続端子の一方の接続端子及び前記一対のボルトの一方のボルトは、前記通気孔と対向する位置に配置されていてもよい。

【0036】

また、前記接続端子には、所定の金属からなるメッキが施されており、前記ボルトには、前記所定の金属とは異なる金属からなるメッキが施されている。

【0037】

また、前記整流板は、前記一対のボルト間に配置されていることが好ましい。

【0038】

また、前記保持体は、前記一対の接続端子を保持しており、筒状に形成された保持体本体と、前記保持体本体に接続されており、前記通気孔を有する蓋体と、を有していてもよい。この場合において、前記整流板は、前記蓋体に固定されていてもよい。

【0039】

また、前記通気孔から前記接続部を経由して前記基板が位置する側とは反対側に向かう第１経路の面積は、前記通気孔から前記接続部を経由して前記基板が位置する側に向かう第２経路の面積よりも大きいことが好ましい。

【0040】

このようにすれば、主として通気孔から接続部を経由して基板が位置する側とは反対側に向かう気流が形成されるため、ウィスカが基板に到達することがより確実に抑制される。

【0041】

また、前記端子台は、前記基板が位置する側とは反対側の端部に形成された切り欠きを有し、前記切り欠きは、前記第１経路の面積を前記第２経路の面積よりも大きくする形状を有することが好ましい。

【0042】

なお、今回開示された実施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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

【符号の説明】

【0043】

１０ 電力変換装置、２０ ケーブル、１００ 電動ユニット、１１０ ケース、１１０ｈ 接続口、１２０ 基板、１３０ 端子台、１３２ ベース、１３２ａ 切り欠き、１３４ 接続端子、２００ コネクタ、２１０ 接続部、２１２ バスバー、２１４ ボルト、２２０ 保持体、２２２ 保持体本体、２２４ 蓋体、２２４ｈ 通気口、２３０ 整流部、２３２ 整流板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】