CN101448682A - 电气设备的配线连接构造及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

PCU(700)的配线连接构造包括：PCU(700)，安装在位于混合动力车辆(1)的前方侧的发动机舱(2)内；空气滤清器(800)，被设置成相对于PCU(700)位于车辆后方侧，且与PCU(700)面对，并包括比电气设备容易变形的树脂部分；以及电缆(910)，与PCU(700)连接。通过汇集U相、V相、W相的三相的电缆而形成电缆(910)。电缆(910)在PCU(700)的位于车辆的后方侧的侧面上与PCU(700)连接。并且，位于PCU(700)与空气滤清器(800)之间的三相的电缆被设置成排列在与混合动力车辆(1)的宽度方向平行的同一平面上。

Description

电气设备的配线连接构造及电动车辆
技术领域
本发明涉及电气设备的配线连接构造及电动车辆，特别涉及安装在车辆的封闭空间内的电气设备的配线连接构造及包括该构造的电动车辆。
背景技术
以往，公知有包括电气设备的配线连接构造的电动车辆，该电气设备包括安装在发动机室内的逆变器等。
例如，日本专利文献特开2005-262894号公报(专利文献1)公开了如下的构造，即：包括追随车辆骨架部件的变形而变形的支架以及经由该支架而固定在车辆骨架部件上的逆变器。这里，逆变器也追随支架的位移而位移，从而能够避免与逆变器连接的高电压线被夹持在车辆骨架部件与逆变器之间。
另外，日本专利文献特开2003-291663号公报(专利文献2)公开了连结控制单元的后方的燃料电池组和控制单元的高压电缆与控制单元的后侧的下表面连接。
另外，日本专利文献特开2003-102111号公报(专利文献3)公开了高电压电缆在偏移到行驶马达的侧面的位置上与箱连接。
另外，日本专利文献特开2005-104386号公报(专利文献4)和日本专利文献特开2005-104387号公报(专利文献5)公开了通电电缆与设置在配设于发电机壳的车辆后方侧的齿轮箱上的接线盒连接。
另外，日本专利文献特开2004-306846号公报(专利文献6)公开了连接逆变器和电动发电机的高压电线配置在发动机的后方侧。
在电动车辆中，例如为了得到充足的驱动力，存在使用电压比较高的电气设备的倾向。因此，在上述电气设备上连接有高电压电缆。在这样的情况下，当由于来自前方的碰撞等外部因素而电气设备的前方构造发生变形时，高电压电缆有时会夹持在前方构造与上述电气设备之间。
另外，从与上述不同的角度来看，在配线位于电气设备与其他部件之间的情况下，电气设备与其他部件的间隙小，有时配线的设置空间没有富余。
在专利文献1中，通过设置追随车辆骨架部件的变形而变形的支架，可以抑制高电压线夹持在车辆骨架部件与逆变器之间，但是由于设置了上述支架，因此部件数增多。
在专利文献2、3中，高压配线与电气设备的下表面连接，但是如果仅将高压配线连接在电气设备的下表面，则有时无法充分实现电缆的保护。
在专利文献4、5中，通电电缆与发电机壳的后方侧侧面连接。但是，在专利文献4、5中，没有公开减小位于电气设备与其他部件之间的配线的设置所需要的空间的思想。
另外，在专利文献6中，没有公开高压电线与逆变器的哪个部分连接。
发明内容
本发明的目的在于提供电气设备的配线连接构造及电动车辆，其能够在抑制部件数增多的情况下保护配线，且即使在电气设备与其他部件的间隙小的情况下，也能够抑制通常时配线与其他部件接触。
本发明的电气设备的配线连接构造包括：电气设备，安装在位于车辆的前方侧的封闭空间内；配线，与电气设备连接；以及其他部件，被设置成相对于电气设备位于车辆的后方侧，并且与该电气设备面对。这里，通过汇集至少三相的电缆而形成多相的配线，配线在电气设备的位于车辆后方侧的侧面上与该电气设备连接，构成位于电气设备与其他部件之间的多相的配线的各相的电缆被设置成排列在与车辆的宽度方向平行的同一平面上。
根据上述构成，即使在前方构造由于外部因素而发生变形的情况下，也能够抑制配线被夹持在前方构造与电气设备之间。因此，能够在抑制部件数增多的情况下保护配线。另外，由于减小配线的车辆的前后方向上的宽度，因此即使在电气设备与其他部件的间隙小的情况下，也能够抑制通常时配线与其他部件接触。
在上述电气设备的配线连接构造中，优选的是，其他部件包括比电气设备容易变形的树脂部分。
由此，即使电气设备由于外部因素而移动导致电气设备和其他部件夹持配线的情况下，其他部件也会发生变形，从而能够吸收冲击。结果，能够在抑制部件数增多的情况下提高保护配线的效果。
在上述电气设备的配线连接构造中，优选的是，电气设备为42V以上电压用的电气设备。另外，优选的是，与上述电气设备连接的42V以上电压用的配线全部与电气设备的位于车辆的后方侧的侧面连接。
抑制与上述的高电压用的电气设备连接的配线的损伤较为重要。根据上述构成，能够保护这样的高电压配线。
在上述电气设备的配线连接构造中，作为一个例子，电气设备包括逆变器。
在安装在电动车辆上的逆变器上有时会连接有比较高的电压的配线。根据上述构成，能够保护与逆变器连接的配线。
在上述电气设备的安装构造中，作为一个例子，封闭空间是设置内燃机的发动机室，其他部件包括设置在内燃机的进气路径上的空气滤清器壳。
很多情况下，发动机室内的空间被限定了，配线会位于电气设备与其他部件之间。与此相对，通过其他部件包括树脂部分，能够实现配线的保护。
上述电气设备的安装构造在一个方面中还包括散热器，该散热器沿车辆的前表面比电气设备设置在车辆的前方侧，并且与该电气设备相对。
沿车辆的前表面设置的散热器由于来自前方的碰撞等外部因素容易向后方侧移动。与此相对，通过将配线从车辆后方侧与电气设备连接，能够实现对配线的保护。
本发明的电动车辆包括上述电气设备的配线连接构造。另外，在该电动车辆中，优选的是，电气设备的配线连接构造被应用在作为电气设备的逆变器与车辆的驱动用旋转电机之间的配线连接构造上。由此，可以得到包括能够在抑制部件数增多的情况下保护配线的电气设备的配线连接构造的电动车辆。另外，在本申请说明书中，“电动车辆”包括混合动力车辆、燃料电池车、以及电动汽车。
根据本发明，如上所述，能够得到如下的电气设备的配线连接构造及电动车辆，即：能够在抑制部件数增多的情况下保护配线，且即使在电气设备与其他部件的间隙小的情况下，也能够抑制通常时配线与其他部件接触。
另外，也可以恰当组合上述构成中的两个以上。
附图说明
图1是表示包括本发明的一个实施方式中的电气设备的配线连接构造的混合动力车辆的构成的简图；
图2是表示从图1中的箭头II的方向观看到的混合动力车辆的构成的简图；
图3是表示从图1中的箭头III的方向观看到的混合动力车辆的构成的简图；
图4是表示图1～图3所示的PCU的主要部分的构成的图；
图5是表示包括比较例中的电气设备的配线连接构造的混合动力车辆的构成的简图；
图6是示出了本发明一个实施方式中的电气设备的配线连接构造所包括的配线的例子的截面图(之一)；
图7是示出了本发明一个实施方式中的电气设备的配线连接构造所包括的配线的例子的截面图(之二)；
图8是示出了本发明一个实施方式中的电气设备的配线连接构造所包括的配线的更优选的例子的截面图(之一)；
图9是示出了本发明一个实施方式中的电气设备的配线连接构造所包括的配线的更优选的例子的截面图(之二)；
图10是说明空气滤清器的构造的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。其中，对相同或相当的部分标注相同的标号，不重复说明。
另外，在以下说明的实施方式中，在言及个数、量等的情况下，除了有特殊记载以外，本发明的范围未必限于该个数、量等。另外，在以下的实施方式中，各个构成要素除了有特殊记载的情况以外，对本发明来说未必都是必须的。另外，在以下存在多个实施方式的情况下，除了有特殊记载以外，恰当组合各个实施方式的特征部分是事先拟定好的。
图1～图3是表示具有本发明的一个实施方式中的电气设备的配线连接构造的混合动力车辆的构成的简图。其中，图1～图3分别表示从箭头I(图2、图3)、箭头II(图1、图3)、箭头III(图1、图2)的方向观看混合动力车辆的状态。
参照图1～图3，混合动力车辆1包括发动机100、电动发电机(旋转电机)200、动力分配机构300、差速机构400、驱动轴500、作为前轮的驱动轮600L、600R、PCU(Power Control Unit动力控制单元)700、空气滤清器800、蓄电池1000、以及散热器1100。
如图2、图3所示，发动机100、电动发电机200、动力分配机构300、PCU 700、空气滤清器800、以及散热器1100被配置在发动机舱2内。电动发电机200与PCU 700通过电缆910连接。PCU 700与蓄电池1000通过电缆920连接。另外，由发动机100和电动发电机200构成的动力输出装置经由动力分配机构300与差速机构400连结。差速机构400经由驱动轴500与驱动轮600L、600R连结。
电动发电机200为三相交流同步电动发电机，通过从PCU 700接收的交流电力来产生驱动力。另外，电动发电机200在混合动力车辆1减速时等也被用作发电机，通过其发电作用(再生发电)来发出交流电力，将该发出的交流电力输出给PCU 700。
PCU 700将从蓄电池1000接收的直流电压转换成交流电压，驱动控制电动发电机200。另外，PCU 700将电动发电机200发出的交流电压转换成直流电压，对蓄电池1000进行充电。
动力分配机构300例如包括行星齿轮(没有图示)而构成。另外，散热器1100包括散热器主体1110及支撑该主体的散热器支架1120。
从发动机100和/或电动发电机200输出的动力从动力分配机构300经由差速机构400传递给驱动轴500。传递给驱动轴500的驱动力作为旋转力传递给驱动轮600L、600R，使车辆行驶。这样，电动发电机200作为电动机而工作。
另一方面，在车辆减速时等，通过驱动轮600L、600R或发动机100来驱动电动发电机200。此时，电动发电机200作为发电机而工作。通过电动发电机200发出的电力经由PCU 700内的逆变器而储存在蓄电池1000内。
图4是表示PCU 700的主要部分的构成的电路图。参照图3，PCU700包括变换器710、逆变器720、控制装置730、电容器C1、C2、电源线PL1～PL3、输出线740U、740V、740W。变换器710被连接在蓄电池1000与逆变器720之间，逆变器720经由输出线740U、740V、740W与电动发电机200连接。
与变换器710连接的蓄电池1000例如为镍氢或锂离子等二次电池。蓄电池1000将产生的直流电压供应给变换器710，另外还被从变换器710接收的直流电压充电。
变换器710包括功率晶体管Q1、Q2、二极管D1、D2、以及电抗器L。功率晶体管Q1、Q2被串联连接在电源线PL2、PL3之间，将来自控制装置730的控制信号接收到基极。二极管D1、D2被分别连接在功率晶体管Q1、Q2的集电极与发射极之间，使得电流从功率晶体管Q1、Q2的发射极侧流向集电极侧。电抗器L的一端被连接在与蓄电池1000的正极连接的电源线PL1上，另一端被连接在功率晶体管Q1、Q2的连接点上。
该变换器710使用电抗器L将从蓄电池1000接收的直流电压升压，将该升压后的升压电压供应给电源线PL2。另外，变换器710对从逆变器接收的直流电压降压，而对蓄电池1000充电。
逆变器720包括U相支路750U、V相支路750V、以及W相支路750W。各相支路被并联连接在电源线PL2、PL3之间。U相支路750U包括串联连接的功率晶体管Q3、Q4，V相支路750V包括串联连接的功率晶体管Q5、Q6，W相支路750W包括串联连接的功率晶体管Q7、Q8。二极管D3～D8被分别连接在功率晶体管Q3～Q8的集电极与发射极之间，使得电流从功率晶体管Q3～Q8的发射极侧流向集电极侧。另外，各相支路中的各功率晶体管的连接点分别经由输出线740U、740V、740W连接在电动发电机200的各相线圈的反中性点侧。
该逆变器720根据来自控制装置730的控制信号将从电源线PL2接收的直流电压转换成交流电压后输出给电动发电机200。另外，逆变器720将通过电动发电机200发出的交流电压整流成直流电压后供应给电源线PL2。
电容器C1被连接在电源线PL1、PL3之间，使电源线PL1的电压水平平滑化。另外，电容器C2被连接在电源线PL2、PL3之间，使电源线PL2的电压水平平滑化。
控制装置730根据马达转矩指令值、电动发电机200的各相电流值、以及逆变器720的输入电压来计算电动发电机200的各相线圈电压，根据该计算结果而生成使功率晶体管Q3～Q8导通/截止的PWM(Pulse WidthModulation脉冲宽度调制)信号，并输出给逆变器720。
另外，控制装置730根据上述的马达转矩指令值和马达转速来计算用于使逆变器720的输入电压最优化的功率晶体管Q1、Q2的占空比，根据该计算结果而生成使功率晶体管Q1～Q2导通/截止的PWM信号，并输出给变换器710。
并且，控制装置730将通过电动发电机200发出的交流电力转换成直流电力后，对蓄电池1000充电，因此控制变换器710和逆变器720中的功率晶体管Q1～Q8的开关动作。
在该PCU 700中，变换器710根据来自控制装置730的控制信号将从蓄电池1000接收的直流电压升压后，供应给电源线PL2。并且，逆变器720从电源线PL2接收通过电容器C2而平滑化的直流电压，将该接收到的直流电压转换成交流电压后，供应给电动发电机200。
另外，逆变器720将通过电动发电机200的再生动作而发出的交流电压转换成直流电压后输出给电源线PL2。并且，变换器710从电源线PL2接收通过电容器C2而平滑化的直流电压，并将该接收到的直流电压降压后，对蓄电池1000充电。
图1～图3所示的电缆900(910、920)是以比较高的电压(例如，200V以上600V以下左右)而使用的高电压配线。因此，保护电缆900以防止从电缆900漏电是较为重要的。
例如，由于车辆的前方碰撞等外部因素，有时沿车辆的前表面设置的散热器1100会向后方移动。在该情况下，需要保护电缆900，防止电缆900受损伤。
图5是表示比较例中的PCU 700的配线连接构造的图。参照图5，在本比较例中的连接构造中，连接在PCU 700上的电缆910的连接部910A被设置在车辆的前方侧。因此，在由于来自前方的碰撞等外部因素而散热器1100向PCU 700移动的情况下，有时电缆910会夹持在PCU 700与散热器1100之间。在本实施方式中，支撑散热器主体1110的散热器支架1120和PCU 700的外壳由金属制部件构成，但是从保护电缆的观点出发不优选电缆910被这样的金属制部件夹持。
与此相对，在本实施方式中，如图2、图3所示，电缆910向PCU700的连接部910A被设置在PCU 700的位于车辆后方侧的侧面上。由此，在包含金属制部件的散热器1100向PCU 700移动的情况下，也能够抑制电缆910被夹持在PCU 700与散热器1100之间。另外，在本实施方式中，在PCU 700的后方侧配置有空气滤清器800。如后面所述，空气滤清器800是受到负荷时容易变形的部件，因此在PCU 700向空气滤清器800移动而电缆910被夹持在PCU 700与空气滤清器800之间的情况下，也能够通过空气滤清器吸收冲击来实现对电缆910的保护。
另外，空气滤清器800不是用于吸收冲击的专用部件，而是具有吸收冲击功能以外的功能的“车辆安装设备”。这样，通过在与PCU 700中的车辆前后方向的后方面侧相对的位置配置具有吸收冲击功能及其以外的功能的空气滤清器800，由此能够在不增大部件数的情况下实现对电缆910的保护。
图6、图7是举例示出了电缆910的截面图。在图6的例子中，电缆910包括：按每个U相、V相、W相而形成的铜线部911和树脂部912；以及设置它们周围的编线913和波纹管914。另外，在图7的例子中，电缆910包括每个U相、V相、W相形成的铜线部911、树脂部912、编线913以及波纹管914。
由于在发动机舱2内配置有各种部件，因此很多情况下用于配置电缆910的空间没有多少富余。因而，例如如图3所示，有时电缆910与配置在其后方的空气滤清器800的距离(L)会变短。另一方面，通常情况下，要求尽量避免电缆910与空气滤清器800接触。
图8、图9是示出了电缆910更优选的例子的截面图。这里，图8的例子相当于图6所示的例子的变形例，图9的例子相当于图7所示的例子的变形例。在图8、图9的例子中，电缆910的截面被扁平化，使得电缆910的车辆的前后方向上的宽度变小。这里，U相、V相、W相的电缆通过捆扎带915进行捆扎，以使其在与车辆的宽度方向平行的同一平面上排列。由此，在电缆910与空气滤清器800之间的距离短的情况下，也能够抑制通常时电缆910与空气滤清器800的接触。另外，也可以仅电缆910中的位于PCU 700与空气滤清器800之间的部分(图3中的A部)采用图8、图9所示的扁平截面，在除此以外的部分(图3中的B部)采用图6、图7所示的近似圆形截面。
图10是说明空气滤清器800的构造的图。参照图10，空气滤清器800包括空气滤清器壳810和过滤器820。从箭头DR1方向流入到进气口1200中的空气向箭头DR2方向流动，并被导入到空气滤清器壳810内。到达空气滤清器810内的空气通过过滤器820。由此，能够去除空气中的尘埃等。通过过滤器820的空气向箭头DR3、DR4方向流动，并被导入到发动机100的进气部。
在图10所示的空气滤清器800中，空气滤清器壳800为树脂制的部件。另外，收存到空气滤清器壳810内的过滤器820例如为包含纤维的细眼的滤纸。这样，空气滤清器800包括树脂制的部分(空气滤清器壳810)而构成，在受到碰撞载荷等载荷时比PCU 700容易变形。
根据本实施方式中的PCU 700的配线连接构造，即使在散热器1100由于外部因素而向PCU 700移动的情况下，也能够抑制配线被夹持在散热器1100与PCU 700之间。因此，能够在抑制部件数的增大的情况下实现对连接在PCU 700上的电缆910的保护。
在上述PCU 700的配线连接构造中，通过将构成位于PCU 700与空气滤清器800之间的电缆910的三相电缆设置成在与车辆的宽度方向平行的同一平面上排列，能够减小电缆910的车辆的前后方向上的宽度，因此即使在PCU 700与空气滤清器800之间的间隙小的情况下，也能够抑制通常时电缆910与空气滤清器800接触。
在上述PCU 700的配线连接构造中，由于空气滤清器800包含比PCU700容易变形的树脂部分，从而即使在PCU 700由于外部因素而移动从而导致PCU 700和空气滤清器800夹持了电缆910的情况下，也能够通过空气滤清器800的变形而吸收冲击。
对于上述构成，归纳如下。即，本实施方式的PCU 700的配线连接构造包括：作为“电气设备”的PCU 700，安装在位于混合动力车辆1的前方侧的作为“封闭空间”的发动机舱2内；作为“其他部件”的空气滤清器800，相对于PCU 700被设置在混合动力车辆1的后方侧，且与PCU700面对，并包括比电气设备容易变形的树脂部分；以及作为“配线”的电缆910，与PCU 700连接。电缆910通过汇集U相、V相、W相的三相的电缆而形成。电缆910在PCU 700的、位于车辆的后方侧的侧面上与PCU 700连接。即，电缆910被设置在PCU 700的车辆的后方侧侧面上。并且，位于PCU 700与空气滤清器800之间的三相电缆被设置成在与混合动力车辆1的宽度方向平行的同一平面上排列。
本实施方式中的PCU 700的配线连接构造还包括作为“前方部件”的散热器1100，该散热器1100比PCU 700设置在车辆的前方侧，并与PCU700间隔开而面对PCU 700。
在本实施方式中，如上所述，对这些情况进行了说明，即：混合动力车辆1的发动机舱构成“车辆的封闭空间”，包括变换器710、逆变器720以及电容器C1、C2的PCU 700构成“电气设备”，散热器1100构成“前方部件”，设置在发动机100的进气路径上的空气滤清器800构成“其他部件”。一般来说，很多情况下车辆的发动机舱内的空间被限定了，配线会位于PCU 700与另一部件之间。与此相对，通过将PCU 700的作为“配线输出部”的连接部910A设置在车辆的后方侧(与空气滤清器800相对的一侧)，而能够实现对电缆910的保护。
另外，在上述例子中，主要对连接PCU 700中的逆变器720和作为混合动力车辆的“驱动用旋转电机”的电动发电机200的电缆910的例子进行了说明，但是勿庸置疑，也可以将同样的思想应用在连接PCU 700和蓄电池1000的电缆920上。
另外，上述“车辆”、“封闭空间”、“电气设备”、“前方部件”以及“其他部件”分别不限于“混合动力车辆1”、“发动机舱2”、“PCU 700”、“散热器1100”以及“空气滤清器800”。例如，除了PCU 700以外，只要是比较高的电压(例如，42V以上程度)的单元，优选保护连接配线的单元，就能够符合上述“电气设备”。例如，作为“电气设备”，可以使用包括变换器(例如，DC-DC变换器)、逆变器以及电容器中至少一个的设备或者高电压的执行器。另外，位于PCU 700的后方保护电缆900的“其他部件”不限于空气滤清器800，可以考虑应用包括能够以简单的构造保护电缆900的树脂部的任意部件。并且，作为“内燃机”的发动机100既可以是汽油发动机，也可以是柴油发动机。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，应该认为的是这次公开的实施方式在全部的方面仅是例示而非限定。本发明的范围通过权利要求表示，并包括与权利要求均等的意义和在范围内的全部的变更。
产业上的实用性
本发明例如可以应用在电气设备的配线连接构造及电动车辆等上。

Claims (9)

1.一种电气设备的配线连接构造，包括：
电气设备(700)，安装在位于车辆(1)的前方侧的封闭空间(2)内；
配线(910)，与所述电气设备(700)连接；以及
其他部件(800)，被设置成相对于所述电气设备(700)位于车辆(1)的后方侧，并与该电气设备(700)面对；
其中，通过汇集至少三相的电缆而形成多相的所述配线(910)，
所述配线(910)在所述电气设备(700)的位于车辆(1)后方侧的侧面上与该电气设备(700)连接，
构成位于所述电气设备(700)与所述其他部件(800)之间的所述多相的配线(910)的各相的电缆被设置成排列在与车辆(1)的宽度方向平行的同一平面上。
2.如权利要求1所述的电气设备的配线连接构造，其中，
所述其他部件(800)包括比所述电气设备(700)容易变形的树脂部分(810)。
3.如权利要求1所述的电气设备的配线连接构造，其中，
所述电气设备(700)为42V以上电压用的电气设备。
4.如权利要求1所述的电气设备的配线连接构造，其中，
与所述电气设备(700)连接的42V以上电压用的配线(900)全部与所述电气设备(700)的位于车辆(1)后方侧的侧面连接。
5.如权利要求1所述的电气设备的配线连接构造，其中，
所述电气设备(700)包括逆变器(720)。
6.如权利要求1所述的电气设备的配线连接构造，其中，
所述封闭空间(2)是设置内燃机(100)的发动机室，
所述其他部件(800)包括设置在所述内燃机(100)的进气路径上的空气滤清器壳(810)。
7.如权利要求1所述的电气设备的配线连接构造，其中，
还包括散热器(1100)，该散热器沿车辆(1)的前表面设置，相对于所述电气设备(700)位于车辆(1)的前方侧，并与该电气设备(700)面对。
8.一种电动车辆，该电动车辆包括权利要求1所述的电气设备的配线连接构造。
9.如权利要求8所述的电动车辆，其中，
所述电气设备(700)的配线连接构造被应用在作为所述电气设备(700)的逆变器(720)与车辆(1)的驱动用旋转电机(200)之间的配线连接构造中。
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