CN103338954A

CN103338954A - 车辆设备安装结构

Info

Publication number: CN103338954A
Application number: CN2012800070018A
Authority: CN
Inventors: 堀田幸司; 山中贤史; 堀田丰
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: EP2670613A1; US9469201B2; JP2012158312A; WO2012104721A1; US20130307330A1; JP5745877B2; CN103338954B; EP2670613B1

Abstract

一种车辆设备安装结构，该车辆设备安装结构将其中容纳了驱动车辆的旋转电机的马达壳体（12）布置在发动机舱（20）中，且包括控制旋转电机的PCU（13）和向PCU供应电力的辅助电池（14）。此结构包括：将PCU固定到马达壳体（12）上的固定部分（22），和将辅助电池（14）连接到通过在压溃方向上压溃而吸收冲击载荷的侧构件（15）。连接部分（23）具有在压溃方向上可移位的可移位构件。辅助电池布置在PCU的车辆前侧上，使得PCU和辅助电池在压溃方向上部分地重叠。辅助电池布置为可响应于冲击载荷而移动经过PCU。

Description

车辆设备安装结构

技术领域

本发明涉及一种车辆设备安装结构，所述车辆设备安装结构将马达壳体布置在舱中，所述舱设置在车室的前方，驱动车辆的旋转电机被容纳在所述马达壳体中，并且，所述车辆设备安装结构安装电力控制设备以及辅助电池，所述电力控制设备控制所述旋转电机，且所述辅助电池供应电力到所述电力控制设备的控制部分。

背景技术

其中车辆通过来自例如电动-发电机的旋转电机的驱动力驱动的电动车辆，其中车辆通过旋转电机和作为内燃机的发动机的组合驱动的混合动力车辆，以及其中车辆通过由燃料电池生成的电力驱动的燃料电池车辆等是已知的。这些类型的车辆装配有电力控制设备，所述电力控制设备从主电池或燃料电池接收供电，且具有控制到电动-发电机（在下文中称为“马达”）的电力的步增转换器和逆变器。

电力控制设备也称为PCU（电力控制单元），且必须安装在靠近电动-发电机的发动机舱内，以应对高电压和高电流。因此，在其中发动机通过电动-发电机起动的混合动力车辆中，用于起动发动机的辅助电池布置在行李舱内，这是因为它不需要靠近发动机布置，以及考虑到涉及发动机舱内空间的原因。近年来，高压设备变得越来越小，因此辅助电池现在可布置在发动机舱内侧且靠近电力控制设备。作为结果，必须绕到行李舱的电缆可减少，因此使得可降低重量和成本。

然而，当辅助电池靠近电力控制设备布置时，优选地避免辅助电池和电力控制设备之间的干涉，以在车辆涉及碰撞时迅速且有效地保护电力控制设备且将其迅速放电。虽然因为辅助电池具有仅12伏特的相对低的电压所以存在由于辅助电池的破坏导致的很少的危害，但也希望将对于控制数百伏特的高压的电力设备的损坏保持为最小值。

因此，在日本专利申请公开No.2002-362254（JP-A-2002-362254）中描述的技术具有可分离的机构，其中当车辆涉及碰撞时，当辅助电池由于障碍物（即障碍物体）穿透车辆而向后移动时，继电器盒响应于从辅助电池通过引导表面传递的载荷向上移动且从车身分离。电池通过此机制向后平滑地移动。提供用于继电器盒的此类可分离的结构使得可通过防止车辆设备和由于碰撞冲击而移动的其他构件之间的干涉而改进冲击吸收性能。日本专利申请公开No.2010-158991（JP-A-2010-158991）描述了一种设备安装结构，所述设备安装结构将电力控制设备的前端安装在比马达壳体的前端朝向车辆后方向后更远的位置处，且将电动压缩机布置在电力控制设备的车辆后侧上，以在车辆涉及碰撞时保护电力控制设备自身。

利用在JP-A-2002-362254和JP-A-2010-158991中所描述的结构，通过将可分离结构和电力控制设备布置在马达壳体上向车辆后方向后更远的位置上，辅助电池可使用在马达壳体前方所造成的空间进行安装。然而，对于其中辅助电池布置在马达壳体前方中的结构，需要提供安全地移动定位到辅助电池的车辆后方的电力控制设备的可分离结构，以在车辆涉及碰撞时保护电力控制设备且实现电力控制设备的迅速放电，这导致成本增加。

发明内容

因此，本发明提供了一种车辆设备安装结构，所述车辆设备安装结构将辅助电池向后方移动经过电力控制设备，而不使得在存在碰撞时布置在电力控制设备附近的辅助电池与电力控制设备干涉。

因此，本发明的一个方面涉及车辆设备安装结构。此车辆设备安装结构将其中容纳了驱动车辆的旋转电机的马达壳体布置在提供在车室前方的舱中，且安装了控制旋转电机的电力控制设备和向电力控制设备的控制部分供应电力的辅助电池。此车辆设备安装结构具有：将电力控制设备固定到马达壳体的固定部分，和将辅助电池连接到通过在压溃方向上被压溃而吸收冲击载荷的车辆框架构件的连接部分。连接部分包括在压溃方向上可移位的可移位构件。辅助电池布置在电力控制设备的车辆前侧上，使得电力控制设备和辅助电池在压溃方向上部分地重叠，且辅助电池布置为能够响应于冲击载荷而移动经过电力控制设备。

同样，在根据本发明的此方面的车辆设备安装结构中，连接部分可将辅助电池连接到所述车辆框架结构，使得辅助电池的前端部分比电力控制设备的前端部分向车辆前侧更远。利用此类布置，辅助电池将在电力控制设备吸收冲击前吸收冲击，因此可降低对于电力控制设备的损坏。

辅助电池的一部分可通过连接部分布置为靠近电力控制设备的一侧定位。利用此类布置，辅助电池可通过被引导到电力控制设备的一侧而移动而不失去其姿态。

而且，连接部分可通过可移位构件的移动而在压溃方向上可移动，且可移动该辅助电池而不抑制车辆框架构件被冲击载荷压溃。以此方式，连接部分可通过由于车辆框架构件的压溃导致的移位和连接部分自身的移位而移动辅助电池。

而且，连接部分也可通过可移位构件而在至少两个位置处连接到车辆框架构件。因为辅助电池连接到连接部分的可移位构件，所以车辆框架构件的压溃不被抑制。

电力控制设备和辅助电池可以此次序从车辆宽度方向上的中心向车辆宽度方向的外侧布置。以此类布置，当存在偏置碰撞时，辅助电池在电力控制设备吸收冲击前吸收冲击，因此可降低对于电力控制设备的损坏。

此外，马达壳体可以是具有两个旋转电机的双轴式驱动桥。双轴式驱动桥具有在车辆纵向方向上预先确定的尺寸，因此电力控制设备容易地安装在驱动桥上。

使用根据本发明的方面的车辆设备安装结构实现了将电力控制设备布置在马达壳体上，并且将辅助电池布置在车辆框架构件的侧构件上，使其在车辆纵向方向上与电力控制设备部分地重叠。此安装结构实现了对于发动机舱内空间的利用。当存在碰撞时，电池在将车辆框架构件和辅助电池的支承件压溃的同时也穿透发动机舱。因此，辅助电池移动经过电力控制设备，使得辅助电池不与电力控制设备干涉。作为结果，电力控制设备可被保护且可迅速地放电。

附图说明

下文中将参考附图描述本发明的典型实施例的特征、优点和技术与工业意义，其中相同的附图标号指示相同的元件，且其中：

图1是示出了根据本发明的一个示例实施例的车辆设备安装结构的发动机舱的顶视图；

图2是示出了根据本发明的示例实施例的车辆设备安装结构的发动机舱的侧视图；

图3是其中障碍物已穿透图1中所示的发动机舱的状态的视图；

图4是其中障碍物已穿透图2中所示的发动机舱的状态的视图；

图5是图4中所示的辅助电池的透视图；

图6是支撑图5中所示的辅助电池的支承件的透视图；

图7A是支承了根据本发明的另一个示例实施例的辅助电池的支承件的透视图；和

图7B是当施加冲击载荷时支承件的变形的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例实施例。

图1是混合动力车辆10的发动机舱20和用于布置在马达壳体12的上表面上的PCU13以及辅助电池14的车辆设备安装结构的视图。发动机舱20的结构将参考图1简要地描述。在发动机舱20内提供有：侧构件15，所述侧构件15提供在混合动力车辆10的两侧上且是车辆框架构件；连接到侧构件15的弹簧支承件16；连接到侧构件15的尖端的前保险杠加强件18；发动机11；连接到发动机11的马达壳体12；从马达壳体12延伸的轮轴25；固定到马达壳体12上的PCU13；通过固定件22、安装基部21和支承件23固定到侧构件15上的辅助电池14，和接附到前部分的散热器17。在此，PCU13通过螺栓固定到马达壳体12，而辅助电池14构造为可响应于冲击载荷而沿侧构件15移动。

根据此示例实施例的车辆设备安装结构的一个特征是辅助电池14连接到侧构件15，使得辅助电池14的前端部分比PCU13的前端部分向车辆前侧更远。此类布置实现了对于PCU的保护。另一个特征是小于PCU13的辅助电池14的前进方向通过如下事实限定，即辅助电池14的侧表面与PCU13的侧表面部分地重叠。再另一个特征是辅助电池14构造为通过在施加冲击载荷时移动经过PCU13而保护PCU13，这通过使辅助电池14的部分靠近PCU13的一侧布置来实现。为造成此类构造，在此示例实施例中，创新已应用于辅助电池14的安装位置和辅助电池14的支承结构。

图2是图1的侧视图，且图2示出了布置在马达壳体12的上表面上的PCU13和辅助电池14的车辆设备安装结构。涉及参考图1所描述的结构的描述将省略。辅助电池14通过固定到侧构件15的支承件23、安装在支承件23顶部上的安装基部21、固定辅助电池14的上部分的固定件22和将固定件22固定到支承件23的J形螺栓24而固定到侧构件15上。其中固定辅助电池14的位置比PCU13向车辆前方更远，所远出的距离考虑到压溃移位长度。作为压溃移位长度，设定了如下距离，即当施加冲击载荷时，冲击载荷可响应于支承件23向车辆后方被压溃而结合前保险杠加强件18的压溃移位被充分吸收，而不抑制侧构件15被压溃。

图3是前方偏置碰撞的视图，其中障碍物已穿透图1中所示的发动机舱，且图4是图3中所示状态的侧视图。作为障碍物由于冲击载荷而穿透车辆的右半部的结果，前保险杠加强件18和散热器17首先被压溃，且然后侧构件15、前围和辅助电池的支承件23被压溃。然后，障碍物与发动机11或马达壳体12碰撞。作为此变形和碰撞的结果，辅助电池14沿PCU13的一侧移动到大体上与PCU13相同的位置，且作为结果，可避免PCU13和辅助电池14之间的碰撞。由于此类型的顺序压溃，冲击载荷可被发动机舱20和安装设备吸收，因此PCU13可被保护且被迅速放电。然后，将详细描述辅助电池14的固定结构。

图5是图4中所示的辅助电池14的透视图。辅助电池14安装在固定到侧构件的支承件23的顶部上。固定辅助电池14的固定件22提供在辅助电池14的上表面上。固定件22通过两个J形螺栓24和螺母31连接到支承件23。辅助电池14经由安装基部21通过固定件22和两个J形螺栓24和螺母31固定在支承件23的顶部上。在此，支承件23的结构具有在垂直方向上支承辅助电池14的重量所必需的强度，但将不抑制侧构件15在压溃方向上被压溃。保持辅助电池14的顶表面的固定件22和两个J形螺栓24所具有的结构响应于支承件23的变形和侧构件15的变形平行于压溃方向移动。下文中将详细描述支承件23的结构。

图6是支承了图5中所示的辅助电池的支承件23的透视图。支承件23通过固定部分23在四个位置中固定到侧构件15的侧表面。支承件23通过薄板的压制成型而形成，且包括膨胀和收缩部分，所述膨胀和收缩部分膨胀和收缩，使得当施加通过附图中的粗箭头所指示的冲击载荷时，平行四边形部件在纵向和平行方向上随着侧构件15被压溃而被压溃，且所述支承件23包括抑制部分32，所述抑制部分32提供在平行四边形部件的相对的角部处，以抑制膨胀和收缩部分的膨胀和收缩直至预先确定的载荷。抑制部分32设计为维持支承件23的强度。振动控制和强度可通过抑制部分32维持。此外，抑制部分32通过被来自膨胀载荷的拉伸载荷被拉出和变形直至其断开而允许膨胀和收缩部分变形。此时，通过J形螺栓保持部分35保持的J形螺栓24的相对位置通过膨胀和收缩部分的变形而在压溃方向上移动，且相对侧上的J形螺栓24移动，在J形螺栓移动部分36上滑动，使得辅助电池14在压溃方向上移动。以此方式，辅助电池14可通过平行于压溃方向的移动而移动经过PCU13的侧部，而不改变辅助电池14的定向。在下文中将详细描述其中辅助电池跨越侧构件布置的示例实施例。

图7A是根据本发明的另一个示例实施例支承了辅助电池的支承件26的透视图。图7B是当施加冲击载荷时支承件26的变形的视图。在图7A中示出的支承件26通过固定部分34在四个位置处跨越侧构件15固定，这通过四个腿部分27和28、通过腿部分支承的安装表面29和形成在安装表面上的J形螺栓保持部分35和37进行。因此，突出的压制成型部分37提供在四个腿部分的每个上，使得当施加冲击载荷时支承件26将在压溃方向上相对容易地压溃。作为结果，可维持振动控制和强度。以此类型的形状，当施加冲击载荷时，弯曲部分变形，且平行四边形部件在纵向和竖直方向上膨胀和收缩，如在图7B中所示，因此实现了辅助电池在压溃方向上的移动，而不改变辅助电池的定向。

如上所述，使用根据示例实施例的车辆设备安装结构使得能够通过将电力控制设备布置在马达壳体上而实现了对于发动机舱内的空间的利用，且将辅助电池布置在车辆框架构件的侧构件上从而使其在车辆纵向方向上与电力控制设备部分地重叠。当存在膨胀时，障碍物在将车辆框架构件和辅助电池的支承件压溃的同时也穿透发动机舱。因此，辅助电池移动经过电力控制设备，使得辅助电池不与电力控制设备干涉。作为结果，电力控制设备可被保护且可被容易地放电。应注意到的是在此示例实施例中图示的支承件具有膨胀和收缩部分，但本发明不限制于此。即，支承件也可构造为沿侧构件上的引导沟槽移动。

虽然本发明已参考其示例实施例进行了描述，但应理解的是本发明不限制于所描述的实施例或构造。相反，本发明意图于覆盖多种修改和等价的布置。另外，虽然示例实施例的多种元件以不同的组合和构造示出，但包括更多的、更少的、或仅单独的元件的其他组合和构造也在本发明的范围内。

Claims

1.一种车辆设备安装结构，所述车辆设备安装结构将马达壳体布置在舱中，所述舱设置在车室的前方，驱动车辆的旋转电机被容纳在所述马达壳体中，并且，所述车辆设备安装结构安装电力控制设备以及辅助电池，所述电力控制设备控制所述旋转电机，且所述辅助电池供应电力到所述电力控制设备的控制部分，所述车辆设备安装结构包括：

固定部分，所述固定部分将所述电力控制设备固定到所述马达壳体上；和

连接部分，所述连接部分将所述辅助电池连接到车辆框架构件，所述车辆框架构件通过在压溃方向上被压溃而吸收冲击载荷，

其中，所述连接部分包括在所述压溃方向上能移位的可移位构件；并且，所述辅助电池被布置在所述电力控制设备的车辆前侧，使得所述电力控制设备和所述辅助电池在所述压溃方向上部分地重叠，并且所述辅助电池被布置成能够响应于所述冲击载荷而移动经过所述电力控制设备。

2.根据权利要求1所述的车辆设备安装结构，其中，所述连接部分将所述辅助电池连接到所述车辆框架结构，使得所述辅助电池的前端部分与所述电力控制设备的前端部分相比朝向车辆前侧更远。

3.根据权利要求1或2所述的车辆设备安装结构，其中，所述辅助电池的一部分通过所述连接部分被布置为靠近所述电力控制设备的一侧定位。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的车辆设备安装结构，其中，所述连接部分能够通过所述可移位构件的移位而在所述压溃方向上移动，并且，所述连接部分在不抑制所述车辆框架构件被所述冲击载荷压溃的情况下移动所述辅助电池。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的车辆设备安装结构，其中，所述连接部分在至少两个位置中通过所述可移位构件被连接到所述车辆框架构件。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的车辆设备安装结构，其中，所述电力控制设备和所述辅助电池以此次序从车辆宽度方向上的中心朝向所述车辆宽度方向上的外侧布置。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的车辆设备安装结构，其中，所述马达壳体是具有两个旋转电机的双轴式驱动桥。