CN104619534A - 电动车辆用强电单元的搭载构造 - Google Patents

电动车辆用强电单元的搭载构造 Download PDF

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Abstract

电动车辆用强电单元的搭载构造具备：在车宽方向的两端具有用于固定于车身的车身固定部的第一强电单元；排列配置于第一强电单元的车辆上下方向上侧的第二强电单元，第二强电单元的包含于第二强电单元的强电重量零件配置于车辆上下方向最下面。

Description

电动车辆用强电单元的搭载构造
技术领域
本发明涉及搭载于电动车辆的强电单元的搭载构造。
背景技术
仅以电动机为驱动源的电动车辆及兼备电动机和内燃机为驱动源的混合动力车辆，作为强电单元具备电动机和驱动控制电动机的逆变器。在JP2009－201218A中记载有下述的构造，收纳逆变器的逆变器壳体配置于收纳电动机的电动机壳体的上侧，形成机电一体单元，该机电一体单元通过设置于电动机壳体的车身固定部固定于车身。这样，如果在车辆上下方向排列配置强电单元时，与在车辆的前后方向及左右方向排列配置的情况相比，具有容易确保电动机室内空间这样的优点。
然而，当车辆发生碰撞的情况下，机电一体单元因惯性力进行以车身固定部为中心的旋转运动。此时，如上述，如果在上下方向排列配置逆变器壳体和电动机壳体时，则与在车宽方向排列配置的情况比较，由于从车身固定部至逆变器壳体的重心的距离增长，所以车辆碰撞时作用于逆变器壳体的惯性力矩增大。而且，作用于逆变器壳体的惯性力矩越大，逆变器壳体与电动机室内的其它零件等碰撞的情况的碰撞负荷越大，逆变器壳体破损的可能性增高。
发明内容
本发明的目的在于，搭载一种电动车辆用的强电单元，以降低车辆碰撞的情况下的对强电单元的碰撞负荷，防止强电单元的破损。
根据本发明的某方式，具备：第一强电单元，其在车宽方向的两端具有用于固定于车身的车身固定部；第二强电单元，其排列配置于第一强电单元的车辆上下方向上侧，第二强电单元的包含于第二强电单元的强电重量零件配置于车辆上下方向最下面。
附图说明
图1A是第一实施方式的电动车辆用强电单元的搭载构造的侧面图；
图1B是第一实施方式的电动车辆用强电单元的搭载构造的正面图；
图2A是现有的机电一体构造的正面图；
图2B是本实施方式的机电一体构造的正面图；
图3A是表示与图1B相同的机电一体构成的图；
图3B是表示逆变器的凸部的其它例的图；
图3C是表示逆变器的凸部的再其它例的图；
图4是第二实施方式的电动车辆用强电单元的搭载构造的正面图；
图5A是表示逆变器具有凸部的情况的最下面的图；
图5B是对逆变器的下面为平板的情况的最下面表示的图；
图6A是第三实施方式的电动车辆用强电单元的搭载构造的正面图；
图6B是图6A的区域A的放大图；
图7是表示碰撞时的机电一体构成的状态的侧面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1A是从车宽方向观察本发明的第一实施方式的电动车辆用强电单元的搭载构造的图(侧面图)，图1B是相同地从车辆前方观察的图(正面图)。另外，在图1A中图面左侧为车辆前方。
作为第一强电单元的电动机2是例如永久磁铁式同步电动机，包含沿车宽方向延长的圆筒构造的壳体3、配置于壳体3的车宽方向两端的逆变器固定部4而构成。而且，电动机2经由设置于车宽方向的两端的支架5固定于车辆上。
作为第二强电单元的逆变器1包含后述的功率模块7及平滑电容器8等强电零件、收纳它们的逆变器壳体9、平板构造的冷却器6而构成，向电动机2输出三相电流。而且，逆变器1设置于电动机2的上部。此外，逆变器1和电动机2螺栓联接。另外，冷却器6与逆变器壳体9的上部螺栓联接。
在逆变器壳体9的内部，例如，如图1B所示，强电零件之中质量相对大的零件(强电重量零件)即功率模块7及平滑电容器8从车辆正面观察以收纳于左右的逆变器固定部4之间的方式通过螺栓联接固定。
另外，逆变器1的下面1B为一部分向车辆上下方向下侧突出的凸部1A，该凸部1A与形成于电动机2的两个逆变器固定部4之间的凹部2A卡合，逆变器1和电动机2为一体的结构。
图2是用于对逆变器1的低重心化进行说明的图，图2A表示下面为平板的逆变器1和电动机2的组合，图2B表示本实施方式的逆变器1和电动机2的组合。
作为电动机2，一直以来，在左右的逆变器固定部4之间即处于壳体3的上部的部分空出空间(凹部2A)。在这种电动机2的上部配置逆变器1的情况下，只要逆变器1的底面为平板，则如图2A所示，一直空出凹部2A。
与之相对，如果在逆变器1的下面1B设置与凹部2A卡合的凸部1A，则在维持与图2A的逆变器1同等的容积的同时，还可以将电动机2和逆变器1的机电一体构成的车辆上下方向高度降低收纳于凹部2A内的部分(图中的h)。即，如图2A所示，与逆变器1的底面为平板的情况比较，可以降低电动机2和逆变器1为一体构成时的逆变器1的重心位置。
另外，在本实施方式中，包含于逆变器1的强电零件中质量最大的平滑电容器8的一部分以收纳于凸部1A内的方式配置。由此，降低上述重心位置的效果更大。
此外，功率模块7及平滑电容器8配置于逆变器1的上面，上面为水平的平板构造。由此，在将平板构造的冷却器6搭载于逆变器1的上部的情况下，可以将从连结两个支架5的直线至冷却器6的高度保持为一定。
对上述的逆变器1及电动机2的搭载构造的作用效果进行说明。
考虑车辆碰撞的情况。例如，在车辆从前面碰撞的情况下，逆变器1及电动机2因惯性力以连结两个支架5的直线为旋转轴围绕图中逆时针旋转。即，逆变器1及电动机2向车辆前方侧倾斜。而且，因逆变器1及电动机2倾斜，会和比它们更处于车辆前方侧的车身构造零件例如散热器芯等碰撞。
逆变器1及电动机2的惯性力矩越大，和车身构造零件的碰撞时的冲击越大。本实施方式中，从连结两个支架5的旋转轴(以下，简单地称为“旋转轴”)至逆变器1的重心的距离更短的方式构成逆变器壳体9，或配置平滑电容器8。由此，可以使逆变器1的惯性力矩降低，缓和冲击，可以防止碰撞时的冲击负荷造成的逆变器1等破损。
另外，通过使逆变器1的上面形成为平板构造，且在其上固定平板状的冷却器6，从而从旋转轴至冷却器6的距离一定，可以抑制配置冷却器6造成的惯性力矩的增大。
图3A是取出图1B等的逆变器1和电动机2的图。即，凸部1A以其车宽方向的中央与逆变器壳体9的车宽方向的中央一致的方式设置。另外，凹部2A也以其车宽方向的中央与电动机2的车宽方向的中央一致的方式设置，凸部1A和凹部2A的车宽方向的中央也一致。设置凸部1A产生的上述效果不只限于这种构成。例如，如图3B、图3C所示，凸部1A即使设置于从逆变器壳体9的车宽方向的中央错开的位置，也可以得到设置车辆上下方向朝下的凸部1A产生的低重心化的效果。但是，根据图3A的构成，可以均匀地缩短从旋转轴的车宽方向的各部至逆变器1的重心的距离，可以进一步减小碰撞时的惯性力矩。
(第二实施方式)
图4是从车辆正面观察本发明的第二实施方式的电动车辆用强电单元的搭载构造的图。
本实施方式中，凸部1A的车宽方向的中央和逆变器1的车宽方向的中央一致这一点与第一实施方式相同，但功率模块7及平滑电容器8的配置与第一实施方式有所不同。具体而言，将包含于逆变器1的强电零件中质量最大的平滑电容器8配置于凸部1A的底面，即逆变器1的最下面1B，在其上配置功率模块7。另外，平滑电容器8以车宽方向的中央与凸部1A的车宽方向的中央一致的方式配置。
换言之，包含于逆变器1的强电零件中质量最大的平滑电容器8配置于最接近旋转轴的位置，接着，质量大的功率模块7配置于平滑电容器8的下一个接近旋转轴的位置。
对上述构成产生的作用效果进行说明。
通过将包含于逆变器1的强电零件中质量最大的平滑电容器8配置于凸部1A的最下面1B，可以降低逆变器1的重心位置。其结果是，碰撞时的惯性力矩降低，缓和冲击，可以防止逆变器1的破损。
另外，通过将平滑电容器8以其车宽方向的中央与凸部1A的车宽方向的中央一致的方式配置，可以均匀地缩短从旋转轴的车宽方向的各部至逆变器1的重心的距离。其结果可以进一步减小碰撞时的逆变器1的惯性力矩。
另外，通过将包含于逆变器1的强电零件中质量最大的平滑电容器8和下一个质量大的功率模块7以越是质量大的零件越配置于接近旋转轴的位置，可以有效地降低碰撞时的惯性力矩。
另外，说明了将包含于逆变器1的强电零件中质量相对大的零件配置于凸部1A的最下面1B的例子，但不限定于此。图5A与上述相同，逆变器1的最下面是凸部1A的最下面1B，在其最下面1B配置平滑电容器8的情况。另一方面，图5B是对逆变器1的下面没有凸部1A的情况进行表示的情况。因没有凸部1A，所以逆变器1的最下面1B成为与电动机2的上面相接的面。即使该情况下，通过将平滑电容器8配置于逆变器1的最下面1B，逆变器1的重心位置也下降，因此，可以降低碰撞时的惯性力矩。此外，配置平滑电容器8的位置并不只限于逆变器1的最下面1B，只要是可以使逆变器1的重心位置降低的位置即可。例如，只要是靠最下面1B的位置，即从最上面接近最下面1B的位置，则与配置于最下面1B的情况比较，虽然效果减小，但可以降低重心。
(第三实施方式)
图6A是从车辆正面观察本发明第三实施方式的电动车辆用强电单元的搭载构造的图。图6B是用图6A的虚线包围的区域A的放大图。
本实施方式中，将包含于逆变器1的强电零件中质量相对大的平滑电容器8及功率模块7配置于旋转轴的正上方。另一方面，质量小的基板10与平滑电容器8等相比，配置于远离旋转轴的车辆前后方向后方侧。
此外，平滑电容器8配置于逆变器1的最下面1B，其上配置有功率模块7这一点与第二实施方式相同。
另外，如图6B所示，在包含于逆变器1的冷却器6的车辆前后方向前侧的面的上端附近设置有倾斜面11。如图7所示，倾斜面11的倾斜角度θ1设定为，与在车辆从前方碰撞的情况下逆变器1及电动机2为一体围绕旋转轴旋转时的旋转角度θ2相同的大小。
对上述构成产生的作用效果进行说明。
通过将包含于逆变器1的强电单元中最重的平滑电容器8和第二重的功率模块7配置于旋转轴的正上方，逆变器1的重心接近于旋转轴。即，逆变器1的重心和旋转轴接近，可以降低碰撞时的惯性力矩。
如上所述，在车辆碰撞时，逆变器1和电动机2为一体围绕旋转轴旋转。这时的旋转角度θ2由惯性力矩的大小确定。
即，在仅旋转角度θ2倾斜的状态下，与散热器芯等这种配置于车辆前方侧的车身构造零件碰撞。在此，仅倾斜旋转角度θ2时，只要倾斜面11设定与车辆上下方向一致的倾斜角θ1，则逆变器1用倾斜面11就和车身构造零件碰撞。这样，通过由面承受碰撞时的冲击负荷，作用于逆变器1的冲击负荷(面压)降低，可以缓和冲击。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示了本发明的应用例的一部分，而不是将本发明的技术范围限定在上述实施方式的具体的构成。
本发明申请基于2012年9月19日在日本专利厅申请的特愿2012－205889主张优选权，该申请的全部的内容通过参照编入到本说明书中。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种电动车辆用强电单元的搭载构造，具备：
第一强电单元，其在车宽方向的两端具有用于固定于车身的车身固定部；
第二强电单元，其排列配置于所述第一强电单元的车辆上下方向上侧，
所述第一强电单元在车辆上下方向上侧的面具有凹部，
所述第二强电单元的包含于所述第二强电单元的强电重量零件配置于车辆上下方向最下面，并且，在车辆上下方向下侧的面具有凸部，
在所述凹部收纳有所述凸部的状态下，所述第一强电单元和所述第二强电单元一体地构成。
2.如权利要求1所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述凸部的车宽方向的中央和所述第二强电单元的车宽方向的中央一致，
包含于所述第二强电单元的强电重量零件以其车宽方向的中央与所述凸部的车宽方向的中央一致的方式配置。
3.如权利要求1所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述凸部的车宽方向的中央和所述第二强电单元的车宽方向的中央一致，
所述凹部的车宽方向的中央和所述第一强电单元的车宽方向的中央一致，
所述凹部和所述凸部各自的车宽方向的中央一致。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
包含于所述第二强电单元的强电重量零件以至少其一部分进入所述凸部的内部的方式配置。
5.如权利要求1所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
包含于所述第二强电单元的强电重量零件越是质量大的零件，在所述第二强电单元内的所述第一强电单元和所述第二强电单元成为一体的状态下，越配置于接近连结所述两个车身固定部的轴线的位置。
6.如权利要求5所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
作为包含于所述第二强电单元的强电重量零件的平滑电容器配置于最接近所述轴线的位置。
7.如权利要求1所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
包含于所述第二强电单元的强电重量零件之中质量大的零件，在所述第一强电单元和所述第二强电单元为一体的状态下，配置于连结所述两个车身固定部的轴线的正上方。
8.如权利要求1～7中任一项所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述第二强电单元的车辆前后方向前侧的面至少在上端侧的一部分具有倾斜面。
9.如权利要求8所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述倾斜面相对于所述车辆上下方向的倾斜角度，与在车辆从前方碰撞的情况下所述第一强电单元及所述第二强电单元为一体，且在所述第一强电单元和所述第二强电单元为一体的状态下围绕连结所述两个车身固定部的轴线旋转时的旋转角度一致。
10.如权利要求1～9所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述第二强电单元的配置有强电重量零件的部位为水平的平板构造。
11.如权利要求1～10中任一项所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述第一强电单元是车辆驱动用的电动机，所述第二强电单元是驱动所述电动机的逆变器。
12.如权利要求1～11中任一项所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述强电重量零件为平滑电容器。

Claims (13)

1.一种电动车辆用强电单元的搭载构造，具备：
第一强电单元，其在车宽方向的两端具有用于固定于车身的车身固定部；
第二强电单元，其排列配置于所述第一强电单元的车辆上下方向上侧，
所述第二强电单元的包含于所述第二强电单元的强电重量零件配置于车辆上下方向最下面。
2.如权利要求1所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述第一强电单元在车辆上下方向上侧的面具有凹部，
所述第二强电单元在车辆上下方向下侧的面具有凸部，
在所述凹部收纳有所述凸部的状态下，所述第一强电单元和所述第二强电单元一体地构成。
3.如权利要求2所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述凸部的车宽方向的中央和所述第二强电单元的车宽方向的中央一致，
包含于所述第二强电单元的强电重量零件以其车宽方向的中央与所述凸部的车宽方向的中央一致的方式配置。
4.如权利要求2所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述凸部的车宽方向的中央和所述第二强电单元的车宽方向的中央一致，
所述凹部的车宽方向的中央和所述第一强电单元的车宽方向的中央一致，
所述凹部和所述凸部各自的车宽方向的中央一致。
5.如权利要求2～4中任一项所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
包含于所述第二强电单元的强电重量零件以至少其一部分进入所述凸部的内部的方式配置。
6.如权利要求1所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
包含于所述第二强电单元的强电重量零件越是质量大的零件，在所述第二强电单元内的所述第一强电单元和所述第二强电单元成为一体的状态下，越配置于接近连结所述两个车身固定部的轴线的位置。
7.如权利要求6所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
作为包含于所述第二强电单元的强电重量零件的平滑电容器配置于最接近所述轴线的位置。
8.如权利要求1所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
包含于所述第二强电单元的强电重量零件之中质量大的零件，在所述第一强电单元和所述第二强电单元为一体的状态下，配置于连结所述两个车身固定部的轴线的正上方。
9.如权利要求1～8中任一项所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述第二强电单元的车辆前后方向前侧的面至少在上端侧的一部分具有倾斜面。
10.如权利要求9所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述倾斜面相对于所述车辆上下方向的倾斜角度，与在车辆从前方碰撞的情况下所述第一强电单元及所述第二强电单元为一体，且在所述第一强电单元和所述第二强电单元为一体的状态下围绕连结所述两个车身固定部的轴线旋转时的旋转角度一致。
11.如权利要求1～10所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述第二强电单元的配置有强电重量零件的部位为水平的平板构造。
12.如权利要求1～11中任一项所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述第一强电单元是车辆驱动用的电动机，所述第二强电单元是驱动所述电动机的逆变器。
13.如权利要求1～12中任一项所述的电动车辆用强电单元的搭载构造，其中，
所述强电重量零件为平滑电容器。
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