CN105599628A - 电气设备单元及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供电气设备单元及车辆，防止与后方的电气设备连接的线缆连接部分破损。电气设备单元搭载于车辆。电气设备单元具备：向车辆的驱动电动机供给电力的逆变器；配置于比逆变器靠车辆的后方侧的位置的第二电气设备；对第一及第二电气设备之间进行连接的线缆；及将线缆保持在预定的位置的C型夹紧件(110)。C型夹紧件(110)具有把持线缆的把持部(112)和将把持部(112)的一部分沿线缆的轴向切除而成的开口(112a)。开口(112a)朝向后方侧配置。

Description

电气设备单元及车辆

本申请主张于2014年11月13日提出的日本专利申请2014-230765的优先权，并将其所公开的全部内容援引于本申请而进行参照。

技术领域

本发明涉及电气设备单元和搭载电气设备单元的车辆。

背景技术

通常在搭载燃料电池的车辆中搭载有多个电气设备。作为电气设备，包括与设置在车辆的前侧的驱动电动机连接的逆变器、配置在车辆的地板下的燃料电池模块等。这些电气设备之间由线缆连接(例如，JP2010-251182A)。

发明内容

在上述现有技术中，在车辆从前方发生了碰撞时，由于碰撞产生的应力在线缆中传递，从而向与后方的燃料电池模块连接的线缆连接部分施加冲击。因此，后方的燃料电池模块与线缆的连接部分(以下，也称为“线缆连接部分”)可能会破损。另外，即使在车辆从后方发生了碰撞的情况下，也可能会产生同样的问题。

本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式实现。

(1)本发明的一方式是搭载于车辆的电气设备单元。电气设备单元可以具备：逆变器，向上述车辆的驱动电动机供给电力；燃料电池模块，配置于比上述逆变器靠上述车辆的后方侧的位置；线缆，对上述逆变器与上述燃料电池模块之间进行连接；及第一夹紧件，将上述线缆保持在预定的位置并从上述车辆的前后方向的一侧朝向另一侧进行安装，上述第一夹紧件可以具有：把持上述线缆的把持部；及将上述把持部的一部分沿上述线缆的轴向切除而成的开口部，上述开口部朝向上述另一侧配置。根据该电气设备单元，在由于碰撞等而从车辆的前后方向的一侧朝向线缆施加载荷时，线缆从第一夹紧件的开口部脱离。因此，线缆脱离第一夹紧件的限制，能够向逆变器与燃料电池模块之间的内部空间退避。因此，根据该电气设备单元，在前方或后方碰撞时，能够抑制在与燃料电池模块这一电气设备连接的线缆连接部分产生的应力，能够防止上述线缆连接部分的破损。

(2)在上述方式的电气设备单元中，可以是，上述线缆在从上述逆变器到上述燃料电池模块之间具有相对于上述车辆的前后方向而倾斜延伸的部分，上述第一夹紧件在上述倾斜延伸的部分保持上述线缆。根据该结构，能够更容易地使线缆从第一夹紧件的开口脱离。

(3)在上述方式的电气设备单元中，可以是，上述线缆是通过连接器将与逆变器连接的第一分割线缆和与上述燃料电池模块连接的第二分割线缆连结而成的结构，上述第一夹紧件安装于上述第一分割线缆。在车辆组装的情况下，优选线缆在中途被分割，在这种情况下需要将分割线缆间连接的连接器。根据该电气设备单元，第一夹紧件安装于比连接器靠逆变器侧的第一分割线缆上，因此如上所述，在前方或后方碰撞时，线缆从第一夹紧件的限制中脱离，由此能够抑制在连接器产生的应力，能够防止连接器的破损。

(4)在上述方式的电气设备单元中，可以是，上述连接器通过第二夹紧件而保持于预定的位置，上述第二夹紧件的破坏强度低于上述连接器的破坏强度。根据该结构，在连接器产生过大的应力之前第二夹紧件因应力而先被破坏。因此，连接器即使受到载荷也会游动而不会破损。

(5)在上述方式的电气设备单元中，可以是，上述燃料电池模块具备：燃料电池组；及进行上述燃料电池组发电产生的电力的电压转换的转换器。根据该结构，在燃料电池车辆中，能够抑制在与燃料电池模块连接的线缆连接部分产生的应力。

(6)根据本发明的其他方式，是搭载上述方式的电气设备单元的车辆。该方式的车辆与上述方式的电气设备单元同样，抑制在与后方的燃料电池模块连接的线缆连接部分产生的应力，能够防止上述线缆连接部分的破损。

附图说明

以下公开内容用于例示，并非用于限定附图的内容。

图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆的结构的说明图。

图2是表示线缆和线缆的周边的俯视图。

图3是表示线缆和线缆的周边的侧视图。

图4是C型夹紧件的主视图。

图5是表示碰撞后的线缆和线缆的周边的俯视图。

图6是表示碰撞后的线缆和线缆的周边的侧视图。

具体实施方式

接下来，对本发明的实施方式进行说明。

A.整体结构

图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆的结构的说明图。燃料电池车辆(以下，简称为“车辆”)VE是在四角具备车轮WL的汽车。车辆VE在前后方向的中央附近的地板下搭载燃料电池系统10，在前侧具备发动机室50。图1中的“前后左右”的箭头及其他图中的“上下”的箭头是以车辆VE为基准而确定的方向。即，“前”箭头和“后”箭头所指的方向相当于车辆VE的纵向(长度方向)。“右”箭头和“左”箭头所指的方向相当于车辆VE的横向(宽度方向)。“上”箭头和“下”箭头所指的方向相当于车辆VE的铅垂方向。以下，在称为前侧、后侧、右侧、左侧、上侧、下侧时，是指各图所示的“前后左右上下”的箭头表示的方向。“发动机室”通常是在以往的发动机车中搭载发动机的空间。在车辆VE中，将搭载作为驱动源的驱动电动机60的空间称为“发动机室”。

燃料电池系统10具备收容燃料电池(以下，也称为FC)组21的组壳体20、收容未图示的FC转换器35的转换器壳体30及收容未图示的流体供排用单元的辅机罩40等。

如局部剖切地图示那样，在组壳体20的内部收容有燃料电池组21。燃料电池组21是层叠有多个燃料电池的单电池(发电单电池)的单电池层叠体，例如是层叠有多个固体高分子型的燃料电池的发电单电池的单电池层叠体。各发电单电池使用从车辆VE搭载的燃料气体罐(图示省略)供给的燃料气体和从燃料电池车辆的周围作为氧化剂气体而供给的空气进行发电。在本实施方式中，采用氢气作为燃料气体。

收容于转换器壳体30的FC转换器35是使从燃料电池组21供给的电力升压的电压转换装置(DC-DC转换器)。通过FC转换器35升压后的电力向发动机室50内传送。包含燃料电池组21和FC转换器35的结构相当于“燃料电池模块”的下位概念。

收容于辅机罩40的流体供排用单元具备燃料气体用、氧化剂气体用、冷却介质用等的各种配管及向配管流通的泵、喷射器等促动器。

组壳体20以使燃料电池组21的多个发电单电池的层叠方向与车辆VE的左右方向(车宽方向)大体一致的方式横向放置。在组壳体20的前侧配置与组壳体20连结的转换器壳体30，在组壳体20的右侧配置与组壳体20连结的辅机罩40。组壳体20及转换器壳体30固定在未图示的车身框架上。组壳体20的固定通过3个固定件25、26、27进行。转换器壳体30的固定通过2个固定件31、32进行。另外，组壳体20、转换器壳体30及辅机罩40是金属(例如，铝)制的铸造品。

在发动机室50内，除了配置有驱动电动机60之外，还配置有将驱动电动机60产生的转矩经由车轴72向车轮WL传递的齿轮70、与驱动电动机60连接的逆变器80等。

逆变器80与转换器壳体30内的FC转换器35之间由线缆90连结。线缆90是多个线缆呈束状的结构，也可以称为线束。逆变器80经由线缆90来承受通过FC转换器35升压后的直流，转换成三相交流，向驱动电动机60供给。驱动电动机60的转速由逆变器80控制。

B.线缆周边的结构

图2是表示线缆90和线缆90的周边的俯视图。图3是线缆90和线缆90的周边的侧视图。线缆90由一端与逆变器80(图1)连接的第一分割线缆90a和一端与转换器壳体30内的FC转换器35连接的第二分割线缆90b构成。线缆90由第一分割线缆90a、第二分割线缆90b构成是因为，在车辆组装的情况下，线缆90需要进行分割。第一分割线缆90a与第二分割线缆90b之间由一对连接器91、92连结。与第二分割线缆90b连接的连接器92经由蘑菇型夹紧件94而固定于托架96。蘑菇型夹紧件94具有基部安装于固定对象的结构物(在此为连接器92)的轴状部分和设于轴状部分的前端且比轴状部分粗的头部分。蘑菇型夹紧件94在使用时，向在其他板状的结构物(在此为托架96)上设置的孔、即比轴状部分粗且比头部分细地进行设置的孔按压而贯通。蘑菇型夹紧件94在轴状部分的基部(构成为比轴状部分的其他部分粗)与头部分之间保持板状的结构物，由此将固定对象的结构物(在此为连接器92)固定于板状的结构物(在此为托架96)。托架96固定设于转换器壳体30。另外，蘑菇型夹紧件94也可以更换为其他形状的夹紧件。

托架96是用于将连接器92保持在预定的位置上的固定件，其截面为L字状。托架96是对镀锌钢板进行了成型的结构。蘑菇型夹紧件94是聚丙烯(PP)等的树脂制。在本实施方式中，蘑菇型夹紧件94的破坏强度小于连接器91、92的破坏强度。即，第一分割线缆90a在受到了包含朝向车辆的后方的成分的外力的情况下，在连接器91、92的结合被解除之前，蘑菇型夹紧件94产生的连接器92与托架96的结合被解除。详细而言，作为蘑菇型夹紧件94所使用的树脂材料，可以使用破坏强度比连接器91、92的树脂部分所使用的树脂材料小的材料。另外，在此所谓破坏强度的大小通过向以各个材料设置的同一形状的试验片施加了拉伸应力时断裂的应力的大小的比较来决定。

在固定于托架96的连接器92上连接与第一分割线缆90a连接的连接器91，由此将第一分割线缆90a与第二分割线缆90b连结。在第一分割线缆90a的中途安装C型夹紧件110。即，C型夹紧件110在线缆90中安装在比连接器91、92靠逆变器80侧的位置。详细而言，第一分割线缆90a具有相对于车辆VE的前后方向而倾斜延伸的部分。在本实施方式中，在该倾斜延伸的部分中的、相对于前后方向不向左右方向倾斜延伸而仅向下侧倾斜延伸的部分安装C型夹紧件110。另外，也可以更换仅向下侧倾斜延伸的部分而在向其他侧倾斜延伸的部分安装C型夹紧件110。

图4是C型夹紧件110的主视图。如图所示，C型夹紧件110由把持部112、支柱部114及安装部116构成。把持部112是具有C字形状的截面的部件，该把持部112为圆筒状且具有将其一部分沿轴向切除而成的开口112a。上述的轴向在安装于第一分割线缆90a时与该第一分割线缆90a的轴向一致。开口112a开设的朝向U在图4中朝上。C型夹紧件110将开口112a弹性地扩开而将第一分割线缆90a从图中的上方压入，由此能够利用C字状的把持部112来把持第一分割线缆90a。支柱部114是具有第一端部114a和第二端部114b的沿U方向延伸的长条状的部件。第一端部114a连结于把持部112的开口112a的相反侧的面上。第二端部114b连结于安装部116。安装部116沿从端部114a离开的方向呈突起状延伸，向配置在发动机室50附近的连结部120的孔内嵌入。由此，C型夹紧件110相对于连结部120的安装面而竖立设置。

如图3所示，连结部120具有将大致板状的基材在第一弯折部120a处折弯90度并在第二弯折部120b处折弯小于90度的预定角度θ(例如45度)的形状。从连结部120的一端120c到第一弯折部120a的外侧(下侧)的面设为第一面121，第一弯折部120a与第二弯折部120b之间的外侧(后侧)的面设为第二面122，从第二弯折部120b到连结部120的另一端120d的(上侧的)面设为第三面123。在第一面121上固定基台部130，在第三面123(上述安装面)上竖立设置C型夹紧件110。发动机室50内的驱动电动机60、逆变器80等搭载物通过未图示的固定部而固定于车身框架。同样，基台部130也通过固定部而固定于车身框架。由此，C型夹紧件110相对于车身而被固定。

基台部130的相对于车身的安装方向是连结部120的第二面122朝向后侧的方向。在本实施方式中，以第二面122与包含车辆的左右方向和上下方向的平面平行且朝向后侧的方式将基台部130固定于车身。其结果是，竖立设置在连结部120的第三面123上的C型夹紧件110以从车辆VE的前侧朝向后侧(严格来说是后侧且上侧)的方式配置。而且，C型夹紧件110以使开口112a开设的朝向(箭头U所示的方向)朝向后侧且上侧的方式配置。在本实施方式中，“后侧且上侧”是指在沿着左右方向观察的侧视观察下相对于后侧方向而朝向上侧方向倾斜了45度的方向。另外，在沿着上下方向观察的侧视观察下，如图2所示，开口112a开设的朝向U是朝后，不向左右方向倾斜。

C型夹紧件110的保持线缆90的部分如前所述是第一分割线缆90a中的相对于车辆VE的前后方向而向下侧倾斜延伸的部分，C型夹紧件110的开口112a的朝向是后侧且上侧。因此，能够容易地将C型夹紧件110与第一分割线缆90a中的上述倾斜延伸的部分连接。

C型夹紧件110相当于“第一夹紧件”的下位概念。蘑菇型夹紧件94相当于“第二夹紧件”的下位概念。另外，包括前述的逆变器80、燃料电池组21、转换器壳体30内的FC转换器35和“B.线缆周边的结构”一栏记载的各部20、90、110等的结构18相当于本发明的一方式的电气设备单元的下位概念。

C.关于碰撞

关于如上构成的车辆VE从前方发生了碰撞的情况，如下进行说明。在车辆VE从前方与其他物体发生了碰撞的情况下，发动机室50内的驱动电动机60、逆变器80等由于碰撞从前方受到载荷而向后方且下方移动。伴随于此，安装有上述驱动电动机60、逆变器80等的固定部(未图示)也向后方且下方移动，在图2的俯视图、图3的侧视图中，基台部130也向箭头V所示的方向、即后方且下方移动。而且，伴随着逆变器80等向后方且下方的移动，从前方朝向第一分割线缆90a施加载荷。由此，第一分割线缆90a如图中的双点划线所示那样变形，向后侧移动。第一分割线缆90a首先与C型夹紧件110一体移动，然后，使C型夹紧件110的把持部112极其显著地移动(在把持部112内滑动)，然后，第一分割线缆90a从把持部112的开口112a向外侧飞出。其结果是，第一分割线缆90a从C型夹紧件110脱落。

在从C型夹紧件110脱落之后，第一分割线缆90a进一步受到载荷时，将第一分割线缆90a向后方且下方按压，力作用于将一对连接器91、92从托架96取下的方向。即，如图3的侧视图所示，以使通过蘑菇型夹紧件94固定的连接器92的前侧以左右方向为旋转轴而向下方振动的方式旋转的力F作用于该连接器92。另外，此时，如图2的俯视图所示，在左右方向上没有大的旋转。

图5是表示碰撞后的线缆90和线缆90的周边的俯视图，图6是碰撞后的线缆90和线缆90的周边的侧视图。在车辆VE发生了前方碰撞之后，通过上述的力F，一对连接器91、92从托架96脱落。通过蘑菇型夹紧件94被破坏，一对连接器91、92从托架96脱落。如先前说明那样，蘑菇型夹紧件94的强度小于连接器91、92的强度。因此，蘑菇型夹紧件94先被破坏，连接器91、92未破损。当向线缆90进一步施加载荷时，线缆90将一对连接器91、92进一步压下。其结果是，一对连接器91、92从图3的状态向后方且下方较大地移动，收纳于图6的位置。该位置是碰撞后残留的空间内，一对连接器91、92不会破损。

如以上说明那样，在第一实施例的车辆VE中，在车辆VE从前方与其他物体发生了碰撞时，能够防止在将逆变器80与转换器壳体30内的FC转换器35连结的线缆90上设置的连接器91、92破损。而且，也能够防止线缆90的与FC转换器35连接的连接部分的破损。此外，由于连接器91、92不会破损，因此在碰撞时，能够防止来自转换器的高电压漏电。另外，即使车辆VE从后方发生了碰撞时，也同样地，线缆90从C型夹紧件110脱落，起到与来自前方的碰撞同样的作用效果。

D.变形例

·变形例1

在上述实施方式中，蘑菇型夹紧件94的破坏强度小于连接器91、92的破坏强度，但也可以取代于此，使蘑菇型夹紧件94的破坏强度与连接器91、92的破坏强度相等。

保持连接器等结构物的夹紧件也可以是具有一方敞开的部分而通过其他部分包围对象物而进行保持的夹紧件等、除蘑菇型夹紧件以外的夹紧件。而且，电气设备单元也可以设为不具备保持连接器的夹紧件的形态。

在上述实施方式中，线缆90具有相对于车辆的前后方向而倾斜延伸的部分，并利用该倾斜延伸的部分而保持于夹紧件。然而，线缆可以设为不具有相对于车辆的前后方向而倾斜延伸的部分的形态。并且，线缆可以通过沿前后方向延伸的部分而保持于夹紧件。

在上述实施方式中，线缆90的第一分割线缆90a由C型夹紧件110把持。然而，也可以设为线缆90的第一分割线缆90a未由夹紧件把持而第二分割线缆90b由夹紧件把持的形态。而且，线缆也可以设为不分割成多个的结构、即不需要连接器的结构。

·变形例2

在上述实施方式中，C型夹紧件110的开口112a开设的朝向U设为朝后，在包含前后上下的侧视观察下相对于后侧方向而朝向上侧方向倾斜45度，且在包含前后左右的俯视观察下不向左右方向倾斜。也可以取代于此，C型夹紧件的开口开设的朝向可以设为如下的(1)～(3)所示的结构。

(1)是在包含前后上下的(沿左右方向观察的)侧视观察下相对于后侧方向而朝向上侧方向倾斜除了45度之外的超过0度且小于90度的角度、且在包含前后左右的(沿上下方向观察的)俯视观察下与上述实施方式相同的结构。

(2)是在包含前后上下的侧视观察下与上述实施方式相同的结构、且在包含前后左右的俯视观察下向左右方向的任一方向倾斜了超过0度且小于90度的角度的结构。

(3)是在包含前后上下的侧视观察下相对于后侧方向而朝向上侧方向倾斜除了45度之外的超过0度且小于90度的角度、且在包含前后左右的俯视观察下向左右方向的任一方向倾斜了超过0度且小于90度的角度的结构。

在上述实施方式及(1)～(3)所示的结构中，开口开设的朝向成为比包含把持部的前端且包含上下左右的2个方向的第一平面靠后侧、并且比包含把持部的下端且包含前后左右的2个方向的第二平面靠上侧的朝向。在前方碰撞时，基台部130容易向后方且下方移动，因此通过将开口开设的朝向设为上侧，而更容易使线缆从C型夹紧件的开口脱落。因此，能够更容易地防止连接器的破损。另外，也可以取代上述实施方式及(1)～(3)所示的结构，将开口开设的朝向设为比第一平面靠后侧、并且比第二平面靠下侧的朝向。

·变形例3

在上述实施方式及各变形例中，采用固体高分子型燃料电池作为燃料电池。然而，也可以将本发明应用于磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物形燃料电池等各种燃料电池的系统中。

·变形例4

在上述实施方式及各变形例中，使用了FC转换器作为配置在比第一电气设备靠后方侧的位置的第二电气设备，但也可以取代FC转换器而使用燃料电池组。而且，也可以使用FC转换器、燃料电池组以外的高压电气设备作为第二电气设备。此外，作为第二电气设备，也可以取代高压电气设备而设为除高压电气设备以外的电气设备。而且，作为第一电气设备，可以设为使用逆变器以外的高压电气设备的结构，也可以设为使用电气设备的结构。

·变形例5

在上述实施方式及各变形例中，在搭载燃料电池的燃料电池车辆中应用本发明，但也可以取代于此，将本发明应用于电动机动车等其他电动车辆中。

本发明并不局限于上述的实施方式、变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，在发明内容一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当进行更换、组合。而且，前述的实施方式及各变形例中的构成要素中的除独立权利要求记载的要素以外的要素是附加性的要素，可以适当省略。

附图标记说明

10…燃料电池系统

20…组壳体

21…燃料电池组

25～27…固定件

30…转换器壳体

31、32…固定件

40…辅机罩

50…发动机室

60…驱动电动机

70…齿轮

72…车轴

80…逆变器

90…线缆

90a…第一分割线缆

90b…第二分割线缆

91…连接器

92…连接器

94…蘑菇型夹紧件

96…托架

110…C型夹紧件

112…把持部

112a…开口

114…支柱部

114a…第一端部

114b…第二端部

116…安装部

120…连结部

120a…第一弯折部

120b…第二弯折部

121…第一面

122…第二面

123…第三面

130…基台部

VE…车辆

WL…车轮

Claims (6)

1.一种电气设备单元，搭载于车辆，所述电气设备单元具备：

逆变器，向所述车辆的驱动电动机供给电力；

燃料电池模块，配置于比所述逆变器靠所述车辆的后方侧的位置；

线缆，对所述逆变器与所述燃料电池模块之间进行连接；及

第一夹紧件，保持所述线缆并安装于所述车辆，

所述第一夹紧件具有：

把持部，把持所述线缆；及

开口部，在所述把持部的一部分，在沿着所述线缆的轴向的所述把持部的全长上设置，

所述开口部在所述把持部中位于所述车辆的后方侧。

2.根据权利要求1所述的电气设备单元，其中，

所述线缆在从所述逆变器到所述燃料电池模块之间具有相对于所述车辆的前后方向而倾斜延伸的部分，

所述第一夹紧件在所述倾斜延伸的部分保持所述线缆。

3.根据权利要求1或2所述的电气设备单元，其中，

所述线缆具备：

第一分割线缆，与所述逆变器连接；

第二分割线缆，与所述燃料电池模块连接；及

连接器，将所述第一分割线缆与所述第二分割线缆连结，

所述第一夹紧件保持所述第一分割线缆。

4.根据权利要求3所述的电气设备单元，其中，

所述电气设备单元还具备保持所述连接器的第二夹紧件，

所述第二夹紧件的破坏强度低于所述连接器的破坏强度。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电气设备单元，其中，

所述燃料电池模块具备：

燃料电池组；及

转换器，进行所述燃料电池组发电产生的电力的电压转换。

6.一种车辆，搭载权利要求1～5中任一项所述的电气设备单元。