CN106347252A - 车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆，包括：逆变器；连接到所述逆变器的高电压连接器和低电压连接器；和配置在所述逆变器的后方的线束。所述高电压连接器包括将所述高电压连接器固定在所述逆变器上的固定部件，并且所述固定部件具有脱开部位。所述低电压连接器包括延伸部，并且所述延伸部朝所述线束延伸并覆盖所述脱开部位。所述延伸部的上表面向后倾斜，并且所述延伸部的上表面后端位于所述线束的截面中的中心下方。

Description

车辆
技术领域
本发明涉及一种在前部空间中装设有用于将电力供给到用于行驶的电机(行驶用电机)的逆变器的车辆。
背景技术
利用电动机行驶的车辆包括将从高电压电源输出的直流(DC)电力变换为交流(AC)电力并且将该AC电力供给到电动机的逆变器。高电压电源的例子是电池和燃料电池。逆变器常常装设在车辆的前部空间(前隔室)中。为了简化以下说明，电动机将被简称为电机。
逆变器设置有联锁装置以便防止人在高电压施加至逆变器的同时误碰逆变器中的构件。日本专利申请公报No.2006-136097(JP 2006-136097 A)和日本专利申请公报No.2006-014577(JP 2006-014577 A)中公开了包括联锁装置的逆变器的例子。对于这些公报中公开的各联锁装置，除非逆变器与高电压电池电气地切断，否则不能脱开/释放逆变器的罩盖。此外，关于将电力从高电压电池供给到逆变器的高电压电力线的连接器(高电压连接器)，被施加高电压的端子的露出是不利的。因此，除非高电压连接器与高电压电池电气地切断，否则一些高电压连接器不能被释放。
注意，在美国的联邦机动车安全标准(FMVSS)中，将60伏以上的电压定义为“高电压”。同时，在日本的“规定道路车辆的安全基准细节的告示(2011年10月28日)，附件111”中，将超过直流60伏且在直流1500伏以下或超过交流30伏(有效值)且在交流1000伏(有效值)以下的作动电压定义为“高电压”。
顺便说一下，处理高电压的逆变器也具有诸如以低电压作动的控制线路的构件。因此，供给来自低电压电池的电力的低电压电力线的连接器(低电压连接器)连接到逆变器。即，高电压连接器和低电压连接器连接到逆变器。这里，低电压是指比高电压电池的输出电压低的电压，并且典型地在50伏以下。
同时，在利用电机行驶的车辆的前部空间中配置有大量线束。在逆变器周围也配置有若干线束。作为一种布局，线束以沿车辆宽度方向延伸的方式配置在逆变器的后方。同时，存在采取这样一种结构的情形，即上述低电压连接器连接到逆变器的上表面，而高电压连接器连接到逆变器的后表面。在具有这种结构的车辆发生前方碰撞(或斜前方碰撞)并且逆变器由于碰撞期间的冲击而向后移动的情况下，连接到逆变器的上表面的低电压连接器可能被线束拦阻并可能受损。
发明内容
在本说明书中，着重关注上述的高电压连接器和低电压连接器之间的位置关系以及逆变器和配置在逆变器的方向上的线束之间的位置关系，并且提供了以简单的结构实现高电压连接器的联锁和在碰撞期间对低电压连接器的保护的技术。
在本说明书中公开的车辆中，在车辆的前部空间中装设有逆变器。在所述前部空间中，在所述逆变器的后方以沿车辆宽度方向延伸的方式配置有线束。逆变器将从高电压电源输出的DC电力变换为AC电力，并且将所述AC电力供给到行驶用电机。将低电压电源的电力供给到逆变器的低电压电力线的连接器(低电压连接器)连接到所述逆变器的上表面。此外，供给高电压电源的电力的高电压电力线的连接器(高电压连接器)连接到所述逆变器的后表面。所述车辆还包括在所述低电压连接器从所述逆变器脱开时将所述高电压连接器与所述高电压电源电气地切断的切断线路。所述低电压连接器设置有向后延伸的延伸部。所述延伸部覆盖将所述高电压连接器固定在所述逆变器上的固定部件的脱开部位。所述延伸部配置成朝配置在所述逆变器的后方的线束延伸。所述延伸部的上表面向后倾斜，并且所述延伸部的上表面后端被限定为位于所述线束的截面中的中心下方。
对于上述延伸部，实现了这样的结构，即除非低电压连接器脱开，否则高电压连接器不能脱开。当低电压连接器脱开时，高电压连接器通过切断线路与高电压电源电气地切断。因此，高电压连接器能安全地脱开。设置在低电压连接器中的延伸部和切断线路用作联锁装置。同时，当逆变器由于碰撞的冲击而向后移动时，逆变器撞击线束。此时，连接到逆变器的上表面的低电压连接器可能被线束拦阻，并且因此低电压连接器可能受损或脱开。在本说明书中公开的车辆中，由于上述延伸部和线束之间的结构关系，在车辆发生碰撞且逆变器向后移动的情况下线束由延伸部的倾斜上表面引导并且向上移动。结果，防止了低电压连接器被线束拦阻。
低电压连接器的上述延伸部具有对高电压连接器进行联锁的功能和保护低电压连接器的功能。利用上述延伸部的简单结构，实现了高电压连接器的联锁和对低电压连接器的保护。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是实施例中的车辆的框图；
图2是车辆的前部空间中的逆变器的周边的侧视图。
图3是前部空间中的逆变器的周边的俯视图；以及
图4是前部空间中的逆变器的周边的侧视图(在逆变器向后移动时)。
具体实施方式
将参照附图对实施例的车辆进行说明。图1示出车辆的框图。注意，对于本说明书中公开的技术的说明而言不需要的构件在图1中的框图中未示出。实施例的车辆是包括用于行驶的电动机8和发动机10的混合动力车辆2。为了简化以下说明，电动机8将被简称为电机8。电机8的输出和发动机10的输出由动力分割机构9组合并输出到车轴11。在一些情况下，动力分割机构9将发动机10的输出转矩分配到车轴11和电机8。此时，电机8利用发动机10的输出转矩的一部分来发电。所产生的电力(再生电力)经由逆变器5而蓄积在高电压电池3中。发动机控制器12安装在发动机10的壳体上。发动机控制器12通过线束28连接到操纵对整个车辆的控制的HV控制器6。线束28是供在HV控制器6和发动机控制器12之间交换各种信号的通信线。
电机8由从逆变器5供给的AC电力驱动。逆变器5将来自高电压电池3的DC电力变换为适于驱动电机8的AC电力并且将该AC电力供给到电机8。高电压电池3的输出在60伏以上并且例如是300伏。高电压电池3和逆变器5通过第一高电压电力线24连接。在第一高电压电力线24的端部处设置有第一高电压连接器21，并且第一高电压连接器21连接到逆变器5。即，第一高电压电力线24和第一高电压连接器21将电力从高电压电池3供给到逆变器5。
在第一高电压电力线24的中途设置有系统主继电器4。系统主继电器4将第一高电压连接器21与高电压电池3电气地切断。更具体地，系统主继电器4是在电力未供给到系统主继电器4时在高电压电池3和第一高电压连接器21之间切断并且在电力供给到系统主继电器4时允许电力在高电压电池3和第一高电压连接器21之间流动的常开型开关。HV控制器6控制系统主继电器4的导通和切断。以下将说明系统主继电器4的控制。
空调装置13也经由第二高电压连接器22和第二高电压电力线25连接到逆变器5。空调装置13是由高电压电池3的输出电压驱动的装置。关于电力向空调装置13的传输，逆变器5简单地中继高电压电池3的经由第一高电压电力线24和第一高电压连接器21传输到第二高电压连接器22(第二高电压电力线25)的电力。
在逆变器5中安装有由低电压驱动的控制线路。这里，低电压是指比高电压电池3的上述输出电压低的电压。为了将电力供给到控制线路，逆变器5也连接到辅助电池7。辅助电池7的输出电压比高电压电池3的输出电压低并且例如是12伏或24伏。逆变器5和辅助电池7经由辅机共用电力线14、低电压电力线26和低电压连接器23连接。低电压连接器23连接到低电压电力线26的一端。辅机共用电力线14是遍布车辆延伸的电力线，并且将低电压电力供给到各种辅机。“辅机”是用于由低电压驱动的设备群组的总称。辅机的一个例子是汽车导航系统15。安装在逆变器5中并由低电压驱动的控制线路也是辅机的其中一种。
除低电压电力线26以外，通信线27也连接到低电压连接器23。通信线27设置成在逆变器5和HV控制器6之间交换各种信号。毋容置疑，当低电压连接器23从逆变器5脱开时，逆变器5和HV控制器6之间的通信被切断。
如上所述，系统主继电器4由来自HV控制器6的指令控制。当车辆的主开关接通时，HV控制器6将闭合继电器的指令发送到系统主继电器4。利用该指令，系统主继电器4闭合。即，高电压电池3和第一高电压连接器21电连接。结果，高电压电池3的高电压电力供给到逆变器5。HV控制器6恒定地监视是否能进行与逆变器5的通信。如上所述，当低电压连接器23从逆变器5脱开时，HV控制器6不再能与逆变器5通信。当与逆变器5的通信切断时，HV控制器6将断开继电器的指令发送到系统主继电器4。结果，系统主继电器4断开，并且第一高电压连接器21与高电压电池3电气地切断。然后，对逆变器5的高电压电力的供给停止。HV控制器6和系统主继电器4是在低电压连接器23从逆变器5脱开时将第一高电压连接器21与高电压电池3电气地切断的切断线路的一个例子。
逆变器5设置有使来自高电压电池3的电流平滑化的电容器16。逆变器5还设置有在车辆碰撞期间从电容器16释放电力的放电线路17。高电压电池3的电压施加至电容器16，并且放电线路17在碰撞期间从电容器16释放电力。这样，确保了逆变器5的安全性。放电线路17也是辅机中的一种并且利用来自辅助电池7的电力操作。气囊控制器18连接到HV控制器6。气囊控制器18包括检测碰撞的加速度传感器。当检测到碰撞时，气囊控制器18向HV控制器6告知碰撞。当接收到告知碰撞的信号时，HV控制器6经由通信线27将断开继电器的指令发送到系统主继电器4并且还将从电容器16释放电力的指令发送到逆变器5。在辅助电池7的电力在碰撞期间保持被供给到逆变器5的情况下，逆变器5能基于来自HV控制器6的指令从电容器16释放电力。
将参照图2和图3说明逆变器5周围的布局。逆变器5装设在混合动力车辆2的前隔室90(前部空间)中。图2是示出前隔室90中的逆变器5周围的构件布局的侧视图。图3是示出逆变器5周围的构件布局的俯视图。各图中的X轴的正方向对应于车辆的前方。Z轴的正方向对应于车辆的上方。本说明书中的“前”指车辆的前侧，而“后”指车辆的后侧。在图2和图3中，一些安装在前隔室90中的构件未被示出。尽管在图2中示出了变速驱动桥40，但在图3中未示出变速驱动桥40。
在前隔室90中，逆变器5固定在变速驱动桥40上。除构成已利用图1说明的动力分割机构9的齿轮组外，在混合动力车辆2的变速驱动桥40中还安装了电机8。此外，变速驱动桥40联接到发动机10。由于显著的振动，变速驱动桥40和发动机10由车辆的两个侧部件(未示出)经由发动机支架(未示出)悬挂以阻抑振动。为了阻抑来自变速驱动桥40的振动，逆变器5由带防振套的两个托架支承(前托架41和后托架42)。逆变器5由前托架41和后托架42支承并从变速驱动桥40设置有间隙。
低电压连接器23连接到逆变器5的上表面。另外，第一高电压连接器21和第二高电压连接器22连接到逆变器5的后表面。如利用图1所述，低电压连接器23是用于将供给来自辅助电池7的电力的低电压电力线26连接到逆变器5的连接器。第一高电压连接器21是用于将供给来自高电压电池3的电力的第一高电压电力线24连接到逆变器5的连接器。第二高电压连接器22是用于将从逆变器5向空调装置13供给高电压电力的第二高电压电力线25连接到逆变器5的连接器。
通信线27也连接到低电压连接器23。如利用图1所述，通信线27的末端连接到HV控制器6，并且逆变器5和HV控制器6经由通信线27彼此通信。一旦低电压连接器23从逆变器5脱开，则HV控制器6和逆变器5之间的通信被切断。HV控制器6恒定地监视与逆变器5的通信，并且一旦与逆变器5的通信被切断，HV控制器6便将断开继电器的指令发送到系统主继电器4。然后，系统主继电器4断开，并且第一高电压电力线24被切断。即，第一高电压连接器21与高电压电池3电气地切断。换言之，当低电压连接器23从逆变器5脱开时，确保了高电压电池3和第一高电压连接器21之间的电气切断。结果，向逆变器5的高电压电力的供给被切断。电力从高电压电池3经逆变器5供给到空调装置13。因此，当低电压连接器23从逆变器5脱开时，向空调装置13的高电压电力的供给也停止。
第一高电压连接器21通过两个螺栓31a、32a固定在逆变器5的后表面上。第二高电压连接器22通过两个螺栓31b、32b固定在逆变器5的后表面上。图2是逆变器5的侧视图；未示出螺栓32a，但示出了螺栓31a。螺栓31a、32a从上到下穿过从逆变器5的后表面突出的肋部51a并固定位于肋部51a下侧的第一高电压连接器21。类似地，螺栓31b、32b从上到下穿过从逆变器5的后表面突出的肋部51b并固定位于肋部51b下侧的第二高电压连接器22。
延伸部30从低电压连接器23延伸。延伸部30从低电压连接器23沿逆变器5的上表面向后延伸。延伸部30的后部从逆变器5的后端向后突出并覆盖固定第一高电压连接器21的螺栓31a的螺栓头311a和固定第二高电压连接器22的螺栓31b的螺栓头311b。因此，为了脱开螺栓31a、31b，首先，低电压连接器23必须从逆变器5脱开。即，为了使第一和第二高电压连接器21、22从逆变器5脱开，首先，低电压连接器23必须从逆变器5脱开。
如上所述，当低电压连接器23从逆变器5脱开时，第一高电压连接器21与高电压电池3电气地切断，并且向逆变器5的高电压电力的供给可靠地停止。因此，第一和第二高电压连接器21、22能从逆变器5安全地脱开。当低电压连接器23从逆变器5脱开时，向空调装置13的高电压电力的供给也可靠地停止。因此，能安全地操纵空调装置13。
正如上述那样，利用设置在低电压连接器23中的延伸部30，第一和第二高电压连接器21、22在低电压连接器23脱开之前不能脱开。此外，当低电压连接器23脱开时，第一高电压连接器21与高电压电池3电气地切断，并且向逆变器5的高电压电力的供给可靠地停止。因此，延伸部30和上述切断线路(HV控制器6和系统主继电器4)实现了逆变器5的联锁。
如图2所示，延伸部30的上表面30a向后倾斜。线束28位于低电压连接器23的后方，即延伸部30的后方。线束28沿车辆宽度方向延伸。注意，在图2中，仅线束28以阴影线并以穿过延伸部30且正交于车辆宽度方向(Y轴方向)的截面示出。注意，可以将逆变器5和线束28之间的位置关系表达如下。即，在混合动力车辆2的前隔室90中，逆变器5装设在沿车辆宽度方向延伸的线束28的前方。
如上所述，线束28是将HV控制器6和发动机控制器12连接的通信线。此外，帽罩43位于线束28的后方。帽罩43是车体的一部分并且是收纳雨刷(未示出)等的结构。注意，附图标记45表示前隔室罩盖且附图标记44表示下前围板。下前围板44是分隔前隔室90和车厢的隔板。
图2所示的虚线L是图中从延伸部30的上表面30a的后端(上表面后端30b)水平地向后延伸的辅助线。如图2所示，线束28的截面中的中心28c位于辅助线L的上方。即，延伸部30的上表面后端30b在图2的截面中位于线束28的中心28c的下方。“图2中的截面”是穿过延伸部30并正交于车辆宽度方向(Y轴方向)的截面。
同时，延伸部30的上表面30a的前端(上表面前端30c)是低电压连接器23的最高位置。如图2所示，低电压电力线26和通信线27连接到低电压连接器23的前表面，并且低电压电力线26和通信线27与低电压连接器23的连接位置低于上表面前端30c。将延伸部30的上表面30a的特征归纳如下。延伸部30的上表面30a向后倾斜。上表面后端30b位于线束28的截面中的中心28c的下方。上表面前端30c是连接到逆变器5的低电压连接器23的最高位置，并且位置高于连接到低电压连接器23的线束(低电压电力线26和通信线27)。
将对延伸部30的上表面30a的倾斜的优点进行说明。逆变器5配置在前隔室90中并由前托架41和后托架42支承在变速驱动桥40上。低电压连接器23连接到逆变器5的上表面，并且线束28在逆变器5的后方沿车辆宽度方向延伸。当车辆发生前方碰撞(或斜前方碰撞)时，存在障碍物从前方侵入前隔室中、撞击逆变器并且使逆变器向后移动的情况。这种情况下，低电压连接器撞击线束。由于帽罩位于线束的后方，所以线束仅能从当前位置稍微向后移动。因此，向后移动的逆变器的低电压连接器可能被线束拦阻，并且低电压连接器可能受损。视情况而定，低电压连接器从逆变器脱开。然而，在实施例的混合动力车辆2中，低电压连接器23的延伸部30的上表面30a向后倾斜，并且上表面后端30b位于线束28的截面中的中心28c的下方。另外，上表面前端30c是低电压连接器23的最高位置。连接到低电压连接器23的线束(低电压电力线26和通信线27)位于上表面前端30c的下方。由于此结构，当逆变器5向后移动时，线束28跨置在倾斜的上表面30a上并向上移动。低电压连接器23从线束28下方经过，并因此防止了被线束28拦阻。这样，低电压连接器23受到保护以免撞击线束28。
图4示出逆变器5向后移动时延伸部30和线束28之间的位置关系。在图4中，未示出由于碰撞而变形的前托架41和后托架42。以虚线绘出并以附图标记5a表示的矩形表示逆变器5在碰撞之前的位置。以虚线绘出并以附图标记28a表示的圆表示碰撞之前的线束。以附图标记91表示的箭头指示碰撞冲击的输入方向。逆变器5由于该碰撞冲击而向后移动。以附图标记92表示的箭头指示线束28的移动方向。图4示出延伸部30向后移动到碰撞之前的线束28a的位置并且因此线束28移动到上表面30a上的情形。由于线束28在碰撞期间向上移动，所以防止了线束28被低电压连接器23严重撞击。因此，也能防止线束28的受损。
在实施例的混合动力车辆2中，用作联锁装置一部分的延伸部30在碰撞期间具有连接器保护功能。在实施例的混合动力车辆2中，作为单个构件的延伸部30的结构出乎意料地在碰撞期间实现了联锁功能和连接器保护功能。
此外，逆变器5包括：使从高电压电池3供给的电流平滑化的电容器16；和在混合动力车辆2发生碰撞时从电容器16释放电力的放电线路17。放电线路17由从辅助电池7经由低电压连接器23供给的电力操作。在低电压连接器23在碰撞期间受损(或从逆变器5脱开)并且对其的电力供给停止的情况下，不再能从电容器16释放电力。正如上所述，低电压连接器23在碰撞期间起重要作用。在实施例的混合动力车辆2中，低电压连接器23在碰撞期间受到保护。因此，在碰撞期间能从电容器16可靠地释放电力。
将说明与已在实施例中说明的技术有关的重要点。高电压电池3是“高电压电源”的一个例子。辅助电池7是“低电压电源”的一个例子。第一高电压电力线24是“供给来自高电压电池的电力的高电压电力线”的一个例子。螺栓31a、31b是“将高电压连接器固定在高电压装置上的固定部件”的一个例子。螺栓31a、31b的各螺栓头311a、311b是“固定部件的脱开部位”的一个例子。“固定部件的脱开部位”可以是将高电压连接器固定在高电压装置上的螺栓的螺母。
在实施例的混合动力车辆2中，延伸部30的上表面后端30b位于图2中的线束28的截面中的中心28c的下侧。在实现了这种位置关系的情况下，逆变器5向后移动，并且延伸部30撞击线束28，线束28以跨置在延伸部30的上表面30a上的方式移动，线束28此后由上表面30a的斜坡引导，并且向上移动。低电压连接器23从线束28下方通过。因此，防止了低电压连接器23严重撞击线束28。注意，为了进一步可靠地缓和低电压连接器23与线束28撞击期间的冲击，延伸部30的上表面后端30b理想而言位于线束28的下端的下侧。
这里，对实施例进行总结。逆变器5装设在混合动力车辆2的前部空间中。低电压连接器23连接到逆变器5的上表面，并且第一高电压连接器21连接到其后表面。线束28配置在逆变器5的后方。低电压连接器23设置有朝线束28延伸的延伸部30。延伸部30覆盖将第一高电压连接器21固定在逆变器5上的螺栓31a的头部。延伸部30的上表面30a向后倾斜，并且上表面后端30b位于线束28的截面中的中心28c的下方。
本说明书中公开的技术能应用于都利用电动机来行驶的各种车辆。除混合动力车辆外，这些车辆还包括不具有发动机的电动车辆和行驶用电动机由燃料电池驱动的车辆。
以上详细说明了本发明的实施例；然而，这仅仅是例述性的并且不意图限制权利要求。权利要求中记载的技术包含对以上说明的实施例作出的各种变型和变更。本说明书和附图中描述的技术要素在单独地或以各种组合使用时发挥技术实用性，且因此不限于在原始申请的权利要求中记载的组合。此外，在本说明书和附图中示出的技术能同时实现多个目的并通过达到其自身的一个目的便可发挥技术实用性。

Claims (2)

1.一种车辆，其特征在于包括：
高电压电源；
低电压电源；
行驶用电机；
装设在所述车辆的前部空间中的逆变器，所述逆变器构造成将从所述高电压电源输出的直流电力变换为交流电力并将该交流电力供给到所述行驶用电机；
配置在所述逆变器的后方的线束，所述线束沿车辆宽度方向延伸；
高电压电力线，所述高电压电力线构造成将所述高电压电源的电力供给到所述逆变器，所述高电压电力线包括高电压连接器，所述高电压连接器连接到所述逆变器的面向所述车辆的后方的后表面，所述高电压连接器包括将所述高电压连接器固定在所述逆变器上的固定部件，并且所述固定部件具有脱开部位；
低电压电力线，所述低电压电力线构造成将所述低电压电源的电力供给到所述逆变器，所述低电压电力线包括低电压连接器，所述低电压连接器连接到所述逆变器的上表面，所述低电压连接器包括延伸部，所述延伸部朝所述线束延伸，所述延伸部覆盖所述脱开部位，所述延伸部的上表面向后倾斜，并且所述延伸部的上表面后端位于所述线束的截面中的中心下方；和
切断线路，所述切断线路构造成在所述低电压连接器从所述逆变器脱开时将所述高电压连接器与所述高电压电源电气地切断。
2.根据权利要求1所述的车辆，
所述逆变器包括：
电容器，所述电容器构造成使从所述高电压电源供给的电流平滑化；和
放电线路，所述放电线路构造成在所述车辆发生碰撞时从所述电容器释放电力，所述放电线路构造成通过经由所述低电压连接器供给的电力而作动。
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