CN107813689A - 电力设备单元及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电力设备单元及车辆，其不仅能够有效地利用死空间且保护线束不受车辆碰撞时的冲击，还能够防止控制装置被淋湿。一种电力设备单元(20)，其具备：向电动发电机(3b)供电的蓄电池(50)；控制蓄电池(50)的ECU(70)；及连接蓄电池(50)和ECU(70)的控制系统线束(100)，蓄电池(50)和ECU(70)配置成隔着空间部(S)而在前后方向上彼此相邻，控制系统线束(100)具备在空间部(S)沿铅垂方向延伸的第一线束部(101)及从下方与ECU(70)连接的ECU连接部(105)。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备电力设备、控制装置及线束的电力设备单元及车辆。
背景技术
在同时使用发动机和电动机来行驶的混合动力车辆、仅使用电动机而行驶的电动车等车辆上，搭载有收容蓄电池(电力设备)、逆变器(电力转换器)、ECU(控制装置)等高压系统设备的电力设备单元(例如，专利文献1)。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2010-285070号公报
电力设备单元通常配置在对车辆碰撞时的冲击的安全性较高的位置，但需要可靠地进行保护以免损伤连接高压系统设备彼此的高压配线(线束)。尤其是对未夹装熔丝的高压配线(例如，连接蓄电池和ECU的蓄电池电压检测用配线等)要求严格的保护。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种不仅能够有效地利用死空间且保护线束免受车辆碰撞时的冲击，还能够防止控制装置被淋湿的电力设备单元及车辆。
为了实现上述目的，技术方案1中记载的发明为一种电力设备单元(例如，后述实施方式的电力设备单元20)，其具备：
向电动机(例如，后述实施方式的电动发电机3b)供电的电力设备(例如，后述实施方式的蓄电池50)；
控制该电力设备的控制装置(例如，后述实施方式的ECU70)；及
连接所述电力设备和所述控制装置的线束(例如，后述实施方式的控制系统线束100)，其中，
所述电力设备和所述控制装置配置成隔着空间部(例如，后述实施方式的空间部S)在前后方向上相邻，
所述线束具备：在所述空间部沿铅垂方向延伸的第一线束部(例如，后述实施方式的第一线束部101)；及从下方与所述控制装置连接的控制装置连接部(例如，后述实施方式的ECU连接部105)。
另外，所谓“前后方向”无需与车辆的前后方向一致，也可以是车辆的左右方向等。
技术方案2中记载的发明是根据技术方案1所记载的电力设备单元，其中，
所述线束具备：在所述电力设备的上方沿前后方向延伸的第二线束部(例如，后述实施方式的第二线束部102)；在所述电力设备的与所述控制装置相反的一侧沿铅垂方向延伸的第三线束部(例如，后述实施方式的第三线束部103)；及从下方与所述电力设备连接的电力设备连接部(例如，后述实施方式的蓄电池连接部106)。
技术方案3中记载的发明是根据技术方案1或2所记载的电力设备单元，其中，
所述电力设备单元具备对所述电力设备的电力进行转换的电力转换器(例如，后述实施方式的逆变器60)，
所述电力设备和所述电力转换器配置成在与前后方向及铅垂方向正交的方向上相邻，
所述第二线束部配置于所述电力设备与所述电力转换器之间的边界部附近。
技术方案4中记载的发明是一种搭载有根据技术方案1至3中任一项所记载述的电力设备单元的车辆(例如，后述实施方式的车辆1)，其中，
所述电力设备单元收容于形成在底板(例如，后述实施方式的底板4)上的凹状的电力设备单元收纳部(例如，后述实施方式的电力设备单元收纳部4a)，
所述电力设备单元收纳部设置于座位(例如，后述实施方式的前座5)的下方。
发明效果
根据技术方案1中记载的发明，连接电力设备和控制装置的线束的第一线束部通常为对车辆碰撞时的冲击的安全性较高的部位，并在电力设备与控制装置之间的空间部沿铅垂方向延伸，因此能够有效地利用死空间且能够保护线束免受车辆碰撞时的冲击。另外，线束具备从下方与控制装置连接的控制装置连接部，因此能够防止结露等水经由线束而进入到控制装置。
根据技术方案2中记载的发明，线束具备：在电力设备的上方沿前后方向或左右方向延伸的第二线束部；在电力设备的与控制装置相反的一侧沿铅垂方向延伸的第三线束部；及从下方与电力设备连接的电力设备连接部，因此能够防止结露等水经由线束而进入到电力设备。
根据技术方案3中记载的发明，线束的第二线束部配置于电力设备与电力转换器之间的边界部附近，因此能够配置有效地利用了电力设备单元内的空间的线束。
根据技术方案4中记载的发明，电力设备单元收容于形成在底板上的凹状的电力设备单元收纳部，电力设备单元收纳部设置于座位的下方，因此在对车辆碰撞时的冲击的安全性较高的部位配置电力设备单元，并能够保护电力设备、控制装置及线束免受车辆碰撞时的冲击。
附图说明
图1是表示具备本发明的一实施方式所涉及的电力设备单元的车辆的概要侧视图。
图2是表示电力设备单元的配置的车辆的主要部分的概要剖视图。
图3是电力设备单元的剖面立体图。
图4是电力设备单元的主要部分的立体图。
图5是表示电力设备单元的控制系统线束的立体图。
图6是表示电力设备单元的线束支架及逆变器(有罩)的主要部分的立体图。
图7是表示电力设备单元的线束支架及逆变器(无罩)的主要部分的俯视图。
图8是表示线束支架的定位部的立体图。
图9是表示逆变器的拆卸步骤的说明图，图9(a)是表示使线束支架的定位部旋转之前的状态的说明图，图9(b)是表示使线束支架的定位部旋转的状态的说明图。
图10是图7的A-A线的剖视图。
附图标记说明：
1 车辆；
3b 电动发电机(电动机)；
4 底板；
4a 电力设备单元收纳部；
5 前座(座位)；
20 电力设备单元；
50 蓄电池(电力设备)；
60 逆变器(电力转换器)；
70 ECU(控制装置)；
100 控制系统线束(线束)；
101 第一线束部；
102 第二线束部；
103 第三线束部；
105 ECU连接部(控制装置连接部)；
106 蓄电池连接部(电力设备连接部)；
S 空间部。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式进行详细说明。需要说明的是，附图沿着符号的朝向来观察，在以下说明中，前后、左右、上下按照由驾驶员观察的方向，附图中，将车辆的前方设为Fr、后方设为Rr、左侧设为L、右侧设为R、上方设为U、下方设为D来表示。
如图1所示，在车辆1上，在车辆前部的发动机室2内搭载有动力单元3，该动力单元3串联设置有发动机3a及电动发电机3b。电动发电机3b例如为三相交流电动机。车辆1为通过发动机3a和/或电动发电机3b驱动且在车辆减速时等能够回收来自电动发电机3b的电力的混合动力车辆。
车辆1中，发动机3a及电动发电机3b的驱动力传递到作为驱动轮的前轮16。并且，车辆1减速时等，若驱动力从前轮16传递到电动发电机3b，则电动发电机3b作为发电机发挥功能而产生所谓的再生制动力，车辆1的动能作为电能而被回收。所回收的电能经由后述的逆变器60充电于蓄电池50中。
在发动机室2的后方，在底板4设置有配置前座5、中间座位6及后座7的车厢8。车厢8设置于前方碰撞时成为缓冲区的发动机室2的后方，由此成为对前方碰撞时的冲击的安全性较高的部位。
如图1及图2所示，在车厢8内的前座5(驾驶座及副驾驶座)的下侧，配置有经由未图示的电力电缆与动力单元3连接的电力设备单元20。电力设备单元20收容于形成在底板4上的凹状的电力设备单元收纳部4a，在收容于该电力设备单元收纳部4a的电力设备单元20的上方，用于向前后方向调节前座5的位置的座椅轨道5a以将电力设备单元20向前后方向横跨的方式隔着规定间隙而配置。
如图2～图5所示，电力设备单元20为主要包括蓄电池50、逆变器60、DC-DC转换器64、ECU70、接线盒80、电连接这些构件的配线90及收容这些构件的壳体30的单元，并且具备利用从车厢8引入的空气来冷却蓄电池50、逆变器60及DC-DC转换器64且使冷却后的空气返回到车厢8的空冷式冷却功能。
电力设备单元20的壳体30具备有底容器状的壳体主体31及覆盖壳体主体31的上部的罩部件32，如图3及图4所示，在壳体30的内部，蓄电池50和逆变器60以在左右方向上相邻的方式配置，并且，ECU70在蓄电池50的前方以夹着空间部S且相邻的方式配置，另外，接线盒80以在蓄电池50的前方与ECU70在左右方向上相邻的方式配置。在空间部S设置有对一部分进行蓄电池50的维修时用于阻断蓄电池50的电路而安全地进行作业的开关即维护检查用插头21。需要说明的是，本实施方式的蓄电池50由沿左右方向并列的4个蓄电池模块51构成，但能够任意改变构成蓄电池50的蓄电池模块51的个数或排列。
逆变器60为转换蓄电池50的电力的电力转换器，将从蓄电池50获得的直流电流转换为三相交流电流，并将该三相交流电流供给到电动发电机3b，由此能够驱动电动发电机3b，并且将从电动发电机3b获得的三相交流的再生电流转换为直流电流，从而能够对蓄电池50进行充电。并且，在逆变器60的下方配置有将从蓄电池50获得的高压直流电流转换为低压直流电流并将该低压直流电流供给至低压蓄电池(未图示)等的DC-DC转换器64。需要说明的是，图3中省略了DC-DC转换器64。
ECU70为控制装置，其进行蓄电池50的充放电控制等。蓄电池50、逆变器60、ECU70及接线盒80为处理高压电流的高压系统设备，其设定为即使电力设备单元20受到车辆碰撞时的冲击时也耐得住该冲击的强度或配置。需要说明的是，接线盒80是设有在配线的结合、分支、转接等中使用的端子、熔丝等安全装置的单元。
如图5及图7所示，配线90包括：连结逆变器60和电动发电机3b的三相线91；将在DC-DC转换器64中转换的低压直流电流供给到ECU70或接线盒80的低压线92；连结蓄电池50和ECU70的蓄电池电压检测线93；连结逆变器60和ECU70的PCU控制线94；及连结蓄电池50和逆变器60的高压线95。蓄电池电压检测线93为未夹装有熔丝的高压配线，需要严格的保护。
如图5所示，蓄电池电压检测线93及PCU控制线94作为控制系统线束100进行组装。控制系统线束100具备：在蓄电池50的前方沿铅垂方向延伸的第一线束部101；在蓄电池50的上方沿前后方向延伸的第二线束部102；在蓄电池50的后方沿铅垂方向延伸的第三线束部103；及在ECU70和接线盒80的下方沿左右方向延伸的第四线束部104。
并且，控制系统线束100具备：设置于第一线束部101的下端侧且从下方与ECU70连接的ECU连接部105；设置于第三线束部103的下端侧且从下侧与蓄电池50连接的蓄电池连接部106；设置于第二线束部102的中间部且连接于逆变器60的PCU连接部107；设置于第四线束部104的一端侧且连接于低压线92的低压线连接部108；及设置于第四线束部104的另一端侧且连接于接线盒80的J/B连接部109。而且，根据ECU连接部105及蓄电池连接部106，从下方与ECU70及蓄电池50连接，因此防止结露等水经由控制系统线束100进入到ECU70或蓄电池50。
即，蓄电池电压检测线93的一端侧经由蓄电池连接部106从下侧与蓄电池50连接，并且另一端侧通过第三线束部103、第二线束部102及第一线束部101到达ECU70的下侧，且经由ECU连接部105从下侧与ECU70连接。
并且，PCU控制线94的一端侧经由PCU连接部107连接于逆变器60，并且另一端侧通过第二线束部102及第一线束部101到达ECU70的下侧，且经由ECU连接部105从下侧与ECU70连接。
并且，低压线92的一端侧连接于DC-DC转换器64，并且另一端侧连接于低压线连接部108，连接于低压线连接部108的第四线束部104到达ECU70及接线盒80的下侧，经由ECU连接部105及J/B连接部109从下侧与ECU70及接线盒80连接。
未夹装有熔丝的蓄电池电压检测线93所穿过的第一线束部101、第二线束部102及第三线束部103需要被保护而免受车辆碰撞时的冲击，尤其是以在蓄电池50的前方沿铅垂方向延伸的方式配置，从而在前方碰撞时容易受到影响的第一线束部101要求严格的保护。
本实施方式的第一线束部101以在形成于蓄电池50与ECU70之间的空间部S沿铅垂方向延伸的方式配置。这样，利用设置在对于车辆碰撞时的冲击安全性较高的部位中的蓄电池50与ECU70之间的空间部S来配置第一线束部101，由此能够可靠地保护第一线束部101免受车辆碰撞时的冲击。
本实施方式的第二线束部102配置于蓄电池50与逆变器60之间的边界部附近。这样，能够利用在蓄电池50与逆变器60之间的边界部存在的空间。需要说明的是，第二线束部102配置于覆盖蓄电池50的蓄电池罩或配置在蓄电池50的上方的进气管道等导管部件上。在本实施方式中，第二线束部102配置于对蓄电池50供给冷却风的进气管道52上，如图3、图4及图6所示，进气管道52中设置有通过在与第二线束部102邻接的位置上立设多个肋而构成的高刚性部53。
然而，在本实施方式的车辆1中，如图2所示，蓄电池50与逆变器60之间的边界部位于座椅导轨5a的下方，因此可能在车辆碰撞时座椅导轨5a进入到电力设备单元20内而使第二线束部102受到损伤。
本实施方式的电力设备单元20具备即使座椅导轨5a进入也能够保护第二线束部102的线束支架120。以下，参考图6～图10对本实施方式的线束支架120进行说明。
线束支架120具备上部开放的支架主体130及覆盖该支架主体130的上部的支架罩140。支架主体130一体地具有底部131及从其宽度方向两端部立起的一对侧壁部132，在由底部131及一对侧壁部132围起的空间内收容有第二线束部102。在一个侧壁部132的长度方向中间部形成用于引出PCU控制线94的引出口133，从该引出口引出的PCU控制线94经由PCU连接部107连接于逆变器60。
另外，在支架主体130上一体设有从底部131朝向上部延伸的块状的加强部134。加强部134的宽度尺寸在不妨碍收容第二线束部102的范围内尽可能较宽地设定，加强部134的高度尺寸设定为与侧壁部132相同或高于侧壁部132。本实施方式的支架主体130中在长度方向上隔开规定的间隔设定有2个加强部134，但加强部134的个数能够任意变更。
本实施方式的支架罩140与支架主体130分体形成，且以覆盖支架主体130的上部的方式安装于支架主体130。在支架罩140的宽度方向两端部上一体设有在长度方向上隔开规定间隔排列的多个卡合爪141，这些卡合爪141卡合于形成在支架主体130侧的卡合孔135，从而支架罩140固定于支架主体130。
另外，在支架罩140上形成有供支架主体130的加强部134贯穿的多个开口部142。根据这种线束支架120，通过多个加强部134构成有在车辆碰撞时阻挡从上方作用的冲击且将所阻挡的冲击传递到强度部件即蓄电池50的保持部件等的负载通道路径，因此在车辆碰撞时即使座椅导轨5a从上方进入到电力设备单元20内，也能够保护收容于线束支架120的第二线束部102，从而防止第二线束部102的损伤。
然而，从支架主体130的引出口133引出的PCU控制线94穿过支承逆变器60的PCU壳体61与覆盖逆变器60的上方的PCU罩62之间而连接于逆变器60。如图6所示，在PCU罩62形成有供PCU控制线94穿过的凹部62a，如图8所示，PCU罩62与PCU壳体61之间的间隙利用用于防止来自逆变器60的漏音的隔音密封材料63而被堵住。因此，为了防止PCU罩62对PCU控制线94的夹入、因PCU控制线94导致的位置偏离所引起的隔音密封不良，PCU控制线94的引出位置要求准确的定位。
支架罩140具备从线束支架120向外侧延伸而对PCU控制线94进行定位的定位部143。在图7所示的俯视观察时，定位部143延伸至与PCU壳体61重叠的位置而对PCU控制线94进行定位，并且与PCU控制线94一同夹在PCU罩62与PCU壳体61之间，由此能够可靠地防止如下情况：即防止PCU罩62对PCU控制线94的夹入、因PCU控制线94导致的位置偏离所引起的隔音密封不良，但在俯视观察时，定位部143与PCU壳体61重叠，因此如图9(a)所示，可能妨碍逆变器60的拆卸。
如图9(b)所示，定位部143能够相对于支架罩140旋转，通过该旋转使定位部143从PCU壳体61的上方退避，由此无需将整个线束支架120拆卸，就能够拆卸逆变器60。具体而言，本实施方式的定位部143经由能够弯折的弯折部144与支架罩140连结，通过以弯折部144为支点进行的旋转，姿势可切换为对PCU控制线94进行定位的定位姿势和从定位姿势向上方弹起的弹起姿势。另外，定位部143设置有与支架主体130侧的卡合爪136卡合的卡合片145，若对该卡合片145进行卡合解除操作，则允许从定位部143的定位姿势向弹起姿势的姿势切换。
如以上说明，根据本实施方式的电力设备单元20，连接蓄电池50和ECU70的控制系统线束100的第一线束部101在通常对车辆碰撞时的冲击的安全性较高的部位即蓄电池50与ECU70之间的空间部S沿铅垂方向延伸，因此能够有效地利用死空间且保护控制系统线束100免受车辆碰撞时的冲击。另外，控制系统线束100具备从下方与ECU70连接的ECU连接部105，因此能够防止结露等水经由控制系统线束100进入到ECU70。
并且，控制系统线束100具备：在蓄电池50的上方沿前后方向延伸的第二线束部102；在蓄电池50的与ECU70相反的一侧沿铅垂方向延伸的第三线束部103；及从下方与蓄电池50连接的蓄电池连接部106，因此能够防止结露等水经由控制系统线束100而进入到蓄电池50。
并且，控制系统线束100的第二线束部102配置于蓄电池50与逆变器60之间的边界部附近，因此能够配置有效地利用了电力设备单元20内的空间的控制系统线束100。
并且，电力设备单元20收容于形成在底板4上的凹状的电力设备单元收纳部4a，电力设备单元收纳部4a设置于前座5的下方，因此在对车辆碰撞时的冲击的安全性较高的部位配置电力设备单元20，能够保护蓄电池50、ECU70及控制系统线束100免受车辆碰撞时的冲击。
需要说明的是，本发明不限定于前述实施方式，能够适当地进行变形、改良等。
例如，在上述实施方式中，在前座5的下方配置有电力设备单元20，但不限于前座5的下方，也可以是中间座位6的下方或后座7的下方。
并且，作为车辆1例示了混合动力车辆，但并不限定于此，也可以是电动车辆、燃料电池车辆等。
Claims (4)
1.一种电力设备单元，其具备：
向电动机供电的电力设备；
控制该电力设备的控制装置；及
连接所述电力设备和所述控制装置的线束，
其中，
所述电力设备和所述控制装置配置成隔着空间部而在前后方向上相邻，
所述线束具备在所述空间部沿铅垂方向延伸的第一线束部及从下方与所述控制装置连接的控制装置连接部。
2.根据权利要求1所述的电力设备单元，其中，
所述线束具备：在所述电力设备的上方沿前后方向延伸的第二线束部；在所述电力设备的与所述控制装置相反的一侧沿铅垂方向延伸的第三线束部；及从下方与所述电力设备连接的电力设备连接部。
3.根据权利要求1或2所述的电力设备单元，其中，
所述电力设备单元具备对所述电力设备的电力进行转换的电力转换器，
所述电力设备和所述电力转换器配置成在与前后方向及铅垂方向正交的方向上相邻，
所述第二线束部配置于所述电力设备与所述电力转换器之间的边界部附近。
4.一种车辆，其搭载有权利要求1至3中任一项所述的电力设备单元，其中，
所述电力设备单元收容于形成在底板上的凹状的电力设备单元收纳部，
所述电力设备单元收纳部设置于座位的下方。
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