CN112140855B - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动车辆。具有大致长方形的外观的电动车辆具备：后座椅(34)，设于车室的后部；主蓄电池(50)，配置在车室的中央地板下；动力单元室(48)，设于所述后座椅(34)的下侧；行驶用马达(56)，配置在所述动力单元室(48)内；PCU(58)，配置在所述行驶用马达(56)之上；ECU(60)，配置在所述PCU(58)的上侧；以及辅机蓄电池(52)，配置在所述动力单元室(48)内。

Description

电动车辆
本申请主张2019年6月28日提出申请的日本专利申请2019-121197的优先权，并将包括说明书、权利要求书、附图及摘要的全部内容援引于本申请中。
技术领域
在本说明书中，公开了一种具有大致长方形的外观的电动车辆。
背景技术
以往，作为动力源之一，已知搭载有行驶用马达的电动车辆。在该电动车辆中，除了行驶用马达以外，还搭载有对该行驶用马达供给电力的主蓄电池、控制电力的分配的动力控制单元(PCU)、对辅机供给电力的辅机蓄电池、控制搭载于车辆的促动器的电子控制单元(ECU)等。以往，提出了用于高效地配置这样的搭载部件的技术。
例如，在专利文献1中公开了将发动机以及行驶用马达作为动力源的混合动力车辆。在专利文献1中，在设于车辆的前部的发动机舱内搭载有发动机、行驶用马达以及变换器(通常被装入PCU)。另外，在专利文献1中，在后座的下侧配置有主蓄电池以及辅机蓄电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-005889号公报
根据专利文献1的技术，能够有效地利用后座的下侧空间。然而，在专利文献1的布局中，在车辆前部配置有行驶用马达以及变换器，在车辆后部配置有主蓄电池以及辅机蓄电池，蓄电池与马达等的距离较大。其结果是，在专利文献1中，易于导致将行驶用马达、变换器、主蓄电池以及辅机蓄电池电连接的电气配线变长且变得复杂。另外，专利文献1假设了轿车。因此，专利文献1的技术难以应用于具有像巴士那样的大致长方形的外观的电动车辆。
发明内容
为此，在本说明书中，公开了具有大致长方形的外观且能够简化电气配线的电动车辆。
在本说明书中公开的电动车辆具有大致长方形的外观，所述电动车辆的特征在于，具备：座椅，设于车室的前部或者后部，能够供乘员朝向车辆前后方向中心就座；主蓄电池，配置在车室的中央地板下；动力单元室，设于所述座椅的下侧，被与车室划分开；行驶用马达，配置在所述动力单元室内；PCU，配置在所述动力单元室内的所述行驶用马达之上，控制电力的分配；ECU，配置在所述动力单元室内的所述PCU的上侧，控制搭载于所述车辆的促动器；以及辅机蓄电池，配置于所述动力单元室内。
通过将行驶用马达、PCU、ECU以及辅机蓄电池全部配置在座椅下的动力单元室，将主蓄电池配置在车室中央的地板下，能够有效利用座椅下空间，并且能够实现电气配线的简化以及缩短。
另外，也可以是，所述电动车辆还具备热交换单元，该热交换单元包括热交换器和电动风扇，且所述热交换单元配置在所述动力单元室内的比所述行驶用马达靠车辆前后方向外侧处，所述热交换单元的车辆前后方向外侧端部位于比所述ECU靠车辆前后方向外侧处。
通过采用该结构，能够保护高价的ECU免受碰撞负载的影响。即，一般而言，热交换器由金属构成，硬且结实。通过使包括该热交换器在内的热交换单元的车辆前后方向外侧端部位于比ECU靠车辆前后方向外侧处而使大部分碰撞负载不被输入到ECU，而是被热交换单元挡住。作为结果，能够保护高价的ECU免受碰撞负载的影响。
另外，也可以是，所述电动车辆还具备副蓄电池，该副蓄电池配置在所述动力单元室，在所述辅机蓄电池的电力消失时输出电力，所述辅机蓄电池以及所述副蓄电池配置在比所述行驶用马达靠车辆前后方向内侧处。
通过设置该副蓄电池，能够进一步提高车辆的可靠性。另外，通过将辅机蓄电池以及副蓄电池配置在比行驶用马达靠车辆前后方向内侧处，能够保护它们免受碰撞负载的影响。
另外，也可以是，所述电动车辆还具备充电口，该充电口与所述PCU电连接，能够供外部电源的充电插头装配，所述动力单元室设于所述车辆的前下部并且所述充电口设于所述车辆的前部的外表面，或者，所述动力单元室设于所述车辆的后下部并且所述充电口设于所述车辆的后部的外表面。
通过将充电口设于在前后方向上与动力单元室相同的一侧，能够缩短连接充电口和PCU的电气配线。
也可以是，所述电动车辆还具备隔壁，该隔壁设于所述动力单元室内的所述ECU与所述PCU之间，隔开所述ECU与所述PCU这两者的配置空间。
通过设置该隔壁，能够抑制热量在ECU与PCU之间的往来，能够防止从ECU以及PCU中的一方产生的热量对另一方带来不良影响。
根据本说明书所公开的技术，在具有大致长方形的外观的电动车辆中，能够简化各种电气配线。
附图说明
图1是从外侧观察车辆的立体图。
图2是从车室中央观察车室前方的立体图。
图3是从车室前部观察车室后方的立体图。
图4是主框架的立体图。
图5是表示主要部件的配置的车辆下部的概略立体图。
图6是主蓄电池的概略侧视图。
图7是车辆的后下部的概略剖视图。
附图标记说明
10：车辆12：窗部14：门16：灯配置部18：信号用灯20：格栅22f：前轮22r：后轮24：充电盖25：充电口26：操作面板28：底板30：前座椅34：后座椅36：主框架38：前纵梁39：后纵梁40：中央纵梁41a、41b、41c：前横梁42a、42b、42c：后横梁43a、43b、43c、43d、43e：中央横梁44：托架45：悬架塔46：贯通孔47：驾驶室安装架48：动力单元室50：主蓄电池52：辅机蓄电池54：副蓄电池56：行驶用马达58：PCU 60：ECU62：热交换单元64：蓄电池壳体68：端子部72：蓄电池框架74：散热器(热交换器)76：电动风扇77：框构件80：电气配线100：隔壁
具体实施方式
以下，参照附图来说明车辆10的结构。此外，在以下参照的各附图中，“Fr”、“Up”、“L”分别表示车辆前方、车辆上方、车宽方向左侧。
首先，参照图1～图4，简单地说明车辆10的整体结构。图1是从外侧观察车辆10的立体图。另外，图2是从车室中央观察车室前方的立体图，图3是从车室前部观察车室后方的立体图。此外，图4是车辆10的主框架36的立体图。
该车辆10在特定的道路内被用作一边沿规定的路线以自动驾驶的方式进行行驶一边输送乘客的巴士。但是，在本说明书中公开的车辆10的利用方式能够适当地进行变更，例如，也可以将该车辆10用作能够移动的商务空间。例如，也可以将车辆10用作陈列出售各种商品的零售店、烹调并提供食物的餐饮店等店铺。另外，作为其它方式，也可以将车辆10用作用于进行事务作业、与顾客的会面商谈等的办公室。另外，也可以将车辆10用作输送顾客、货物的出租车、巴士、运输用车辆。另外，车辆10的利用场合并不局限于商务，例如，也可以将车辆10用作个人的移动手段。另外，车辆10的行驶模式、行驶速度也可以适当地进行变更。
该车辆10是具有行驶用马达56(参照图5、图7)来作为原动机的电动汽车，在车辆10的地板下搭载有用于向该行驶用马达56供给电力的主蓄电池50(参照图5～图7)。如图1所示，车辆10不具有发动机罩以及后备箱，而是具有前端面以及后端面大致铅垂地立起的大致长方形的外观。在该车辆10的前端附近设有一对前轮22f，在后端附近设有一对后轮22r。在车辆10的侧面设有较大的窗部12。另外，在车辆10的左侧面中央设有沿车辆的前后方向滑动而开闭的双开滑动式的门14。
在车辆10的后表面设有充电口25。充电口25是在利用外部电力对主蓄电池50进行充电时供外部电源的充电用插头插入的连接器，是所谓的充电插口。该充电口25配置在形成于车辆10的后表面的作为凹陷的盖箱内，该盖箱被充电盖24开闭自如地覆盖。
在车辆10的后表面设有窗部12和配置于该窗部12的下侧的灯配置部16。在灯配置部16配置有用于通过光来向车外的人通知汽车的存在以及行为的信号用灯18。在该灯配置部16的下端设有用于将外部气体向车辆内引导的格栅20。车辆10的前表面形成为与车辆的后表面大致相同的结构，窗部12和灯配置部16上下并排，并且在灯配置部16的下端配置有格栅20。因此，本例的车辆10具有大致前后对称的外观。
如图2所示，在车辆10的车室前部设有接受来自操作者的指示的操作面板26。另外，底板28的前部向上方隆起，构成能够供乘员朝向车辆后方落座的前座椅30。同样地，如图3所示，底板28的后部以构成能够供乘员朝向车辆前方落座的后座34的方式隆起。在该前座椅30以及后座椅34的下侧、即车辆10的前下部以及后下部存在有被与车室区划分开的收容室。其中后侧的收容室作为收容行驶用马达56等动力单元的动力单元室而发挥功能，对此将在后面叙述。
本例的车辆10形成为在梯状的主框架36之上组装箱形的车身的车身与框架分离式(body-on-frame)构造。主框架36的前部由沿车辆前后方向延伸的一对前纵梁38和连结该一对前纵梁38的多个前横梁41a、41b、41c构成。另外，用于安装空气悬架(未图示)的悬架塔45从前纵梁38的上表面立起。
与前部相同，主框架36的后部也由沿车辆前后方向延伸的一对后纵梁39和连结该一对后纵梁39的多个后横梁42a、42b、42c构成。用于安装空气悬架的悬架塔45从后纵梁39的上表面立起。
在主框架36的中央部设有沿车辆前后方向延伸的一对中央纵梁40和连结该一对中央纵梁40的多个中央横梁43a、43b(在图4中看不到)、43c、43d、43e。两根中央横梁43a、43b连结一对中央纵梁40的前端彼此，两根中央横梁43d、43e连结一对中央纵梁40的后端彼此。另外，在中央横梁43b与中央横梁43d之间设有用于支撑主蓄电池50的中央横梁43c以及一对托架44(在图4中仅看到一个)。
此外，由图4可知，前纵梁38以及后纵梁39位于比中央纵梁40靠上方处。在该前纵梁38的上侧配置有前座椅30，在后纵梁39的上侧配置有后座椅34。因此，设有后纵梁39以及后横梁42等的空间形成为供动力单元配置的收容室、即动力单元室48。
另外，除了中央横梁43c以外的横梁以及纵梁是剖面矩形的方管状构件。另外，在图4中，简化示出所有纵梁以及横梁，但是它们均如图4中的A部详情所示那样，在其侧面或者上下表面形成有贯通孔46(在图示例中为三角形的孔)。通过形成该贯通孔46，能够大幅降低主框架36的重量。另外，通过形成贯通孔46，能够使一部分的配线、配管经由该贯通孔46通过方管状的纵梁或者横梁的内部。
向以上那样的主框架36组装原动机、动力传递装置、制动装置、行驶装置、悬架装置、牵引装置、电气装置等而构成底盘。箱型的车身组装在该主框架36之上。在各纵梁38、39、40的外侧面突出形成有多个用于载置固定该车身的驾驶室安装架47。
接着，参照图5～图7说明主要部件的配置。图5是表示主要部件的配置的车辆下部的概略立体图。另外，图6是主蓄电池50的概略侧视图。进而，图7是车辆的后下部的概略剖视图。如上所述，另外，如图5所示，在本例中，主蓄电池50配置在车室中央部的地板下且一对中央纵梁40之间。主蓄电池50具有扁平的蓄电池壳体64和安装于该蓄电池壳体64的底面的蓄电池框架72。如图6所示，在蓄电池壳体64的后端附近(即，动力单元室48侧的端部)设有能够供电气配线80装卸自如地安装的端子部68。电气配线80从端子部68朝向后方、即朝向动力单元室48延伸。另外，蓄电池壳体64的前端载置于剖面L字形的中央横梁43c并被螺合紧固。一对托架44被螺合紧固于蓄电池框架72的后端附近，悬挂保持主蓄电池50。
另外，如上所述，在后座椅34的下侧形成有动力单元室48。如图7所示，该动力单元室48的顶面以及车辆前后方向内侧端面由底板28的一部分构成。也可以在该底板28的一部分形成能够从车室内进入动力单元室48的开口。在该情况下，当然在该开口安装能够开闭的盖。
在动力单元室48配置有行驶用马达56、动力控制单元58(以下称为“PCU58”)、电子控制单元60(以下称为“ECU60”)、辅机蓄电池52、副蓄电池54以及热交换单元62等。此外，ECU仅在图7中示出，在图5中省略图示。行驶用马达56是生成车辆10的行驶用动力的马达。在该行驶用马达56的壳体内还可以与该马达一起收容有具有多个齿轮的驱动桥。另外，行驶用马达56也可以具有作为以制动力进行发电的发电机的功能。在本例中，该行驶用马达56经由马达支架(未图示)载置并固定于后横梁42b之上。
在行驶用马达56的上侧配置有PCU58。PCU58控制电力的分配，例如具备变换器以及DC-DC转换器(均未图示)。PCU58例如安装于行驶用马达56的壳体。变换器将来自主蓄电池50的直流电力转换为交流电力并向行驶用马达56供给，并且将由行驶用马达56发电产生的交流电力转换为直流电力并向主蓄电池50输出。DC-DC转换器设于主蓄电池50与变换器之间，在将输入的电力转换为适当的电压后向所需的装置输出。具体地说，DC-DC转换器将从主蓄电池50供给的电力转换为适当的电压后向变换器或者辅机蓄电池52输出。另外，DC-DC转换器将由行驶用马达56发电产生的电力转换为所需的电压后向主蓄电池50输出。
进而，DC-DC转换器与充电口25电连接，在将从外部电源供给的电力转换为适当的电压后向主蓄电池50输出。外部电力经由DC-DC转换器而被向主蓄电池50供给，从而主蓄电池50被进行外部充电。此外，在外部电源为交流电源的情况下，也可以在充电口25与DC-DC转换器之间进一步设置将交流电力转换为直流电力的充电器。在该情况下，充电器也可以设于动力单元室48。通过将充电器配置于动力单元室48，能够缩短从充电口25经由充电器到达DC-DC转换器的电气配线，另外，能够简化该电气配线。
在此，与PCU58电连接的充电口25与动力单元室48相同地设于车辆10的后部(在本例中为车辆10的后表面)。通过采用该结构，能够缩短从充电口25朝向PCU58的电气配线。此外，在本例中，将充电口25设于车辆后部的后表面，但是只要是车辆10的后部外表面，则并不局限于后表面，也可以设于侧面。另外，在动力单元室48并未设于车辆10的后下部而是设于前下部的情况下，充电口25设于车辆前部的外表面即可。
在动力单元室48中还设有辅机蓄电池52以及副蓄电池54。辅机蓄电池52以及副蓄电池54配置在比行驶用马达56靠车辆前后方向内侧处。换言之，辅机蓄电池52以及副蓄电池54配置在行驶用马达56与主蓄电池50之间。辅机蓄电池52是为了使车辆10的控制装置(例如ECU60)等电气部件工作而与主蓄电池50分开设置的蓄电池。该辅机蓄电池52从主蓄电池50经由DC-DC转换器而被充电。
副蓄电池54是在辅机蓄电池52的电力消失的情况下紧急避难性地对电气部件供给电力的备用电源。由于副蓄电池54仅在紧急时向确保安全所需的电气部件供给电力，因此副蓄电池54与辅机蓄电池52相比，是低电压且小型的蓄电池。如图5所示，该副蓄电池54被配置为相对于辅机蓄电池52在车宽方向上相邻。
如图7所示，在PCU58的上侧配置有ECU60。ECU60是控制搭载于车辆10的各种促动器的驱动的装置，例如是具有进行各种运算的CPU和存储各种数据的存储器的微型计算机。向ECU60输入有搭载于车辆10的各种传感器的检测结果。另外，还向ECU60输入有从位于车外的通信对象(例如，位于其它车辆、车外的管理中心)发送的信息。ECU60用微型计算机对这样的传感器中的检测结果以及通过通信得到的信息进行运算处理，并通过输出处理电路朝向各种促动器输出控制用的电信号。
此外，在ECU60与PCU58之间设有隔开两者的配置空间的隔壁100。该隔壁100限制热量在ECU60的配置空间与PCU58的配置空间之间的往来。由此，能够防止因ECU60以及PCU58中的一方产生的热量而对另一方带来不良影响。此外，隔壁100只要能够限制热量的到达即可，无需完全隔开ECU60与PCU58各自的配置空间。因此，也可以在隔壁100的中途形成有若干间隙、孔。
在行驶用马达56的后方(即车辆前后方向外侧)配置有热交换单元62。热交换单元62用于使冷却介质与外部气体高效地进行热交换，具有散热器74和电动风扇76。散热器74是使冷却介质与外部气体进行热交换的热交换器，是在正面观察时呈大致矩形的平板状构件。在该散热器74形成有多条供冷却介质流动的通路，在各通路的周围设有能够供外部气体沿散热器74的厚度方向通过的间隙。在此，在散热器74中流动的冷却介质既可以是用于车室内的空调的空调用冷却介质，也可以是用于行驶用马达56的冷却的马达冷却用冷却介质。另外，散热器74也可以将供空调用冷却介质流动的散热器和供马达冷却用冷却介质流动的散热器在面方向上并排而一体化。在散热器74的后方、即行驶风的下游侧配置有电动风扇76。电动风扇76通过旋转而生成与行驶风同一方向且通过散热器74的风。在本例中，当电动风扇76驱动时，如图7中双点划线所示，生成从车辆10的下侧通过散热器74以及电动风扇76而朝向格栅20的外部空气的流动。
散热器74以及电动风扇76通过包围其周围的框构件77(在图5中省略图示，参照图7)连结，构成一个热交换单元62。在此，如图7所示，热交换单元62的后端位于比ECU60的后端靠后方(外侧)处。因此，热交换单元62在ECU60之前挡住在追尾碰撞时从车辆后方输入的碰撞负载。设于热交换单元62的框构件77、散热器74比较硬且结实。通过在ECU60之前向该热交换单元62输入碰撞负载，能够降低或者消除向ECU60输入的碰撞负载，能够有效地抑制高价的ECU60的损伤。
另外，如至此为止的说明所明确的那样，在本例中，将相互电连接的行驶用马达56、PCU58、辅机蓄电池52以及ECU60配置在作为后座椅34的下侧空间的动力单元室48。通过采用该结构，能够简化并且缩短连接它们的电气配线。另外，通过将后座椅34的下侧空间有效地活用为动力单元室48，能够减少死角，能够确保宽阔的车室空间。另外，主蓄电池50大型且难以朝向动力单元室48配置，但是在本例中，该主蓄电池50在形成为扁平形状的基础上配置在与动力单元室48相邻的车室地板下。通过这样的配置，能够不浪费且有效地活用地板下空间，另外，能够缩短主蓄电池50与PCU58的电气配线。
进而，在本例中，除了辅机蓄电池52以外，还设有副蓄电池54。由此，即使在辅机蓄电池52异常时，也能够进行最低限度的电力供给，车辆10的可靠性提高。另外，在本例中，以夹着行驶用马达56的方式将该辅机蓄电池52以及副蓄电池54配置在热交换单元62的相反侧、即比行驶用马达56靠车辆前后方向内侧处。通过采用该结构，在追尾碰撞时，碰撞负载在向辅机蓄电池52等输入之前被热交换单元62等挡住，因此能够有效地防止辅机蓄电池52以及副蓄电池54的损伤。特别是副蓄电池54是备用电源，要求在紧急时也能发挥功能。通过将该副蓄电池54配置在比热交换单元62以及行驶用马达56靠车辆前后方向内侧处，能够有效地防止副蓄电池54的损伤，进而能够提高车辆10的可靠性。另外，通过不在行驶用马达56与热交换单元62之间配置辅机蓄电池52等，在行驶用马达56以及PCU58的周围产生的热气不会停留在该场所而易于经由散热器74以及电动风扇76向外部释放。
此外，至此说明的结构是一个例子，只要在车室地板下配置主蓄电池50，在座椅下的动力单元室48配置行驶用马达56、PCU58、辅机蓄电池52以及ECU60，则其它结构也可以进行变更。例如，在本例中，将后座椅34的下侧空间设为动力单元室48，但是动力单元室48也可以设于前座椅30的下侧。在该情况下，在热交换单元62的后方配置行驶用马达56，进而，只要在行驶用马达56的后方配置辅机蓄电池52以及副蓄电池54即可。另外，热交换单元62不一定配置于动力单元室48。因而，例如，也可以在前座椅30的下侧空间配置热交换单元62，在后座椅34的下侧空间(动力单元室48)配置行驶用马达56等。另外，车辆10并不局限于电动汽车，也可以是混合动力车辆、燃料电池汽车。进而，车辆10也可以不具有自动驾驶功能。

Claims (4)

1.一种电动车辆，具有大致长方形的外观，所述电动车辆的特征在于，具备：
座椅，设于车室的前部或者后部，能够供乘员朝向车辆前后方向中心就座；
主蓄电池，配置在车室的中央地板下；
动力单元室，设于所述座椅的下侧，被与车室划分开；
行驶用马达，配置在所述动力单元室内；
PCU，配置在所述动力单元室内的所述行驶用马达之上，控制电力的分配；
ECU，配置在所述动力单元室内的所述PCU的上侧，控制搭载于所述车辆的促动器；以及
辅机蓄电池，配置于所述动力单元室内，
所述电动车辆还具备隔壁，所述隔壁设于所述动力单元室内的所述ECU与所述PCU之间，隔开所述ECU与所述PCU这两者的配置空间。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其特征在于，
所述电动车辆还具备热交换单元，所述热交换单元包括热交换器和电动风扇，且所述热交换单元配置在所述动力单元室内的比所述行驶用马达靠车辆前后方向外侧处，
所述热交换单元的车辆前后方向外侧端部位于比所述ECU靠车辆前后方向外侧处。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其特征在于，
所述电动车辆还具备副蓄电池，所述副蓄电池配置在所述动力单元室，在所述辅机蓄电池的电力消失时输出电力，
所述辅机蓄电池以及所述副蓄电池配置在比所述行驶用马达靠车辆前后方向内侧处。
4.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其特征在于，
所述电动车辆还具备充电口，所述充电口与所述PCU电连接，能够供外部电源的充电插头装配，
所述动力单元室设于所述车辆的前下部并且所述充电口设于所述车辆的前部的外表面，或者，所述动力单元室设于所述车辆的后下部并且所述充电口设于所述车辆的后部的外表面。
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