DE102018006934A1

DE102018006934A1 - Elektro-Straßenfahrzeugstruktur und Verfahren zum Schützen der elektrischen Einheit

Info

Publication number: DE102018006934A1
Application number: DE102018006934.7A
Authority: DE
Inventors: Toshimitsu Yugami; Ikuo Nonaka; Yoshiaki Noguchi; Koji Jahara; Takashi Hamada; Tadasuke Abe; Kazuki Hirota
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-03-21
Also published as: JP2019051886A; CN109515142B; JP6489187B1; CN109515142A; US20190084397A1; US10358024B2

Abstract

Es ist eine Elektro-Straßenfahrzeugstruktur vorgesehen, die Folgendes umfasst: ein Querelement, das zwischen Seitenrahmen in einem vorderen Teil eines Fahrzeugs als Brücke eingesetzt ist, einen Motor, der unter dem Querelement aufgehängt ist, eine Wanne, die an einer oberen Oberfläche des Querelements fixiert ist, und eine elektrische Einheit zum Antreiben eines Motors, die auf der Wanne fixiert ist. Eine Vorderkante der elektrischen Einheit befindet sich vor einer Vorderkante des Querelements, und die Wanne weist eine Vorderkante auf, die sich über eine Breite davon vor der elektrischen Einheit befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Struktur eines Elektro-Straßenfahrzeugs, das von einem Elektromotor angetrieben wird. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Offenbarung eine Struktur eines Elektro-Straßenfahrzeugs, in dem linke und rechte Vorderseitenrahmen, die sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtungen erstrecken, an beiden, linken und rechten, Seiten im Innern eines Motorraums vorgesehen sind, der in einem vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet ist, ein Querelement, das sich in Fahrzeugbreitenrichtungen erstreckt, zwischen den linken und rechten Vorderseitenrahmen als Brücke eingesetzt ist, eine elektrische Einheit auf dem Querelement platziert ist und ein Fahrzeugantriebsmotor, dem elektrischer Strom von der elektrischen Einheit zugeführt wird, unter dem Querelement aufgehängt ist. Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schützen einer elektrischen Einheit bei einer Frontalkollision des Fahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise sind Elektro-Straßenfahrzeuge bekannt, die derart ausgestaltet sind, dass ein Motorraum in einem vorderen Teil des Fahrzeugs gebildet ist, linke und rechte Vorderseitenrahmen, die sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtungen erstrecken, an beiden, linken und rechten, Seiten des Motorraums vorgesehen sind, ein Elektromotor zwischen dem Paar von linken und rechten Vorderseitenrahmen angeordnet ist und linke und rechte Räder von dem Elektromotor als einer Stromquelle angetrieben werden.
DE 10 2009 040 896 A1 und DE 10 2011 113 198 A1 offenbaren derartige Elektro-Straßenfahrzeuge. DE 10 2009 040 896 A1 offenbart ein Elektro-Straßenfahrzeug, in dem linke und rechte Vorderseitenrahmen, die sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtungen erstrecken, an beiden, linken und rechten, Seiten im Innern eines Motorraums vorgesehen sind, ein Querelement, das sich in Fahrzeugbreitenrichtungen erstreckt, zwischen den linken und rechten Vorderseitenrahmen als Brücke eingesetzt ist und ein Fahrzeugantriebsmotor unter dem Querelement aufgehängt ist.
In DE 10 2009 040 896 A1 bewegen sich, wenn eine elektrische Einheit umfassend einen Wechselrichter auf dem Querelement platziert ist, einige Teile, umfassend einen Kühler, nach hinten, wenn eine Frontalkollision des Fahrzeugs eintritt, und diese sich nach hinten bewegenden Teile kollidieren mit der elektrischen Einheit und beschädigen sie. Infolgedessen gibt es Raum für Verbesserungen.
DE 10 2011 113 198 A1 offenbart ein Elektro-Straßenfahrzeug, in dem ein Querelement in Fahrzeugbreitenrichtungen mittels Halterungsbauteilen zwischen linken und rechten Vorderseitenrahmen im Innern eines Motorraums als Brücke eingesetzt ist, ein Fahrzeugantriebsmotor unter dem Querelement gestützt ist, das Querelement in einem rechteckigen zylindrischen Behälter mit einem Boden an einem Ende und geöffnet an dem anderen, oberen, Ende gebildet ist und eine elektrische Einheit, die einen Wechselrichter beinhaltet, in dem Querelement untergebracht ist.
Da jedoch in DE 10 2011 113 198 A1 das Querelement wie ein Behälter gebildet ist, wird seine Masse übermäßig groß. Infolgedessen gibt es Raum für Verbesserungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Somit ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Elektro-Straßenfahrzeugstruktur bereitzustellen, die in der Lage ist, eine elektrische Einheit zu schützen, indem sie ein sich nach hinten bewegendes Teil (oder Teile), das (bzw. die) sich vorn befindet (befinden) mittels einer Wanne auffängt, wenn eine Frontalkollision des Fahrzeugs eintritt.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist eine Elektro-Straßenfahrzeugstruktur vorgesehen, die Folgendes umfasst: ein Querelement, das zwischen Seitenrahmen in einem vorderen Teil des Fahrzeugs als Brücke eingesetzt ist, einen Elektromotor, der unter dem Querelement aufgehängt ist, eine Wanne, die an einer oberen Oberfläche des Querelements fixiert ist, und eine elektrische Einheit zum Antreiben des Elektromotors, die auf der Wanne fixiert ist. Eine Vorderkante der elektrischen Einheit befindet sich vor einer Vorderkante des Querelements. Die Wanne weist eine Vorderkante auf, die sich über eine Breite davon vor der elektrischen Einheit befindet.
Die elektrische Einheit kann an einen Wechselrichter angesetzt sein, um Gleichstromenergie mit hoher Spannung, die von einer Hauptbatterie zugeführt wird, in Dreiphasen-Wechselstrom umzuwandeln, wobei ein Anschlusskasten eine Relaisschaltung darin aufweist usw.
Gemäß dieser Struktur können, da sich die Vorderkante der Wanne in einer Draufsicht über ihre Breite vor dem Gehäuse der elektrischen Einheit befindet, ein sich nach hinten bewegendes Teil bzw. mehrere sich nach hinten bewegende Teile die Vorderkante der Wanne vor anderen Bauteilen berühren, wenn eine Frontalkollision des Fahrzeugs eintritt, und dadurch kann das sich nach hinten bewegende Teil bzw. können die sich nach hinten bewegenden Teile aufgefangen werden. Folglich kann die elektrische Einheit von der Vorderkante der Wanne geschützt werden.
Die Vorderkante der Wanne kann ein Wandteil sein, der im Wesentlichen vertikal ansteigt.
Gemäß dieser Struktur kann, da das bzw. die sich nach hinten bewegende Teil bzw. Teile sicher von der Vorderkante der wandartigen Wanne, die im Wesentlichen vertikal von der unteren Oberfläche davon ansteigt, aufgefangen werden, die elektrische Einheit wirksamer geschützt werden.
Eine Längsabmessung (in der Fahrzeuglängsrichtung) der Wanne kann größer sein als eine Längsabmessung (in der Fahrzeuglängsrichtung) des Querelements. Die Wanne kann an Stellen vor dem Querelement und hinter dem Querelement Befestigungsstücke aufweisen, die mit Befestigungsaufnahmen ausgerichtet sind, die an einem unteren Teil der elektrischen Einheit vorgesehen sind.
Die Wanne kann einen ersten unteren Teil, der an der oberen Oberfläche des Querelements befestigt ist, und einen zweiten unteren Teil aufweisen, der kontinuierlich von einem vorderen Teil des ersten unteren Teils weg gebildet ist und sich höher als der erste untere Teil befindet. Die Befestigungsaufnahmen können an dem zweiten unteren Teil vorgesehen sein.
Gemäß dieser Struktur kann, da die untere Oberfläche der Wanne in der gestuften Struktur mit dem ersten unteren Teil und dem zweiten unteren Teil gebildet ist, die untere Oberfläche der Wanne verstärkt werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ist ein Verfahren zum Schützen einer elektrischen Einheit eines Elektrofahrzeugs bei einer Frontalkollision vorgesehen, das folgende Schritte umfasst:

Bilden einer Brücke zwischen Seitenrahmen in einem vorderen Teil eines Fahrzeugs mittels eines Querelements;
Aufhängen eines Elektromotors unter dem Querelement;
Montieren einer Wanne an einer oberen Oberfläche des Querelements; und
Montieren einer elektrischen Einheit zum Antreiben des Elektromotors auf der Wanne,
Positionieren einer Vorderkante der elektrischen Einheit vor einer Vorderkante des Querelements, und
Bilden der Wanne mit einer Vorderkante, die sich über eine Breite davon vor der elektrischen Einheit befindet.

Vorzugsweise ist die Vorderkante der Wanne von einem Wandteil gebildet, der im Wesentlichen vertikal ansteigt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Elektro-Straßenfahrzeugstruktur der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist eine Vorderansicht der Elektro-Straßenfahrzeugstruktur.
3 ist eine Draufsicht der Elektro-Straßenfahrzeugstruktur.
4 ist eine Rückansicht der Elektro-Straßenfahrzeugstruktur.
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils, die eine Kupplungsstruktur einer Stromschiene darstellt.
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Wanne.
7 ist eine auseinandergezogene Ansicht, die eine Befestigungsstruktur einer elektrischen Einheit an der Wanne darstellt.
8 ist eine Draufsicht, die die elektrische Einheit darstellt, die an der Wanne befestigt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Die Aufgabe, sich nach hinten bewegende Teile, die sich davor befinden, mittels einer Wanne aufzufangen, um eine elektrische Einheit zu schützen, wenn eine Frontalkollision eines Fahrzeugs eintritt, wird von einem Elektro-Straßenfahrzeug erfüllt, das die folgende Struktur aufweist:
Die Struktur umfasst linke und rechte Vorderseitenrahmen, die sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtungen erstrecken, an beiden, linken und rechten, Seiten im Innern eines Motorraums, der in einem vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet ist. Ein Querelement, das sich in Fahrzeugbreitenrichtungen erstreckt, ist zwischen den linken und rechten Vorderseitenrahmen als Brücke eingesetzt. Eine elektrische Einheit ist auf dem Querelement platziert, und ein Fahrzeugantriebsmotor, dem elektrischer Strom von der elektrischen Einheit zugeführt wird, ist unter dem Querelement aufgehängt. Eine Längsabmessung der elektrischen Einheit ist größer als eine Längsabmessung des Querelements, und eine Vorderkante eines Gehäuses der elektrischen Einheit befindet sich, wenn sie installiert ist, vor einer Vorderkante des Querelements. Eine Wanne, die eine untere Oberfläche aufweist, die einen feststehenden Teil für einen unteren Teil der elektrischen Einheit vorsieht, ist an einer oberen Oberfläche des Querelements befestigt. Die Wanne weist eine Vorderkante auf, die sich in einer Draufsicht über ihre Breite vor einer Vorderkante des Gehäuses der elektrischen Einheit befindet.
[Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung basierend auf den beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Figuren bezeichnet ein Pfeil F „vorwärts“ oder „vorn“ in den Fahrzeuglängsrichtungen und ein Pfeil R bezeichnet „rückwärts“ oder „hinten“ in den Fahrzeuglängsrichtungen.
Die Zeichnungen stellen die Elektro-Straßenfahrzeugstruktur dar, wobei 1 eine perspektivische Ansicht der Elektro-Straßenfahrzeugstruktur darstellt, 2 eine Vorderansicht von 1 darstellt, 3 eine Draufsicht von 1 darstellt und 4 eine Rückansicht von 1 darstellt.
In 1 bis 4 ist ein Motorraum 1 in einem vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet. Im Detail ist ein unterer Instrumententräger vorgesehen, der von einem vorderen Ende einer Fußbodenplatte ansteigt, der Motorraum 1 ist als vor dem unteren Instrumententräger definiert und eine Kabine ist als hinter dem unteren Instrumententräger definiert.
Linke und rechte Vorderseitenrahmen 2, die sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtungen erstrecken, sind an beiden, linken und rechten, Seiten im Innern des Motorraums 1 vorgesehen.
Wie in 3 und 4 dargestellt, ist jeder Vorderseitenrahmen 2 ein Fahrzeugkarosserie-Verstärkungselement, bei dem ein im Wesentlichen geschlossener Querschnitt 5 (siehe 4), der sich im Wesentlichen in den Fahrzeuglängsrichtungen erstreckt, gebildet ist, indem obere und untere Flanschteile eines Vorderseitenrahmens außen 3 und eines Vorderseitenrahmens innen 4 fest gefügt sind.
Wie in 1 bis 4 dargestellt, ist an einem vorderen Ende von jedem Vorderseitenrahmen 2 eine Einsetzplatte 6 zum Befestigen eines Crashabsorbers vorgesehen, und der Crashabsorber ist an der Einsetzplatte 6 mittels einer Befestigungsplatte befestigt. Eine Stoßstangenverstärkung, die sich in Fahrzeugbreitenrichtungen erstreckt, ist zwischen vorderen Enden des linken und rechten Crashabsorbers befestigt.
Wie in 1 und 3 dargestellt, sind Aufhängungshalterungen 7 an einer oberen Oberfläche des Vorderseitenrahmens innen 4 des Vorderseitenrahmens 2 unter Verwendung von Bolzen angeschlagen. Ein Querelement 8 ist als Brücke zwischen dem Paar von linken und rechten Vorderseitenrahmen 2 eingesetzt, indem das Querelement 8, das sich in den Fahrzeugbreitenrichtungen erstreckt, an den linken und rechten Aufhängungshalterungen 7 befestigt ist.
Wie in 1 und 3 dargestellt, ist an der linken Seite des Fahrzeugs ein Batteriestützarm 9 unmittelbar hinter der Aufhängungshalterung 7 vorgesehen. Der Batteriestützarm 9 weist in einer Vorderansicht des Fahrzeugs eine umgekehrte L-Form auf. Dieser Batteriestützarm 9 ist an dem Vorderseitenrahmen innen 4 an einem im Wesentlichen vertikalen Teil davon befestigt.
Andererseits ist ein Batteriestützvorsprung 7a, der sich im Wesentlichen nach oben erstreckt, einstückig mit der Aufhängungshalterung 7 an der linken Seite des Fahrzeugs gebildet. Wie in 2 und 3 dargestellt, ist eine Batterie 11 auf dem Batteriestützvorsprung 7a und dem Batteriestützarm 9 durch eine Batteriewanne 10 hindurch platziert. In einem Zwischenteil der Batteriewanne 10 in der Fahrzeuglängsrichtung koppelt eine Batterieklemme 12 obere Enden von inneren und äußeren Stücken der Batteriewanne 10 in der Fahrzeugbreitenrichtung. In dieser Ausführungsform kann die Batterie 11 eine 12V-Bleibatterie annehmen, ist jedoch nicht darauf begrenzt.
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils der Elektro-Straßenfahrzeugstruktur. Wie in dieser Figur dargestellt, ist das Querelement 8 mittels Vergießen gebildet, sodass es eine im Wesentlichen gatterartige Form in diesem Querschnitt aufweist, der eine obere Wand 8a, eine vordere Wand 8b eine hintere Wand 8c und eine Vielzahl von Verstärkungsrippen 8d aufweist. Überdies ist eine obere Oberfläche der oberen Wand 8a des Querelements 8 flach. Wie in 2 dargestellt, erstrecken sich Mittelteile der vorderen Wand 8b und der hinteren Wand 8c in der Fahrzeugbreitenrichtung nach unten, sodass sie eine abwärtskonvexe und bogenförmige Form in Bezug auf beide Enden der Wände in der Fahrzeugbreitenrichtung aufweisen. Wie in 2 dargestellt, sind Ausnehmungen oder Kerben 8e, die im Wesentlichen nach unten offen sind, an zwei, linken und rechten, Stellen in einem Zwischenteil der vorderen Wand 8b des Querelements 8 in den Fahrzeugbreitenrichtungen gebildet.
Wie in 2 dargestellt, ist eine Motoreinheit 15 unter dem Querelement 8 aufgehängt, indem linke und rechte Stützvorrichtungen 13 und 14 verwendet werden, die an Stellen vorgesehen sind, die im Wesentlichen den Ausnehmungen 8e des Querelements 8 entsprechen.
Wie in dieser Figur dargestellt, ist die Motoreinheit 15 eine integrierte Einheit aus einem Dreiphasen-Wechselstrommotor 16 (nachfolgend einfach als „der Motor 16“ bezeichnet) zum Antreiben des Fahrzeugs, der sich an der rechten Seite des Fahrzeugs befindet, einem Getriebe 17, das sich an der linken Seite des Fahrzeugs befindet und einen Gangübersetzungsmechanismus bildet, einem Blockierelement 18 zum Blockieren einer Öffnung, die an der rechten Seite einer Motorkapselung 16a gebildet ist, und einem Blockierelement 19 zum Blockieren einer Öffnung, die an der linken Seite eines Gehäuses 17a des Getriebes 17 gebildet ist.
Wie in 2 dargestellt, sind ein Flanschteil 16b, der an der linken Seite der Motorkapselung 16a vorgesehen ist, und ein Flanschteil 17b, der an der rechten Seite des Getriebes 17 vorgesehen ist, mit Bolzen 20 aneinander angeschlagen.
Hier sind an der linken Seite des Fahrzeugs ein oberer Teil des Blockierelements 19 und ein unterer Teil der Stützvorrichtung 13 mit Bolzen angeschlagen, die nach innen in der Fahrzeugbreitenrichtung eingeführt sind, und an der rechten Seite des Fahrzeugs sind ein oberer Teil des Blockierelements 18 und ein unterer Teil der Stützvorrichtung 14 mit Bolzen angeschlagen, die nach hinten in der Fahrzeuglängsrichtung eingeführt sind. Dadurch wird der Motor 16 unter dem Querelement 8 aufgehängt.
6 ist eine perspektivische Ansicht der Wanne, 7 ist eine auseinandergezogene Ansicht, die eine Befestigungsstruktur der elektrischen Einheit an der Wanne darstellt, und 8 ist eine Draufsicht, die die elektrische Einheit darstellt, die an der Wanne befestigt ist.
Wie außerdem in 2 mittels der Vorderansicht dargestellt, ist eine linke Wanne 21 als die Wanne an einer oberen Oberfläche des Querelements 8 an einem in der Fahrzeugbreitenrichtung im Wesentlichen mittleren Teil befestigt. Ein Wechselrichter 30 ist auf der linken Wanne 21 platziert, und ein Anschlusskasten 40 ist auf dem Wechselrichter 30 platziert. Eine elektrische Einheit E1 umfasst den Wechselrichter 30 und den Anschlusskasten 40.
Überdies ist, wie in 2 dargestellt, an der rechten Seite in der Fahrzeugbreitenrichtung der linken Wanne 21 auf dem Querelement 8 eine rechte Wanne 22, die die Wanne ist, befestigt. Ein Ladegerät 50 ist auf der rechten Wanne 22 platziert, und ein Gleichspannungswandler 60 ist auf dem Ladegerät 50 platziert. Eine elektrische Einheit E2 umfasst das Ladegerät 50 und den Gleichspannungswandler 60.
Der Wechselrichter 30 ist ein Hochspannungsbauteil zum Umwandeln von Gleichstromenergie bei hoher Spannung (z. B. etwa 300V), die von einer Hauptbatterie (nicht dargestellt) zugeführt wird, die unter der Fußbodenplatte angeordnet ist, in dreiphasige Wechselstromenergie und zum Zuführen der umgewandelten Wechselstromenergie zu dem Motor 16 und ist mit einer Wechselrichterschaltung versehen.
Der Anschlusskasten 40 umfasst Anschlussklemmen, die verwendet werden, wenn elektrische Leitungen gekoppelt, abgezweigt und weitergeschaltet werden, und einen sogenannten „Verbindungskasten“ zum Schützen der Anschlussklemmen und weist eine Relais-Schaltung auf.
Das Ladegerät 50 dient dazu, die Hauptbatterie mittels Verwenden von elektrischer Energieeingabe von einer externen Stromquelle zu laden, und weist eine Ladeschaltung auf. Das Ladegerät 50 ist mit der Hauptbatterie mittels elektrischer Stromkabel (nicht dargestellt) verbunden. Der Gleichspannungswandler 60 ist ein Wandler zum Umwandeln der hohen Spannung in eine niedrige Spannung (z. B. etwa 12V) zum Antreiben von Bordinstrumenten.
Wie in 3 und 5 dargestellt, sind Längsabmessungen der elektrischen Einheiten E1 und E2 größer als die Längsabmessungen des Querelements 8. Wie in 3 und 5 dargestellt, befinden sich Vorderkanten der Gehäuse der elektrischen Einheiten E1 und E2, d.h. Vorderkanten eines Wechselrichtergehäuses 31, eines Anschlusskastengehäuses 41 (siehe 5), eines Ladegerätgehäuses 51 und eines Wandlergehäuses 61 (siehe 2) des Gleichspannungswandlers 60, wenn sie installiert sind, vor der vorderen Wand 8b als einer Vorderkante des Querelements 8.
Wie in 6 und 7 dargestellt, umfasst eine linke Wanne 21 einen ersten unteren Teil 21a, der die obere Oberfläche des Querelements 8 berührt und daran fixiert ist, einen zweiten unteren Teil 21b, der kontinuierlich von einem vorderen Teil des ersten unteren Teils 21a weg gebildet ist und sich höher befindet als der erste untere Teil 21a, und linke und rechte dritte untere Teile 21c, die kontinuierlich von linken und rechten hinteren Teilen des ersten unteren Teils 21a weg gebildet sind und sich im Wesentlichen auf der gleichen Höhe befinden wie der zweite untere Teil 21b. Der erste untere Teil 21a ist an der oberen Oberfläche des Querelements 8 mittels Verwenden einer Vielzahl von Bolzen 23 fixiert, und der Wechselrichter 30 unter der elektrischen Einheit E1 ist an Befestigungsteilen 24 des zweiten unteren Teils 21b und der dritten unteren Teile 21c mittels Verwenden von Bolzen 25 angeschlagen. Das heißt, der erste untere Teil 21a, der zweite untere Teil 21b und die dritten unteren Teile 21c sind untere Oberflächen, die einen festen Teil des Wechselrichters 30 unter der elektrischen Einheit E1 vorsehen.
Wie in 5 bis 8 dargestellt, weist die linke Wanne 21 in der Draufsicht eine Vorderkante 21d auf, die sich über ihre Breite vor der Vorderkante des Wechselrichtergehäuses 31 und der Vorderkante des Anschlusskastengehäuses 41 befindet. Die Vorderkante 21d ist in einer Wandform gebildet, die im Wesentlichen vertikal von dem zweiten unteren Teil 21b als die untere Oberfläche ansteigt.
Wie in 6 bis 8 dargestellt, bildet die linke Wanne 21 einstückig linke und rechte Seitenwände 21e, die von beiden, linken und rechten, äußeren Enden in der Fahrzeugbreitenrichtung des ersten unteren Teils 21a und des zweiten unteren Teils 21b ansteigen, und eine hintere Wand 21f, die zwischen den dritten unteren Teilen 21c im Wesentlichen nach oben ansteigt, sodass sie die dritten unteren Teile 21c koppelt.
Überdies ist, wie in 6 dargestellt, der erste untere Teil 21a der linken Wanne 21 mit einer Vielzahl von „aufwärtskonvexen“ Wulsten 21g vorgesehen, die sich im Wesentlichen parallel zueinander in der Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Die Wulste 21g sind voneinander in den Fahrzeugbreitenrichtungen getrennt. Im Gegensatz dazu ist der zweite untere Teil 21b mit einer Vielzahl von „abwärtskonvexen“ Wulsten 21h vorgesehen, die sich im Wesentlichen parallel zueinander in der Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Die Wulste 21h sind voneinander in der Fahrzeugbreitenrichtung getrennt. Die gestufte Struktur des ersten unteren Teils 21a und des zweiten unteren Teils 21b und die Struktur der Wulste 21g und 21h verstärken die untere Oberfläche der linken Wanne 21.
Wie in 6 und 7 dargestellt, weist die Wanne einen ersten unteren Teil 22a, der die obere Oberfläche des Querelements 8 berührt und daran fixiert ist, und einen zweiten unteren Teil 22b auf, der kontinuierlich von einem vorderen Teil des ersten unteren Teils 22a weg gebildet ist und sich höher als der erste untere Teil 22a befindet.
Die rechte Wanne 22 bildet einstückig linke und rechte Seitenwände 22c, die von beiden, linken und rechten, Enden des ersten unteren Teils 22a und des zweiten unteren Teils 22b ansteigen, Befestigungsstücke 22d und 22e, die sich im Wesentlichen horizontal nach außen in der Fahrzeugbreitenrichtung von einem oberen Ende der Seitenwand 22c an der rechten Seite in der Fahrzeugbreitenrichtung erstrecken, eine stehende Wand 22f, die in einem hinteren linken Eckteil des ersten unteren Teils 22a aufrecht steht, ein Befestigungsstück 22g, das sich im Wesentlichen horizontal und schräg nach hinten von einem oberen Ende der stehenden Wand 22f erstreckt, und eine hintere Wand 22h, die gebildet ist, indem sie von einem hinteren Ende des ersten unteren Teils 22a im Wesentlichen nach unten gebogen ist.
Überdies bildet die rechte Wanne 22 außerdem einstückig eine vertikale Wand 22i, die sich im Wesentlichen nach oben von einem vorderen Ende des zweiten unteren Teils 22b erstreckt, ein Befestigungsstück 22j, das sich im Wesentlichen horizontal und vor einem oberen Ende der vertikalen Wand 22i erstreckt, und vordere Wände 22k, die sich im Wesentlichen nach oben von einem vorderen Ende des Befestigungsstücks 22j erstrecken.
Der erste untere Teil 22a ist an der oberen Oberfläche des Querelements 8 mittels Verwenden einer Vielzahl von Bolzen 26 fixiert. Die Befestigungsstücke 22d, 22e, 22g und 22j befinden sich im Wesentlichen auf der gleichen Höhe. Das Ladegerät 50 unter der elektrischen Einheit E2 ist mittels Bolzen 28 an Befestigungsteilen 27 angeschlagen, die in den jeweiligen Befestigungsstücken 22d, 22e, 22g und 22j gebildet sind.
Die vordere Wand 22k der rechten Wanne 22 ist eine Wand, die sich in der Draufsicht vor der Vorderkante des Ladegerätgehäuses 51 und der Vorderkante des Wandlergehäuses 61 befindet.
In dieser Ausführungsform können die linke Wanne 21 und die rechte Wanne 22 ein starres Element (z. B. eine Stahlplatte, die eine Dicke von etwa 2,5 mm aufweist) umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Wie in 5 dargestellt, sind das Gehäuse 31 des Wechselrichters 30, der eine der elektrischen Einheiten E1 und E2 bildet (in diesem Fall E1), und das Gehäuse 41 des Anschlusskastens 40 im Wesentlichen vertikal gestapelt, sodass das Wechselrichtergehäuse 31 sich unter dem Anschlusskastengehäuse 41 befindet.
Wie in 2 dargestellt, sind das Gehäuse 51 des Ladegeräts 50, das die andere elektrische Einheit E2 bildet, und das Gehäuse 61 des Gleichspannungswandlers 60 im Wesentlichen vertikal gestapelt, sodass das Ladegerätgehäuse 51 sich unter dem Wandlergehäuse 61 befindet.
Wie in 5 und 8 dargestellt, ist das Wechselrichtergehäuse 31 in einer Kastenform gebildet, die eine obere Wand 31a, eine untere Wand 31b, eine vordere Wand 31c, eine hintere Wand 31d und linke und rechte Seitenwände 31e aufweist, und eine Trennwand 31f zum Bilden eines Raums 33, der mit einer hinteren Öffnung 32 kommuniziert, ist einstückig mit dem Wechselrichtergehäuse 31 gebildet.
Überdies umfasst, wie in diesen Figuren dargestellt, das Wechselrichtergehäuse 31 eine Vielzahl von Befestigungsaufnahmen 31g, die sich im Wesentlichen vor dem Boden der vorderen Wand 31c erstrecken, und eine Vielzahl von Befestigungsaufnahmen 31h, die sich im Wesentlichen nach hinten von dem Boden der hinteren Wand 31d erstrecken. Wie in 5 dargestellt, sind die Befestigungsaufnahmen 31g und 31h jeweils fest an den zweiten unteren Teil 21b und die dritten unteren Teile 21c der linken Wanne 21 unter Verwendung der Bolzen 25 angeschlagen.
Überdies ist, wie in 5 dargestellt, ein Stromschieneneinführloch 31i in der oberen Wand 31a des Wechselrichtergehäuses 31 gebildet, sodass es mit dem Raum 33 kommuniziert, und, wie in 5 und 8 dargestellt, ist die hintere Öffnung 32 lösbar mit einem Deckelelement 29 unter Verwendung von Bolzen 34 abgedeckt.
Überdies sind, wie in 1 dargestellt, eine Vielzahl von Befestigungsaufnahmen 31j einstückig mit dem Wechselrichtergehäuse 31 gebildet, sodass sie im Wesentlichen nach außen von oberen Teilen des Wechselrichtergehäuses 31 hervorstehen.
Es ist zu beachten, dass das Wechselrichtergehäuse 31 vorzugsweise mittels Aluminiumdruckguss gebildet wird.
Wie in 5 dargestellt, ist das Anschlusskastengehäuse 41 ebenso vorzugsweise mittels Aluminiumdruckguss gebildet und wird gebildet, indem ein Kastengrundkörper 42 und eine untere Oberfläche 43, die sich unter dem Kastengrundkörper 42 befindet, unter Verwendung einer Vielzahl von Bolzen 44 angeschlagen werden.
Wie in dieser Figur dargestellt, umfasst der Kastengrundkörper 42 eine obere Wand 42a, eine vordere Wand 42b, eine hintere Wand 42c und linke und rechte Seitenwände 42d, wo eine obere Öffnung 45, eine untere Öffnung 46 und eine hintere Öffnung 47 gebildet sind.
Die obere Öffnung 45 ist lösbar mit einem Deckelelement 49 mittels Bolzen 48 abgedeckt, und ein Stromschieneneinführloch 43a, das mit dem Stromschieneneinführloch 31i des Wechselrichtergehäuses 31 ausgerichtet ist, ist in der unteren Oberfläche 43 gebildet.
Wie in 1 und 5 dargestellt, ist in der unteren Oberfläche 43 eine Vielzahl von Befestigungsaufnahmen 43b entsprechend den Befestigungsaufnahmen 31j des Wechselrichtergehäuses 31 einstückig gebildet, die im Wesentlichen nach außen hervorstehen. Die Befestigungsaufnahmen 43b des Anschlusskastengehäuses 41 sind auf den Befestigungsaufnahmen 31j des Wechselrichtergehäuses 31 platziert, und diese Aufnahmen 31j und 43b sind unter Verwendung einer Vielzahl von Bolzen 35 angeschlagen.
Wie in 5 dargestellt, sind die Bolzen 35, die das Wechselrichtergehäuse 31 an dem Anschlusskastengehäuse 41 anschlagen, dicker und größer bezüglich der Scherkräfte als die Bolzen 25, die das Wechselrichtergehäuse 31 an der linken Wanne 21 anschlagen. In dieser Ausführungsform können die Bolzen 35 M10 sein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, während die Bolzen 25 M8 sein können, jedoch nicht darauf begrenzt sind.
Wie in 5 dargestellt, ist ein leitfähiger Teil im Innern des Anschlusskastens 40 mit einem leitfähigen Teil im Innern des Wechselrichtergehäuses 31 mittels einer Stromschiene 36 gekoppelt, die aus Kupferbarren hergestellt ist. Diese Stromschiene 36 ist mittels der oberen und unteren Stromschieneneinführlöcher 43a und 31i durch die untere Oberfläche 43 und den Raum 33 hindurch verdrahtet, und der Umfang des verdrahteten Teils ist mit einem Isolierelement 37 abgedeckt.
Wie in 7 und 8 dargestellt, ist das Gehäuse des Ladegeräts 50 in einer Kastenform gebildet, die eine obere Wand (nicht dargestellt), eine untere Wand 51b, eine vordere Wand 51c, eine hintere Wand 51d und linke und rechte Seitenwände 51e aufweist. Das Ladegerätgehäuse 51 bildet einstückig eine Vielzahl von Befestigungsaufnahmen 51f, die von einem unteren Teil des Ladegerätgehäuses 51 im Wesentlichen nach außen hervorstehen. Diese Befestigungsaufnahmen 51f sind fest an die jeweiligen Befestigungsstücke 22d, 22e, 22g und 22j der rechten Wanne 22 unter Verwendung der Bolzen 28 angeschlagen.
Wie in 1, 2 und 4 dargestellt, bildet das Ladegerätgehäuse 51 außerdem einstückig eine Vielzahl von Befestigungsaufnahmen 51g, die von einem oberen Teil des Ladegerätgehäuses 51 im Wesentlichen nach außen hervorstehen, und eine Platte 53 ist an den Befestigungsaufnahmen 51g unter Verwendung von Bolzen 52 befestigt.
Die Platte 53 weist eine Vielzahl von unteren Befestigungsstücken 53a und eine Vielzahl von oberen Befestigungsstücken 53b auf. Die unteren Befestigungsstücke 53a sind an den Befestigungsaufnahmen 51g des Ladegerätgehäuses 51 jeweils fixiert. Eine Vielzahl von Befestigungsaufnahmen 61a, die im Wesentlichen nach außen von dem Wandlergehäuse 61 des Gleichspannungswandlers 60 hervorstehen, sind fest an die oberen Befestigungsstücke 53b unter Verwendung von Bolzen 54 jeweils angeschlagen.
Wie in 4 in der Rückansicht dargestellt, sind eine hintere Oberfläche des Gehäuses 51 des Ladegeräts 50 und eine hintere Oberfläche der hinteren Wand 22h der rechten Wanne 22 gegenseitig mittels eines Kopplungselements 55 gekoppelt. Der Wechselrichter 30 und der Gleichspannungswandler 60 sind, aus der Gruppe von dem Wechselrichter 30, dem Anschlusskasten 40, dem Ladegerät 50 und dem Gleichspannungswandler 60, die die elektrischen Einheiten E1 und E2 bilden, elektrische Bauteile, die mittels Kühlmittel gekühlt werden müssen.
Wie in 1 bis 3 dargestellt, ist somit ein Paar von Anschlüssen (ein Einlass und ein Auslass) 38, die das Kühlmittel einem Wasserkühlmantel (nicht dargestellt) im Innern des Wechselrichtergehäuses 31 zuführen bzw. daraus abführen, an der Seitenwand 31e vorgesehen, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung im Wesentlichen nach außen in dem Wechselrichtergehäuse 31 an einer in der Fahrzeuglängsrichtung so weit wie möglich vorn liegenden Stelle befindet.
Überdies ist ein Paar von Anschlüssen (ein Einlass und ein Auslass) 62 und 63, die das Kühlmittel einem Wasserkühlmantel (nicht dargestellt) im Innern des Wechselrichtergehäuses 31 zuführen bzw. daraus abführen, zu einer vorderen Seite der oberen Wand in dem Wandlergehäuse 61 des Gleichspannungswandlers 60 vorgesehen.
Wie in 3 und 4 dargestellt, sind Kopplungsteile 70 der elektrischen Stromkabel 71 und 72 zum Zuführen von elektrischem Strom von der Hauptbatterie (nicht dargestellt) zu der hinteren linken Seite des Anschlusskastengehäuses 41 in dem Anschlusskasten 40 vorgesehen.
Wie in 3 und 4 dargestellt, ist ein Kopplungsteil 76 der Dreiphasenkabel 73, 74 und 75, die eine dreiphasige elektrische Wechselstromenergie, die von dem Wechselrichter 30 in dreiphasigen Wechselstrom umgewandelt wird, dem Motor 16 unter dem Querelement 8 zuführen, zu der hinteren rechten Seite des Anschlusskastengehäuses 41 in dem Anschlusskasten 40 vorgesehen.
Wie in 5 dargestellt, sind obere Enden der Dreiphasenkabel 73 im Wesentlichen senkrecht zu dem Kopplungsteil 76. Verbindungsanschlussklemmen 78 sind an den Spitzenenden der Kabelgrundkörper vorgesehen, die in das Anschlusskastengehäuse 41 durch ein Dichtungselement 77 hindurch eingeführt werden, und diese Verbindungsanschlussklemmen 78 sind an horizontale Teile an einem oberen Ende der Stromschiene 36 mittels Bolzen 79 gekoppelt.
Wie in 4 und 5 dargestellt, erstrecken sich die Dreiphasenkabel 73, 74 und 75 im Wesentlichen nach unten, wobei sie glatt von ihren oberen Enden bis zu den unteren Enden gebogen sind. Die unteren Enden der Dreiphasenkabel 73, 74 und 75 werden von einem Kopplungsteil 80 an der hinteren Seite der Motorkapselung 16a gehalten, sodass sie im Wesentlichen senkrecht zu dem Kopplungsteil 80 sind.
In 5 sind, obgleich nur eines der Dreiphasenkabel 73, 74 und 75 dargestellt ist, die restlichen zwei Kabel ähnlich strukturiert für die Elemente 78, 79, 36, 37, 43a und 31i. Zusätzlich sind die Strukturen für die Elemente 78, 79, 36, 37, 43a und 31i an den oberen Enden der zwei elektrischen Stromkabel 71 und 72 auch ähnlich den Strukturen von 5.
Es ist zu beachten, dass 90 Antriebswellen in 1 bis 4 angibt und 91 eine untere Aufhängungshalterung der Motoreinheit 15 in 3 angibt.
Wie oben beschrieben umfasst die Elektro-Straßenfahrzeugstruktur der Ausführungsform die linken und rechten Vorderseitenrahmen 2, die sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, an beiden, linken und rechten, Seiten im Innern des Motorraums 1, der in dem vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Querelement 8, das sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, ist zwischen den linken und rechten Vorderseitenrahmen 2 als Brücke eingesetzt. Die elektrische Einheit E1 ist auf dem Querelement 8 platziert, und der Motor 16 zum Antreiben des Fahrzeugs, dem elektrischer Strom von der elektrischen Einheit E1 zugeführt wird, ist unter dem Querelement 8 aufgehängt. In dieser Elektro-Straßenfahrzeugstruktur ist die Längsabmessung der elektrischen Einheit E1 größer als die Längsabmessung des Querelements 8. Die Vorderkante des Gehäuses der elektrischen Einheit E1 (siehe das Wechselrichtergehäuse 31 und das Anschlusskastengehäuse 41) befindet sich, sofern es installiert ist, vor der Vorderkante des Querelements 8. Die Wanne (die linke Wanne 21), die die untere Oberfläche (siehe den ersten unteren Teil 21a und den zweiten unteren Teil 21b) aufweist, die den festen Teil unterhalb der elektrischen Einheit E1 bereitstellt, ist an der oberen Oberfläche des Querelements 8 befestigt. Die Wanne (die linke Wanne 21) weist eine Vorderkante 21d auf, die sich in der Draufsicht über ihre Breite vor einer Vorderkante des Gehäuses der elektrischen Einheit E1 befindet (siehe 1, 2 und 5).
Gemäß dieser Struktur berührt bzw. berühren, da sich die Vorderkante 21d der Wanne (der linken Wanne 21) in der Draufsicht über ihre Breite vor dem Gehäuse der elektrischen Einheit E1 (dem Wechselrichtergehäuse 31 und dem Anschlusskastengehäuse 41) befindet, das sich nach hinten bewegende Teil bzw. die sich nach hinten bewegenden Teile die Vorderkante 21d der Wanne (der linken Wanne 21) vor anderen Bauteilen, wenn eine Frontalkollision des Fahrzeugs eintritt, wodurch das sich nach hinten bewegende Teil bzw. die sich nach hinten bewegenden Teile aufgefangen wird bzw. werden. Folglich kann die elektrische Einheit E1 von der Vorderkante 21d der Wanne (der linken Wanne 21) geschützt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Vorderkante 21d der Wanne (der linken Wanne 21) in der Wandform gebildet, die im Wesentlichen vertikal von der unteren Oberfläche (dem zweiten unteren Teil 21b) ansteigt (siehe 5).
Gemäß dieser Struktur kann, da das bzw. die sich nach hinten bewegende Teil bzw. die Teile sicher von der Vorderkante 21d der wandartigen Wanne (der linken Wanne 21), die im Wesentlichen vertikal von der unteren Oberfläche ansteigt, aufgefangen werden, die elektrische Einheit E1 kann wirksamer geschützt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die untere Oberfläche der Wanne (der linken Wanne 21) den ersten unteren Teil 21a, der die obere Oberfläche des Querelements 8 berührt und daran fixiert ist, und den zweiten unteren Teil 21b auf, der kontinuierlich von dem vorderen Teil des ersten unteren Teils 21a gebildet ist und sich höher als der erste untere Teil 21a befindet und an dem der untere Teil der elektrischen Einheit E1 (in dieser Ausführungsform der untere Teil des Wechselrichtergehäuses 31) fixiert ist (siehe 5).
Gemäß dieser Struktur kann, da die untere Oberfläche der Wanne (der linken Wanne 21) in der gestuften Struktur mit dem ersten unteren Teil 21a und dem zweiten unteren Teil 21b gebildet ist, die untere Oberfläche der Wanne (der linken Wanne 21) verstärkt werden.
In Bezug auf die Entsprechung der Struktur der vorliegenden Offenbarung und der Struktur dieser Ausführungsform entspricht das Gehäuse der elektrischen Einheit der vorliegenden Offenbarung dem Wechselrichtergehäuse 31 und dem Anschlusskastengehäuse 41 dieser Ausführungsform, die Wanne entspricht der linken Wanne 21, und die untere Oberfläche der Wanne entspricht dem ersten unteren Teil 21a und dem zweiten unteren Teil 21b; allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Struktur dieser Ausführungsform begrenzt.
Wie oben beschrieben ist die vorliegende Offenbarung nützlich für die Elektro-Straßenfahrzeugstruktur, in der die linken und rechten Vorderseitenrahmen, die sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, an beiden, linken und rechten, Seiten im Innern des Motorraums vorgesehen sind, der in einem vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet ist, das Querelement, das sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, zwischen den linken und rechten Vorderseitenrahmen als Brücke eingesetzt ist, die elektrische Einheit auf dem Querelement platziert ist und der Fahrzeugantriebsmotor, dem elektrischer Strom von der elektrischen Einheit zugeführt wird, unter dem Querelement aufgehängt ist.
Bezugszeichenliste

1: Motorraum
2: Vorderseitenrahmen
8: Querelement
16: Motor
21: linke Wanne (Wanne)
21a: erster unterer Teil (untere Oberfläche)
21 b: zweiter unterer Teil (untere Oberfläche)
21d: Vorderkante
31: Wechselrichtergehäuse (Gehäuse von elektrischer Einheit)
41: Anschlusskastengehäuse (Gehäuse von elektrischer Einheit)
E1: elektrische Einheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009040896 A1 [0003, 0004]
DE 102011113198 A1 [0003, 0005, 0006]

Claims

Elektro-Straßenfahrzeugstruktur, Folgendes umfassend: ein Querelement (8), das zwischen Seitenrahmen (2) in einem vorderen Teil eines Fahrzeugs als Brücke eingesetzt ist; ein Elektromotor (16), der unter dem Querelement (8) aufgehängt ist; eine Wanne (21, 22), die an einer oberen Oberfläche des Querelements (8) fixiert ist; und eine elektrische Einheit (E1) zum Antreiben des Elektromotors (16), die auf der Wanne (21, 22) fixiert ist, wobei sich eine Vorderkante der elektrischen Einheit (E1) vor einer Vorderkante (8b) des Querelements (8) befindet, und wobei die Wanne (21, 22) eine Vorderkante (21d) aufweist, die sich über eine Breite davon vor der elektrischen Einheit (E1) befindet.
Elektro-Straßenfahrzeugstruktur nach Anspruch 1, wobei die Vorderkante (21d) der Wanne (21, 22) ein Wandteil ist, der im Wesentlichen vertikal ansteigt.
Elektro-Straßenfahrzeugstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Längsabmessung der Wanne (21, 22) größer ist als eine Längsabmessung des Querelements (8).
Elektro-Straßenfahrzeugstruktur nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wanne (21, 22) einen ersten unteren Teil (21a), der an der oberen Oberfläche des Querelements (8) angeschlagen ist, und einen zweiten unteren Teil (21b) aufweist, der kontinuierlich von einem vorderen Teil des ersten unteren Teils (21a) weg gebildet ist und sich höher als der erste untere Teil (21a) befindet.
Elektro-Straßenfahrzeugstruktur nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wanne (21, 22) Befestigungsstücke (22d, 22e, 22g, 22j) aufweist, die mit Befestigungsaufnahmen (51f) ausgerichtet sind, die an einem unteren Teil der elektrischen Einheit (E1) an Stellen vor dem Querelement (8) und hinter dem Querelement (8) vorgesehen sind.
Elektro-Straßenfahrzeugstruktur nach Anspruch 5, wobei die Befestigungsaufnahmen (31g, 31h) an dem zweiten unteren Teil (21b) vorgesehen sind.
Verfahren zum Schützen einer elektrischen Einheit (E1) eines Elektrofahrzeugs in einer Frontalkollision, das folgende Schritte umfasst: Bilden einer Brücke zwischen Seitenrahmen (2) in einem vorderen Teil eines Fahrzeugs mittels eines Querelements (8); Aufhängen eines Elektromotors (16) unter dem Querelement (8); Montieren einer Wanne (21, 22) an einer oberen Oberfläche des Querelements (8); und Montieren einer elektrischen Einheit (E1) zum Antreiben des Elektromotors (16) auf der Wanne (21, 22), Positionieren einer Vorderkante der elektrischen Einheit (E1) vor einer Vorderkante (8b) des Querelements (8), und Bilden der Wanne (21, 22) mit einer Vorderkante (21d), die sich über eine Breite davon vor der elektrischen Einheit (E1) befindet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Vorderkante (21d) der Wanne (21, 22) von einem Wandteil gebildet ist, der im Wesentlichen vertikal ansteigt.