DE102018105771A1

DE102018105771A1 - Hochspannungseinheitsgehäuse zur Verwendung in einem Fahrzeug, Hochspannungseinheit und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018105771A1
Application number: DE102018105771.7A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Sekine
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: JP2018158594A; JP6787204B2; DE102018105771B4; CN108630852A; CN108630852B; US20180272869A1; US10384544B2

Abstract

Ein Hochspannungseinheitsgehäuse 10, das in einem Fahrzeug zu verwenden ist, um eine Mehrzahl von Vorrichtungen darin aufzunehmen, beinhaltet: eine erste Seitenfläche 20; eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende zweite Seitenfläche 21; und einen Verbindungsabschnitt 22 zum strukturellen Miteinanderverbinden der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche. Der Verbindungsabschnitt beinhaltet einen Unterteilungsabschnitt 50, der an der ersten Seitenfläche an einem Fixierabschnitt fixiert ist und sich von dem Fixierabschnitt in Richtung der zweiten Seitenfläche erstreckt, wobei sich der Unterteilungsabschnitt an einer von einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses getrennten Position in einer Innenoberfläche der ersten Seitenfläche befindet. Räume zum Anordnen mindestens einer in der Mehrzahl von Vorrichtungen enthaltenen Vorrichtung sind sowohl auf einer oberen als auch einer unteren Seite des Unterteilungsabschnitts gebildet.

Description

HINTERGRUND
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Hochspannungseinheitsgehäuse zur Verwendung in einem Fahrzeug, eine Hochspannungseinheit und ein Fahrzeug.
VERWANDTER STAND DER TECHNIK
Als ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer daran montierten Brennstoffzelle ist beispielsweise ein Fahrzeug herkömmlich bekannt, in dem die Brennstoffzelle, ein Antriebsmotor und eine Brennstoffzellenspannungssteuereinheit oder andere Hochspannungsvorrichtungen in einer vorderen Kammer angeordnet sind (z.B. JP 2014-076716 A ). Wenn die Hochspannungsvorrichtungen an einem Fahrzeug montiert sind, sind generell eine Mehrzahl von Vorrichtungen, einschließlich Hochspannungsvorrichtungen, in einem Gehäuse aufgenommen und als eine Hochspannungseinheit montiert.
Solche Hochspannungsvorrichtungen müssen in dem Gehäuse selbst dann geschützt sein, wenn das Fahrzeug beispielsweise bei einer Fahrzeugkollision eine Stoßkraft von außen empfängt. Als ein Verfahren zum Verbessern der Beständigkeit des Gehäuses gegenüber einer Stoßkraft kann eine denkbare Maßnahme beispielsweise darin bestehen, die Dicke des Gehäuses zu erhöhen. Bei dem Versuch, durch Erhöhen der Dicke des Gehäuses die Beständigkeit des Gehäuses gegenüber einer Stoßkraft zu erhöhen, wird es jedoch notwendig, die Dicke von Seitenflächen des Gehäuses auf eine extreme Dicke zu vergrößern, um eine ausreichende Beständigkeit gegenüber einer anzunehmenden Stoßkraft zu erhalten, was mitunter nicht machbar wäre. Demgemäß besteht ein Wunsch nach einer weiteren Verbesserung von Techniken, um Hochspannungsvorrichtungen vor Stoßkräften in dem Hochspannungseinheitsgehäuse zu schützen. Dieses Thema des Verbesserns der Stoßfestigkeitsleistung von Hochspannungseinheitsgehäusen ist bislang ein gängiges Thema bei Fahrzeugen, an denen Hochspannungsvorrichtungen montiert werden sollen, wie etwa Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, und ist nicht auf Brennstoffzellenfahrzeuge beschränkt.
KURZFASSUNG
Zur Lösung mindestens eines Teils der oben beschriebenen Probleme ist die Offenbarung durch nachstehend beschriebene Aspekte implementierbar.
(1) Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist ein an einem Fahrzeug zu montierendes Hochspannungseinheitsgehäuse vorgesehen, wobei das Hochspannungseinheitsgehäuse konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Vorrichtungen, einschließlich einer Hochspannungsvorrichtung, aufzunehmen. Das Hochspannungseinheitsgehäuse umfasst: eine erste Seitenfläche, die entlang einer Seitenfläche des Fahrzeugs anzuordnen ist; eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende zweite Seitenfläche; und einen Verbindungsabschnitt, der sowohl an der ersten Seitenfläche als auch an der zweiten Seitenfläche fixiert ist und konfiguriert ist, um die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche strukturell miteinander zu verbinden. Der Verbindungsabschnitt beinhaltet einen Unterteilungsabschnitt, der an der ersten Seitenfläche an einem Fixierabschnitt fixiert ist und sich von dem Fixierabschnitt in Richtung der zweiten Seitenfläche erstreckt, wobei sich der Fixierabschnitt an einer von einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses getrennten Position in einer Innenoberfläche der ersten Seitenfläche befindet. Räume zum Anordnen mindestens einer in der Mehrzahl von Vorrichtungen enthaltenen Vorrichtung sind sowohl auf der oberen Seite als auch auf der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts gebildet.
Gemäß dem Hochspannungseinheitsgehäuse dieses Aspekts kann bei Empfang einer von der ersten Seitenfläche ausgehenden Stoßkraft die Stoßkraft nicht nur von der ersten Seitenfläche, sondern auch von dem Unterteilungsabschnitt des Verbindungsabschnitts empfangen werden. Ferner wird die Stoßkraft durch den Verbindungsabschnitt übertragen, was es ermöglicht, dass die Stoßkraft auch von der zweiten Seitenfläche empfangen wird. Daher kann die Stoßfestigkeit gegenüber einer von der ersten Seitenfläche ausgehenden Stoßkraft erhöht werden.
(2) In dem Hochspannungseinheitsgehäuse des vorstehenden Aspekts kann der Unterteilungsabschnitt einen Teil einer Wandoberfläche eines Strömungspfades eines Kühlmediums zum Kühlen von Vorrichtungen auf der oberen Seite und/oder der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts bilden.
Gemäß dem Hochspannungseinheitsgehäuse dieses Aspekts wird es möglich, einen Anstieg der Teilezahl aufgrund der Bildung eines Kühlmediumströmungspfades zum Kühlen der in dem Hochspannungseinheitsgehäuse angeordneten Vorrichtungen zu unterbinden. Infolgedessen wird es leichter möglich, Räume zum Anordnen der Vorrichtungen in dem Hochspannungseinheitsgehäuse sicherzustellen, was es erlaubt, eine Vergrößerung des Hochspannungseinheitsgehäuses zu verhindern.
(3) In dem Hochspannungseinheitsgehäuse des vorstehenden Aspekts kann die erste Seitenfläche einen hervorstehenden Abschnitt beinhalten, der von einer Außenoberfläche der ersten Seitenfläche hervorsteht, und der Fixierabschnitt kann an einer Position vorgesehen sein, an der der Fixierabschnitt den hervorstehenden Abschnitt in der horizontalen Richtung überlappt.
Wenn gemäß dem Hochspannungseinheitsgehäuse dieses Aspekts das Fahrzeug mit dem daran montierten Hochspannungseinheitsgehäuse eine Stoßkraft von außen empfangen hat, so dass das Hochspannungseinheitsgehäuse in dem Fahrzeug bewegt wird, kollidiert der hervorstehende Abschnitt mit einem anderen benachbarten Element, so dass es er die Bewegung des Hochspannungseinheitsgehäuses zu stoppen vermag. Somit ist es hochwahrscheinlich, dass der hervorstehende Abschnitt die Stoßkraft in Richtung der ersten Seitenfläche überträgt. Da der hervorstehende Abschnitt an einer Position vorgesehen ist, an der der Fixierabschnitt den hervorstehenden Abschnitt in der horizontalen Richtung überlappt, kann die Stoßfestigkeit gegenüber einer Stoßkraft, die über den hervorstehenden Abschnitt aufgebracht wird, in dem Hochspannungseinheitsgehäuse erhöht werden.
Die Offenbarung ist auch in verschiedenen anderen Formen als Vorrichtungen ausführbar. Beispielsweise ist die Offenbarung in Formen implementierbar wie etwa Hochspannungseinheiten, bei denen Hochspannungsvorrichtungen in dem Hochspannungseinheitsgehäuse aufgenommen sind, und Fahrzeugen, an denen die Hochspannungseinheit montiert ist.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine umrisshafte Konfiguration eines Hochspannungseinheitsgehäuses zeigt;
2 ist eine schematische Schnittansicht eines Hochspannungseinheitsgehäuses gemäß einer ersten Ausführungsform;
3 ist eine schematische Schnittansicht eines Hochspannungseinheitsgehäuses gemäß einem Vergleichsbeispiel;
4 ist eine schematische Schnittansicht eines Hochspannungseinheitsgehäuses gemäß einer zweiten Ausführungsform;
5 ist eine schematische Schnittansicht eines Hochspannungseinheitsgehäuses gemäß einer dritten Ausführungsform;
6 ist eine schematische Schnittansicht eines Hochspannungseinheitsgehäuses gemäß einer vierten Ausführungsform;
7 ist eine schematische Schnittansicht eines Hochspannungseinheitsgehäuses gemäß einer fünften Ausführungsform;
8 ist eine schematische Schnittansicht eines Hochspannungseinheitsgehäuses gemäß einer sechsten Ausführungsform;
9 ist eine erläuternde Ansicht, die eine umrisshafte Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs zeigt;
10 ist eine Draufsicht, die einen Aspekt in einer vorderen Kammer schematisch zeigt;
11 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Anordnung innerhalb der vorderen Kammer zeigt; und
12 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Aspekt innerhalb der vorderen Kammer im Anschluss an eine Kollision zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Erste Ausführungsform:
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine umrisshafte Konfiguration eines Hochspannungseinheitsgehäuses 10 als eine erste Ausführungsform der Offenbarung zeigt. 2 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Aspekt eines Querschnitts durch das Hochspannungseinheitsgehäuse 10 zeigt, bei dem es sich um einen Querschnitt entlang der in 1 gezeigten Linie II-II handelt.
Das Hochspannungseinheitsgehäuse 10 ist ein Gehäuse, das zur Verwendung in einem Fahrzeug bestimmt ist und in dem eine Mehrzahl von bordseitigen Vorrichtungen, einschließlich Hochspannungsvorrichtungen, aufgenommen sind, um eine Hochspannungseinheit auszubilden. Eine Hochspannungsvorrichtung kann irgendeine beliebige Vorrichtung mit elektrischen Schaltungsanordnungen sein, die mit einer Vorrichtung beispielhaft angegeben sei, von der beispielsweise unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit gefordert wird, dass eine Freilegung aus dem Gehäuse bedingt durch eine Beschädigung des Gehäuses bei einer Fahrzeugkollision unterbunden wird. Eine solche Anforderung kann beispielsweise von Bestimmungen verschiedener Vorschriften, wie etwa der Gesetzgebung, abhängen. Die Hochspannungsvorrichtung kann eine Vorrichtung mit einer Betriebsspannung von 60 V Gleichspannung oder mehr, oder 30 V Wechselspannung oder mehr sein. Die Betriebsspannung der Hochspannungsvorrichtung kann 100 V Gleichspannung oder mehr betragen. Auch kann die Betriebsspannung der Hochspannungsvorrichtung 300 V Gleichspannung oder weniger betragen. Das Aufnehmen einer Mehrzahl von Vorrichtungen, einschließlich solcher Hochspannungsvorrichtungen, in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 10 erlaubt die Bildung einer Hochspannungseinheit.
Das Hochspannungseinheitsgehäuse 10 kann beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Dies ermöglicht es, Festigkeit sicherzustellen und das Gewicht des Hochspannungseinheitsgehäuses zu verringern. Das Hochspannungseinheitsgehäuse kann auch aus einer anderen Art von Metall, wie etwa Edelstahl, gebildet sein.
Wie in 1 gezeigt, ist das Hochspannungseinheitsgehäuse 10 von im Allgemeinen rechtwinkliger, parallelepipedischer Form. Wie in 1 und 2 gezeigt, beinhaltet das Hochspannungseinheitsgehäuse 10 eine erste Seitenfläche 20, eine zweite Seitenfläche 21, einen Verbindungsabschnitt 22, einen oberen Abdeckungsabschnitt 25, einen unteren Abdeckungsabschnitt 26 und eine dritte Seitenfläche 27. In 2 sind nur die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21 und der Verbindungsabschnitt 22 schraffiert und gezeigt.
In 1 und 2 sind zueinander senkrechte X-Y-Z-Achsen gezeigt. Die +Z-Richtung weist zu einer in der vertikalen Richtung oberen Seite hin (nachstehend auch vereinfacht als obere Seite bezeichnet), die -Z-Richtung weist zu einer in der vertikalen Richtung unteren Seite hin (nachstehend auch vereinfacht als untere Seite bezeichnet). Wenn in dieser Ausführungsform eine Hochspannungseinheit an einem Fahrzeug montiert ist, dann ist die Hochspannungseinheit so angeordnet, dass der obere Abdeckungsabschnitt 25 und der untere Abdeckungsabschnitt 26 im Allgemeinen parallel zu der horizontalen Richtung ausgerichtet sind, während der obere Abdeckungsabschnitt 25 auf der in der vertikalen Richtung oberen Seite positioniert ist und der untere Abdeckungsabschnitt 26 auf der in der vertikalen Richtung unteren Seite positioniert ist.
Wenn in dieser Ausführungsform die Hochspannungseinheit an einem Fahrzeug montiert ist, dann ist die Hochspannungseinheit derart angeordnet, dass die +X-Richtung zur rechten Seite des Fahrzeugs weist, die -X-Richtung zur linken Seite des Fahrzeugs weist, die +Y-Richtung zur Vorwärtsseite der Fahrtrichtung des Fahrzeugs weist und die -Y-Richtung zur Rückwärtsseite der Fahrtrichtung des Fahrzeugs weist. Das heißt, die X-Richtung bezieht sich auf die „Breitenrichtung des Fahrzeugs“ und die „Links-Rechts-Richtung“, während sich die Y-Richtung auf die „Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs“ bezieht. Diese Richtungen gelten analog auch für die später beschriebenen 3 bis 8 und 10 bis 12.
Wenn eine Hochspannungseinheit einschließlich des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 an dem Fahrzeug montiert ist, sind die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21 und die dritte Seitenfläche 27 entlang jeweiliger Seitenflächen des Fahrzeugs angeordnet. Die zweite Seitenfläche 21 liegt der ersten Seitenfläche 20 gegenüber. Die dritte Seitenfläche 27 ist zu der ersten Seitenfläche 20 und der zweiten Seitenfläche 21 senkrecht. Obzwar in 1 und 2 nicht gezeigt, ist eine der dritten Seitenfläche 27 gegenüberliegende vierte Seitenfläche an einem -Y-Richtungs-Endabschnitt in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 10 vorgesehen. Die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21, die dritte Seitenfläche 27 und die vierte Seitenfläche entsprechen jeweils einzelnen Seitenflächen des Hochspannungseinheitsgehäuses 10, das in einer im Allgemeinen rechtwinkligen, parallelepipedischen Form ausgebildet ist.
In dieser Ausführungsform sind die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21, die dritte Seitenfläche 27 und die vierte Seitenfläche (nachstehend zusammengenommen auch als Gehäuseseitenflächen bezeichnet) jeweils aus einem einzelnen Element gebildet. Die Gehäuseseitenflächen können stattdessen auch jeweils aus einer Mehrzahl von Elementen gebildet sein. Auch sind die Gehäuseseitenflächen ohne einen Stufenabsatz gebildet. An einer Innenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 ist, wie später beschrieben, ein Fixierabschnitt 23 gebildet, an dem der Verbindungsabschnitt 22 fixiert ist. In der Innenoberfläche und einer Außenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 sind ein oberer und ein unterer Bereich einer Position, an der der Fixierabschnitt 23 gebildet ist, bündig miteinander ausgebildet. Die bündige Ausbildung der ersten Seitenfläche 20 ermöglicht es, dass beispielsweise die Innenoberfläche oder die Außenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 Strukturen einer vertieften und vorspringenden Gestalt oder dergleichen aufweist, die zur Verbindung mit Elementen geeignet sind, welche innerhalb oder außerhalb der ersten Seitenfläche 20 anzuordnen sind.
Der Verbindungsabschnitt 22 ist sowohl an der ersten Seitenfläche 20 als auch an der zweiten Seitenfläche 21 fixiert, um die erste Seitenfläche 20 und die zweite Seitenfläche 21 strukturell miteinander zu verbinden. Der Verbindungsabschnitt 22 ist an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 fixiert, der sich an einer von einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 getrennten Position in der Innenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 befindet. Der Verbindungsabschnitt 22 beinhaltet einen Unterteilungsabschnitt 50, einen Stufenabsatz-Flächenabschnitt 51 und einen oberen Oberflächenabschnitt 52. Der Unterteilungsabschnitt 50 ist an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 fixiert und erstreckt sich horizontal von dem Fixierabschnitt 23 in Richtung der zweiten Seitenfläche 21. Der obere Oberflächenabschnitt 52 ist an einem oberen Ende der zweiten Seitenfläche 21 fixiert und erstreckt sich horizontal von der Stelle seiner Fixierung an der zweiten Seitenfläche 21 in Richtung der ersten Seitenfläche 20. Der Stufenabsatz-Flächenabschnitt 51 erstreckt sich vertikal, um einen linken Endabschnitt des Unterteilungsabschnitts 50 und einen rechten Endabschnitt des oberen Oberflächenabschnitts 52 miteinander zu verbinden.
An dem Fixierabschnitt 23 können der Verbindungsabschnitt 22 und die Innenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 beispielsweise mittels Verschweißen aneinander fixiert sein. Stattdessen können auch andere Verfahren unter Verwendung von Schrauben und Muttern, Nieten oder dergleichen für die Fixierung verwendet werden.
Der Verbindungsabschnitt 22 kann auch gänzlich einstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Verbindungsabschnitt 22 durch Biegen eines einzelnen plattenförmigen Elements gebildet sein. Andernfalls ist es auch möglich, dass der Unterteilungsabschnitt 50, der Stufenabsatz-Flächenabschnitt 51 und der obere Oberflächenabschnitt 52 nach teilweise eigenständiger Ausbildung durch Verschweißen oder auf anderem Wege miteinander integriert werden, um den Verbindungsabschnitt 22 herzustellen. Ferner kann der Verbindungsabschnitt 22 auch einstückig mit der zweiten Seitenfläche 21 ausgebildet sein.
Der obere Abdeckungsabschnitt 25, der eine sich horizontal erstreckende Ebene ist, ist an einem oberen Endabschnitt der ersten Seitenfläche 20 und einem rechten Endabschnitt des oberen Oberflächenabschnitts 52 fixiert. Der obere Abdeckungsabschnitt 25 und der obere Oberflächenabschnitt 52 bilden eine obere Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 10.
Der untere Abdeckungsabschnitt 26, der eine sich horizontal erstreckende Ebene ist, ist an einem unteren Endabschnitt der ersten Seitenfläche 20 und einem unteren Endabschnitt der zweiten Seitenfläche 21 fixiert. Der untere Abdeckungsabschnitt 26 bildet eine untere Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 10, das eine im Allgemeinen rechtwinklige, parallelepipedische Form aufweist.
In dem Hochspannungseinheitsgehäuse 10 sind Räume zum Anordnen mindestens einer in der oben beschriebenen Mehrzahl von Vorrichtungen enthaltenen Vorrichtung auf sowohl der oberen Seite als auch auf der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 50 gebildet. Ein Raum 55 ist auf der oberen Seite des Unterteilungsabschnitts 50 gegen den oberen Abdeckungsabschnitt 25 gebildet, während ein Raum 56 auf der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 50 gegen den unteren Abdeckungsabschnitt 26 ausgebildet ist. Vorrichtungen, die in dem Raum 55 und dem Raum 56 anzuordnen sind, können entweder Hochspannungsvorrichtungen oder andere Vorrichtungen als Hochspannungsvorrichtungen sein. Zu den Vorrichtungen, die in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 10 anzuordnen sind, gehört lediglich eine Hochspannungsvorrichtung.
Gemäß dem wie oben beschrieben gebildeten Hochspannungseinheitsgehäuse 10 kann die Stoßfestigkeit gegenüber einer Stoßkraft erhöht werden, die durch eine und von einer Seitenfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 eingegeben wird. Genauer gesagt vermag das Hochspannungseinheitsgehäuse 10 seine Stoßfestigkeit gegenüber einer Stoßkraft zu erhöhen, die auf die an dem Verbindungsabschnitt 22 fixierte erste Seitenfläche 20 der Gehäuseseitenflächen des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 gerichtet ist (Stoßkraft in der -X-Richtung, d.h. Stoßkraft in einer durch einen nicht gefüllten Pfeil α1 in 2 angedeuteten Richtung).
3 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Hochspannungseinheitsgehäuses 710 als ein Vergleichsbeispiel in einem zu 2 ähnlichen Querschnitt zeigt. Bezugnehmend auf 3 sind gleiche Bauelemente, die jenen der 2 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei ihre detaillierte Beschreibung entfällt. Das in 3 gezeigte Hochspannungseinheitsgehäuse 710, das nicht den Verbindungsabschnitt 22 einschließlich des Unterteilungsabschnitts 50 aufweist, besitzt Gehäuseseitenflächen einschließlich einer ersten Seitenfläche 20 und einer zweiten Seitenfläche 21, sowie einen oberen Oberflächenabschnitt 752 und einen unteren Abdeckungsabschnitt 26. Wenn in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 710 eine durch einen nicht gefüllten Pfeil α1 angedeutete Stoßkraft auf die erste Seitenfläche 20 aufgebracht wird, dann wirkt die Stoßkraft als eine Biegebelastung für die erste Seitenfläche 20. Mithin kann zum Verbessern der Stoßfestigkeitsleistung des Hochspannungseinheitsgehäuses 710, d.h. zum Unterbinden, dass eine interne Hochspannungsvorrichtung aufgrund einer Beschädigung des Hochspannungseinheitsgehäuses 710 freigelegt wird, die Plattendicke der ersten Seitenfläche 20 erhöht werden, so dass die Biegesteifigkeit der ersten Seitenfläche 20 erhöht wird.
Hingegen weist das Hochspannungseinheitsgehäuse 10 dieser Ausführungsform den Verbindungsabschnitt 22 auf. Daher kann die durch den nicht gefüllten Pfeil α1 gezeigte Stoßkraft nicht nur als eine Biegebelastung für die sich vertikal erstreckende erste Seitenfläche 20 aufgenommen werden, sondern auch als eine Beullast für den Unterteilungsabschnitt 50, der an der ersten Seitenfläche 20 fixiert ist und sich horizontal erstreckt. Ferner ist der Verbindungsabschnitt 22 sowohl an der ersten Seitenfläche 20 als auch an der zweiten Seitenfläche 21 fixiert und verbindet damit die beiden Elemente strukturell miteinander, so dass die Stoßkraft durch den Verbindungsabschnitt 22 auf die zweite Seitenfläche 21 übertragen werden kann. Infolgedessen kann die Stoßkraft von der zweiten Seitenfläche 21 ebenso wie von der ersten Seitenfläche 20 empfangen werden, welche die Stoßkraft unmittelbar empfängt. Somit kann die Stoßfestigkeit des gesamten Hochspannungseinheitsgehäuses 10 verbessert werden.
Da folglich die Stoßfestigkeit verbessert werden kann, indem die Stoßkraft nicht nur von der ersten Seitenfläche 20, sondern auch von dem Unterteilungsabschnitt 50 und der zweiten Seitenfläche 21 empfangen wird, wird die Notwendigkeit verringert, die Dicke der ersten Seitenfläche 20 mit dem Ziel des Sicherstellens der Stoßfestigkeit zu erhöhen, was es ermöglicht, eine Gewichtszunahme des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 zu verhindern.
Auch vermag das Hochspannungseinheitsgehäuse 10, das eine im Allgemeinen rechtwinklige, parallelepipedische Form aufweist, bei Empfang einer Stoßkraft auf der ersten Seitenfläche 20 die Stoßkraft an Eckabschnitten des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 zu empfangen und es der empfangenen Stoßkraft zudem zu erlauben, teilweise ausgeleitet zu werden. Ein Beispiel für solche Eckabschnitte ist in 2 durch kreisförmige Markierungen in unterbrochenen Linien angedeutet. Das Hochspannungseinheitsgehäuse 10 dieser Ausführungsform beinhaltet den Verbindungsabschnitt 22 und weist auch einen Eckabschnitt auf, der zwischen dem Unterteilungsabschnitt 50 und dem Stufenabsatz-Flächenabschnitt 51 gebildet ist, was ein teilweises Ausleiten der Stoßkraft an diesem Eckabschnitt erlaubt. Demgemäß kann die Stoßfestigkeitsleistung weiter erhöht werden.
Der Fixierabschnitt 23, an dem die erste Seitenfläche 20 und der Unterteilungsabschnitt 50 fixiert sind, befindet sich im Hinblick auf ein Sicherstellen der Stoßfestigkeit wünschenswerterweise so nahe wie möglich an einer vertikalen Mitte in der ersten Seitenfläche 20. Die Beständigkeit gegenüber einer Stoßkraft wird mit abnehmendem Abstand zwischen einer Stoßkraftaufnahmeposition in der ersten Seitenfläche 20 und dem Eckabschnitt, der eine Grenze zwischen der ersten Seitenfläche 20 und dem oberen Abdeckungsabschnitt 25 ist, und ferner mit abnehmendem Abstand zwischen der Stoßkraftaufnahmeposition und einem Eckabschnitt, der eine Grenze zwischen der ersten Seitenfläche 20 und dem unteren Abdeckungsabschnitt 26 ist, immer größer. Hieraus folgt somit, dass sich der Fixierabschnitt 23 zur Aufnahme einer Stoßkraft von der Seitenfläche her unter dem Gesichtspunkt des gleichzeitigen Erfüllens der Verkürzung der obengenannten zwei Abstände wünschenswerterweise so nahe wie möglich an der vertikalen Mitte der ersten Seitenfläche 20 befindet. Das heißt, eine Differenz zwischen einem vertikalen Abstand H1 von dem Fixierabschnitt 23 (Unterteilungsabschnitt 50) zu der oberen Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 und einem vertikalen Abstand H2 von dem Fixierabschnitt 23 (Unterteilungsabschnitt 50) zu der unteren Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 ist wünschenswerterweise so gering wie möglich (siehe 2).
Darüber hinaus kann gegebenenfalls die vertikale Position des Fixierabschnitts 23 beispielsweise in Abhängigkeit von der Größe einer in dem oberen Raum 55 des Unterteilungsabschnitts 50 angeordneten Vorrichtung sowie der Größe einer in dem unteren Raum 56 angeordneten Vorrichtung verändert werden. Dadurch kann der Freiheitsgrad zum Anordnen einzelner Vorrichtungen in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 10 erhöht werden. Unter der Bedingung, dass der Fixierabschnitt 23 an einer von dem oberen Abdeckungsabschnitt 25 (obere Oberfläche) und dem unteren Abdeckungsabschnitt 26 (untere Oberfläche) des Hochspannungseinheitsgehäuses 10 getrennten Position vorgesehen ist und die Räume 55, 56 auf der oberen und unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 50 gebildet sind, können die oben beschriebenen Wirkungen erhalten werden.
Zweite Ausführungsform:
4 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Querschnitt durch ein Hochspannungseinheitsgehäuse 210 gemäß einer zweiten Ausführungsform auf eine zu 2 ähnliche Weise zeigt. Das Hochspannungseinheitsgehäuse 210 ist, genau wie das Hochspannungseinheitsgehäuse 10, ein zur Verwendung in einem Fahrzeug bestimmtes Gehäuse, in dem eine Mehrzahl von bordseitigen Vorrichtungen, einschließlich Hochspannungsvorrichtungen, aufgenommen sind, um eine Hochspannungseinheit auszubilden. Dies gilt analog auch für Hochspannungseinheitsgehäuse einer später beschriebenen dritten bis sechsten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform sind Bauelemente, die auch der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei ihre detaillierte Beschreibung entfällt.
Das Hochspannungseinheitsgehäuse 210 der zweiten Ausführungsform besitzt eine im Allgemeinen rechtwinklige parallelepipedische Form und beinhaltet einen Verbindungsabschnitt 222 anstelle des Verbindungsabschnitts 22 sowie obere Abdeckungsabschnitte 25a, 25b anstelle des oberen Abdeckungsabschnitts 25. In 4 sind lediglich die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21 und der Verbindungsabschnitt 222 schraffiert und gezeigt.
Der Verbindungsabschnitt 222 ist sowohl an der ersten Seitenfläche 20 als auch an der zweiten Seitenfläche 21 fixiert, um die erste Seitenfläche 20 und die zweite Seitenfläche 21 strukturell miteinander zu verbinden. Der Verbindungsabschnitt 222 ist an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 in der Innenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 fixiert. Der Verbindungsabschnitt 222 ist auch an der zweiten Seitenfläche 21 an einem Fixierabschnitt 24, der sich an einer von der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 210 getrennten Position in der Innenoberfläche der zweiten Seitenfläche 21 befindet, fixiert. Der Verbindungsabschnitt 222 weist Unterteilungsabschnitte 50, 53, Stufenabsatz-Flächenabschnitte 51a, 51b und einen oberen Oberflächenabschnitt 52 auf. Der Unterteilungsabschnitt 50 ist an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 fixiert und erstreckt sich horizontal von dem Fixierabschnitt 23 in Richtung der zweiten Seitenfläche 21. Der Unterteilungsabschnitt 53 ist an der zweiten Seitenfläche 21 an dem Fixierabschnitt 24 fixiert und erstreckt sich horizontal von dem Fixierabschnitt 24 in Richtung der ersten Seitenfläche 20.
Der obere Oberflächenabschnitt 52, der eine sich horizontal erstreckende Ebene ist, ist zwischen dem Unterteilungsabschnitt 50 und dem Unterteilungsabschnitt 53 in der X-Richtung angeordnet, so dass er einen Teil der oberen Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 210 bildet. Der Stufenabsatz-Flächenabschnitt 51a erstreckt sich vertikal, so dass er einen linken Endabschnitt des Unterteilungsabschnitts 50 und einen rechten Endabschnitt des oberen Oberflächenabschnitts 52 miteinander verbindet. Der Stufenabsatz-Flächenabschnitt 51b erstreckt sich vertikal, so dass er einen rechten Endabschnitt des Unterteilungsabschnitts 53 und einen linken Endabschnitt des oberen Oberflächenabschnitts 52 miteinander verbindet.
Der Fixierabschnitt 24 kann eine ähnliche Konfiguration besitzen wie der Fixierabschnitt 23. Auch kann der Verbindungsabschnitt 222, genau wie der Verbindungsabschnitt 22, gänzlich einstückig ausgebildet sein oder kann nach teilweise eigenständiger Ausbildung integriert werden.
Der obere Abdeckungsabschnitt 25a, der eine sich horizontal erstreckende Ebene ist, ist an einem oberen Endabschnitt der ersten Seitenfläche 20 und einem rechten Endabschnitt des oberen Oberflächenabschnitts 52 fixiert. Der obere Abdeckungsabschnitt 25b, der eine sich horizontal erstreckende Ebene ist, ist an einem oberen Endabschnitt der zweiten Seitenfläche 21 und einem linken Endabschnitt des oberen Oberflächenabschnitts 52 fixiert. Die oberen Abdeckungsabschnitte 25a, 25b und der obere Oberflächenabschnitt 52 bilden die obere Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 210.
Im Inneren des Hochspannungseinheitsgehäuses 210 sind Räume 55, 56 zum Anordnen mindestens einer in der oben beschriebenen Mehrzahl von Vorrichtungen enthaltenen Vorrichtung sowohl auf der oberen Seite als auch auf der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 50 gebildet. Auch sind Räume 57, 58 sowohl auf der oberen Seite als auch auf der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 53 gebildet.
Gemäß dem wie oben beschrieben gebildeten Hochspannungseinheitsgehäuse 210 kann, genau wie in der ersten Ausführungsform, die Stoßfestigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses 210 gegenüber einer auf die erste Seitenfläche 20 gerichteten Stoßkraft (Stoßkraft in der -X-Richtung, d.h. Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung) erhöht werden. Ferner ist gemäß der zweiten Ausführungsform der Verbindungsabschnitt 222 an der zweiten Seitenfläche 21 an dem Fixierabschnitt 24 fixiert, der sich an einer von der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 210 getrennten Position in der Innenoberfläche der zweiten Seitenfläche 21 befindet. Daher kann die Stoßfestigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses 210 selbst gegenüber einer auf die zweite Seitenfläche 21 gerichteten Stoßkraft (Stoßkraft in der +X-Richtung, d.h. Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil a2 angedeuteten Richtung) erhöht werden.
Dritte Ausführungsform:
5 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Querschnitt durch ein Hochspannungseinheitsgehäuse 310 gemäß einer dritten Ausführungsform auf eine zu 2 ähnliche Weise zeigt. In der dritten Ausführungsform sind Bauelemente, die auch der ersten und zweiten Ausführungsform gemeinsam sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei ihre detaillierte Beschreibung entfällt.
Das Hochspannungseinheitsgehäuse 310 der dritten Ausführungsform ist von im Allgemeinen rechtwinkliger, parallelepipedischer Form und beinhaltet einen Verbindungsabschnitt 322 anstelle des Verbindungsabschnitts 22 sowie einen oberen Abdeckungsabschnitt 325 anstelle des oberen Abdeckungsabschnitts 25. In 5 sind lediglich die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21 und der Verbindungsabschnitt 322 schraffiert und gezeigt.
Der Verbindungsabschnitt 322 ist sowohl an der ersten Seitenfläche 20 als auch an der zweiten Seitenfläche 21 fixiert, um die erste Seitenfläche 20 und die zweite Seitenfläche 21 strukturell miteinander zu verbinden. Der Verbindungsabschnitt 322 ist an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 in der Innenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 fixiert. Der Verbindungsabschnitt 322 ist auch an der zweiten Seitenfläche 21 an dem Fixierabschnitt 24 in der Innenoberfläche der zweiten Seitenfläche 21 fixiert. Der Verbindungsabschnitt 322 wird gänzlich durch einen sich horizontal erstreckenden Unterteilungsabschnitt 350 gebildet.
Der obere Abdeckungsabschnitt 325, der eine sich horizontal erstreckende Ebene ist, ist an einem oberen Endabschnitt der ersten Seitenfläche 20 und einem oberen Endabschnitt der zweiten Seitenfläche 21 fixiert. Der obere Abdeckungsabschnitt 325 bildet die obere Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 310.
Im Inneren des Hochspannungseinheitsgehäuses 310 sind Räume 55, 56 zum Anordnen mindestens einer in der oben beschriebenen Mehrzahl von Vorrichtungen enthaltenen Vorrichtung auf einer oberen Seite bzw. unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 350 gebildet.
Gemäß dem wie oben beschrieben gebildeten Hochspannungseinheitsgehäuse 310 kann, genau wie in der ersten Ausführungsform, die Stoßfestigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses 310 gegenüber einer auf die erste Seitenfläche 20 gerichteten Stoßkraft (Stoßkraft in der +X-Richtung, d.h. Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung) erhöht werden. Ferner ist gemäß der dritten Ausführungsform der Verbindungsabschnitt 322 an der zweiten Seitenfläche 21 an dem Fixierabschnitt 24 in der Innenoberfläche der zweiten Seitenfläche 21 fixiert. Daher kann die Stoßfestigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses 310, genau wie in der zweiten Ausführungsform, selbst gegenüber einer Stoßkraft erhöht werden, die auf die zweite Seitenfläche 21 gerichtet ist (Stoßkraft in der -X-Richtung, d.h. Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil a2 angedeuteten Richtung). Ferner ist in der dritten Ausführungsform der Verbindungsabschnitt 322 gänzlich in einer sich horizontal erstreckenden geradlinigen Form (Form ohne Stufenabsätze) ausgebildet. Daher kann die Steifigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses 310 gegenüber der oben beschriebenen, auf die erste Seitenfläche 20 oder die zweite Seitenfläche 21 gerichteten Stoßkraft weiter erhöht werden.
Vierte Ausführungsform:
6 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Querschnitt durch ein Hochspannungseinheitsgehäuse 410 gemäß einer vierten Ausführungsform auf eine zu 2 ähnliche Weise zeigt. In der vierten Ausführungsform sind Bauelemente, die auch der ersten bis dritten Ausführungsform gemeinsam sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei ihre detaillierte Beschreibung entfällt.
Das Hochspannungseinheitsgehäuse 410 der vierten Ausführungsform ist von im Allgemeinen rechtwinkliger, parallelepipedischer Form und beinhaltet einen Verbindungsabschnitt 422 anstelle des Verbindungsabschnitts 22, einen oberen Abdeckungsabschnitt 325 anstelle des oberen Abdeckungsabschnitts 25 und einen unteren Abdeckungsabschnitt 426 anstelle des unteren Abdeckungsabschnitts 26. In 6 sind nur die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21 und der Verbindungsabschnitt 422 schraffiert und gezeigt.
Der Verbindungsabschnitt 422 ist sowohl an der ersten Seitenfläche 20 als auch an der zweiten Seitenfläche 21 fixiert, um die erste Seitenfläche 20 und die zweite Seitenfläche 21 strukturell miteinander zu verbinden. Der Verbindungsabschnitt 422 ist an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 in der Innenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 fixiert. Der Verbindungsabschnitt 422 weist einen Unterteilungsabschnitt 50, einen Stufenabsatz-Flächenabschnitt 51 und einen unteren Oberflächenabschnitt 54 auf. Der Unterteilungsabschnitt 50 ist an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 fixiert und erstreckt sich horizontal von dem Fixierabschnitt 23 in Richtung der zweiten Seitenfläche 21. Der untere Oberflächenabschnitt 54 ist an einem unteren Ende der zweiten Seitenfläche 21 fixiert und erstreckt sich horizontal von der Stelle seiner Fixierung an der zweiten Seitenfläche 21 in Richtung der ersten Seitenfläche 20. Der Stufenabsatz-Flächenabschnitt 51 erstreckt sich vertikal, so dass er einen linken Endabschnitt des Unterteilungsabschnitts 50 und einen rechten Endabschnitt des unteren Oberflächenabschnitts 54 miteinander verbindet.
Der untere Abdeckungsabschnitt 426, der eine sich horizontal erstreckende Ebene ist, ist an einem unteren Endabschnitt der ersten Seitenfläche 20 und einem rechten Endabschnitt des unteren Oberflächenabschnitts 54 fixiert. Der untere Abdeckungsabschnitt 426 und der untere Oberflächenabschnitt 54 bilden die untere Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses 410.
Gemäß dem wie oben beschrieben gebildeten Hochspannungseinheitsgehäuse 410 kann, genau wie in der ersten Ausführungsform, eine Wirkung dahingehend erhalten werden, dass die Stoßfestigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses 410 gegenüber einer auf die erste Seitenfläche 20 gerichteten Stoßkraft (Stoßkraft in der -X-Richtung, d.h. Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung) erhöht wird.
Fünfte Ausführungsform:
7 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Querschnitt durch ein Hochspannungseinheitsgehäuse 510 gemäß einer fünften Ausführungsform auf eine zu 2 ähnliche Weise zeigt. In der fünften Ausführungsform sind Bauelemente, die auch der ersten bis vierten Ausführungsform gemeinsam sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei ihre detaillierte Beschreibung entfällt.
Das Hochspannungseinheitsgehäuse 510 der fünften Ausführungsform ist von im Allgemeinen rechtwinkliger, parallelepipedischer Form, beinhaltet jedoch ferner, anders als das Hochspannungseinheitsgehäuse 10, ein Strömungspfadbildungselement 80, das an dem Verbindungsabschnitt 22 zu fixieren ist. In 7 sind lediglich die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21 und der Verbindungsabschnitt 22 schraffiert und gezeigt.
Das Strömungspfadbildungselement 80 ist auf der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 50 angeordnet, so dass es einen Kühlmediumströmungspfad 81 gegen den Unterteilungsabschnitt 50 bildet. Der Kühlmediumströmungspfad 81 fungiert als ein Strömungspfad eines Kühlmediums, das dazu dient, aus den oben beschriebenen Vorrichtungen mindestens eine von in dem Raum 55 angeordneten Vorrichtungen und von in dem Raum 56 angeordneten Vorrichtungen zu kühlen. Das heißt, der Unterteilungsabschnitt 50 bildet einen Teil einer Wandoberfläche des Strömungspfades des Kühlmediums, das zum Kühlen mindestens einer von Vorrichtungen, die auf der oberen Seite und auf der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 50 angeordnet sind, dient. Zum Kühlen einer in dem Raum 55 angeordneten Vorrichtung kann die Vorrichtung geeigneterweise so angeordnet sein, dass sie mit dem Unterteilungsabschnitt 50 in Berührung steht. Zum Kühlen einer in dem Raum 56 angeordneten Vorrichtung kann die Vorrichtung geeigneterweise so angeordnet sein, dass sie mit einer sich horizontal erstreckenden Ebene in dem Strömungspfadbildungselement 80 in Berührung steht.
Eine von dem Kühlmedium zu kühlende Vorrichtung kann eine Hochspannungsvorrichtung sein oder kann von einer Hochspannungsvorrichtung verschieden sein. Das Strömungspfadbildungselement zum Bilden des Kühlmediumströmungspfades in Zusammenwirken mit dem Unterteilungsabschnitt 50 kann auf der oberen Seite des Unterteilungsabschnitts 50 (Verbindungsabschnitts 22) angeordnet sein.
Gemäß dem wie oben beschrieben gebildeten Hochspannungseinheitsgehäuse 510 kann, genau wie in der ersten Ausführungsform, eine Wirkung derart erhalten werden, dass die Stoßfestigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses 510 gegenüber einer auf die erste Seitenfläche 20 gerichteten Stoßkraft (Stoßkraft in der -X-Richtung, d.h. Stoßkraft in der von dem nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung) erhöht wird. Ferner bildet der Unterteilungsabschnitt 50 in der fünften Ausführungsform einen Teil der Wandoberfläche des Strömungspfades des Kühlmediums, das zum Kühlen mindestens einer von in dem Raum 55 angeordneten Vorrichtungen und von in dem Raum 56 angeordneten Vorrichtungen dient. Daher wird es möglich, einen Anstieg der Teilezahl aufgrund der Bildung des Kühlmediumströmungspfades zum Kühlen der Vorrichtungen zu unterbinden. Infolgedessen wird es leichter möglich, Räume zum Anordnen der Vorrichtungen in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 510 sicherzustellen, was es erlaubt, eine Vergrößerung des Hochspannungseinheitsgehäuses 510 zu verhindern.
Sechste Ausführungsform:
8 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Querschnitt durch ein Hochspannungseinheitsgehäuse 610 gemäß einer sechsten Ausführungsform auf eine zu 2 ähnliche Weise zeigt. In der sechsten Ausführungsform sind Bauelemente, die auch der ersten bis fünften Ausführungsform gemeinsam sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei ihre detaillierte Beschreibung entfällt.
Das Hochspannungseinheitsgehäuse 610 der sechsten Ausführungsform besitzt eine zu dem Hochspannungseinheitsgehäuse 510 der fünften Ausführungsform ähnliche Konfiguration, beinhaltet jedoch ferner, anders als das Hochspannungseinheitsgehäuse 510, einen hervorstehenden Abschnitt 122. In 8 sind nur die erste Seitenfläche 20, die zweite Seitenfläche 21 und der Verbindungsabschnitt 22 schraffiert und gezeigt.
Das Hochspannungseinheitsgehäuse 610 ist mit einem hervorstehenden Abschnitt 122 versehen, der von der Außenoberfläche der ersten Seitenfläche 20 in der +X-Richtung hervorsteht. Der hervorstehende Abschnitt 122 kann durch Gießen oder dergleichen einstückig mit der ersten Seitenfläche 20 ausgebildet werden, oder jene zwei Elemente können unabhängig voneinander gebildet und danach einstückig miteinander verbunden werden. Der hervorstehende Abschnitt 122 ist wünschenswerterweise z.B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet, genau wie andere Stellen in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 610. Dies erlaubt es, die Festigkeit des hervorstehenden Abschnitts 122 sicherzustellen, während ein Gewichtsanstieg des Hochspannungseinheitsgehäuses 610 bedingt durch das Vorsehen des hervorstehenden Abschnitts 122 unterbunden wird. Der hervorstehende Abschnitt 122 kann aus einem Metallmaterial gebildet werden, das von denen anderer Stellen in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 610 verschieden ist. Wenn der hervorstehende Abschnitt 122 und die erste Seitenfläche 20 unabhängig voneinander gebildet werden, stehen verschiedene Verfahren zum Verbinden der beiden Elemente zur Verfügung, wie etwa ein Verfahren unter Verwendung von Schrauben und Muttern, ein Verfahren unter Verwendung von Nieten, und Schweißen.
Der hervorstehende Abschnitt 122 ist an einer Position derart vorgesehen, dass er den Unterteilungsabschnitt 50 horizontal überlappt. In einem Fall, in dem ein Fahrzeug, an dem die Hochspannungseinheit einschließlich des Hochspannungseinheitsgehäuses 610 montiert ist, eine Stoßkraft aufgrund einer Kollision oder dergleichen empfangen hat, kann das Hochspannungseinheitsgehäuse 610 angesichts dessen, dass die Stoßkraft eine +X-Richtungskomponente aufweist, in die +X-Richtung bewegt werden. In einem solchen Fall kollidiert der hervorstehende Abschnitt 122 mit einem benachbarten anderen Element, so dass die Bewegung der Hochspannungseinheit gestoppt werden kann. Eine solche Kollision des hervorstehenden Abschnitts 122 mit einem anderen Element bewirkt, dass eine Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung über den hervorstehenden Abschnitt 122 auf das Hochspannungseinheitsgehäuse 610 aufgebracht wird.
Gemäß dem wie oben beschrieben gebildeten Hochspannungseinheitsgehäuse 610 werden die gleichen Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erhalten. Insbesondere ist der hervorstehende Abschnitt 122 in dieser Ausführungsform an einer Position derart vorgesehen, dass er den Unterteilungsabschnitt 50 horizontal überlappt. Wenn daher der hervorstehende Abschnitt 122, der mit höherer Wahrscheinlichkeit eine Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung empfängt, eine solche Stoßkraft empfangen hat, kann die Stoßkraft auf sichere Weise nicht nur von der ersten Seitenfläche 20, sondern auch von dem Verbindungsabschnitt 22 und der zweiten Seitenfläche 21 empfangen werden. Demgemäß kann erkennbar eine Wirkung dahingehend erzeugt werden, dass die Stoßfestigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses 610 verbessert wird.
Selbst wenn darüber hinaus eine Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung an einer Stelle empfangen wird, an der der hervorstehende Abschnitt 122 nicht in der ersten Seitenfläche 20 vorgesehen ist, kann die Stoßfestigkeit durch die Anordnung sichergestellt werden, wonach der Unterteilungsabschnitt 50 des Verbindungsabschnitts 22 an der ersten Seitenfläche an dem Fixierabschnitt 23 fixiert ist.
In der sechsten Ausführungsform ist ferner der hervorstehende Abschnitt 122 in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 510 der fünften Ausführungsform vorgesehen. Jedoch können auch andere Konfigurationen gewählt werden. Beispielsweise kann ein ähnlicher hervorstehender Abschnitt 122 in einem der Hochspannungseinheitsgehäuse der ersten bis vierten Ausführungsform vorgesehen sein. Insbesondere kann in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 210 der zweiten Ausführungsform und dem Hochspannungseinheitsgehäuse 310 der dritten Ausführungsform ein anderer hervorstehender Abschnitt, der zu dem hervorstehenden Abschnitt 122 ähnlich ist und in der -X-Richtung hervorsteht, auch in der zweiten Seitenfläche 21 vorgesehen sein. Bei einer solchen Konfiguration kann erkennbar eine Wirkung dahingehend erhalten werden, dass die Stoßfestigkeit des Hochspannungseinheitsgehäuses für Fälle verbessert wird, in denen eine Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil a2 in 4 und 5 angedeuteten Richtung empfangen wird.
Siebte Ausführungsform:
Allgemeine Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs:
9 ist eine erläuternde Ansicht, die eine umrisshafte Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs 18 zeigt. Das Brennstoffzellenfahrzeug 18 ist mit einer Hochspannungseinheit ausgestattet, in der Hochspannungsvorrichtungen in einem Hochspannungseinheitsgehäuse der oben beschriebenen Ausführungsformen aufgenommen sind. Eine allgemeine Konfiguration des gesamten, an dem Brennstoffzellenfahrzeug 18 zu montierenden Systems wird nachstehend vor einer Beschreibung einer konkreten Konfiguration der Hochspannungseinheit sowie einer Anordnung der Hochspannungseinheit in dem Brennstoffzellenfahrzeug 18 beschrieben.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 18 beinhaltet eine Brennstoffzelle 110, einen Gleichspannungs- bzw. DC/DC-Wandler (nachstehend auch als FDC abgekürzt) 115, eine Hochspannungsbatterie 140, einen DC/DC-Wandler (nachstehend auch als BDC abkürzt) 134, einen Antriebsmotor 136, einen Luftkompressor (nachstehend auch als ACP abgekürzt) 139, eine Wasserpumpe (nachstehend auch als WP abgekürzt) 60 und eine Wasserstoffpumpe (nachstehend auch als H₂P abgekürzt) 44. Das Brennstoffzellenfahrzeug 18 fährt, wenn der Antriebsmotor 136 mit einer Antriebsquelle angetrieben wird, die durch elektrische Leistung (elektrische Energie) gegeben ist, welche von der Brennstoffzelle 110 und der Hochspannungsbatterie 140 als einer Sekundärbatterie ausgegeben wird. Auch werden der Luftkompressor (ACP) 139, die Wasserpumpe (WP) 60 und die Wasserstoffpumpe (H₂P) 44 von elektrischer Leistung angetrieben, welche von mindestens einer aus der Brennstoffzelle 110 und der Hochspannungsbatterie 140 zugeführt wird. Der Luftkompressor (ACP) 139, die Wasserpumpe (WP) 60 und die Wasserstoffpumpe (H₂P) 44 sind Brennstoffzellenhilfsmaschinen, die bei Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 110 arbeiten und das Brennstoffzellensystem zusammen mit der Brennstoffzelle 110 konfigurieren.
Die Brennstoffzelle 110 besitzt einen Stapelaufbau, bei dem eine Mehrzahl von Einheitszellen als ein Leistungsgenerator zusammen gestapelt sind. In dieser Ausführungsform wird die Brennstoffzelle 110 von einer Brennstoffzelle vom Festpolymertyp bereitgestellt, kann jedoch eine Brennstoffzelle anderer Typen sein. Eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 ändert sich je nach der Leistung jeder Einheitszelle, der Anzahl gestapelter Einheitszellen und je nach Betriebsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, etc.) der Brennstoffzelle 110. Unter der Bedingung, dass die Brennstoffzelle 110 zur Leistungserzeugung an einem Betriebspunkt betrieben wird, an dem die Leistungserzeugungseffizienz ein Maximum erreicht, beträgt die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 in dieser Ausführungsform etwa 240 V.
Die Brennstoffzelle 110 erzeugt bei Zufuhr von wasserstoffhaltigem Brenngas sowie sauerstoffhaltigem Oxidationsgas elektrische Leistung. Zu diesem Zweck beinhaltet das Brennstoffzellensystem einen Brenngaszufuhrabschnitt, der die Zufuhr von Brenngas zu der Brennstoffzelle 110 betrifft, sowie einen Oxidationsgaszufuhrabschnitt, der die Zufuhr von Oxidationsgas zu der Brennstoffzelle 110 betrifft.
In dem Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform wird Wasserstoff als das Brenngas verwendet. Der Brenngaszufuhrabschnitt weist neben der oben erwähnten Wasserstoffpumpe (H₂P) 44 einen mit Wasserstoff gefüllten Wasserstofftank und verschiedene Arten von Ventilen auf, die auf dem Strömungspfad des Brenngases vorgesehen sind. Diese Elemente sind in den Zeichnungen weggelassen. In dem Brenngaszufuhrabschnitt dieser Ausführungsform wird Wasserstoff, der nach Verwendung zur Leistungserzeugung aus der Brennstoffzelle 110 abgeführt wurde, erneut der Brennstoffzelle 110 zugeführt, womit Wasserstoff zum Zirkulieren gebracht wird. Die Wasserstoffpumpe (H2P) 44 ist auf einem Wasserstoffströmungspfad vorgesehen, um Antriebskraft zum Zirkulieren von Wasserstoff in dem Strömungspfad zu erzeugen, und reguliert die der Brennstoffzelle 110 zugeführte Menge an Brenngas.
In dem Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform wird Luft als das Oxidationsgas verwendet. Der in dem Oxidationsgaszufuhrabschnitt enthaltene, oben erwähnte Luftkompressor (ACP) 139 nimmt Luft von außen auf, komprimiert die Luft und führt die Luft dann der Brennstoffzelle 110 als Oxidationsgas zu.
Das Brennstoffzellensystem dieser Ausführungsform beinhaltet auch ein Kühlsystem zum Kühlen der Brennstoffzelle 110. Das Kühlsystem beinhaltet neben der oben erwähnten Wasserpumpe (WP) 60 beispielsweise einen Kühler (nicht gezeigt). In dem Kühlsystem wird das Kühlmedium von der Wasserpumpe (WP) 60 zwischen der Brennstoffzelle 110 und dem Kühler zirkuliert.
Die Brennstoffzelle 110 ist über den DC/DC-Wandler (FDC) 115 mit einer ersten Hochspannungs-DC-Leitung HDC1 verbunden. Der DC/DC-Wandler (FDC) 115 setzt Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 110 auf eine hohe Spannung hoch, die für später beschriebene Wechselrichter 132, 137 verfügbar ist.
Die in dem Brennstoffzellenfahrzeug 18 beinhaltete Hochspannungsbatterie 140 fungiert in dieser Ausführungsform als Hilfsleistung für die Brennstoffzelle 110. Die Hochspannungsbatterie 140 kann beispielsweise durch eine lade-/entladefähige Lithium-Ionen-Batterie oder eine Nickel-Wasserstoff-Batterie bereitgestellt werden. Die Hochspannungsbatterie 140 speichert elektrische Leistung, die von der Brennstoffzelle 110 generiert wird, oder elektrische Leistung, die während einer Verzögerung des Fahrzeugs regeneriert wird. Was die Hochspannungsbatterie 140 in dieser Ausführungsform anbelangt, so beträgt eine Ausgangsspannung in einem stabilen Zustand, der nicht notwendigerweise ein Laden erfordert, etwa 288 V.
Die Hochspannungsbatterie 140 ist über eine zweite Hochspannungs-DC-Leitung HDC2 mit dem DC/DC-Wandler (BDC) 134 verbunden, und der DC/DC-Wandler (BDC) 134 ist mit der ersten Hochspannungs-DC-Leitung HDC1 verbunden. Der DC/DC-Wandler (BDC) 134 reguliert den Spannungspegel der ersten Hochspannungs-DC-Leitung HDC1 variabel, um zwischen einem Lade-/Entladezustand der Hochspannungsbatterie 140 zu wechseln. In dem Entladezustand der Hochspannungsbatterie 140 setzt der DC/DC-Wandler (BDC) 134 die Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie auf eine für die später beschriebenen Wechselrichter 132, 137 verfügbare hohe Spannung hoch. Auch setzt der DC/DC-Wandler (BDC) 134 in dem Ladezustand der Hochspannungsbatterie 140 die Ausgangsspannung der ersten Hochspannungs-DC-Leitung HDC1 auf eine Spannung herab, die es der Hochspannungsbatterie 140 ermöglicht, geladen zu werden. Infolgedessen wird die Hochspannungsbatterie 140 mit der Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 110 oder der regenerativen Leistung des Antriebsmotors 136 geladen.
Wechselrichter 132, 137 sind mit der ersten Hochspannungs-DC-Leitung HDC1 verbunden. In dieser Ausführungsform beträgt die Betriebsspannung der Wechselrichter 132, 137 etwa 650 V. Der Wechselrichter 132 ist mit dem Antriebsmotor 136 verbunden, welcher Räder über Zahnräder und dergleichen antreibt, um als ein Treiber für den Antriebsmotor 136 zu fungieren. Der Antriebsmotor 136 ist aus einem Synchronmotor mit Dreiphasenspulen gebildet. Der Wechselrichter 132 ist aus einer Dreiphasenwechselrichterschaltung gebildet und arbeitet derart, dass Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 110, die über den DC/DC-Wandler (FDC) 115 zugeführt wird, sowie Ausgangsleistung der Hochspannungsbatterie 140, die über den DC/DC-Wandler (BDC) 134 zugeführt wird, in dreiphasige AC- bzw. Wechselstrom-Leistung umgewandelt und als solche dem Antriebsmotor 136 zugeführt wird. Der Antriebsmotor 136 treibt Räder WL mit einem Drehmoment entsprechend der zugeführten Leistung an. Der Wechselrichter 132 vermag auch regenerative Leistung (regenerative Energie), die auf regeneratives Bremsen des Antriebsmotors 136 zurückzuführen ist, an die erste Hochspannungs-DC-Leitung HDC1 auszugeben.
Der Wechselrichter 137 ist mit dem ACP-Motor 138 verbunden, welcher den Luftkompressor (ACP) 139 antreibt, um als ein Treiber für den Luftkompressor (ACP) 139 zu fungieren. Der ACP-Motor 138 ist, genau wie der Antriebsmotor 136, aus einem Synchronmotor mit Dreiphasenspulen gebildet. Der Wechselrichter 137 ist, genau wie der Wechselrichter 132, aus einer Dreiphasenwechselrichterschaltung gebildet und arbeitet so, dass Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 110, die über den DC/DC-Wandler (FDC) 115 zugeführt wird, sowie Ausgangsleistung der Hochspannungsbatterie 140, die über den DC/DC-Wandler (BDC) 134 zugeführt wird, in dreiphasige AC- bzw. Wechselstrom-Leistung umgewandelt und als solche dem ACP-Motor 138 zugeführt wird. Der ACP-Motor 138 treibt den Luftkompressor (ACP) 139 mit einem Drehmoment entsprechend der zugeführten Leistung an. Infolgedessen wird der Brennstoffzelle 110 Luft zugeführt.
In dem Brennstoffzellenfahrzeug 18 sind Wechselrichter 141, 143 mit der zweiten Hochspannungs-DC-Leitung HDC2 verbunden. Der Wechselrichter 141 ist mit einem WP-Motor 142 verbunden, der die Wasserpumpe (WP) 60 antreibt, um als ein Treiber für die Wasserpumpe (WP) 60 zu fungieren. Der WP-Motor 142 ist, genau wie der Antriebsmotor 136, aus einem Synchronmotor mit Dreiphasenspulen gebildet. Der Wechselrichter 141 ist, genau wie der Wechselrichter 132, aus einer Dreiphasenwechselrichterschaltung gebildet und arbeitet so, dass elektrische Leistung, die über die zweite Hochspannungs-DC-Leitung HDC2 zugeführt wird, in dreiphasige AC-Leistung umgewandelt und als solche dem WP-Motor 142 zugeführt wird. Der WP-Motor 142 treibt die Wasserpumpe (WP) 60 mit einem Drehmoment entsprechend der zugeführten Leistung an. Infolgedessen wird die Brennstoffzelle 110 gekühlt.
Der Wechselrichter 143 ist mit einem H₂P-Motor 144 verbunden, der die Wasserstoffpumpe (H₂P) 44 antreibt, um als ein Treiber für die Wasserstoffpumpe (H₂P) 44 zu fungieren. Der H₂P-Motor 144 ist, genau wie der Antriebsmotor 136, aus einem Synchronmotor mit Dreiphasenspulen gebildet. Der Wechselrichter 143 ist, genau wie der Wechselrichter 132, aus einer Dreiphasenwechselrichterschaltung gebildet und arbeitet so, dass elektrische Leistung, die über die zweite Hochspannungs-DC-Leitung HDC2 zugeführt wird, in Dreiphasen-AC-Leistung umgewandelt und als solche dem H₂P-Motor 144 zugeführt wird. Der H₂P-Motor 144 treibt die Wasserstoffpumpe (H₂P) 44 mit einem Drehmoment entsprechend der zugeführten Leistung an. Infolgedessen wird Wasserstoff in dem Wasserstoffgasströmungspfad zirkuliert.
Ferner ist ein DC/DC-Wandler 145 mit der zweiten Hochspannungs-DC-Leitung HDC2 verbunden. Der DC/DC-Wandler 145 ist über eine Niederspannungs-DC-Leitung LDC mit einer Niederspannungsbatterie 146 verbunden. Die Niederspannungsbatterie 146 ist eine Sekundärbatterie einer niedrigeren Spannung (12 V in dieser Ausführungsform) als die Hochspannungsbatterie 140. Zum Laden der Niederspannungsbatterie 146 setzt der DC/DC-Wandler 145 die Spannung in der zweiten Hochspannungs-DC-Leitung HDC2 auf eine Spannung herab, die es erlaubt, die Niederspannungsbatterie 146 zu laden.
Niederspannungshilfsmaschinen 147, die mit der Niederspannungs-DC-Leitung LDC verbunden sind, werden mit elektrischer Leistung aus der Niederspannungsbatterie 146 versorgt. Die Niederspannungshilfsmaschinen 147 beinhalten Antriebsteile zum Antreiben beispielsweise von Scheinwerfern oder Bremsleuchten oder anderen Leuchten, Blinkern, Scheibenwischern, Anzeigeeinrichtungen oder dergleichen und eines Navigationssystems auf dem Armaturenbrett und zum Öffnen und Schließen verschiedener Arten von Ventilen, die an Rohrleitungen für Brenngas, Oxidationsgas und Kühlmedium vorgesehen sind. Darüber hinaus sind die Niederspannungshilfsmaschinen 147 nicht auf die genannten beschränkt.
Das Brennstoffzellenfahrzeug 18 beinhaltet ferner eine nicht gezeigte Steuereinheit. Die Steuereinheit weist CPU, ROM, RAM und Eingangs-/Ausgangs-Ports auf. Die Steuereinheit führt eine Steuerung des Brennstoffzellensystems sowie eine Steuerung der gesamten Leistungsanlage einschließlich des Brennstoffzellensystems und der Hochspannungsbatterie 140 und eine Steuerung einzelner Teil des Brennstoffzellenfahrzeugs 18 durch. Die Steuereinheit erlangt Ausgangssignale von Sensoren, die an einzelnen Teilen des Brennstoffzellenfahrzeugs 18 vorgesehen sind, und erlangt zudem fahrtbezogene Informationen des Fahrzeugs wie etwa den Fahrpedalöffnungsgrad und die Fahrzeuggeschwindigkeit. Dann gibt die Steuereinheit Ansteuersignale an einzelne Teile in dem Brennstoffzellenfahrzeug 18 aus, die die Leistungserzeugung und Fahrt betreffen. Genauer gesagt gibt die Steuereinheit Ansteuersignale an die DC/DC-Wandler 115, 134, 145, die Wechselrichter 132, 137, 141, 143, 145, die Niederspannungshilfsmaschinen 147 und dergleichen aus. Die Steuereinheit, die die oben beschriebenen Funktionen erfüllt, braucht nicht als eine einstückige Steuereinheit konfiguriert zu sein. Beispielsweise kann die Steuereinheit als eine Mehrzahl von Steuerabschnitten konfiguriert sein, wie etwa ein Steuerabschnitt, der Betriebsvorgänge des Brennstoffzellensystems betrifft, ein Steuerabschnitt, der die Fahrt des Brennstoffzellenfahrzeugs 18 betrifft, und ein Steuerabschnitt zum Steuern der nicht fahrtbezogenen Hilfsmaschinen des Fahrzeugs, wobei zwischen der Mehrzahl von Steuerabschnitten notwendige Informationen ausgetauscht werden können.
Anordnung und Konfiguration der Hochspannungseinheit:
10 ist eine Draufsicht, die einen Aspekt in einer vorderen Kammer (Fcomp) des Brennstoffzellenfahrzeugs 18 schematisch zeigt. Die vordere Kammer ist ein Raum, der in einem vorderen Teil einer Fahrzeugkabine VI in dem Brennstoffzellenfahrzeug 18 vorgesehen ist. Während in der vorderen Kammer verschiedene Vorrichtungen angeordnet sind, zeigt 10 eine erste Hochspannungseinheit 120 und eine zweite Hochspannungseinheit 130 sowie einen Teil der Struktur, die mit einer Karosserie 158 des Brennstoffzellenfahrzeugs 18 zusammenhängt, wobei die restliche Konfiguration nicht dargestellt ist. In der ersten Hochspannungseinheit 120 sind zwar beispielsweise Vorrichtungen einschließlich Hochspannungsvorrichtungen innerhalb des Hochspannungseinheitsgehäuses 610 der sechsten Ausführungsform aufgenommen, doch kann irgendein Hochspannungseinheitsgehäuse der anderen Ausführungsformen verwendet werden. Die zweite Hochspannungseinheit 130 weist andere Vorrichtungen auf, einschließlich Hochspannungsvorrichtungen, die innerhalb eines Gehäuses von im Allgemeinen rechtwinkliger, parallelepipedischer Form aufgenommen sind.
In dieser Ausführungsform beinhaltet die erste Hochspannungseinheit 120 den DC/DC-Wandler (FDC) 115 und die Wechselrichter 141, 143 als Hochspannungsvorrichtungen (siehe 9). Auch beinhaltet die zweite Hochspannungseinheit 130 den DC/DC-Wandler (BDC) 134 und die Wechselrichter 132, 137 als Hochspannungsvorrichtungen (siehe 9). Der DC/DC-Wandler (BDC) 134 und die Wechselrichter 132, 137, die in der zweiten Hochspannungseinheit 130 enthalten sind, werden auch als Leistungssteuereinheit (PCU) bezeichnet. Die erste Hochspannungseinheit 120 hat nur mindestens eine Hochspannungsvorrichtung aufzunehmen, und die in der ersten Hochspannungseinheit 120 und der zweiten Hochspannungseinheit 130 enthaltene Kombination aus Vorrichtungen kann beliebig verändert werden.
Vor der vorderen Kammer ist ein vorderer Stoßfänger 157 als Teil der Karosserie 158 vorgesehen. Ein hinterer Teil der vorderen Kammer wird durch ein Armaturenbrett 156 von der Fahrzeugkabine VI abgetrennt. Auch sind in dem Brennstoffzellenfahrzeug 18 ein sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckender Querträger 152 und zwei sich in der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs erstreckende Seitenelemente 150 in Verbindung mit der Karosserie 158 vorgesehen. Diese beiden Seitenelemente 150 und der Querträger 152 tragen dazu bei, die Festigkeit der Fahrzeugkarosserie zu erhöhen. Wie in 10 gezeigt, sind ein Teil der beiden Seitenelemente 150 sowie der Querträger 152 so angeordnet, dass sie sich durch die vordere Kammer erstrecken. Auch sind in der vorderen Kammer ein Paar von Aufhängungsdomen 154, 155 nach oben abstehend vorgesehen. Das Paar von Aufhängungsdomen 154, 155 ist so gebildet, dass es vordere Aufhängungen bedeckt, die unten in der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind, um Vorderräder des Brennstoffzellenfahrzeugs 18 zu tragen, so dass dadurch obere Endabschnitte der vorderen Aufhängungen getragen werden.
Die erste Hochspannungseinheit 120 ist zwischen dem Paar von Aufhängungsdomen 154, 155 und ferner zwischen dem Armaturenbrett 156 und dem vorderen Stoßfänger 157 in der vorderen Kammer angeordnet. Die erste Hochspannungseinheit 120 ist ferner auf der in dem Brennstoffzellengehäuse aufgenommenen Brennstoffzelle 110 gestapelt angeordnet (siehe später beschriebene 11). Weiterhin ist der gestapelte Körper, in dem die erste Hochspannungseinheit 120 und die Brennstoffzelle 110 zusammen gestapelt sind, über Gummibuchsen (nicht gezeigt) auf den beiden Seitenelementen 150 getragen. Der in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 610 der ersten Hochspannungseinheit 120 vorgesehene hervorstehende Abschnitt 122 liegt dem Aufhängungsdom 154 gegenüber, der einer der Aufhängungsdome ist.
Die zweite Hochspannungseinheit 130 ist in einem Raum zwischen dem Aufhängungsdom 154 auf der rechten Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs 18 und dem Armaturenbrett 156 angeordnet. Die zweite Hochspannungseinheit 130 wird durch den Aufhängungsdom 154, das Armaturenbrett 156 und die Karosserie 158 gestützt.
11 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Anordnung einzelner Teile innerhalb der vorderen Kammer in einem Aspekt bei Betrachtung entlang einer in 10 gezeigten XI-XI-Ebene schematisch zeigt. Wie in 11 gezeigt, sind unter der Brennstoffzelle 110 der ACP-Motor 138, der Luftkompressor (ACP) 139, der WP-Motor 142, die Wasserpumpe (WP) 60, der H₂P-Motor 144 und die Wasserstoffpumpe (H₂P) 44 angeordnet, welche Brennstoffzellenhilfsmaschinen sind, die bei Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 110 arbeiten. Diese Brennstoffzellenhilfsmaschinen sind an einem mit der Karosserie 158 verbundenen Aufhängungselement 159 getragen.
11 zeigt auch die zweite Hochspannungseinheit 130, welche hinter dem XI-XI-Querschnitt in der Fahrtrichtung anzuordnen ist und durch eine unterbrochene Linie an einer Position abgebildet ist, die aus einer Projektion auf den XI-XI-Querschnitt resultiert. Um die zweite Hochspannungseinheit 130 darin anzuordnen, ist der zwischen dem Aufhängungsdom 154 und dem Armaturenbrett 156 gebildete Raum derart beschaffen, dass sich seine Breite entlang der Gestalt der Räder WL mit niedriger werdender Position immer mehr verjüngt. Aus diesem Grund ist die zweite Hochspannungseinheit 130 an einer Position derart angeordnet, dass sie einen oberen Endabschnitt des Aufhängungsdoms 154 und der ersten Hochspannungseinheit 120 horizontal überlappt.
Wie auch in 11 gezeigt ist, ist der an einer Seitenfläche der ersten Hochspannungseinheit 120 vorgesehene hervorstehende Abschnitt 122 an einer Position derart angeordnet, dass er den Aufhängungsdom 154 horizontal überlappt.
Da gemäß dem wie oben beschrieben konfigurierten Brennstoffzellenfahrzeug 18 die erste Hochspannungseinheit 120 das Hochspannungseinheitsgehäuse 610 der sechsten Ausführungsform beinhaltet, kann die Stoßfestigkeit der ersten Hochspannungseinheit 120 zur Aufnahme einer Stoßkraft mit einer -X-Richtungskomponente im Fall einer Kollision des Brennstoffzellenfahrzeugs 18 oder dergleichen sichergestellt werden.
Wenn beispielsweise eine Kollisionsbeanspruchung in einer durch einen nicht gefüllten Pfeil α1 von 10 angedeuteten Richtung auf das Brennstoffzellenfahrzeug 18 aufgebracht wird, kollidiert die erste Seitenfläche 20 einschließlich des hervorstehenden Abschnitts 122 mit einer auf der rechten Seite angeordneten Struktur wie etwa dem Aufhängungsdom 154. Infolgedessen empfängt die erste Hochspannungseinheit 120 eine Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung. Auch kann, wenn eine Kollisionsbeanspruchung beispielsweise in einer durch einen nicht gefüllten Pfeil β von 10 angedeuteten Richtung, d.h. von schräg links vorne, auf das Brennstoffzellenfahrzeug 18 aufgebracht wird, die erste Hochspannungseinheit 20 in der Richtung des nicht gefüllten Pfeils β innerhalb der vorderen Kammer bewegt werden. In einem solchen Fall empfängt die erste Hochspannungseinheit 120 eine Stoßkraft, die eine -X-Richtungskomponente besitzt, bei einer Kollision beispielsweise des hervorstehenden Abschnitts 122 mit dem Aufhängungsdom 154. Die erste Hochspannungseinheit 120 vermag in diesen Fällen hohe Stoßfestigkeit zu zeigen.
12 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Aspekt in der vorderen Kammer vertikal von oben betrachtet zeigt, nachdem das Brennstoffzellenfahrzeug 18 eine Kollisionsbeanspruchung in der durch den nicht gefüllten Pfeil β angedeuteten Richtung (von schräg links vorne des Fahrzeugs) empfangen hat. Während in einem solchen Fall die erste Hochspannungseinheit 120 schräg nach rechts hinten bewegt wird, kollidiert der hervorstehende Abschnitt 122 der ersten Hochspannungseinheit 120 mit dem Aufhängungsdom 154, so dass eine weitere Bewegung der ersten Hochspannungseinheit 120 unterbunden wird. Das heißt, ein Verwenden des Aufhängungsdoms 154, der eine in der vorderen Kammer vorhandene Struktur ist, zusätzlich zu dem hervorstehenden Abschnitt 122 ermöglicht es, eine weitere Bewegung der ersten Hochspannungseinheit 120 auf einfache Weise zu verhindern. Auch wird die erste Hochspannungseinheit 120 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Drehpunkt gedreht, welcher ein Berührungspunkt des hervorstehenden Abschnitts 122 mit dem Aufhängungsdom 154 ist, wie durch einen Pfeil in 12 angedeutet. Danach kollidiert ein linker hinterer Endabschnitt der ersten Hochspannungseinheit 120 mit dem Armaturenbrett 156, so dass die erste Hochspannungseinheit 120 gestoppt wird. Infolgedessen kann verhindert werden, wie in 12 gezeigt, dass die erste Hochspannungseinheit 120 mit der zweiten Hochspannungseinheit 130 kollidiert. Somit kann mit dem in dem Hochspannungseinheitsgehäuse 610 vorgesehenen hervorstehenden Abschnitt 122 eine Wirkung dahingehend erzeugt werden, dass bei Empfang einer Kollisionsbeanspruchung in einer schrägen Richtung andere Vorrichtungen, die in der Kollisionsbeanspruchungsrichtung hinten angeordnet sind, vor einer Beschädigung aufgrund der Kollision der ersten Hochspannungseinheit 120 geschützt sind. Die hinter der ersten Hochspannungseinheit 120 angeordneten Vorrichtungen können andere Hochspannungsvorrichtungen sein, wie etwa Hochspannungskabel, und können ferner andere Vorrichtungen als Hochspannungsvorrichtungen sein, wie etwa Bauteile oder Steuerungsvorrichtungen, welche die Zufuhr von Brenngas betreffen.
Da ferner die erste Hochspannungseinheit 120 dieser Ausführungsform das Hochspannungseinheitsgehäuse 610 der sechsten Ausführungsform beinhaltet, wie bereits beschrieben, können Vorrichtungen, die in der ersten Hochspannungseinheit 120 aufgenommen sind, effizient gekühlt werden, während eine Vergrößerung der ersten Hochspannungseinheit 120 verhindert wird. In 11 ist in dem Raum 55 eine Wechselrichtereinheit (PINV) 160 in Berührung mit dem Unterteilungsabschnitt 50 angeordnet. Auch ist in dem Raum 56 eine Drosselspuleneinheit (LU) 170 in Berührung mit einer sich horizontal erstreckenden Ebene des Strömungspfadbildungselements 80 angeordnet. Ferner ist in einem linken Raum, der nicht von dem Unterteilungsabschnitt 50 vertikal unterteilt wird, ein Leistungsvorrichtungsmodul (IPM) 180 angeordnet. In dieser Anordnung ermöglicht es die gewählte, oben beschriebene Anordnung, sowohl die Wechselrichtereinheit (PINV) 160 als auch die Drosselspuleneinheit (LU) 170 anhand des durch den Kühlmediumströmungspfad 81 strömenden Kühlmediums zu kühlen.
Die Wechselrichtereinheit (PINV) 160 ist so aufgebaut, dass die oben beschriebenen Wechselrichter 141 und 143 miteinander integriert sind. Die Drosselspuleneinheit (LU) 170 und das Leistungsvorrichtungsmodul (IPM) 180 sind in dem oben beschriebenen DC/DC-Wandler (FDC) 115 beinhaltet. Der DC/DC-Wandler (FDC) 115 ist aus einem mehrphasigen DC/DC-Hochsetzsteller mit einer Mehrzahl von Antriebsphasen und Glättungskondensatoren gebildet. Die Drosselspuleneinheit (LU) 170 ist so aufgebaut, dass sie Drosselspulen einzelner Antriebsphasen beinhaltet, die in dem DC/DC-Wandler (FDC) 115 vorgesehen sind. Das Leistungsvorrichtungsmodul (IPM) 180 beinhaltet Schaltvorrichtungen und Dioden einzelner Antriebsphasen, die in dem DC/DC-Wandler (FDC) 115 vorgesehen sind, Glättungskondensatoren und Kühlvorrichtungen zum Kühlen dieser Elemente.
Die in 11 gezeigten Vorrichtungen sind wärmeerzeugende Vorrichtungen, die gekühlt werden müssen. Von diesen Vorrichtungen hat das Leistungsvorrichtungsmodul (IMP) 180 die höchste Wärmeabgabe und die größten Abmessungen. Die Wechselrichtereinheit (PINV) 160 besitzt eine geringere Wärmeabgabe und kleinere Abmessungen als die Drosselspuleneinheit (LU) 170. In dieser Ausführungsform ist der Raum 55 auf der oberen Seite des Unterteilungsabschnitts 50 kleiner ausgelegt als der Raum 56 auf der unteren Seite des Strömungspfadbildungselements 80, was eine passende Anordnung der Wechselrichtereinheit (PINV) 160 und der Drosselspuleneinheit (LU) 170 erlaubt. Ferner ist das Leistungsvorrichtungsmodul (IPM) 180, das eine spezielle Kühlvorrichtung erfordert und größer ausgelegt ist, in einem breiteren Raum angeordnet, der neben dem Unterteilungsabschnitt 50 gebildet ist, was es ermöglicht, eine passende Platzierung der kühlbedürftigen Vorrichtungen innerhalb der ersten Hochspannungseinheit 120 zu erreichen. Somit kann in der ersten Hochspannungseinheit 120 das Positionsverhältnis zu dem Kühlmediumströmungspfad 81 sowie die vertikale Position des Unterteilungsabschnitts 50 gegebenenfalls je nach der Größe von darin angeordneten Vorrichtungen festgesetzt werden.
Als wärmeerzeugende Vorrichtungen, die mit dem Kühlmedium zu kühlen sind, das in dem Kühlmediumströmungspfad 81 strömt, können andere Vorrichtungen als die oben beschriebenen in dem Raum 55 und dem Raum 56 angeordnet sein. Auch können Vorrichtungen, die auf der oberen Seite und/oder der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts 50 angeordnet sind, wärmeerzeugende Vorrichtungen sein, die keiner Kühlung bedürfen. Bei einer solchen Konfiguration ist dank der Anordnung, wonach der Unterteilungsabschnitt 50 einen Teil der Wandoberfläche des Kühlmediumströmungspfades bildet, eine Wirkung dahingehend erhältlich, dass eine Vergrößerung des Hochspannungseinheitsgehäuses bedingt durch das Vorsehen des Kühlmediumströmungspfades verhindert werden kann.
Modifikationen:
*Modifikation 1:
Die Hochspannungseinheitsgehäuse der oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsform beinhalten die Verbindungsabschnitte 22, 222, 322, 422. Möglich ist jedoch auch, dass innerhalb des Hochspannungseinheitsgehäuses weiterhin eine Struktur zum Unterteilen eines Raums, in dem Vorrichtungen angeordnet sind, enthalten ist. Mit einem Verbindungsabschnitt, der einen Unterteilungsabschnitt aufweist, welcher an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 fixiert ist, lassen sich die gleichen Wirkungen wie in der Ausführungsform erhalten.
*Modifikation 2:
In der oben beschriebenen siebten Ausführungsform ist die Hochspannungseinheit einschließlich des Hochspannungseinheitsgehäuses in der vorderen Kammer angeordnet. Jedoch können auch andere Konfigurationen gewählt werden. Beispielsweise kann die Hochspannungseinheit in einem Raum angeordnet werden, der an einer anderen Position vorgesehen ist, wie etwa unter dem Boden der Fahrzeugkabine VI. Selbst im Fall der Anordnung an einer anderen Stelle als in der vorderen Kammer kann die gleiche Wirkung des Erhöhens der Beständigkeit gegenüber der oben beschriebenen Stoßkraft in der durch den nicht gefüllten Pfeil α1 angedeuteten Richtung verwirklicht werden.
*Modifikation 3:
Wenn in den einzelnen, oben beschriebenen Ausführungsformen die Hochspannungseinheit einschließlich des Hochspannungseinheitsgehäuses an einem Fahrzeug montiert ist, so ist vorgesehen, dass die +X-Richtung zur rechten Seite des Fahrzeugs weist, die -X-Richtung zur linken Seite des Fahrzeugs weist, die +Y-Richtung zur Vorwärts-Richtung in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs weist und die -Y-Richtung zur Rückwärts-Richtung in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs weist. Jedoch können auch andere Anordnungen gewählt werden. Beispielsweise kann die Hochspannungseinheit derart angeordnet werden, dass die X-Richtung zur „Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs“ weist und die Y-Richtung zur „Breitenrichtung des Fahrzeugs“ weist. Das heißt, wenn die erste Seitenfläche 20 des Hochspannungseinheitsgehäuses entlang einer Seitenfläche des Fahrzeugs in dem Fahrzeug angeordnet ist, kann der Begriff Seitenfläche des Fahrzeugs entweder eine Seitenfläche des Fahrzeugs in dessen Breitenrichtung oder eine Seitenfläche des Fahrzeugs in dessen Vorne-Hinten-Richtung sein. In beiden Fällen kann die Beständigkeit der Hochspannungseinheit gegenüber der oben beschriebenen, von einer Seitenfläche entsprechend dem nicht gefüllten Pfeil α1 auf die Hochspannungseinheit gerichteten Stoßkraft erhöht werden.
*Modifikation 4:
In der oben beschriebenen siebten Ausführungsform ist die Hochspannungseinheit einschließlich des Hochspannungseinheitsgehäuses an einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert. Jedoch können andere Konfigurationen gewählt werden. Das Fahrzeug muss lediglich ein Fahrzeug sein, an dem Hochspannungsvorrichtungen montiert sind, wie etwa ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, und ist nicht auf Brennstoffzellenfahrzeuge beschränkt. Ganz gleich, um welchen Typ von Fahrzeug es sich handelt, kann durch Verwenden des Hochspannungseinheitsgehäuses einschließlich des Verbindungsabschnitts 22 mit dem Unterteilungsabschnitt 50, der an der ersten Seitenfläche 20 an dem Fixierabschnitt 23 fixiert ist, die gleiche Wirkung erzielt werden, und zwar, dass die Stoßfestigkeit des Gehäuses ausreichend erhöht wird, um die Hochspannungsvorrichtungen zu schützen.
Die Offenbarung ist nicht auf eine der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen beschränkt, sondern ist durch eine Vielzahl anderer Konfigurationen implementierbar, ohne dass vom Umfang der Offenbarung abgewichen wird. Beispielsweise können die technischen Merkmale jeder der Ausführungsformen, der Beispiele und der Modifikationen, die den technischen Merkmalen jedes der in KURZFASSUNG beschriebenen Aspekte entsprechen, auf geeignete Weise ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder alle der oben beschriebenen Probleme zu lösen oder um einen Teil oder alle der oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen zu erzielen. Beliebige der technischen Merkmale können auf geeignete Weise weggelassen werden, sofern das technische Merkmal in der Beschreibung nicht als wesentlich beschrieben ist.
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

JP 2014076716 A [0002]

Claims

Hochspannungseinheitsgehäuse (10) zur Montage an einem Fahrzeug (18), wobei das Hochspannungseinheitsgehäuse (10) konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Vorrichtungen einschließlich einer Hochspannungsvorrichtung aufzunehmen, wobei das Hochspannungseinheitsgehäuse (10) umfasst: eine erste Seitenfläche (20), die entlang einer Seitenfläche des Fahrzeugs (18) anzuordnen ist; eine zweite Seitenfläche (21), die der ersten Seitenfläche (20) gegenüberliegt; und einen Verbindungsabschnitt (22), der sowohl an der ersten Seitenfläche (20) als auch an der zweiten Seitenfläche (21) fixiert ist und konfiguriert ist, um die erste Seitenfläche (20) und die zweite Seitenfläche (21) strukturell miteinander zu verbinden, wobei der Verbindungsabschnitt (22) einen Unterteilungsabschnitt (50) beinhaltet, der an der ersten Seitenfläche (20) an einem Fixierabschnitt (23) fixiert ist und sich von dem Fixierabschnitt (23) in Richtung der zweiten Seitenfläche (21) erstreckt, wobei sich der Fixierabschnitt (23) an einer von einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Hochspannungseinheitsgehäuses (10) getrennten Position in einer Innenoberfläche der ersten Seitenfläche (20) befindet, und Räume zum Anordnen mindestens einer in der Mehrzahl von Vorrichtungen enthaltenen Vorrichtung sowohl auf der oberen Seite als auch auf der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts (50) gebildet sind.
Hochspannungseinheitsgehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei der Unterteilungsabschnitt (50) einen Teil einer Wandoberfläche eines Strömungspfades (81) eines Kühlmediums zum Kühlen von Vorrichtungen auf der oberen Seite und/oder der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts (50) bildet.
Hochspannungseinheitsgehäuse (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Seitenfläche (20) einen hervorstehenden Abschnitt (122) beinhaltet, der von einer Außenoberfläche der ersten Seitenfläche (20) hervorsteht, und der Fixierabschnitt (23) an einer Position vorgesehen ist, an der der Fixierabschnitt (23) den hervorstehenden Abschnitt (122) in der horizontalen Richtung überlappt.
Hochspannungseinheit (120) zur Montage an einem Fahrzeug (18), umfassend: das Hochspannungseinheitsgehäuse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und die Mehrzahl von Vorrichtungen, einschließlich der Hochspannungsvorrichtungen, die in dem Hochspannungseinheitsgehäuse (10) aufzunehmen sind, wobei Vorrichtungen, die in der Mehrzahl von Vorrichtungen enthalten sind, sowohl auf einer oberen Seite als auch auf einer unteren Seite des Unterteilungsabschnitts (50) angeordnet sind.
Fahrzeug (18), das zum daran Montieren der Hochspannungseinheit (120) nach Anspruch 4 konfiguriert ist.
Fahrzeug (18), das zum daran Montieren einer Hochspannungseinheit (120) konfiguriert ist, wobei die Hochspannungseinheit (120) umfasst: das Hochspannungseinheitsgehäuse (10) nach Anspruch 3; und die Mehrzahl von Vorrichtungen, einschließlich der Hochspannungsvorrichtung, die in dem Hochspannungseinheitsgehäuse (10) aufzunehmen sind, wobei Vorrichtungen, die in der Mehrzahl von Vorrichtungen enthalten sind, sowohl auf der oberen als auch der unteren Seite des Unterteilungsabschnitts (50) angeordnet sind, die Hochspannungseinheit (120) zwischen einem Paar von Aufhängungsdomen (154, 155) angeordnet ist, die obere Endabschnitte von vorderen Aufhängungen tragen, welche die Vorderräder des Fahrzeugs in der vorderen Kammer des Fahrzeugs tragen, und der hervorstehende Abschnitt (122) in Richtung eines Aufhängungsdoms (154) des Paars von Aufhängungsdomen (154, 155) hervorsteht.