JP2010213446A - 車両用コンデンサ放電機構 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突時に高圧の直流電力を蓄えているコンデンサからの放電を簡易な構成でごく短時間に完了することができる車両用コンデンサ放電機構を提供する。
【解決手段】車両用コンデンサ放電機構５０は、ケース１０の底壁部１１の外面に尖った先端部を向けて設けられ、車体２に対して電気的に導通可能な導電性の穿刺部材６０，６２と、車両衝突時にケース１０が受ける衝撃荷重によってケース１０が変位したとき穿刺部材６２が底壁部１１を貫通してコンデンサ１５に突き刺さる位置に穿刺部材６０，６２を車体２で支持すると共に、コンデンサ１５に突き刺さった穿刺部材６２から車体２への導電経路を形成する支持構造５２，５６，６４とを含む。穿刺部材６２は車両衝突時にコンデンサ１５に突き刺さってコンデンサ内部で電極間短絡を生じさせる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用コンデンサ放電機構に係り、特に、コンデンサに蓄電された高圧の直流電圧を車両衝突時に速やかに放電させることができる車両用コンデンサ放電機構に関する。

従来、直流電圧を充電可能なバッテリ等の電源装置と、電源装置から供給される直流電圧を所定条件下で目標電圧値まで昇圧させるコンバータと、コンバータから出力される高圧の直流電圧を蓄電して平滑化させて出力するコンデンサと、コンデンサから出力された高圧の直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、インバータから出力される交流電圧が印加されて駆動されることにより走行用動力を出力する交流モータと、を備えたハイブリッド自動車が知られている。

このようなハイブリッド自動車では、車両の安全性向上のために、車両衝突時にコンデンサに蓄電された高電圧の直流電力を速やかに放電することが必要とされる。特に、米国法規ＦＭＶＳＳ３０５に規定される基準を満たすためには、５秒以内といった短時間でコンデンサからの放電を完了させることが求められる。

例えば、特許文献１（特開２００５−２０９５２号公報）には、車両の衝突時においても高電圧電力が蓄えられてコンデンサによる危険性を排除するべく、車両衝突信号が検知されたときシステムメインリレーをオフしてバッテリからの電力供給を停止させると共に、インバータ回路に含まれる電力用スイッチング素子を交流モータにトルクが発生しないようにスイッチング制御することが記載されている。

また、特許文献２（特開２００３−１８９４１５号公報）には、燃料電池を搭載した電気自動車が事故を起こした場合に燃料電池に蓄えられている電気エネルギーを放出させて車両の安全性を確保するために、事故時の衝撃によって燃料電池または電池収容ケースのいずれかが移動して燃料電池の両端部が抵抗体である電池収容ケースに接触する構成とすることで、燃料電池の正極と負極とを電池収容ケースを介して短絡させ、これにより燃料電池に蓄えられた電気エネルギーを電池収容ケースに流して消費させることが記載されている。

さらに、特許文献３（特開平９−３０６５４５号公報）には、電池が機械的に内側に圧壊された際に発生する異常発熱を構造的に防止するために、電池巻き芯空間部に部品を正極集電体と負極集電体との間にそれぞれ対向するように設置し、電池が内側へ圧壊されたときに上記各集電体が前記部材にそれぞれ接触して電気的短絡を生じる構造とすることが記載されている。

特開２００５−２０９５２号公報 特開２００３−１８９４１５号公報 特開平９−３０６５４５号公報

上記特許文献１に記載される技術を用いても上記構成のハイブリッド自動車のコンデンサからの放電を行うことはできるが、放電完了までに時間がかかるために上述したような短時間での放電完了を実現するのは困難である。

また、上記特許文献２に記載される技術は、燃料電池の両端部を短絡させる抵抗体である電池収容ケースで燃料電池に蓄えられている電気エネルギーを消費させるのにもある程度の時間を要するため、この技術を上記構成のハイブリッド自動車のコンデンサに適用したとしても上述したような短時間での放電完了はできない。

さらに、上記特許文献３に記載される技術を上記ハイブリッド自動車のコンデンサに適用すると、コンデンサの内部に短絡部材を設ける必要があり、コンデンサ自体の製造コストが高くなるという問題がある。

本発明の目的は、車両の衝突時に高電圧の直流電力を蓄えているコンデンサからの放電を簡易な構成でごく短時間に完了することができる車両用コンデンサ放電機構を提供することにある。

本発明に係る車両用コンデンサ放電機構は、電源装置から供給されコンバータで昇圧された高圧の直流電圧を、交流モータ駆動用の交流電圧に変換するインバータへ供給する前に、蓄電して平滑化するコンデンサを内部に収容する筐体状のケースが車体に対して固定される車両に用いられる車両用コンデンサ放電機構であって、
前記ケースの壁部のうち内面が前記コンデンサに近接または接触する一壁部の外面に尖った先端部を向けて設けられ、前記車体に対して電気的に導通可能な導電性の穿刺部材と、
車両衝突時に前記ケースが受ける衝撃荷重によって前記ケースが変位したとき前記穿刺部材が前記一壁部を貫通して前記コンデンサに突き刺さる位置に前記穿刺部材を前記車体に支持すると共に、前記コンデンサに突き刺さった前記穿刺部材から前記車体への導電経路を形成する支持構造と、を含み、
前記穿刺部材は前記車両衝突時に前記コンデンサに突き刺さってコンデンサ内部で電極間短絡を生じさせるものである。

ここで、本発明の車両用コンデンサ放電機構は、モータのみを動力源として有する電気自動車に適用されてもよいし、あるいは、モータに加えてエンジンを走行用動力出力源または発電機駆動源として有するハイブリッド自動車に適用されてもよい。

本発明に係る車両用コンデンサ放電機構において、前記ケースの一壁部は底壁部であり、前記支持構造は、前記ケースの底壁部に下方へ突設された取付部と、この取付部に回動可能に軸支され、端部上面に前記穿刺部材が上方に向けて突設される回動部材と、車体に対して固定され前記回動部材の端部に係合して前記回動部材の回動を規制する規制部材とで構成されてもよい。

また、本発明に係る車両用コンデンサ放電機構において、前記回動部材は、車両の前後方向に平行な鉛直方向面に沿って回動可能に軸支されており、前記穿刺部材は、前記取付部に対して車両後方側に位置する前記回動部材の端部上面に突設されていてもよい。

また、本発明に係る車両用コンデンサ放電機構において、前記穿刺部材が前記取付部に対して車両前方側に位置する前記回動部材の端部上面にも突設されていてもよい。

また、本発明に係る車両用コンデンサ放電機構において、車両に対して左右方向からの衝突時にコンデンサ放電機能を果たす別の穿刺部材および支持構造を更に含み、前記別の支持構造における回動部材は、車両の左右方向に平行な鉛直方向面に沿って回動可能に軸支されており、前記穿刺部材は、前記取付部に対して車両左側および車両右側の少なくとも一方に位置する前記回動部材の端部上面に突設されていてもよい。

本発明に係る車両用コンデンサ放電機構によれば、車両衝突時にケースが受ける衝撃荷重によってケースが変位したとき穿刺部材がケースの一壁部を貫通してコンデンサに突き刺さる位置に穿刺部材を車体で支持し、穿刺部材が車両衝突時にコンデンサに突き刺さってコンデンサ内部で電極間短絡を生じさせる。これにより、コンデンサに蓄えられている高電圧の電力は導電性の穿刺部材および導電経路を形成する支持構造を介して接地電位の車体へと放電させることができる。その結果、高電圧電力を蓄えたコンデンサからごく短時間で放電を完了させることができ、車両の安全性を向上させることができる。

図１は、コンデンサを収容したインバータケースが車両に搭載されている様子を簡略的に示す図である。 図２は、車両の動力源である交流モータを制御するインバータ、コンバータおよび制御部を示す図である。 図３は、本実施形態のコンデンサ放電機構を備えたインバータケースの側面図である。 図４は、図３のインバータケースが衝突時の衝撃荷重によって回転変位したときのコンデンサ放電機構の動作を説明するための図である。 図５は、穿刺部材がコンデンサに突き刺さってコンデンサ内部で端子間短絡を生じさせる様子を模式的に示す図である。 車両側面からの衝突時にコンデンサ放電機能を果たす別の穿刺部材およびその支持構造を備えたインバータケースの側面図である。 別の実施形態のコンデンサ放電機構を示す側面図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。

図１は、本発明の一実施形態である車両用コンデンサ放電機構（以下、適宜に「コンデンサ放電機構」とだけいう。）が適用されるインバータケース１０がハイブリッド自動車等の電動車両１に搭載されている様子を概略的に示す。インバータケース１０は、電動車両１の車体２の前方（ＦＲ）内部に形成される駆動ユニット収容室またはエンジンルーム３内に搭載されている。インバータケース１０内には、後述するインバータ１６（図２参照）が車体２に対して直接に又は図示しないブラケットを介して間接的にねじ止め等の方法で固定されている。

図２は、電動車両１に搭載される電源装置１２、コンバータ１４、コンデンサ１５、インバータ１６、交流モータＭＧ、および制御部１８を示す図である。本実施形態におけるインバータケース１０は、コンバータ１４、コンデンサ１５およびインバータ１６をその内部に収容している。

電源装置１２は、電動車両１の後部または床下部に搭載されて、直流電圧の供給源として機能する。電源装置１２は、直流電圧または電力を蓄電可能なリチウムイオン電池等の二次電池、化学反応を伴わずに蓄電可能なキャパシタ、水素等を燃料ガスとして発電可能な燃料電池等によって好適に構成される。また、電源装置１２の端子間電圧である電源電圧Ｖｂは、電圧センサ２０によって検出されて制御部１８へ入力されるよう構成されている。

電源装置１２の正極および負極の各端子は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を介してコンバータ１４に電気的に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御部１８から送信されるスイッチング信号を受けてオン・オフ制御される。

コンバータ１４は、電源装置１２から供給される直流電圧を昇圧する機能を有すると共に、インバータ側から供給される直流電圧を降圧する機能も有する。コンバータ１４は、リアクトルＬと、電力用スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」という）Ｅ１，Ｅ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とから構成される。スイッチング素子Ｅ１，Ｅ２としては、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、または電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。

スイッチング素子Ｅ１，Ｅ２は、システムメインリレーＳＭＲ１を介して電源装置１２の正極端子に接続される電力ライン２２と、システムメインリレーＳＭＲ２を介して電源装置１２の負極端子に接続される接地ライン２４との間に直列に接続されている。

ダイオードＤ１，Ｄ２は、各スイッチング素子Ｅ１，Ｅ２に対して、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにそれぞれ並列接続されている。リアクトルＬは、一端がスイッチング素子Ｅ１，Ｅ２間の接地ライン２４に接続され、他端がシステムメインリレーＳＭＲ１を介して電源装置１２に接続されている。スイッチング素子Ｅ１,Ｅ２は、制御部１８からのスイッチング信号Ｓ１,Ｓ２を受けてオン・オフ制御される。

コンデンサ１５は、コンバータ１４とインバータ１６との間において電力ライン２２および接地ライン２４間に接続されている。コンデンサ１５は、コンバータ１４から出力される昇圧後の高圧の直流電圧を一旦蓄電して平滑化する機能を有し、平滑化された高圧の直流電圧をインバータ１６へ出力する。コンデンサ１５は、正極端子および負極端子間に例えば樹脂フィルム等の誘電体を介在させたものをコンデンサケース内部に収容して構成されている。コンデンサ１５の端子間電圧であるシステム電圧ＶＨは、電圧センサ２６によって検出されて制御部１８へ入力されるようになっている。

インバータ１６は、コンデンサ１５から供給される高圧の直流電圧を三相交流電圧に変換して交流モータＭＧに印加する機能を有する。インバータ１６は、電力ライン２２および接地ライン２４との間に互いに並列に設けられる、Ｕ相アーム２８、Ｖ相アーム３０、およびＷ相アーム３２を含む。各相アーム２８，３０，３３は、電力ライン２２および接地ライン２４間に直列接続された２つのスイッチング素子と、各スイッチング素子に対して逆並列にそれぞれ接続された２つのダイオードとからそれぞれ構成される。

より詳細には、Ｕ相アーム２８はスイッチング素子Ｅ３，Ｅ４およびダイオードＤ３，Ｄ４からなり、Ｖ相アーム３０はスイッチング素子Ｅ５，Ｅ６およびダイオードＤ５，Ｄ６からなり、Ｗ相アーム３２はスイッチング素子Ｅ７，Ｅ８およびダイオードＤ７，Ｄ８からなっている。各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８には、例えばＩＧＢＴ等を好適に用いることができる。スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８は、制御部１８からのスイッチング信号Ｓ３〜Ｓ８を受けてオン・オフ制御される。

動力出力源である交流モータＭＧには、三相同期型交流モータが好適に用いられる。インバータ１６の各相アーム２８，３０，３２の中間点は、交流モータＭＧのＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相コイルの各一端にそれぞれ接続されている。各相コイルの各他端は、交流モータＭＧ内の中性点に共通接続されている。また、Ｕ相およびＶ相の各コイルに流れる電流は、電流センサ３４によってそれぞれ検出されて制御部１８へ入力され、電流センサが設けられていないＷ相コイルの電流は三相電流の総和がゼロになる関係から算出されるようになっている。さらに、交流モータＭＧには、例えばレゾルバ等から構成される回転角センサ３６が設けてあり、回転角センサ３６によって検出される交流モータＭＧのロータ回転角が制御部１８へ入力されるようになっている。

制御部１８は、外部の電子制御ユニット（ＥＣＵ）から入力されるトルク指令Ｔｒ＊に基いて、コンバータ１４用のスイッチング信号Ｓ１，Ｓ２、および、インバータ１６用スイッチング信号Ｓ３〜Ｓ８を生成してコンバータ１４とインバータとに出力することで、交流モータＭＧが上記トルク指令値Ｔｒ＊に一致したトルクで駆動されるよう制御する機能を有する。

なお、ここではトルク指令Ｔｒ＊が外部ＥＣＵから制御部１８に入力されるものとして説明するが、これに限定されず、制御部１８が車両のアクセル開度等の入力を受けて、それに応じて予め記憶しているマップまたはテーブルを参照してトルク指令Ｔｒ＊を自ら導出するよう構成されてもよい。また、制御部１８は、コンバータ１４やインバータ１６等と共にインバータケース１０内に収容されていてもよい。

図３は、本実施形態のコンデンサ放電機構５０が適用されたインバータケース１０を車両左側から見た側面図であり、図中左側が車両前方（ＦＲ）側に相当し、図中右側が車両後方（ＲＥ）側に相当し、図中の上下方向が鉛直方向に相当し、図中の奥行き方向が左右方向に相当する。

インバータケース１０は、内部にあるインバータ１６の高速スイッチング等に起因して発生する高周波の電磁波をシールドする機能を付与するために導電性材料で形成されており、例えばアルミダイキャスト製のものが好適に用いられる。あるいは、インバータケース１０は、金属板を絞り加工するか、又は曲げ加工や溶接等して形成されてもよい。

インバータケース１０は、例えば三段重箱のような筐体状をなし、上ケース部１０ａ、中間ケース部１０ｂ、および下ケース部１０ｃで構成されている。上ケース部１０ａおよび下ケース部１０ｃは、下端部または上端部が略矩形状に開口する蓋状をなし、その側壁端部には貫通孔を有する取付タブ３８がそれぞれ複数突設されている。

中間ケース部１０ｂは、上端部および下端部に略矩形状の開口部を有する枠体をなす側壁部４０と、側壁部４０の上下方向下端寄りの位置で側壁部４０の内面と一体に連結される底板部４２とを有する。また、側壁部４０の外周側面には、縦方向に貫通したねじ穴４４を有する複数のボス部４６が膨出形成されており、このボス部４６のねじ穴４４に上ケース部１０ａおよび下ケース部１０ｃの各取付タブ３８の貫通孔を介してボルト４８を絞め付けることにより、各ケース部１０ａ，１０ｂ，１０ｃが一体の筐体をなすよう連結される。

上ケース部１０ａの内壁上面には、コンバータ１４が固定されている。中間ケース部１０ｂの底板部４２の上面４２ａには、インバータ１６がコンバータ１４との間に隙間を空けた状態で固定されている。

一方、中間ケース部１０ｂの底板部４２の下面４２ｂには、コンデンサ１５が固定されている。コンデンサ１５の下面は、インバータケース１０の一壁部である底壁部、すなわち下ケース部１０ｃの底壁部１１の内面１１ａに近接して対向している。

なお、本実施形態ではコンデンサ１５が中間ケース部１０ｂの底板部４２の下面４２ｂ上に固定されて下ケース部１０ｃの底壁部１１の内面１１ａに対して非接触状態に配置されているものとして説明するが、これに限定されるものではなく、コンデンサ１５が下ケース部１０ｃの底壁部１１の内面１１ａ上に接触して固定されていてもよい。

インバータケース１０は、車体２に固定された皿状部材であるインバータトレイ４上に図示しないブラケットによって取り付けられている。この取付状態では、インバータトレイ４とインバータケース１０の底壁部１１との間には、所定の隙間５が確保されている。なお、ここではインバータケース１０は、インバータトレイ４を介して車体２に固定されるものとして説明するが、インバータケース１０および後述するコンデンサ放電機構５０は車体２に対して直に固定されていてもよい。

インバータケース１０の下ケース部１０ｃの底壁部１１には、下方に延伸する取付部５２が突設されている。この取付部５２は、所定間隔を置いて対向する２つの同一形状の取付板によって形成され、各取付板の先端部近傍には軸支穴５４がそれぞれ形成されている。この一対の取付板によって構成される取付部５２は、下ケース部１０ｃと一体に成形されてもよいし、あるいは、別部材として形成された取付板が溶接等の方法で下ケース部１０ｃの底壁部１１上に固定されてもよい。

上記取付部５２には、細長い平板状の回動部材５６が取り付けられている。回動部材５６の前後方向の略中央位置の左右両側には軸部５８がそれぞれ突設されており、この軸部５８が上記取付板の軸支穴５４に嵌挿されることで回動部材５６が取付部５２により車両前後方向に平行な鉛直方向面に沿って回動可能に軸支されている。

回動部材５６の前後方向の端部近傍の上面には、２つの錘状の穿刺部材６０，６２が尖った先端部を下ケース部１０ｃの底壁部１１に向けた状態で固定されている。穿刺部材６０，６２は、導電性を有する例えば金属製の錘状部材で形成されており、上記回動部材５６もまた導電性材料で形成されている。

ここで、穿刺部材６０，６２は、上記のような錘状部材に限定されるものではなく、後述するように車両衝突時の衝撃によって下ケース部１０ｃの底壁部１１を貫通してコンデンサ１５に突き刺さることができればどのような形状であってもよく、例えば先端部だけが錘状をなし先端部以外が同一断面形状の略杭のような棒状部材で構成されてもよい。

また、本実施形態では、２つの穿刺部材６０，６２、すなわち車両衝突時にインバータケース１０に対して車両前方から衝撃荷重が作用した場合に機能する穿刺部材６２と、車両後方から衝撃荷重が作用した場合に機能する穿刺部材６０とを設けているが、これに限定されるものではない。例えば、インバータケース１０が車体２の前部に形成される駆動ユニット収容室３内に設置されていることでインバータケース１０に対して車両後方から衝撃荷重が加わることが想定できない場合等には、穿刺部材６０を省略して穿刺部材６２だけを設けてもよい。

図３に示すように、インバータトレイ４上には、２つの規制部材６４が上記回動部材を挟んで両側に立設されている。各規制部材６４の上端部は、回動部材５６の前後方向の端部に係合可能なように略直角に折り曲げられている。これにより、回動部材５６は、その端部が規制部材６４の先端部に当接しない範囲において若干の回動が許容されるだけであって、それ以上の回動は車体２に固定された規制部材６４によって規制されることになる。したがって、この意味において回動部材５６は車体２によって又は車体２に対して回動が規制された状態に支持されると言える。
また、規制部材６４は回動部材５６の前後方向両側に配置されていることで、インバータケース１０の前後方向に大きく移動するのを規制する役割も果たす。さらに、規制部材６４は、例えば金属等の導電性材料で形成されており、車両衝突時に穿刺部材６０，６２がコンバータ１４に突き刺さったときに穿刺部材６０，６２から車体２へと至る導電経路を回動部材５６と共に形成することになる。

なお、上記で説明した取付部５２、回動部材５６、および規制部材６４が、本実施形態のコンデンサ放電機構５０における支持構造を構成し、この支持構造と上記穿刺部材６０，６２によってコンデンサ放電機構５０が構成されている。

続いて、上記構成からなるコンデンサ放電機構５０の動作について図４を参照して説明する。なお、図４に示すインバータケース１０については、取付タブ３８やボス部４６の図示を省略してある。

電動車両１の前部が衝突したとき、変形した車体２によって直接に又は駆動ユニット収容室３内においてインバータケース１０よりも前方に配置される他の部品を介して間接的に、インバータケース１０に対して矢印６６で示す衝撃荷重が作用する。

このようにインバータケース１０に衝撃荷重が前方から作用したとき、インバータケース１０はブラケットの変形またはブラケットから外れることによって後方（ＲＥ）側へ移動しようとする。

このときの後方移動距離は、衝撃荷重の大きさ、インバータケース１０の後方に隣接して配置される別の部品との間の隙間、その別部品の変形具合および取付強度等に応じて変わってくる。しかし、本実施形態では、インバータケース１０に取付部５２を介して連結されている回動部材５６が規制部材６４に係合することによってインバータケース１０の後方移動が規制され、これに伴ってインバータケース１０には取付部５２を介して下方へ引っ張る力が作用することになる。

このように前方からの衝撃荷重と上記下方への引っ張り力とが加わったインバータケース１０は、若干後方移動しつつ前部が上方へ持ち上がるように時計回り方向へ回転変位する。このとき、回動部材５６は前方側の規制部材６４によって回動が規制されることで穿刺部材６２は車体２に対して固定されていると同様の状態になるため、上記のように回転変位してきたインバータケース１０の底壁部１１を貫通して穿刺部材６２の先端部がコンデンサ１５に突き刺さる。これにより、図５に示すように、コンデンサ１５の内部において誘電体１５ａを挟んで対向する正極端子１５ｂと負極端子１５ｃとが短絡し、その結果、コンデンサ１５に蓄えられている高圧の直流電圧が穿刺部材６２から回動部材５６および規制部材６４を介して接地電位の車体２へと速やかに放電される。

一方、車両後部の衝突によってインバータケース１０に矢印６７で示す衝撃荷重が作用した場合には、上述したのとは逆の作用によって、インバータケース１０が反時計周り方向に回転変位して、穿刺部材６０がインバータケース１０の底壁部１１を貫通してコンデンサ１５に突き刺さり、コンデンサ１５の内部において端子間短絡を生じさせることになる。

このように、本実施形態のコンデンサ放電機構によれば、電動車両１の前後方向の衝突時に穿刺部材６２または６０がインバータケース１０内のコンデンサ１５に突き刺さって内部短絡を生じさせ、コンデンサ１５に蓄えられた高圧の直流電圧を速やかに車体２へと放電させることができる。これにより、簡易な構成で車両衝突時における感電の危険性を抑制でき、車両の安全性向上を図れる。

上記で説明した穿刺部材６０やその支持構造５２，５６，６４は、車両前後方向の衝突時のためのコンデンサ放電機能を果たすものであるが、車両左右方向の衝突時についても同様のコンデンサ放電機能を果たすように、別の穿刺部材および支持構造を付加的に設けてもよい。図６を参照して前記別の穿刺部材および支持構造について説明する。

図６は、図３に示すインバータケース１０を車両前方（ＦＲ）側から見た側面図であり、図中右側が車両左側（ＬＥ）に相当し、図中左側が車両右側（ＲＩ）に相当する。図３を参照して既述した同一又は類似の部材および部分には同一または類似の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図６に示すように、インバータケース１０の底壁部１１の下方の空間５には、車両側部の衝突時にコンバータ放電機能を果たす別の穿刺部材６０ａ，６２ａおよびそのための支持構造５２ａ，５６ａ，６４ａが更に設けられている。ここで、両端上面に穿刺部材６０ａ，６２ａが固定された回動部材５６ａは、取付部５２ａに軸支されて車両左右方向に平行な鉛直方向面に沿って回動可能になっている。また、インバータトレイ４上に立設された規制部材６４ａによって回動部材５６ａの回動が規制される点についても同様である。

図６に示されるインバータケース１０では、車両左側部の衝突により矢印６８で示す衝撃荷重が作用したとき、上記と同様の原理によってインバータケース１０が反時計周り方向に回転変位して穿刺部材６０ａが底壁部１１を貫通してコンバータ１４に突き刺さってコンデンサ放電機能を果たすことになる。一方、車両右側部の衝突により矢印６９で示す衝撃荷重がインバータケース１０に作用したとき、上記と同様の原理によってインバータケース１０が時計周り方向に回転変位して穿刺部材６２ａが底壁部１１を貫通してコンバータ１４に突き刺さってコンバータ放電機能を果たすことになる。なお、この場合、インバータケース１０への衝撃荷重の作用方向を考慮して、いずれか一方の穿刺部材６０ａまたは６２ａを省略してもよい。

このように、上記別の穿刺部材６０ａ，６２ａおよびその支持構造５２ａ，５６ａ，６４ａを更に設けることで、電動車両１の衝突時にインバータケース１０に対して前後左右のいずれの方向から衝撃荷重が作用した場合でも、インバータケース１０内のコンデンサ１５に蓄えられた高圧の直流電圧を速やかに放電させることができる。

次に、図７を参照して本発明に係る別の実施形態のコンデンサ放電機構５１について説明するが、既述した同一又は類似の部材および部分には同一または類似の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図７は、別の実施形態のコンデンサ放電機構５１が適用されたインバータケース１０を車両左側から見た側面図であり、図中左側が車両前方（ＦＲ）側に相当し、図中右側が車両後方（ＲＥ）側に相当し、図中の上下方向が鉛直方向に相当し、図中の奥行き方向が左右方向に相当する。

図７に示すコンデンサ放電機構５１では、インバータトレイ４上に略コ字状の側面形状をなす固定部材６５が立設されている。固定部材６５の上面は、車両前後方向に沿って延伸する平面として形成されている。固定部材６５の上面両端部側には、穿刺部材６０，６２が立設されている。

インバータケース１０の底壁部１１から下方へ延伸する取付部５２は、穿刺部材６０，６２間の中央位置で固定部材６５に設けた軸部５８が嵌挿されることによって回動可能に連結されている。本実施形態のコンデンサ放電機構５１では、上記固定部材６５および取付部５２が本発明における支持構造に相当する。

他の構成については、図３を参照して説明したのと同様である。このコンデンサ放電機構５１によっても、上記と同様のコンデンサ放電機能を奏することができる。また、上記回動部材５６および規制部材６４を一体化して固定部材６５として形成されていることで、構成がより簡易なものになる。

なお、図７に示すコンデンサ放電機構５１においても車両前部の衝突時だけを想定して車両前方側に配置されている穿刺部材６０を省略してもよい。また、車両側部の衝突時にコンデンサ放電機能を果たすように、別の固定部材および取付部を図６に示すのと同様に設けてもよい。この場合、インバータケース１０への衝撃荷重の作用方向（左側または右側）を考慮して、いずれか一方の穿刺部材を省略してもよい。

１ 電動車両、２ 車体、３ 駆動ユニット収容室、４ インバータトレイ、５ 隙間、１０ インバータケース、１０ａ 上ケース部、１０ｂ 中間ケース部、１０ｃ 下ケース部、１１ 底壁部、１２ 電源装置、１４ コンバータ、１５ コンデンサ、１６ インバータ、１８ 制御部、５０，５１ 車両用コンデンサ放電機構、５２,５２ａ 取付部、５２，５６，６４ 支持構造、５２ａ，５６ａ，６４ａ 支持構造、５６，５６ａ 回動部材、５８ 軸部、６０，６０ａ，６２， ６２ａ 穿刺部材、６４，６４ａ 規制部材、６５ 固定部材。

Claims (9)

1. 電源装置から供給されてコンバータで昇圧された高圧の直流電圧を、交流モータ駆動用の交流電圧に変換するインバータへ供給する前に、蓄電して平滑化するコンデンサを内部に収容する筐体状のケースが車体に対して固定される車両に用いられる車両用コンデンサ放電機構であって、
   前記ケースの壁部のうち内面が前記コンデンサに近接または接触する一壁部の外面に尖った先端部を向けて設けられ、前記車体に対して電気的に導通可能な導電性の穿刺部材と、
   車両衝突時に前記ケースが受ける衝撃荷重によって前記ケースが変位したとき前記穿刺部材が前記一壁部を貫通して前記コンデンサに突き刺さる位置に前記穿刺部材を前記車体で支持すると共に、前記コンデンサに突き刺さった前記穿刺部材から前記車体への導電経路を形成する支持構造と、を含み、
   前記穿刺部材は前記車両衝突時に前記コンデンサに突き刺さってコンデンサ内部で電極間短絡を生じさせる、車両用コンデンサ放電機構。
2. 請求項１に記載の車両用コンデンサ放電機構において、
   前記ケースの一壁部は底壁部であり、
   前記支持構造は、前記ケースの底壁部に下方へ向けて突設された取付部と、この取付部に回動可能に軸支され、端部上面に前記穿刺部材が上方へ向けて突設される回動部材と、車体に対して固定され前記回動部材の端部に係合して前記回動部材の回動を規制する規制部材とで構成されることを特徴とする車両用コンデンサ放電機構。
3. 請求項２に記載の車両用コンデンサ放電機構において、
   前記回動部材は、車両の前後方向に平行な鉛直方向面に沿って回動可能に軸支されており、前記穿刺部材は、前記取付部に対して車両後方側に位置する前記回動部材の端部上面に突設されていることを特徴とする車両用コンデンサ放電機構。
4. 請求項３に記載の車両用コンデンサ放電機構において、
   前記穿刺部材が前記取付部に対して車両前方側に位置する前記回動部材の端部上面にも突設されていることを特徴とする車両用コンデンサ放電機構。
5. 請求項４に記載の車両用コンデンサ放電機構において、
   車両に対して左右方向からの衝突時にコンデンサ放電機能を果たす別の穿刺部材および支持構造を更に含み、前記別の支持構造における回動部材は、車両の左右方向に平行な鉛直方向面に沿って回動可能に軸支されており、前記穿刺部材は、前記取付部に対して車両左側および車両右側の少なくとも一方に位置する前記回動部材の端部上面に突設されていることを特徴とする車両用コンデンサ放電機構。
6. 請求項１に記載の車両用コンデンサ放電機構において、
   前記ケースの一壁部は底壁部であり、
   前記支持構造は、車両に対して固定され上面端部に前記穿刺部材が上方に向けて突設される固定部材と、前記ケースの底壁部に下方へ突設され前記固定部材に回動可能に連結される取付部とで構成されることを特徴とする車両用コンデンサ放電機構。
7. 請求項６に記載の車両用コンデンサ放電機構において、
   前記固定部材は車両の前後方向に沿って延伸する上面を有し、前記穿刺部材は、前記固定部材への取付部の連結部に対して車両後方側に位置する前記上面端部に突設されていることを特徴とする車両用コンデンサ放電機構。
8. 請求項７に記載の車両用コンデンサ放電機構において、
   前記穿刺部材が前記固定部材への取付部の連結部に対して車両前方側に位置する前記上面端部にも突設されていることを特徴とする車両用コンデンサ放電機構。
9. 請求項８に記載の車両用コンデンサ放電機構において、
   車両に対して左右方向からの衝突時にコンデンサ放電機能を果たす別の穿刺部材および支持構造を更に含み、前記別の支持構造における固定部材は車両の左右方向に沿った上面を有し、前記穿刺部材は、前記固定部材への取付部の連結部に対して車両左側および車両右側の少なくとも一方に位置する前記上面端部に突設されていることを特徴とする車両用コンデンサ放電機構。

Images