JP2011251645A - 電力制御装置の搭載構造および搭載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動自動車用の電力制御装置の搭載作業の作業性を改善する。
【解決手段】自動車の動力装置室内の所定位置に、電力制御装置２４が載置、固定されるブラケット２６を装着する。ブラケット２６は、電力制御装置が載置される載置部３２と載置部３２から上方に向けて延びる搭載ガイド３４とを有する。搭載ガイド３４は、載置部３２から鉛直に延びる鉛直部３６と延長部の先端から外側に傾斜して延びる傾斜部３８を有する。電力制御装置２４の側面には、ガイド受け部４２が設けられる。電力制御装置２４を搭載する際、搭載ガイド３４とガイド受け部４２を係合させ、搭載ガイド３４に沿って電力制御装置２４を降下させる。電力制御装置２４の位置、姿勢が安定し、周囲の構造部材への接触が抑制される。
【選択図】図８

Description

本発明は、自動車用電動動力装置および自動車用蓄電装置の入出電力を制御する電力制御装置の搭載構造、および搭載方法に関し、特に、電力制御装置を搭載する際の作業性の改善に関する。

電動機を動力装置として装備した電動自動車が実用化されている。電動自動車は、電動機のみを動力装置として装備したものの他、電動機と内燃機関を組み合わせた動力装置を装備する所謂ハイブリッド自動車も知られている。これらの電動自動車の電動機は、車両駆動時には車載された蓄電装置、例えば二次電池から電力を供給され、また電動機を発電機として使用した場合には、発電電力が二次電池に供給される。この電力、つまり電動動力装置および二次電池に出入りする電力を制御する電力制御装置が電動自動車には搭載されている。電力制御装置は、二次電池の入出力に対応した直流電力と、電動機の入出力に対応した交流電力の間で交直変換を行うインバータを含む。

さらに、一部の電動自動車においては、電装機器への電力供給のために、動力装置としての電動機に電力を供給する二次電池の電力の一部を降圧するＤＣ−ＤＣコンバータを装備している。そして、このＤＣ−ＤＣコンバータと前述のインバータを一体化した電力制御装置を搭載する電動車両も知られている。

下記特許文献１には、車両用インバータを固定する構造が開示されている。

特開２００９−９０８１８号公報

自動車の動力装置を収容する動力装置室（所謂エンジンコンパートメント）内は、動力装置以外にも前述の電力制御装置、冷却装置、懸架装置や操舵装置の構成部材など様々な機器を限られたスペースに収容している。各機器の配置は、これらの機器を搭載した後の各機器の間隔および車体との間隔だけでなく、搭載時の作業に必要な間隔を考慮する必要がある。つまり、各機器の搭載時に、周囲の機器や車体等と接触し、機器自身および周囲に損傷を与えないようにする必要がある。

本発明は、電力制御装置を搭載する際に、当該電力制御装置自身および周囲に損傷を与えない搭載構造または搭載方法を提供することを目的とする。

本発明の自動車の電力制御装置の搭載構造は、ブラケットを介して、車体に電力制御装置を搭載する構造を基本とする。ブラケットは車体に装着され、このブラケットに対し電力装置が載置され、固定される。ブラケットは、電力制御装置が載置される載置部と、当該ブラケットが車体に装着されたときに載置部から上方に向けて延びる搭載ガイドとを有する。搭載ガイドは、載置部から上方に向けて延びる鉛直部と、鉛直部の先端から鉛直部に対して外側に傾斜して、すなわち電力制御装置から離れる方向に延びる傾斜部を有する。電力制御装置には、その側面に搭載ガイドの断面形状と相補的な断面形状を有する開度受け部を有する。電力制御装置を搭載する際には、搭載ガイドとガイド受け部を係合し、搭載ガイドは、当該搭載ガイドに沿って電力制御装置をブラケットの載置部へと案内する。

電力制御装置が、開口を有する筐体と、前記開口を覆う鋼板製の蓋と、を有する場合、電力制御装置の、ガイド受け部が設けられた位置と反対側の位置において、前記蓋が筐体の外形より突出しないように、筐体の開口縁部に肉厚部を設けることができる。または、電力制御装置を、ガイド受け部が設けられた位置と反対側の位置に、前記蓋の、筐体の外形より突出した縁部を覆う保護カバーを有するものとすることができる。

さらに、電力制御装置は、自動車の、自動車用電動動力装置を収容する動力装置室内の、懸架装置上部取り付け部と、車室との隔壁との間に搭載されるものであってよい。

本発明の他の態様である電力制御装置の搭載方法は、電力制御装置が載置される載置部と、車体に装着されたときに前記載置部から鉛直上方に延びる鉛直部およびこの鉛直部の先端に鉛直部に対して外側に傾斜して設けられる傾斜部を有する搭載ガイドと、を有するブラケットを車体に装着するステップと、搭載ガイドの断面形状と相補的な断面形状を有するガイド受け部を側面に有する電力制御装置を、ガイド受け部を搭載ガイドに係合させ、かつ搭載ガイドに沿わせて前記載置部へと降下させ、ブラケットに載置するステップと、前記載置部に載置された電力制御装置をブラケットに固定するステップと、を有する。

ブラケットの搭載ガイドと電力制御装置のガイド受け部を係合させて、搭載ガイドに沿うようにして電力制御装置を降下させることにより、搭載作業中において、電力制御装置の動きが抑制され、周囲との接触が少なくなる。

動力装置室内の概略構成を示す図である。 電力制御装置を搭載する部分を拡大して示す図である。 電力制御装置をブラケットに搭載した状態を前方より視た状態で示した図である。 電力制御装置をブラケットに搭載した状態を下方より見上げた状態で示した図である。 ブラケットの搭載ガイドと、その周辺の電力制御装置の断面を示す図である。 電力制御装置の搭載過程を説明するための図である。 電力制御装置の搭載過程を説明するための図である。 電力制御装置の搭載過程を説明するための図である。 電力制御装置の筐体の開口を覆う蓋の周縁部付近の構成の一例を示す図である。 電力制御装置の筐体の開口を覆う蓋の周縁部付近の構成の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、自動車、特に乗用車の車体前部の概略を示す図である。車体１０の前部には、内燃機関等の駆動力を発生する動力装置を収める空間である動力装置室１２が設けられている。図１においては、動力装置室１２内が見えるようにボンネットの一部を省略しており、また動力装置等の収容物が搭載されていない状態が示されている。動力装置室１２は、乗員が搭乗する車室と、ダッシュパネル１４により仕切られている。つまり、ダッシュパネル１４は、車室と動力装置室１２を隔てる壁（隔壁）となっている。動力装置室１２の左右は、フロントサイドメンバ１６，１８により規定されている。フロントサイドメンバ１６，１８には、サスペンション（懸架装置）の構成部材の一部を収容し、また、これを固定または支持するためのサスペンション収容部２０がサイドメンバ１６，１８から動力装置室１２内に進出して設けられている。サスペンション収容部２０が収容するサスペンション構成部材は、例えば、ストラット式であれば、組み合わされて一体となったコイルスプリングとショックアブソーバであり、ダブルウイッシュボーン式、マルチリンク式であれば、コイルスプリング、ショックアブソーバに加え、アッパーアームが含まれる。サスペンション収容部２０は、一体化されたコイルスプリングとショックアブソーバの上部を取り付けるための上部取り付け部２２を有する。

この実施形態の自動車は、電動機と内燃機関を備えた動力装置を有し、電動機に供給する電力を蓄えておく蓄電装置も搭載している。なお、蓄電装置は、二次電池を採用することができるが、他の装置、例えば電気二重層キャパシタであってもよい。また、動力装置は電動機のみを備えたもの、つまり内燃機関を備えていないものであってもよい。さらに、当該自動車は、二次電池から供給される直流電力を、電動機を駆動するための三相交流電力に変換するインバータを搭載している。このインバータは、電動機を発電機として動作させたときに、発電された交流電力を直流電力に変換する機能も有し、変換された直流電力は二次電池に充電される。インバータと、このインバータの動作を制御する制御部が一体化された電力制御装置２４が、動力装置室１２に収容される。この実施形態においては、電力制御装置２４は、ダッシュパネル１４と、サスペンション収容部２０の間の空間に搭載される。この電力制御装置２４の搭載位置は、動力装置を縦置きする場合に、特に有利である。縦置きの動力装置においては、車両の前方側に内燃機関、その後方に電動機が配置され、このため、電動機の直ぐ横に電力制御装置２４が位置することになり、電力線を短くすることができ、またその取り回しも容易となる。

電力制御装置２４は、インバータとこれの制御部に加え、二次電池からの電力の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、二次電池からの電力を、灯火等の車載電装系に供給するため降圧するＤＣ−ＤＣコンバータの少なくとも一方を含んで一体化されてもよい。この実施形態において、電力制御装置２４は、昇圧コンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータのいずれも含む。

図２は、電力制御装置２４を搭載する部分を上方より視た拡大図である。図２中、下方が車両の前方、上方が後方である。ダッシュパネル１４とサスペンション収容部２０の間の谷状に窪んだ部分には、電力制御装置２４を載置し、固定するためのブラケット２６が配置されている。ブラケット２６は、上方視したとき略方形の枠形状を有し、３箇所の固定点２８において、ボルト等の締結要素により車体１０に固定されている。これら固定点２８の数は、３箇所に限られない。また、方形の形状も、車体側の形状および電力制御装置２４の形状等に応じて適宜変更可能である。略方形の枠形状の部分の四隅に電力制御装置２４を支持する支持点３０が設けられている。支持点３０において、電力制御装置２４がボルト等の締結要素によりブラケット２６に結合され、支持される。支持点３０の数、位置は、車体側、電力制御装置側の形状を考慮して適宜決定することができる。この支持点３０が設けられた略方形の枠形状部分を、電力制御装置２４が載置される部分という意味で、以降、載置部３２と記す。載置部３２の形状は、前述のように車体側、電力制御装置側の形状に合わせて変更されてよい。

ブラケット２６は、その載置部３２から鉛直上方に向けて延びる搭載ガイド３４を有する。搭載ガイド３４は、電力制御装置２４を搭載する際に、電力制御装置２４を所定の位置に導くガイドとなる。これについては、後に詳述する。また、搭載ガイド３４の先端には、固定点２８の一つ（符号２８Ａで示す）が設けられ、車体のサスペンション収容部２０、特に上部取り付け部２２の近傍において固定される。

図３は、搭載された状態の電力制御装置２４とブラケット２６の関係を、車両の前方側より視た状態で示した図である。また、図４は、下方から視た状態を示した図である。これらの図において、ブラケット２６は、一部を省略し、要部のみを示している。これらの図面に表されるように、ブラケットの搭載ガイド３４は、ブラケットの載置部３２から、電力制御装置２４の側面に沿って上方に向けて延びている。さらに詳細には、搭載ガイド３４は、載置部３２から鉛直に延びる鉛直部３６と、鉛直部３６の上端から電力制御装置２４から離れる方向に鉛直部に対して傾斜して延びる傾斜部３８とを有する。

搭載ガイド３４は、鋼板製であり、例えばプレス加工等により所定の形状に加工される。搭載ガイド３４と載置部３２は、一体に成形することも可能であるが、このブラケット２６では、別個に作製された後、溶接して一体とされている。鉛直部３６の横断面形状は、円弧の部分と円弧の両端に繋がる直線部分を有し、円弧部分は、鉛直部の長手方向に延びてリブとなり、搭載ガイド３４の剛性を高めている。傾斜部３８の先端部が、車体にブラケット２６を固定する固定点２８の一つ（固定点２８Ａ）となっている。例えば、傾斜部３８に設けられた貫通穴４０にボルトを通し、これを、車体側に結合されたウェルディングナットに締め付けることによりブラケットの固定を行うことができる。また、傾斜部３８の側面には、鋼板を曲げて作製されたリブが設けられており、傾斜部３８の剛性を高めている。

この搭載ガイド３４に対向する、電力制御装置２４の側面には、搭載ガイド３４を受けるためのガイド受け部４２が形成されている。図５は、搭載ガイドの鉛直部３６の横断面および、その周囲の電力制御装置２４の断面を示す図である。ガイド受け部４２は、電力制御装置２４の筐体側面に設けられた凹部である。その断面形状は、搭載ガイドの鉛直部３６の断面形状に相補的な形状である。具体的には、鉛直部３６は、円弧状のリブがあるが、全体としては方形の断面形状であり、ガイド受け部４２は、鉛直部３６の方形断面に対し、これを囲む一方が開放した方形の断面形状である。このガイド受け部４２は、電力制御装置２４の側面の段差形状４４と、これに平行に延びるリブ４６により形成される。また、両側共にリブとしてもよく、また両側共に段差形状としてガイド受け部を規定してもよい。

図６から図８は、電力制御装置２４の搭載過程を説明するための図である。電力制御装置２４は、図２に示す矢印のようにブラケット２６の直上に運ばれ、そこから降下される。まず、図６に示すように、ガイド受け部４２の下端を搭載ガイド３４の上部に位置あわせする。このとき、電力制御装置２４が車両前方にずれていると、ガイド受け部４２は、搭載ガイドの傾斜部３８に当接し、傾斜部３８の傾きによって後方に移動される。これによりガイド受け部４２と搭載ガイドの鉛直部３６が係合する。また、これとは逆に電力制御装置２４が車両後方にずれている場合、作業者は、電力制御装置２４を搭載ガイド３４に向けて押して、ガイド受け部４２と搭載ガイドの鉛直部３６を係合させる。この状態から、図７に示すように、鉛直部３６に沿わせるようにして電力制御装置２４を降下させる。さらに、ブラケット２６の載置部３２まで降下させ、ここに載置する。そして、各支持点３０において、ボルトによりブラケット２６に固定する。

搭載ガイドとガイド受け部の断面形状は、上述の概略方形形状に限られない。互いに凹凸が補い合い、嵌り合うような形状（相補的形状）であり、これが鉛直方句に延びていれば、電力制御装置２４の降下を有効にガイドすることができる。例えば、図示される鉛直ガイド３６の円弧断面のリブの形状に合わせ、電力制御装置２４の側面に半円または弓形断面の突条を設け、これらを係合させてガイドを行うことができる。

搭載ガイド３４に沿わせて電力制御装置２４を降下させることにより、降下中の電力制御装置２４の位置が安定し、車体等周囲の構造物との間隔が狭くても、これと接触することを防止することができる。言い換えれば、電力制御装置２４と周囲の構造物との間隔を狭く設計することが許容され、より大きな電力制御装置を搭載することが可能となる。

図２に戻り説明する。ダッシュパネル１４には、動力装置室１２から車室内への音の進入を阻止するために、ダッシュパネルインシュレータ４８が固定されている。ダッシュパネルインシュレータ４８は、ダッシュパネル１４の形状に合わせて成形されて、貼付されている。ダッシュパネルインシュレータ４８は、吸音のために柔らかな材料からできている。このため、組み立て作業の際に、他の部品が当たると損傷する場合がある。前述のように、電力制御装置２４は、ダッシュパネル１４とサスペンション収容部２０の間に搭載される。電力制御装置２４の搭載過程において、電力制御装置２４がダッシュパネルインシュレータ４８に接触して、これを損傷させる場合がある。特に、電力制御装置２４の底面は、筐体の開口を鋼板製の蓋５０で覆った状態となっており（図３，４参照）、この鋼板の周縁がダッシュパネルインシュレータ４８にぶつかると、これを削って損傷させる。また、蓋５０が変形したり、蓋５０と電力制御装置２４の筐体との間を封止するための液体ガスケットがちぎれるなど、電力制御装置２４側も損傷する場合がある。

図９は、電力制御装置２４の車両後方側下端部分と、ダッシュパネルインシュレータ４８の関係を示す図である。図９において上下方向が車両の鉛直方向であり、左右方向が車両前後方向である。電力制御装置２４の筐体５２は、下方に開口しており、この開口５４が蓋５０により覆われて閉じられた状態となっている。蓋５０は周囲をビス５６により筐体５２に固定されている。また、筐体５２と蓋５０の間には、液体ガスケットが塗られ、封止が行われている。液体ガスケットは、塗られた後、若干硬化して弾性を有するようになり、これにより筐体５２、蓋５０の若干の変形を許容して封止が達成される。

蓋５０は、薄板鋼板製であり、図９に示すように、その周縁部５８が筐体５２の外形より突出している。この突出した周縁部５８がダッシュパネルインシュレータ４８に接触すると、これが損傷する場合がある。また、ダッシュパネルインシュレータ４８または他の周囲の構造部材に突出した周縁部５８が接触すると、蓋５０そのものが変形する場合がある。また、蓋５０と筐体５２の接触面からはみ出した液体ガスケットが周囲の構造部材体等に引き剥がされ、これに伴って、接触面内の液体ガスケットが引き出されてちぎれ、封止が十分でなくなる場合がある。

この周縁部５８の周囲構造部材への接触を防止するため、この電力制御装置２４は、突出した周縁部５８を覆う保護カバー６０を有している。保護カバー６０は、円弧状の断面形状を有し、突出した周縁部５８を覆っている。また、保護カバー６０は、蓋５０または筐体５２にビス止め、溶接などの方法で固定されたステー６２により支持される。図９では、蓋５０に溶接固定されたステー６２を示している。保護カバー６０の断面形状である円弧は、そのそれぞれの端が、外側に向かないよう少なくとも電力制御装置２４の側面または底面に平行な方向に向くようになっている。これにより、保護カバー６０の端がダッシュパネルインシュレータ４８を損傷することを防止している。

図１０も、図９と同様、電力制御装置２４の後方下端部分とダッシュパネルインシュレータ４８の関係を示した図である。図９と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。筐体５２の開口５４の外側の縁には、肉厚部６４が設けられている。肉厚部６４は、筐体５２より突出した周縁部５８（図９参照）よりも後方に張り出すように設けられている。これにより、突出した周縁部５８がダッシュパネルインシュレータ４８等の周辺構造部材と接触することが防止される。また、肉厚部６４自身の下端も角が円弧形状にされており、インシュレータ４８等の損傷が抑制されている。肉厚部６４は、電力制御装置２４の搭載作業において、蓋５０の周縁部５８がダッシュパネルインシュレータ４８に接触する可能性がある部分に設けてよい。または、この部分のみに設けるようにもできる。

前述のように、電力制御装置２４をブラケット２６に降下させる際、電力制御装置２４をブラケットの搭載ガイド３４に沿わせて降下させるようしており、これにより降下中の電力制御装置２４の姿勢が安定する。特に、搭載ガイド３４が電力制御装置２４の車両前方に向いた側面に当接するため前後方向の位置が安定し、後方のダッシュパネルインシュレータ４８等の周辺部材に電力制御装置２４が接触することを抑制することができる。さらに、電力制御装置２４の車両後方に向いた側面において、ダッシュパネルインシュレータ４８を損傷する可能性が高い部分である蓋５０の周縁部を保護カバー６０で覆う、または筐体に肉厚部６４を設けて周縁部が突出しないようにすることにより、この部分がダッシュパネルインシュレータ４８に接触しても、インシュレータの損傷が発生しがたくしている。また、保護カバー６０，肉厚部６４を設けることによって、ダッシュパネルインシュレータ等との間隔が狭くなったとしても、搭載ガイド３４により電力制御装置２４の姿勢、位置を安定させることができ、接触の発生が抑制される。

１０ 車体、１２ 動力装置室、１４ ダッシュパネル、２０ サスペンション収容部、２２ 上部取付け部、２４ 電力制御装置、２６ ブラケット、３２ 載置部、３４、搭載ガイド、３６ 鉛直部、３８ 傾斜部、４２ ガイド受け部、４８ ダッシュパネルインシュレータ、５０ 蓋、５２ 筐体、５４ 開口、５８ 周縁部、６０ 保護カバー、６４ 肉厚部。

Claims (6)

1. 自動車用電動動力装置および自動車用蓄電装置の入出電力を制御する電力制御装置の搭載構造であって、
   車体に装着され、電力制御装置が載置され固定されるブラケットを含み、
   ブラケットは、電力制御装置が載置される載置部と、車体に装着されたときに前記載置部から鉛直上方に向けて延びる鉛直部およびこの鉛直部の先端に鉛直部に対して外側に傾斜して設けられる傾斜部を有する搭載ガイドと、を有し、
   電力制御装置は、当該電力制御装置の側面に搭載ガイドの断面形状と相補的な断面形状を有するガイド受け部を有し、
   電力制御装置を搭載する際には、搭載ガイドとガイド受け部は係合し、搭載ガイドは、当該搭載ガイドに沿って当該電力制御装置を前記載置部へと案内する、
   電力制御装置の搭載構造。
2. 請求項１に記載の電力制御装置の搭載構造であって、
   電力制御装置は、開口を有する筐体と、前記開口を覆う鋼板製の蓋と、を有し、
   電力制御装置の、ガイド受け部が設けられた位置と反対側の位置において、前記蓋が筐体の外形より突出しないように、筐体の開口縁部に肉厚部が設けられている、
   電力制御装置の搭載構造。
3. 請求項１に記載の電力制御装置の搭載構造であって、
   電力制御装置は、開口を有する筐体と、前記開口を覆う鋼板製の蓋と、を有し、
   電力制御装置は、ガイド受け部が設けられた位置と反対側の位置に、前記蓋の、筐体の外形より突出した縁部を覆う保護カバーを有する、
   電力制御装置の搭載構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電力制御装置の搭載構造であって、
   電力制御装置は、自動車の、前記自動車用電動動力装置を収容する動力装置室内の、懸架装置上部取り付け部と、車室との隔壁との間に搭載される、
   電力制御装置の搭載構造。
5. 自動車用電動動力装置および自動車用蓄電装置の入出電力を制御する電力制御装置の搭載方法であって、
   電力制御装置が載置される載置部と、車体に装着されたときに前記載置部から鉛直上方に延びる鉛直部およびこの鉛直部の先端に鉛直部に対して外側に傾斜して設けられる傾斜部を有する搭載ガイドと、を有するブラケットを車体に装着するステップと、
   搭載ガイドの断面形状と相補的な断面形状を有するガイド受け部を側面に有する電力制御装置を、ガイド受け部を搭載ガイドに係合させ、かつ搭載ガイドに沿わせて前記載置部へと降下させ、ブラケットに載置するステップと、
   前記載置部に載置された電力制御装置をブラケットに固定するステップと、
   を有する電力制御装置の搭載方法。
6. 請求項５に記載の電力制御装置の搭載方法であって、
   電力制御装置は、自動車の、前記自動車用電動動力装置を収容する動力装置室内の、懸架装置上部取り付け部と、車室との隔壁との間に搭載される、
   電力制御装置の搭載方法。

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