JP2014004847A - ハイブリッド車の電力線支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、空気を断熱層として用いる簡単な構造で、エンジンの排気路部材と接近する電力線の遮熱が十分に行えるハイブリッド車の電力線支持構造を提供する。
【解決手段】本発明の電力線支持構造は、電力線１８の外周部に遊嵌される筒状部材２７と、電力線の軸方向各部の外周面と同電力線の外周面と対応する筒状部材２７の内周面間にそれぞれ介在され、筒状部材内で電力線の軸方向各部を保持する複数の保持部材３０とを備え、保持部材を、それぞれ排気路部材と接近している電力線部分を避けた地点に配置し、排気路部材と接近している電力線部分の周囲に空気層３２を形成する構造とした。同構成により、排気路部材と接近する電力線部分は、空気層、筒状部材で覆われるだけでなく、電力線部分の周りの空気層には、断熱を損なう要因となる部材は無いので、排気路部材からの熱は、筒状部材、空気層により、十分に断熱される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車体に、モータ、エンジンを搭載したハイブリッド車の電力線支持構造に関する。

ハイブリッド車の多くは、走行用エンジンの出力側に三相交流モータ（以下、モータという）を連結したパワーユンットを用いて、複数の走行モード、例えばエンジンで走行したり、エンジンの出力をアシストしたり、モータで走行したりしている。
ハイブリッド車には、スペースの効率的な利用から、車体の片側、例えばフロント側のエンジンルームに、エンジンとモータを搭載し、リヤ側のトランクスペースにインバータやバッテリを搭載した車両がある。

こうしたハイブリッド車では、エンジンから排出された排気ガスは、エンジンから車体後部へ延びる排気管（排気路部材に相当）から外部へ排出され、インバータから出力される三相交流電力は、車体前部のモータから延びる三相線（電力線に相当）を通じてモータへ供給される。
ところで、排気管や三相線は、車体中央の客室を経るために、いずれも支持構造を用い車体のフロア下を通すというレイアウトで据え付けられるが、エンジン、モータ、インバータの搭載位置によっては、三相線の一部と排気管の一部とが近接（接近）するというレイアウトが余儀なくされることがある。

ところが、三相線は、導電部材を心材としてその周りを合成樹脂材など絶縁部材で被覆した線材が用いられるため（熱の影響を受けやすい）、上記のような近接したレイアウトになると、三相線が、排気管から発する熱で損傷するおそれがある。
そのため、三相線を熱害から護るよう、通常、排気管を囲うように遮熱板を設けることが行われる。しかし同構造は、熱が車体側にこもりやすく、車体側に熱を逃がす手立てを講じるという構造が求められる。しかも、三相線に対する遮熱が十分に確保できないことがある。

そこで、三相線に遮熱構造を設けることが考えられる。これには、コスト的負担が少なくてすむ構造が求められるため、例えば特許文献１の図２に開示されているようなシース構造、すなわち三相線に、三相線を構成する各線材間に、三相線の軸方向に延びる細長形状の充填要素部材を配置し、この充填要素部材、三相線の各線材の周りをシース部材で密に覆った支持構造を、遮熱構造として利用することが考えられる。

特開２００８−１２４０１９公報（図２）

同電力線支持構造は、確かにシース部材が遮熱板として機能し、充填要素部材、線材、シース部材間の隙間（空気の層）が断熱層として機能する。しかし、三相線や充填要素部材は、シース部材の内面と直に接触しているため、排気管と接近している領域では、排気管からの熱が、シース部材から三相線へ伝わり、三相線の各部を損傷させてしまうおそれがある（熱害）。

そこで、本発明の目的は、空気を断熱層として用いる簡単な構造で、エンジンの排気路部材と接近する電力線の遮熱が十分に行えるようにしたハイブリッド車の電力線支持構造を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、電力線支持構造として、電力線の外周部に遊嵌される筒状部材と、電力線の軸方向各部の外周面と同電力線の外周面と対応する筒状部材の内周面間にそれぞれ介在され筒状部材内で電力線の軸方向各部を保持する複数の保持部材とを備え、保持部材を、それぞれ排気路部材と接近している電力線部分を避けた地点に配置し、排気路部材と接近している電力線部分の周囲に空気層を形成することとした。

同構成によると、排気路部材と接近する電力線部分は、空気層、筒状部材で覆われる。このとき同電力線部分の周りの空気層には、断熱を損なう要因となる部材、具体的には筒状部材と電力線間に介在される部材は全く無い。このため排気路部材から発する熱は、筒状部材の遮熱効果、空気層の断熱効果により、十分に断熱される。
請求項２に記載の発明は、さらに簡単に電力線部分の周りに空気層が形成されるよう、保持部材には、熱膨張性樹脂部材から構成される部材を用いた。

請求項３に記載の発明は、モータ駆動で最も利用される三相線で遮熱効果が容易に確保されるよう、電力線として、三相交流の電力をモータへ導く三相線を用いるものとした。

請求項１の発明によれば、電力線支持構造により、排気路部材と接近する電力線部分は、空気層、筒状部材で覆われる。しかも、電力線部分の周りの空気層には、断熱を損なう要因となる部材は無いので、排気路部材からの熱は、筒状部材の遮熱効果、空気層の断熱効果により、十分に断熱される。つまり、電力線支持構造により、排気路部材と接近する電力線部分は、排気路部材の熱から効果的に保護される。

したがって、空気を断熱層として用いる簡単な電力線支持構造で、エンジンの排気路部材と接近する電力線の遮熱を十分に行うことができる。
請求項２の発明によれば、保持部材に熱膨張性樹脂部材を用いると、どのような断面形状の電力線や筒状部材でも、電力線の所定位置の外周面に保持部材を設け、保持部材を電力線と共に筒状部材内に収め、外部から熱を加えるだけで（例えば排気路部材からの熱）筒状部材内の電力線は、熱膨張性樹脂部材の膨張により保持されるから、簡単に、排気路部材と接近する電力線部分の周りに空気層を形成することができる。

請求項３の発明によれば、モータ駆動で最も利用される三相線で遮熱効果が容易に確保できる。

本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド車の電力線支持構造を、エンジン排気系、モータ電力供給系と共に示す斜視図。 エンジン排気系の排気路部材の一部と電力供給系の電力線の一部とが近接（接近）している個所を示す図１中の矢視Ａ方向から見た下面図。 電力線支持構造（筒状部材、空気層、保持部材）にて、排気路部材と近接した電力線部分を遮熱している各部の構造を示す図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図 同排気路部材を避けた地点に設けた保持部材を示す図３中のＣ−Ｃ線に沿う断面図。 同排気路部材と接近した電力線部分の周りに形成された空気層を示す図３中のＤ−Ｄ線に沿う断面図。 同空気層を形成する作業を説明するための斜視図。 本発明の第２の実施形態の要部を示す断面図。 本発明の第３の実施形態の要部を示す断面図。

以下、本発明を図１ないし図６に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
図１は、本発明を適用したハイブリッド車のエンジン排気系、モータ電力供給系を示した図を示し、図２は、同系の一部を車体下面から見た図を示している。
ハイブリッド車の各部を説明すると、図１中１は、ハイブリッド車の車体を示している。車体１は、詳細には図示していないが、例えばフロントにエンジンルームをもち、リヤにトランクスペースをもち、中央に客室をもつ。

このうちエンジンルーム（車体前部）には、パワーユニット３が搭載されている。パワーユニット３は、走行用のエンジン４、同エンジン４の出力側に設けた変速機５、同変速機５と共にエンジン２の出力側に設けた交流同期モータ６（本願のモータに相当、以下、単にモータ６という）を有して構成される。変速機５の出力部は、図示はしないがデファレンシャル装置を介して車体左右の前輪８（駆動輪）に連結され、車両を複数の走行モード、例えばエンジン４からの出力だけで走行させたり、モータ６の出力でエンジン４の出力をアシストしながら走行させたり、モータ４の出力だけで走行させるようにしている。

ちなみにエンジン４の排気側には、排気マニホルド（図示しない）、さらには排気管１１を介して、サブ触媒ユニット７、メイン触媒ユニット１２、サイレンサ１３（いずれも排気路部材に相当）などが順に接続されている。これら各部材で構成されるエンジン４の排気路１４が、エンジンルームから、客室下を通り、車体後部へ向かって延びている。
トランクスペース（車体後部）には、例えばバッテリ１６、インバータ１７などが搭載される。インバータ１７はバッテリ１６と接続される。インバータ１７は、電力線、例えば三相線１８を介して、車体フロント側のモータ６とも接続されている。これで、バッテリ１６に蓄えた電力（直流）をインバータ１７で周波数変換（三相交流電力）してモータ６へ供給したり、回生ブレーキによってモータ６で発電された電力（交流）を直流に変換してバッテリ１６へ供給（充電）できるようにしている。ちなみに三相線１８は、例えば図４および図５に示されるように導電部材を心材１９ａとしてその周りを合成樹脂材など絶縁部材１９ｂで被覆した線材１９ｃを三本、束にした電力線材で構成される。

ここで、エンジン１から延びる排気管１１、モータ６から延びる三相線１８は、客室を考慮して、いずれも図１および図２に示されるように客室（車体）のフロア２１下を通して、車体後部へ延ばしている。この排気管１１、三相線１８のレイアウトを用いて、排気管１１を大気開放させ、三相線１８をインバータ１７と接続させている。
このとき、図１および図２に示されるように排気管１１や三相線１８は、エンジン４、モータ６、インバータ１７などの搭載位置により、排気管１１の一部と三相線１８の一部とが近接（接近）することがある。図１、２中のα域は、その両者が近接（接近）している領域を示している。例えばα域は、ここではフロア２１のフロアトンネル部２１ａ端（図２のみ図示）とエンジンルーム間で生じている交差部β、すなわち排気管１１の上流部分と、モータ６に近い三相線部分とが接近しながら交差している部位である。むろん、他に接近する個所があれば、その部分もα域に相当する。

この交差部βの三相線部分１８ａ（排気管と接近する三相線部分）は、遮熱機能を有する電力線支持構造２５で支持されている。この電力線支持構造２５には、排気管１１と接近している三相線１８の周り、ここでは、交差部βの三相線部分を含んだ三相線部分１８ａの所定長さ域の周りに空気層を形成して、三相線１１を支持する構造が用いられている。この詳しい構造が、図２〜図５に示されている。電力線支持構造２５には、図２および図３に示されるように例えば遮熱用の筒部材２７（本願の筒状部材に相当）と複数の保持部材３０とを組み合わせた構成が用いられている。図２は、交差部βを下側から見た図（図１中の矢視Ａ）を示し、図３は、三相線部分１８ａに施した断熱層の断面図（図２中のＢ−Ｂ線）を示している。

電力線支持構造２５を構成する筒部材２７は、束となった三相線１１より外径寸法の大きい所定長さを有した耐熱性のパイプ部材、例えば鋼管（電縫鋼管など）から構成してある。この筒部材２７が、排気管１１部分と接近している三相線部分１８ａ（最も排気管１１部分からの熱の影響を受けやすい部位）を含む三相線１８の外周部に渡り遊嵌されている。具体的には、筒部材２７は、例えばモータ６側からフロア２１下で水平に配置されるまでといった、交差部βを含むエンジン４から近い区域の三相線部分の外周部に遊嵌してある。この筒部材２７にて、排気管１１部分から三相線部分１８ａへ向かう熱を遮るようにしている。ちなみに、筒部材２７は、三相線１８のレイアウトにならう形状で曲成してある。

電力線支持構造２５を構成する保持部材３０は、図２および図３に示されるように筒部材２７内の軸方向各部に点在して配置されるドーナツ状（環状）の部材からなる。詳しくは複数の保持部材３０は、いずれも三相線１８の外周面と筒部材２７の内周面との間に介在されるものである。この介在によって、筒部材２７内で三相線１８を支持させている。具体的には保持部材３０には、例えば熱が加わると膨張する熱膨張性樹脂部材が用いられ、熱膨張性樹脂部材の膨張を利用して、三相線１８を保持している。詳しくは図６に示されるように三相線１８（束）の外周面に熱膨張性樹脂部材をドーナツ状に巻き付けた後、筒部材２７内に、三相線１８と共に熱膨張性樹脂部材を挿入して、外部から熱を加えると（例えば排気管１１からの熱）、熱膨張性樹脂部材が筒部材２７の内面と突き当たるまで膨張して、図４に示されるように筒部材２７内の三相線１８を、筒部材２７の壁面から離れた地点、すなわち筒部材２７内の中央の地点で保持する（図３中Ｃ−Ｃ断面）。

そして、筒部材２７の外周面上の各部、例えば両端部（交差部βを挟んだ両側）が、ブラケット部材３１（一点鎖線で図示）を介して、車体１に支持（固定）してある（図１，２）。
これら保持部材３０は、図３に示されるように排気管１１部分と接近している三相線部分１８ａの領域γを避けた地点に配置されている。具体的には保持部材３０は、交差部βの排気管１１部分から遠ざけた地点、例えば同排気管１１部分を挟んだ両側の地点Ｓ１，Ｓ２と、同じく筒部材２７の末端Ｓ３との三か所の地点に配置してある。こうした保持部材３０の配置（点在）により、図３および図５（図３中Ｄ−Ｄ断面）に示されるように排気管１１部分と接近する三相線部分１８ａの周囲（外周部）に、空気の層、すなわち断熱をなす空気層３２を形成している。この空気層３２にて、排気管１１と接近する三相線１８の個所が遮熱されるようにしている。つまり、遮熱機能がもたらせられる。

このように構成された電力線支持構造２５により、交差部βの三相線部分１８ａには、排気管１１部分からの熱に対し、筒部材２７による遮熱、三相線１８部分の周りの空気層３２による断熱が施される。
このとき、排気管１１と接近する三相線１８の領域γ周りの空気層３２には、断熱を損なう要因となる部材、例えば筒部材２７と三相線１８間に介在されるような部材は、保持部材３０を含め全く無い。つまり、断熱空間だけとなる。これにより、交差部βの排気管１１部分からの熱は、筒部材２７の遮熱効果、空気層３２の断熱効果により、十分に遮られる。つまり、熱害を受けやすい交差部βの三相線１８は、排気管１１の熱から効果的に保護される。

したがって、空気層３２を形成する簡単な電力線支持構造２５だけで、排気管１１からの熱害を受けやすい三相線１８（排気管と接近する三相線部分）を十分に遮熱することができる。特にモータ駆動で最も利用される三相線１８は、容易に遮熱効果が確保しやすい。
しかも、保持部材３０に、熱膨張性樹脂部材を用いると、どのような断面形状の三相線１８や筒部材２７でも、三相線１８の外周面の所定位置に保持部材３０を配置し、保持部材３０を三相線１８と共に筒部材２７内に収め、外部から熱を加えるだけで、熱膨張性樹脂部材の膨張により、筒部材２７内で三相線１８を保持できるから、簡単に排気管１１と接近する三相線１８の周りに空気層３２を形成することができる。

そのうえ、筒部材２７は、三相線１８の静電シールド効果も発揮する。
図７は、本発明の第２の実施形態を示す。
本実施形態は、筒状部材を、第１の実施形態で挙げたような電縫鋼管などパイプ部材でなく、両端を接合する接合式のパイプ部材３７から構成したものである。このようにしても第１の実施形態と同様の効果を奏する。

図８は、本発明の第３の実施形態を示す。
本実施形態は、筒状部材を、第１の実施形態で挙げたような電縫鋼管などパイプ部材でなく、薄板部材を筒形に曲げて両端を接合してなる接合式の筒状部材４７から構成したものである。このようにしても第１の実施形態と同様の効果を奏する。
但し、図７，８において第１の実施形態と同じ部分には、同一符号を付して、その説明を省略した。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、電力線の一部に筒状部材を設ける例を挙げたが、これに限らず、例えば図１中の二点鎖線Ｌに示されるように電力線の全体に渡り筒状部材を設けて、排気管と接近する電力線部分に空気層を形成するようにしても構わない。

１ 車体
４ エンジン
６ モータ
１１ 排気管（排気路部材）
１８ 三相線（電力線）
２５ 電力線支持構造
２７ 筒部材（筒状部材）
３０ 保持部材
３２ 空気層

Claims (3)

1. 車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンの出力側に連結されたモータと、前記エンジンから排出された排気ガスを外部へ導く排気路部材と、前記モータへ電力を導く電力線とを有し、前記排気路部材と電力線とが一部接近して配設されるハイブリッド車の電力線支持構造であって、
   前記電力線の外周部に遊嵌される筒状部材と、前記電力線の軸方向各部の外周面と同電力線の外周面と対応する前記筒状部材の内周面間にそれぞれ介在され、前記筒状部材内で前記電力線の軸方向各部を保持する複数の保持部材とを備え、
   前記保持部材が、それぞれ前記排気路部材と接近している電力線部分を避けた地点に配置され、前記排気路部材と接近している電力線部分の周囲に、空気層を形成してなる
   ことを特徴とするハイブリッド車の電力線支持構造。
2. 前記保持部材は、熱膨張性樹脂部材から構成されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の電力線支持構造。
3. 前記電力線は、三相交流の電力を前記モータへ導く三相線であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車の電力線支持構造。

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