JP2015137010A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】制御線の損傷を抑制する。
【解決手段】電動車両は、電動機を収容するトランスアクスルケース２０と、制御ユニットを収容するユニットケース３０と、これらを固定するブラケット５０と、電動機と制御ユニットとを接続する制御線４０と、ユニットケースがトランスアクスルケースに対して相対移動した際に、相対移動に伴って回動するブラケット５０の回動量を規制する規制部とを備える。規制部は、ブラケット５０がトランスアクスルケースに取り付けられた部分を中心としてブラケット５０がトランスアクスルケースに近づく側に回動する際に、制御線４０が延びきるよりも前の時点でブラケット５０の回動が止まるようにブラケット５０の回動量を規制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、走行用の動力源として電動機を搭載した電動車両に関する。

特開２０１２−１６６６５３号公報（特許文献１）に開示されているように、トランスアクスルケースにユニットケースを固定する技術が知られている。トランスアクスルケースは、電動車両が走行するための動力源である電動機などを収容しており、ユニットケースは、電動機を制御する制御ユニットなどを収容している。電動機および制御ユニットは、制御線を介して互いに電気的に接続されている。

特開２０１２−１６６６５３号公報

車両衝突時など、車両が外部から荷重を受けた際に、ユニットケースとトランスアクスルケースとが相対的に移動することがある。相対移動量が大きい場合、ユニットケース内の制御ユニットとトランスアクスルケース内の電動機とを接続している制御線に損傷が生じる恐れがある。制御線が損傷した場合には、たとえば電動機を用いた走行制御や、電動機を用いた充放電制御を行なうことが困難になる。

電動車両においては、ユニットケース内の制御ユニットとトランスアクスルケース内の電動機とを接続している制御線に損傷が生じることを抑制することが求められている。

電動車両は、電動機を収容するトランスアクスルケースと、制御ユニットを収容するユニットケースと、上記電動機と上記制御ユニットとを電気的に接続する制御線と、上記ユニットケースおよび上記トランスアクスルケースの双方に取り付けられ、上記ユニットケースを上記トランスアクスルケースに固定するブラケットと、上記ユニットケースが上記トランスアクスルケースに対して相対的に移動した際に、相対移動に伴って回動する上記ブラケットの回動量を規制する規制部と、を備え、上記規制部は、上記ブラケットが上記トランスアクスルケースに取り付けられた部分を中心として上記ブラケットが上記トランスアクスルケースに近づく側に回動する際に、上記制御線が延びきるよりも前の時点で上記ブラケットの回動が止まるように上記回動量を規制する。

好ましくは、上記規制部は、上記ブラケットに形成され上記トランスアクスルケース側に突出する突起部を含み、上記ブラケットが上記トランスアクスルケースに近づく側に回動した際、上記突起部が上記トランスアクスルケースに当接することにより上記ブラケットの回動が止まる。

上記構成によれば、規制部によって、制御線が伸びきるよりも前の時点でブラケットの回動が止まるようにブラケットの回動量が規制されるため、制御線に過度な引張力が作用することは抑制され、ひいては制御線に損傷が生じることを抑制できる。

実施の形態における電動車両の駆動部収容室内の構成を示す平面図である。 実施の形態における電動車両の駆動部収容室内の構成を示す側面図である。 実施の形態における電動車両に備えられるトランスアクスルケース、ユニットケース、制御線およびブラケットなどを拡大して示す側面図である。 図３に対応する斜視図である。 図４中のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態における電動車両が前面衝突したときなどの様子を示す側面図である。

実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。同一の部品および相当部品には、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

図１は、電動車両１０の駆動部収容室１５内の構成を示す平面図である。図２は、電動車両１０の駆動部収容室１５内の構成を示す側面図である。図１および図２において、矢印Ｌは車両左方向を示し、矢印Ｒは車両右方向を示し、矢印Ｆは車両前進方向を示し、矢印Ｂは車両後退方向を示し、矢印Ｄは鉛直方向下方を示し、矢印Ｕは鉛直方向上方を示す。

図１および図２に示すように、電動車両１０は、サイドメンバ１１Ｌ，１１Ｒ、ラジエータ１２、隔壁１３、フードパネル１４（図２）、駆動部収容室１５、エンジンユニット１６（図１）、車輪１７（図２）、トランスアクスルケース２０、ユニットケース３０、制御線４０、およびブラケット５０，６０を備える。

サイドメンバ１１Ｌ，１１Ｒは、車両の左右両側において車両前後方向に延在する。ラジエータ１２は、サイドメンバ１１Ｌ，１１Ｒによって上下方向に沿う姿勢で支持される。駆動部収容室１５（エンジンコンパートメントともいう）は、車両の前部に位置する。駆動部収容室１５の上方は、フードパネル１４によって覆われ、駆動部収容室１５の後方は、隔壁１３によって車室内と仕切られる。

エンジンユニット１６およびトランスアクスルケース２０は、駆動部収容室１５内に配置される。エンジンユニット１６は、内燃機関として機能する。トランスアクスルケース２０は、たとえばアルミダイカスト製であり、エンジンユニット１６に隣接するように配置される。トランスアクスルケース２０は、電動機２１，２２（図２）およびこれらの出力軸に連結される駆動力伝達装置（デファレンシャルギアなど）などを収容している。

電動車両１０は、ハイブリッド自動車として機能する。すなわち、エンジンユニット１６および／または電動機２１，２２（モータジェネレータともいう）で生成された動力は、図示しない車軸等を介して車輪１７に伝達され、電動車両１０の走行に供される。電動車両１０の減速時には、車輪１７から電動機２１，２２の少なくとも一方に動力が入力され、回生発電が行われる。

トランスアクスルケース２０の上部には、制御ユニット３３（図５参照）を収容するユニットケース３０が固定される。ユニットケース３０は、たとえばアルミ合金製であり、ブラケット５０，６０によってトランスアクスルケース２０に固定される（詳細は後述する）。図２に示すように、ユニットケース３０は、その上面３１が前方に向かって下がるように傾斜した姿勢でトランスアクスルケース２０に固定される。ユニットケース３０の前端縁、すなわち、ユニットケース３０のうちの前方側に位置する上側角部３２は、トランスアクスルケース２０の前方縁部よりも車両後方側となるように配置されている。

上述のとおり、ユニットケース３０には制御ユニット３３（図５）が収容される。制御ユニット３３には、たとえば直流電圧と交流電圧との間で双方向に変換可能なインバータが含まれる。制御ユニット３３には、電動車両１０における電力制御全般を司るパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）が含まれていてもよい。制御ユニット３３には、車載バッテリ（図示せず）から供給される直流電圧を昇圧してインバータに供給する一方、回生時にインバータから供給される直流電圧を降圧して車載バッテリに充電するための昇降圧コンバータが含まれていてもよい。

ユニットケース３０とトランスアクスルケース２０との間には、制御線４０が延びている。制御線４０は、ユニットケース３０内の制御ユニット３３（図５）とトランスアクスルケース２０内の電動機２１，２２とを電気的に接続する。本実施の形態では、計６本の制御線４０が用いられており、電動機２１，２２は三相交流回転電機である。すなわち、３本の制御線４０は制御ユニット３３（インバータ）と電動機２１とを接続し、他の３本の制御線４０は制御ユニット３３（インバータ）と電動機２２とを接続している。

図３は、トランスアクスルケース２０、ユニットケース３０、制御線４０およびブラケット５０，６０などを拡大して示す側面図である。図４は、図３に対応する斜視図である。図３および図４に示すように、トランスアクスルケース２０の前部には、前方に向かって突出する台座２３が設けられ、トランスアクスルケース２０の後部には、後方に向かって突出する台座２６が設けられる。

ブラケット５０は、ユニットケース３０およびトランスアクスルケース２０の双方に取り付けられる。ブラケット６０も、ユニットケース３０およびトランスアクスルケース２０の双方に取り付けられる。具体的には、ブラケット５０の上部は、ユニットケース３０の前面下部に取り付けられ、ブラケット５０の下部は、トランスアクスルケース２０の台座２３に取り付けられる。ブラケット６０の上部は、ユニットケース３０の後面下部に取り付けられ、ブラケット６０の下部は、トランスアクスルケース２０の台座２６に取り付けられる。ブラケット５０，６０により、ユニットケース３０はトランスアクスルケース２０に固定される。

ブラケット５０は、トランスアクスルケース２０の前方上部面２４に対向するベース部５３（図４）と、ベース部５３の下方に連設された下固定部５１と、ベース部５３の上方に連設された上固定部５２と、ベース部５３からトランスアクスルケース２０（前方上部面２４）側に突出するようにベース部５３に形成された一対の突起部５４，５４とを含んでいる。一対の突起部５４，５４は、車両の幅方向（左右方向）に沿って並んでおり、トランスアクスルケース２０の前方上部面２４に間隔を空けて対向している。

トランスアクスルケース２０の台座２３には、ボルト５５，５５（図４）に対応するネジ穴が形成されており、ブラケット５０の下固定部５１は、これらのネジ穴に螺合するボルト５５，５５を用いて台座２３に固定される。ブラケット５０の上固定部５２も、図示しないボルトなどを用いてユニットケース３０の前面下部に固定される。ブラケット６０も、ブラケット５０と略同様に構成され、ボルトなどを用いてユニットケース３０をトランスアクスルケース２０の台座２６に固定している。ユニットケース３０は、ブラケット５０，６０によって前後方向の両端が支持された状態を形成している。

図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。図５を参照して、上述のとおり、ユニットケース３０とトランスアクスルケース２０との間には、制御線４０が延びている。制御線４０は、柔軟性を有するケーブル部４１と、ケーブル部４１の両端にそれぞれ設けられたコネクタ部４２，４３とを含んでいる。コネクタ部４２は、ユニットケース３０内の制御ユニット３３の近傍に設けられたコネクタに接続され、コネクタ部４３は、トランスアクスルケース２０内の電動機２１，２２の近傍に設けられた他のコネクタに接続されている。

本実施の形態では、ユニットケース３０がトランスアクスルケース２０（電動機２１，２２）の直上に搭載されていることで、制御線４０の余裕長を短くすることができ、コスト低減が図られている。ここでいう余裕長とは、たとえば、ケーブル部４１の長さから、コネクタ部４２とコネクタ部４３とを直線で結んだときの距離（図５中で点線で示す部位の長さ寸法）を差し引いた値である。

図６は、電動車両１０が前面衝突したときなど、ユニットケース３０が前方側から荷重を受けてユニットケース３０がトランスアクスルケース２０に対して後方に向かって相対的に移動する様子を示す側面図である。ユニットケース３０の前方側からの荷重は、ユニットケース３０に直接的に作用するか、または、後退移動したフードパネル１４（図１）やラジエータ１２（図１）を介してユニットケース３０に間接的に作用する。

上述のとおり、ユニットケース３０は、ブラケット５０，６０によって前後方向の両端が支持された状態を形成している。ユニットケース３０に荷重が加わることによって、ユニットケース３０はトランスアクスルケース２０に対して後方に向かって相対的に移動すする。この相対移動に伴って、ブラケット５０，６０は、トランスアクスルケース２０に締結された部分を中心として後方側に回動する。

より具体的に、ブラケット５０は、ボルト５５により台座２３に取り付けられた下固定部５１を中心として、その上固定部５２の側が後方側に移動する。ブラケット５０は、図６中の白色矢印に示すようにトランスアクスルケース２０（前方上部面２４）に近づくように回動する。ブラケット５０は、実線で示す当初の搭載位置から、車両後方側で且つ斜め下方に向かって略円弧状の軌道で回動することになる。ブラケット５０の回動後の状態や、ユニットケース３０の後退移動後の状態は、図６中において一点鎖線で示される。

本実施の形態では、ブラケット５０がトランスアクスルケース２０（前方上部面２４）に近づくように回動する際に、制御線４０が伸びきるよりも前の時点でブラケット５０の突起部５４がトランスアクスルケース２０の前方上部面２４に当接するように構成されている。制御線４０が伸びきるとは、たとえば制御線４０が伸張して制御線４０に損傷が生じることを意味する。

突起部５４が前方上部面２４に当接することによって、ブラケット５０の回動が阻止される。すなわち、突起部５４は「規制部」として機能することができ、制御線４０が伸びきるよりも前の時点でブラケット５０の回動が止まるようにブラケット５０の回動量を規制する。突起部５４と前方上部面２４との当接によって制御線４０に過度な引張力が作用することが抑制されるため、ひいては制御線４０に損傷が生じることは抑制され、車両の高圧安全性を向上させることが可能となる。

制御線４０の余裕長を長くとっておくことも、制御線４０の損傷を回避する１つの方法であるが、そうすると制御線４０の製造に要するコストが高くなる。したがって、トランスアクスルケース２０とユニットケース３０との間の間隔、突起部５４の突出量、突起部５４と前方上部面２４との間の間隔、突起部５４の形成位置、ならびに制御線４０の長さ（余裕長）などを勘案し、制御線４０の損傷を十分に抑制可能な範囲で、より製造コストが安くなるようにこれらを総合的に設計するとよい。

制御線４０の損傷を抑制可能とする構成としては、次のような例示も可能である。すなわち、ブラケット５０がボルト５５を中心として前方上部面２４に当接するまで回動させたときに形成される軌跡の長さが、制御線４０の余裕長よりも短くなるように設定された構成を例示できる。当該構成によれば、制御線４０の余裕長が用い尽くされるよりも前に、ブラケット５０の突起部５４が前方上部面２４に当接するため、制御線４０の損傷が抑制される。突起部５４に対応する部位を、前方上部面２４に設けた場合であっても同様の効果が得られる。突起部５４に対応する部位を、ブラケット５０および前方上部面２４の双方に設けた場合であっても同様の効果が得られる。「規制部」に相当する部位は、ブラケット６０の側に設けてもよい。

ユニットケース３０に荷重が加わった際には、ブラケット５０の下固定部５１をトランスアクスルケース２０の台座２３に固定するために用いられる締結ボスも損傷する場合がある。締結ボスの損傷を抑制するためには、締結ボスに損傷が発生するユニットケース３０の相対移動距離よりも、ブラケット５０の突起部５４が移動してトランスアクスルケース２０の前方上部面２４に当接するまでの距離の方が短くなるように構成するとよい。当該構成によれば、締結ボスに損傷が発生する分だけトランスアクスルケース２０が相対移動するよりも前に、ブラケット５０が前方上部面２４に当接する。当該当接により締結ボスに作用する負荷が低減され、ひいては締結ボスの損傷が抑制可能となる。

トランスアクスルケース２０とユニットケース３０との間の間隔や、突起部５４と前方上部面２４との間の間隔は、電動車両１０の通常の走行時にこれらが互いに接触して騒音の原因とならないように所定値以上であることが好ましい。この所定値は、たとえば、ユニットケース３０をトランスアクスルケース２０に固定するために用いられる防振ブッシュの剛性や、ブラケット５０，６０の剛性に応じて決定される。すなわち、トランスアクスルケース２０とユニットケース３０との間の間隔や、突起部５４と前方上部面２４との間の間隔は、電動車両１０の通常の走行時に発生する防振ブッシュの弾性変形量よりも大きくすることが好ましい。あるいは、トランスアクスルケース２０とユニットケース３０との間の間隔や、突起部５４と前方上部面２４との間の間隔は、電動車両１０の通常の走行時に発生するブラケット５０，６０の弾性変形量よりも大きくすることが好ましい。

以上の電動車両１０については、走行用動力源にエンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド自動車を例に説明したが、上記の思想はモータジェネレータのみを走行用動力源として搭載する電気自動車に適用されてもよいし、二次電池からなるバッテリに加えて燃料電池を搭載した燃料電池車に適用されてもよい。

以上、本発明に基づいた実施の形態について説明したが、今回開示された事項はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 電動車両、１１Ｌ，１１Ｒ サイドメンバ、１２ ラジエータ、１３ 隔壁、１４ フードパネル、１５ 駆動部収容室、１６ エンジンユニット、１７ 車輪、２０ トランスアクスルケース、２１，２２ 電動機、２３，２６ 台座、２４ 前方上部面、３０ ユニットケース、３１ 上面、３２ 上側角部、３３ 制御ユニット、４０ 制御線、４１ ケーブル部、４２，４３ コネクタ部、５０，６０ ブラケット、５１，５２ 固定部、５３ ベース部、５４ 突起部（規制部）、５５ ボルト。

Claims (1)

1. 電動機を収容するトランスアクスルケースと、
   制御ユニットを収容するユニットケースと、
   前記電動機と前記制御ユニットとを電気的に接続する制御線と、
   前記ユニットケースおよび前記トランスアクスルケースの双方に取り付けられ、前記ユニットケースを前記トランスアクスルケースに固定するブラケットと、
   前記ユニットケースが前記トランスアクスルケースに対して相対的に移動した際に、相対移動に伴って回動する前記ブラケットの回動量を規制する規制部と、を備え、
   前記規制部は、前記ブラケットが前記トランスアクスルケースに取り付けられた部分を中心として前記ブラケットが前記トランスアクスルケースに近づく側に回動する際に、前記制御線が延びきるよりも前の時点で前記ブラケットの回動が止まるように前記回動量を規制する、
   電動車両。

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