JP2016055701A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】他の部品との干渉を抑制しながら、車両衝突時に制御基板に衝突荷重が加わることを抑制する車両を提供する。
【解決手段】車両は、フロントコンパートメント内にて、電力変換装置２２が、車両の前後方向における前端が後端より下方に位置するようにトランスアクスル１４上に傾斜して配置されている。電子機器を制御する制御基板３２の一部を収容する突出部３０ａが、車両の前後方向における電力変換装置２２の前後方向の前側であるとともに、車両の上下方向におけるトランスアクスル１４側に設けられている。突出部３０ａは、トランスアクスル１４の前端を含むとともに車両の前後方向に直交する平面４０より車両の前後方向の後側に位置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に関する。特に、車両のフロントコンパートメント内に電力変換装置を搭載した車両に関する。

特許文献１に、ハイブリッド車が開示されている。そのハイブリッド車は、車両のフロントコンパートメント内に、エンジン、トランスアクスル及び電力変換装置等が搭載されている。トランスアクスル内には走行用のモータが内蔵されている。そのモータに電力を供給する電力変換装置は、トランスアクスルの上面に前傾で固定されている。

特開２０１３−２３３８３６号公報

電力変換装置は、スイッチング素子などを制御する回路を実装した制御基板を備える。電力変換装置に要求される機能が多様化、高度化するにつれて、制御基板のサイズも増大している。そのため、制御基板が従来の電力変換装置のケースのサイズより大きくなることが起こり得る。その結果、制御基板を平面視したときに、制御基板が、電力変換装置のケースの外縁より外側に突出することがある。電力変換装置に対して車両の左右方向、前後方向には他のデバイス等が配置されている。そのため、制御基板に合わせて電力変換装置のケースを全体的に大きくすることは困難である。また、電力変換装置のケースを全体的に大きくすると、車両衝突時に電力変換装置、特に制御基板に衝突荷重が加わり易くなる。本明細書は、他の部品との干渉を抑制しながら、車両衝突時に制御基板に衝突荷重が加わることを抑制する車両を提供する。

本明細書が開示する車両は、車両のフロントコンパートメント内にて、電力変換装置が、車両の前後方向における前端が後端より下方に位置するようにトランスアクスル上に傾斜して配置されている。その車両では、電力変換装置のスイッチング素子などを制御する制御基板の一部を収容する突出部が、車両の前後方向における電力変換装置の前側であるとともに、車両の上下方向におけるトランスアクスル側に設けられている。その突出部は、トランスアクスルの前端を含むとともに車両の前後方向に直交する平面より車両の前後方向における後側に位置している。

上記の車両は、車両前方が衝突したときに、衝突荷重がまず、大きな剛体であるトランスアクスルに加わる。そのため、車両衝突時に、電力変換装置に衝突荷重が加わることを抑制することができる。その結果。電力変換装置の破損を抑制することができる。上記したように、電力変換装置は前側の下方（トランスアクスル側）に突出部を備えている。例えば直方体の電力変換装置を傾斜したトランスアクスル上に配置する場合、その電力変換装置の前端は、上方が下方より車両前側に位置する。換言すると、電力変換装置の前端の下方部分が、上方部分よりトランスアクスルの車両前端を含むとともに車両前後方向に直交する平面に対して遠くに位置する。そのため、直方体の電力変換装置を傾斜したトランスアクスル上に配置すると、上記平面と電力変換装置の間に隙間が生じる。上記の車両は、電力変換装置の前端の下方部分に突出部を設けることにより、隙間部分を有効に活用し、他の部品との干渉を抑制しながら車両衝突時に制御基板に衝突荷重が加わることを抑制しつつ、大きな制御基板を搭載することができる。

実施例の車両についてフロントコンパートメント内のデバイスレイアウトを表す斜視図である。 実施例の電力変換装置及びトランスアクスルを表す側面図である。 比較例の電力変換装置及びトランスアクスルを表す側面図である。

図１は、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント２０内を簡略化して示している。フロントコンパートメント２０内には、エンジン１０、トランスアクスル１４、ラジエータ１２、サブバッテリ１６、インバータ２２、エアコン（図示省略）のコンプレッサ２４、リレーボックス２６等が配置されている。なお、トランスアクスル１４には、走行用の駆動力を出力するモータも内蔵されている。トランスアクスル１４は、エンジン１０の出力トルクとモータの出力トルクを合成して駆動輪へ出力する。また、トランスアクスル１４は、エンジン１０の出力トルクを駆動輪とモータへ分配する場合もある。この場合、モータはエンジントルクで発電する発電機として機能する。発電で得た電力で高圧バッテリ（図示省略）が充電される。フロントコンパートメント２０内は、エンジンルーム、あるいは、モータルームと呼ばれることもある。また、トランスアクスル１４は、ドライブトレイン、あるいは、パワートレインと呼ばれることもある。

トランスアクスル１４の上面は、車両前後方向（Ｘ軸方向）の前側が後側より低くなるように傾斜している。インバータ２２は、トランスアクスル１４の上面に固定されている。トランスアクスル１４の上面にインバータ２２を配置することによって、トランスアクスル１４に内蔵されたモータとインバータ２２との距離を短くすることができるとともに、衝突荷重からインバータ２２を保護することができる。モータとインバータ２２の距離が短いと、両者をつなぐパワーケーブルを短くすることができ、送電損失を抑えることができる。

インバータ２２は、トランスアクスル１４の上面に倣って、その前側が後側よりも低くなるように傾斜している。なお、図中のＸ軸が車両の前後方向に対応し、Ｙ軸が車両の横方向（左右方向）に対応し、Ｚ軸が車両の上下方向（鉛直方向）に対応している。また、以下の説明では、車両の前側に位置する部分が車両の後側に位置する部分より低くなる状態を「前傾」と称することがある。

図２に示すように、トランスアクスル１４の上面１４ａは、３本のシャフト（２ａ、２ｂ、２ｃ）の三角形の配列に起因して、Ｘ軸の正方向側（車両の前側）がＸ軸の負方向側（車両の後側）より低くなるように水平面に対して傾斜している。トランスアクスル１４は、前傾している。なお、シャフト２ａ、２ｂはトランスアクスル１４に内蔵されている２個のモータの主軸であり、シャフト２ｃはモータからの出力を車軸に伝達するギア類の主軸である。また、トランスアクスル１４に内蔵されているモータは、ブレーキ時の減速エネルギ（回生エネルギ）を電気エネルギに変換する場合もある。

インバータ２２は、トランスアクスル１４の上面１４ａに配置されている。より具体的には、パワーユニット２３と制御基板３２を収容しているインバータケース３０が、上面１４ａに傾斜して配置されている。そのほか、インバータケース３０には、高容量コンデンサやリアクトルなども収容されるがそれらの図示は省略する。

パワーモジュール２３は、スイッチング素子をモールドした複数のパワーカードと平板型の複数の冷却器を一つずつ交互に積層したユニットである。パワーモジュール２３が、電力を変換する主たるユニットである。制御基板３２は、パワーモジュール２３に内蔵される各スイッチング素子への制御信号（ＰＷＭ信号）を生成する。近年では、高容量コンデンサを急速放電する機能など、様々な機能が要求されてきており、インバータケース３０に収容すべき部品が多くなるとともに、制御基板も大型化する傾向がある。

インバータケース３０の前側に、突出部３０ａが設けられている。突出部３０ａは、インバータケース３０の下方（トランスアクスル１４側）に設けられている。インバータケース３０内において、制御基板３２は、パワーモジュール２３の下方に配置されている。制御基板３２の一部は、突出部３０ａ内に位置している。突出部３０ａは、インバータケース３０の上下方向において、制御基板３２が配置される位置に対応するように設けられている。前述したように、制御基板３２は、パワーモジュール２３のみならず、例えば高容量コンデンサの放電制御などの機能も有する。なお、制御基板３２及びパワーモジュール２３の構造について、詳細な説明は省略する。

トランスアクスル１４は、剛性が大きい金属の塊であるので衝突荷重に対してよく耐え得る。インバータケース３０は、衝突保護ライン４０より車両１００の後側に位置している。なお、衝突保護ライン４０は、トランスアクスル１４の前端を含むとともに車両１００の前後方向（Ｘ軸方向）に直交する平面である。換言すると、衝突保護ライン４０は、Ｙ−Ｚ平面である。車両１００が前方衝突すると、車両１００を構成する部品が車両１００後方に移動してくることがある。車両１００後方に移動してきた部品は、トランスアクスル１４に衝突荷重を加える。このときに、衝突保護ライン４０よりも車両１００前方に位置する部品にも、車両１００後方に移動してきた部品によって衝突荷重が加わる。衝突保護ライン４０は、車両衝突時に車両１００後方に移動してきた部品によって衝突荷重が加わるか否かを分ける境界面である。インバータケース３０は、衝突保護ライン４０より車両１００の後側に位置しているので、車両衝突時に車両１００後方に移動してきた部品によって衝突荷重が加わることが抑制されている。

車両１００の利点を説明する。上記したように、車両１００は、制御基板３２がパワーユニット２３の下方に配置されており、インバータケース３０の下方に制御基板３２の一部を収容する突出部３０ａが設けられている。例えば、図３のように制御基板３２をパワーユニット２３の上方に配置し、制御基板３２を収容するためにインバータケース１３０の上方に突出部１３０ａを設けると、突出部１３０ａが衝突保護ライン４０より車両前方に位置する。その結果、車両衝突時に、車両後方に移動してきた部品が、インバータケース１３０に衝突荷重を加えることがある。車両１００は、従来はデッドスペースとなる衝突保護ライン４０とインバータケースの下方の隙間を利用し、大型の制御基板３２をインバータケース３０内に配置することができる。なお、制御基板３２を大型化することにより、制御基板３２により多くの部品を実装することができるようになり、様々な機能を追加できる。

なお、制御基板３２をパワーユニット２３の下方に配置しても、インバータケースに突出部を設けなければ、車両衝突時にインバータケースに衝突荷重が加わることを抑制できない。制御基板３２のサイズに併せて全体的にインバータケースのサイズを増大すると、インバータケース上方が、衝突保護ライン４０を越えて、トランスアクスル１４より車両の前側に位置する。また、インバータケースの前側以外（後側、右側、左側）に突出部を設けると、他の部品（エンジン，ブレーキ等）と干渉することが起こり得るため、フロントコンパートメント内のデバイスレイアウトを見直すことが必要となる。車両１００は、従来はデッドスペースとなる衝突保護ラインとインバータケースの下部の隙間を利用しているので、フロントコンパートメント２０内のデバイスレイアウトを見直す必要がない。

また、複数の制御基板を上下方向に配置し、制御基板の表面積を小さくすると、制御基板が占める厚みが厚くなる。衝突時の歩行者保護に観点より、ボンネットとフロントコンパートメント内のデバイスとの間には隙間が設けられている。制御基板が占める厚みが厚くなると、制御基板が、ボンネットとフロントコンパートメント内のデバイスとの隙間を画定するライン（歩行者保護ライン）を越えることがある。制御基板が占める厚みが厚くなると、車両全体のレイアウトを見直すことが必要となる。

実施例のインバータ２２が、電力変換装置の一例に相当する。電力変換装置は、インバータのほか、駆動用モータに高電圧電力を供給する電圧コンバータであってもよい。あるいは、電力変換装置は、電圧コンバータとインバータを組み合わせたものであってもよい。実施例の車両は、走行用にモータとエンジンを備えるハイブリッド車である。本明細書が開示する技術は、エンジンを備えず、モータのみで走行する電気自動車に適用することもできる。また、本明細書が開示する技術は、燃料電池車に適用することも可能である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１４：トランスアクルス
２２：インバータ（電力変換装置）
３０ａ：突出部
１００：車両

Claims (1)

1. 車両のフロントコンパートメント内にて、電力変換装置が、車両の前後方向における前端が後端より下方に位置するようにトランスアクスル上に傾斜して配置されている車両であり、
   電子機器を制御する制御基板の一部を収容する突出部が、前記前後方向における前記電力変換装置の前側であるとともに、車両の上下方向におけるトランスアクスル側に設けられており、
   前記突出部が、前記トランスアクスルの前端を含むとともに前記前後方向に直交する平面より前記前後方向の後側に位置している車両。

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