JP2017047766A - 電力制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電力制御ユニットがエンジン側の部品と接触しても電力制御ユニットにかかる負荷を抑制する技術を提供する。【解決手段】車両前側に配置されるエンジンの側方に配置され、車両走行用のモータに電力を供給するＰＣＵ２０であって、筐体２２と、筐体２２のエンジンと対向する対向面２２ａからエンジン側に突出しており、上下方向に延びている縦リブ２４と、対向面からエンジン側に突出しており、縦リブ２８から車両後方に延びている案内凸部と、を備える。案内凸部２８の対向面からの高さは、車両前後方向において縦リブ２８に向かって徐々に高くなっている。【選択図】図４

Description

本発明は、走行用のモータに電力を供給する電力制御ユニットに関する。

引用文献１には、エンジンと走行用のモータを備えるハイブリッド車に搭載される電力制御ユニットが開示されている。このハイブリッド車では、エンジンとモータが、車両前側に配置されている。電力制御ユニットは、エンジンの側方でモータの上面に固定されている。

特開２０１３−２３３８３６号公報

電力制御ユニットの筐体の内部には数十キロワットの電力を扱う部品が存在する。このため、電力制御ユニットの筐体にかかる負荷を抑えることが求められる。特に、ハイブリッド車が車両前方から衝突する場合に、筐体にかかる負荷を小さくすることが求められている。また、ハイブリッド車では、エンジンが搭載される車両前側に、エンジン、モータ、電力制御ユニット等の多くの部品が搭載される。このため、車両前側の空間を有効利用すべく、各部品を近づけて配置することが好ましい。

エンジンと電力制御ユニットが近くに配置されていると、ハイブリッド車が車両前方から衝突する場合に、電力制御ユニットがエンジンに対して車両後方に移動して、エンジンと電力制御ユニットの間に配置されているエンジン側の部品が電力制御ユニットと接触する可能性がある。本明細書は、電力制御ユニットがエンジン側の部品と接触しても電力制御ユニットにかかる負荷を抑制する技術を提供する。

本明細書が開示する技術は、車両前側に配置されるエンジンの側方に配置され、車両走行用のモータに電力を供給する電力制御ユニットに関する。電力制御ユニットは、筐体と、筐体のエンジンと対向する対向面からエンジン側に突出しており、上下方向に延びている縦リブと、対向面からエンジン側に突出しており、縦リブから車両後方に延びている案内凸部と、を備え、案内凸部の前記対向面からの高さは、車両前後方向において縦リブに向かって徐々に高くなっている。

この構成では、電力制御ユニットの筐体の強度を高めるために、筐体に縦リブが配置されている。これにより、筐体の強度を高くすることができる。その一方で、縦リブを太くして筐体の強度を高めようとすると、縦リブが、エンジンと電力制御ユニットの間に位置する部品の前方に張り出される。即ち、縦リブの後方に部品が位置する位置関係となる場合がある。

前方からの車両衝突時には、電力制御ユニットに後方に向かって荷重がかかり、エンジンに対して電力制御ユニットが後方に移動しようとする場合がある。この結果、縦リブは後方に移動され、部品に接近する。このとき、部品は、縦リブと部品の間に位置する案内凸部に案内されて、縦リブが後方に向かって移動するのに従って、筐体の対向面から離間する。この構成によれば、縦リブを太くしても、部品が縦リブに引っかかることを抑制することができる。この結果、部品が縦リブに引っかかって筐体に大きな負荷がかかる事態を回避することができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のハイブリッド車のフロントコンパートメント内の部品レイアウトを示す上方斜視図である。 実施例のハイブリッド車のフロントコンパートメント内の部品レイアウトを示す平面図である。 実施例のハウジングと電力制御ユニットの側面図である。 実施例の電力制御ユニットの上方斜視図である。 図３のV-V断面を示す断面図である。 実施例のハイブリッド車が前方から衝突したときの縦リブと排気再循環ユニットとの関係を示す模式図である。 比較例のハイブリッド車が前方から衝突したときの縦リブと排気再循環ユニットとの関係を示す模式図である。

図１に示すように、実施例の電力制御ユニット２０は、ハイブリッド車１００の車両前方のフロントコンパートメント９０に搭載されている。以下では、電力制御ユニット２０を、「ＰＣＵ（Power Control Unitの略）２０」と呼ぶ。図１では、ハイブリッド車１００の車両後方が省略されている。ハイブリッド車１００は、フロントコンパートメント９０に、走行用のモータ３とエンジン９８の双方を備える。

図１と図２は、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント９０におけるデバイスの配置を示す。図１は、フロントコンパートメント９０を斜め上方からみた斜視図であり、図２は、フロントコンパートメント９０を上方から見た図（即ち平面図）である。なお、図中の座標系は、Ｆ軸が車両前方を示しており、Ｖ軸が車両上方を示しており、Ｈ軸は車幅方向（車両の側方）を示している。座標系の記号の意味は、以降の図でも同じである。

フロントコンパートメント９０には、エンジン９８、ＰＣＵ２０、ハウジング３０などが配置されている。フロントコンパートメント９０には他にも様々なデバイスが配置されているが、その一部の図示は省略する。図１ではハウジング３０やエンジン９８などは模式化して描いてある。

図３は、ハウジング３０を側面から見た側面図である。「側面」とは、車幅方向（図中のＨ軸方向）から見たときの面である。図３に示すように、ハウジング３０には、モータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４が収容されている。動力分配機構６は、エンジン９８の出力トルクとモータ３の出力トルクを合成／分配するギアセットである。動力分配機構６は、状況に応じて、エンジン９８の出力トルクを分割してデファレンシャルギア４とモータ３へ伝達する。デファレンシャルギア４を内蔵しているので、ハウジング３０は、別言すれば、モータとトランスアクスルのケースである。ハウジング３０は、例えば、アルミニウムのダイキャスト、あるいは、削り出しで作られる。エンジン９８とハウジング３０は、車幅方向（即ちＨ軸方向）で隣り合うように連結されている。エンジン９８とハウジング３０は、車両の構造強度を担保する２本のサイドメンバ９６、９７（図２参照）に懸架されている。

モータ３は、ＰＣＵ２０によって駆動される。ＰＣＵ２０は、モータ３を駆動するデバイスである。より詳しくは、ＰＣＵ２０は、不図示の高電圧バッテリの電力を昇圧した後、交流に変換してモータ３へ供給する。ＰＣＵ２０は、また、モータ３が発電した交流電力を直流電力に変換し、さらに降圧する場合がある。降圧された電力によって高電圧バッテリが充電される。

ＰＣＵ２０は、ハウジング３０の上面３０ａ上に配置されている。ハウジング３０の上面３０ａは、前下がりに傾斜している。それゆえ、上面３０ａの上方に支持されるＰＣＵ２０も、前下がりに傾斜して配置される。ＰＣＵ２０は、上面３０ａとの間に隙間を有して固定されている。ＰＣＵ２０は、その前側がフロントブラケット１０によって固定されており、後側がリアブラケット４０によって固定されている。

ＰＣＵ２０とハウジング３０は、ＰＣＵ２０からモータ３へ電力を送るための複数本のパワーケーブルで繋がっている。ハウジング３０には３相交流モータ３が収容されており、複数のパワーケーブルで３相交流を伝送する。

ＰＣＵ２０は、種々の電気部品を収容する筐体２２を有する。筐体２２に収容される電気部品は、コンバータとインバータを含む。コンバータは、メインバッテリから供給される電力の電圧を、モータ３の駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータは、モータ３が発電した電力の電圧を、メインバッテリへの充電に適した電圧まで降圧させる。インバータは、メインバッテリから供給される直流電力をモータ３を駆動するための三相交流電力に変換する。モータ３が発電した三相交流電力をメインバッテリへ充電するための直流電力に変換する。モータ３の駆動に用いる電力は約６００Ｖであり、ＰＣＵ２０では、高い電圧が発生する。

図１に示すように筐体２２の車幅方向の一方の側面２２ａは、エンジン９８に対向している。以下では、側面２２ａを「対向面２２ａ」と呼ぶ。対向面２２ａは、車両の前後方向（即ちＦ軸方向）に平行に延びている。図３、図４に示すように、対向面２２ａには、２本の縦リブ２４、２５と、案内凸部２８、２９が配置されている。なお、図１では、筐体２２が簡略化されているため、各部２４、２５、２８、２９は省略されている。縦リブ２４、２５は、対向面２２ａからエンジン９８側に突出している。縦リブ２４、２５は、それぞれ、Ｖ軸に対して傾斜しており、ハウジング３０の上面３０ａ及び筐体２２の底面に対して垂直に配置されている。縦リブ２４、２５は、Ｆ軸方向に互いに離間して配置されている。縦リブ２４、２５は、筐体２２の上端付近から下端付近まで延びている。

縦リブ２４の長手方向（即ち筐体２２の底面に対して垂直方向）の中間位置には、案内凸部２８が配置されている。案内凸部２８は、対向面２２ａからエンジン９８側に突出している。案内凸部２８は、水平面に対して傾斜しており、縦リブ２４に対して垂直に配置されている。案内凸部２８の車両後方側の端は、縦リブ２４よりも車両後方に位置する。案内凸部２８は、車両後方側の端から縦リブ２４を越えて車両前方側に延びている。即ち、案内凸部２８は、縦リブ２４に直交している。案内凸部２８は、車両後方側の端から縦リブ２４に向かって傾斜しており、その高さ（即ち対向面２２ａからのＨ軸方向の高さ）は、車両後方側の端から縦リブ２４に向かって徐々に高くなっている。そして、縦リブ２４と交わる位置では、案内凸部２８の高さは、縦リブ２４の高さと同一の高さを有する。縦リブ２４よりも車両前方では、案内凸部２８の高さが維持されて、筐体２２の車両前端まで延びている。

案内凸部２８の車両後方側には、案内凸部２８から車両後方側に間隔を置いて、案内凸部２９が配置されている。案内凸部２９は、対向面２２ａからエンジン９８側に突出している。案内凸部２９は、案内凸部２８の延長線上に配置されている。案内凸部２９の車両前方側の端は、縦リブ２５よりも車両前方に位置する。案内凸部２９は、車両前方側の端から縦リブ２５に直交して車両後方側に延びている。案内凸部２９は、車両前方側の端から縦リブ２５に向かって傾斜しており、その高さ（即ち対向面２２ａからのＨ軸方向の高さ）は、車両前方側の端から縦リブ２５に向かって徐々に高くなっている。そして、縦リブ２５と交わる位置では、案内凸部２９の高さは、縦リブ２５の高さと同一の高さを有する。縦リブ２５よりも車両前方では、案内凸部２９の高さが維持されて、ＰＣＵ２０の車両後端まで延びている。

図１に示すように、縦リブ２４、２５の間には、排気再循環ユニット５０が配置されている。以下では、排気再循環ユニット５０を「ＥＧＲ５０（Exhaust Gas Recirculationの略）」と呼ぶ。ＥＧＲ５０は、エンジン９８から排気される排気ガスの一部を、エンジンに再度吸気させる。ＥＧＲ５０は、エンジン９８の排気管から延びる排気流路と、排気流路内の排気を冷却する冷却器と、排気経路とエンジン９８の吸気経路の連通と非連通とを切り換えるバルブを備える。縦リブ２４、２５の間には、ＥＧＲ５０のうちのバルブが配置されている。

図５は、縦リブ２４、２５の長手方向における案内凸部２８、２９の中央位置を通過する断面の断面図であり、筐体２２の対向面２２ａ付近の縦リブ２４、２５と案内凸部２８、２９の断面を示す断面図である。図５では、筐体２２の詳細形状及びＰＣＵ２０の内部の構造は省略する。また、図５では、ＥＧＲ５０を単なる円形で表す。

図５に示すように、ＥＧＲ５０は、案内凸部２８と案内凸部２９の間に位置している。縦リブ２４は、筐体２２の対向面２２ａからＥＧＲ５０の車両前方まで張り出しており、縦リブ２５は、筐体２２の対向面２２ａからＥＧＲ５０の車両後方まで張り出している。

ハウジング３０は強度が高く、また体格が大きい。それゆえ、ハウジング３０の上方に配置されるＰＣＵ２０には、ハイブリッド車１００が障害物と衝突したときの衝撃が伝わり難い。これにより、ＰＣＵ２０は、車両の衝突時に破損することが抑制されている。それでも、ハイブリッド車１００が高速で衝突したり、あるいは、オーバーラップ衝突と呼ばれる態様でハイブリッド車１００が衝突した場合、衝突の衝撃（衝突荷重）がＰＣＵ２０に及ぶ。

オーバーラップ衝突には、互いに反対方向から走行してくる２台の自動車において、走行方向からみて２台の自動車が完全にオーバーラップしつつ衝突する場合と、一部がオーバーラップしつつ衝突する場合が考えられる。一部がオーバーラップしつつ衝突する状況では、完全にオーバーラップしつつ衝突する状況と比較して、衝撃（衝突荷重）が一部に集中して大きくなる。この結果、ＰＣＵ２０が配置されている側（即ち図２の右側）がオーバーラップしつつ衝突すると、その衝撃荷重が前方からＰＣＵ２０に加わる。前方からＰＣＵ２０に大きな衝突荷重が加わると、フロントブラケット１０とリアブラケット４０が後方に向けて変形し、ＰＣＵ２０がハウジング３０に対して後方に移動される。

図６に示すように、ハイブリッド車１００が前方から衝突し、ＰＣＵ２０が車両後方に向かう荷重Ｌが負荷されると、ブラケット１０、４０が変形して、ＰＣＵ２０が、エンジン９８に対して車両後方に移動する。この結果、縦リブ２４がＥＧＲ５０に近づくように移動する。このとき、ＥＧＲ５０は、案内凸部２８に接触する。そして、ＰＣＵ２０が車両後方に移動するにつれて、ＥＧＲ５０とＰＣＵ２０は、案内凸部２８のエンジン９８側の端部に沿って対向面２２ａから離間する。これにより、ＥＧＲ５０は、ＰＣＵ２０の対向面２２ａからスムーズに離間することができる。

一方、図７に示す比較例のように、筐体２２に縦リブ２４、２５が配置されている一方、案内凸部２８、２９が配置されていない構成では、ＰＣＵ２０が車両後方に移動すると、ＥＧＲ５０が縦リブ２４に接触すると、縦リブ２４に引っかかってしまう。特に、この結果、ＰＣＵ２０がさらに後方に移動することによって、対向面２２ａを強く圧迫し、筐体２２がダメージを受ける。

本実施例の構成では、ＥＧＲ５０が縦リブ２４に引っかかる事態を回避することができる。これにより、ＰＣＵ２０の移動によって、筐体２２が受けるダメージを抑制することができる。特に、車両の衝突によって、ＰＣＵ２０が後方に移動するとともにエンジン９８に接近するように移動する場合でも、ＥＧＲ５０が縦リブ２４に引っかかる事態を防止することができる。

また、車両衝突によって、逆にＰＣＵ２０がエンジン９８に対して前方に移動するような場合に、ＥＧＲ５０が案内凸部２９に案内されて、縦リブ２５に引っかかる事態を回避することができる。これにより、ＰＣＵ２０の移動によって、筐体２２が受ける負荷を抑制することができる。

この結果、案内凸部２８、２９を配置することによって、縦リブ２４、２５とＥＧＲ５０が引っかかることを想定せずに、縦リブ２４、２５を大きく設定することができる。この結果、筐体２２の強度を高くすることできる。

なお、エンジン９８とＰＣＵ２０との間に配置される部品は、ＥＧＲ５０でなくてもよい。この場合、その部品が、エンジン９８に固定されていればよい。また、ＰＣＵ２０の筐体２２には、ＥＧＲ５０の後方に位置する縦リブ２５及び案内凸部２９を備えていなくてもよい。

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。

２０：電力制御ユニット
２２：筐体
２２ａ：対向面
２４、２５：縦リブ
２８、２９：案内凸部
３０：ハウジング
５０：排気再循環ユニット
９０：フロントコンパートメント
９８：エンジン
１００：ハイブリッド車

Claims (1)

1. 車両前側に配置されるエンジンの側方に配置され、車両走行用のモータに電力を供給する電力制御ユニットであって、
   筐体と、
   前記筐体の前記エンジンと対向する対向面から前記エンジン側に突出しており、上下方向に延びている縦リブと、
   前記対向面から前記エンジン側に突出しており、前記縦リブから車両後方に延びている案内凸部と、を備え、
   前記案内凸部の前記対向面からの高さは、車両前後方向において前記縦リブに向かって徐々に高くなっている、電力制御ユニット。
   

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