JP2019051804A

JP2019051804A - パワー制御ユニット搭載車両

Info

Publication number: JP2019051804A
Application number: JP2017176897A
Authority: JP
Inventors: 昇治菱沼; Shoji Hishinuma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2019-04-04
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: JP7017047B2

Abstract

【課題】ケーブルとパワー制御ユニットとの接続部の保護に適した構成のパワー制御ユニット搭載車両を提供する。【解決手段】車両は、フロントコンパートメントＳに搭載されたＰＣＵ２と、ＰＣＵ２から引き出されたケーブル３と、エアクリーナを保持し、ＰＣＵ２に対して距離を隔てて配置され、かつ左サイドメンバに結合されたブラケット７と、ＰＣＵ２とケーブル３との接続部を含むエリアＡを覆うとともに、ＰＣＵ２とブラケット７との間に配置された金属カバー５と、を備え、ブラケット７は、金属カバー５よりも曲げ耐力が低くなるように構成され、かつ金属カバー５と対面するように車両上下方向の位置が設定されている。【選択図】図２

Description

本発明はパワー制御ユニットが車両閉空間に搭載された車両に関する。

車両閉空間にパワー制御ユニットが搭載されるとともに、高圧ケーブルを挟んでパワー制御ユニットと距離を隔てて樹脂部品のエアクリーナが配置されことにより、車両の前突時又は側突時にエアクリーナが変形して衝撃を吸収し高圧ケーブルを保護する車両が知られている（特許文献１等参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。

特開２００７−２２３４６１号公報特開２０１０−１７３５６７号公報特許第５７５４５５１号公報特開２０１６−２２７９９号公報

特許文献１の車両においては、車両衝突時にエアクリーナが変形して衝撃を吸収するがエアクリーナを支持するブラケットがパワー制御ユニット及びそのケーブルに干渉しないように剛性を高めるといった更なる対策が必要である。

そこで、本発明は、ケーブルとパワー制御ユニットとの接続部の保護に適した構成のパワー制御ユニット搭載車両を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るパワー制御ユニット搭載車両は、車両閉空間に搭載されたパワー制御ユニットと、前記パワー制御ユニットから引き出されたケーブルと、前記車両閉空間に搭載される所定の部品を保持し、前記パワー制御ユニットに対して距離を隔てて配置され、かつ車体構成部材に結合された支持部材と、前記パワー制御ユニットと前記ケーブルとの接続部を含む保護対象領域を覆うとともに、前記パワー制御ユニットと前記支持部材との間に配置された金属カバーと、を備え、前記支持部材は、前記金属カバーよりも曲げ耐力が低くなるように構成され、かつ前記金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されているものである。

本発明の一形態に係る車両の一部を示した図。図１の矢印IIから見た状態を示した図。図２のIII-III線に関する断面図。

図１は、パワー制御ユニット搭載車両（以下、車両という。）１の車両閉空間の一例としてのフロントコンパートメントＳの内部を示している。なお、図１及び他の図において、矢印Ｆは車両前方、矢印Ｒは車両後方、矢印Ｗは車幅方向、矢印Ｈは車両上下方向をそれぞれ示している。車両１はフロントコンパートメントＳに収容されたエンジン及びハイブリッドトランスアクスル（いずれも不図示）を備えたハイブリッド車両として構成されている。ハイブリッドトランスアクスルには、いずれも不図示であるが、エンジンの動力を分割する動力分割機構、第１モータ・ジェネレータ、及び第２モータ・ジェネレータ等の構成要素が収容されている。

各モータ・ジェネレータに供給する電力を制御するため、車両１のフロントコンパートメントＳにはパワー制御ユニット（以下ＰＣＵと略す。）２が搭載されている。ＰＣＵ２は不図示バッテリの直流電圧を交流電圧に変換するインバータやバッテリからの直流電圧を昇圧しかつインバータからの直流電圧を降圧するコンバータ等の各種の電気機器を含んでいる。

図２及び図３に示すように、ＰＣＵ２は、複数のケーブル３を介してバッテリや各モータ・ジェネレータと電気的に接続される。各ケーブル３は、比較的高電圧（例えば２００Ｖ以上６００Ｖ以下程度）で使用可能な高電圧のパワーケーブルとして構成されている。各ケーブル３はＰＣＵ２から車両上下方向下向きに引き出されている。各ケーブル３は接続部３ａ（図３）を介してＰＣＵ２に接続されている。その接続部３ａは金属カバー５にて覆われている。金属カバー５はプレス加工で所定形状に成形され、不図示のボルトによってＰＣＵ２に固定されている。図３に示すように、金属カバー５の下部は開放されており、その金属カバー５の下部からケーブル３が車両上下方向下向きに引き出されている。

フロントコンパートメントＳには車両１の種々の構成部品が搭載される。例えば、ＰＣＵ２の近くにはエンジンの吸入空気を濾過する樹脂部品であるエアクリーナＡＣ（図１）が配置される。エアクリーナＡＣは支持部材の一例としてのブラケット７にて保持される。エアクリーナＡＣは本発明に係る所定の部品の一例に相当する。図１及び図３に示すように、ブラケット７はＰＣＵ２に対して距離を隔てて配置され、車体構成部材の一例である左サイドメンバ１０に結合されている。ブラケット７とＰＣＵ２との間には上述した金属カバー５が配置されている。そして、図２及び図３に示すように、ブラケット７は金属カバー５と対面するように車両上下方向の位置が設定されている。

具体的には、図２に示すように、車両１が前方衝突した場合に金属カバー５に干渉し得るブラケット７の接触部７ａが、その衝突前の実線で示す初期位置と衝突後の二点鎖線で示す後退位置と金属カバー５の下端５ａとで囲まれたエリアＡ内に位置するようにブラケット７と金属カバー５との車両上下方向の相対位置が設定されている。エリアＡは、左サイドメンバ１０の変形時におけるブラケット７の移動範囲を、例えば、実機を用いた実験やシミュレーションによって特定できる。エリアＡは金属カバー５にて覆われて保護される領域と理解することもできる。したがって、エリアＡは接続部３ａを含む保護対象領域の一例に相当する。

ブラケット７は、その曲げ耐力が金属カバー５の曲げ耐力よりも低くなるように構成されている。本形態の場合、例えば、ブラケット７に対して車幅方向の荷重が作用した際の応力集中箇所の断面係数Ｚｂが、車両上下方向及び車幅方向に広がる平面で金属カバー５を切断した場合に現れる金属カバー５の断面（図３参照）の断面係数Ｚｃよりも低くなるように、金属カバー５及びブラケット７のそれぞれが設計されている。すなわち、ブラケット７及び金属カバー５は、Ｚｂ＜Ｚｃが成立するように設計されている。これにより、ブラケット７の曲げ耐力が金属カバー５の曲げ耐力よりも低く構成される。

一例として、車両１が前方衝突した場合、左クロスメンバ１０は図１の二点鎖線で示すように車両後方に後退するように折れ曲がる。そのため、左クロスメンバ１０に結合されたブラケット７は、図１〜図３の二点鎖線で示すように、左クロスメンバ１０の変形に従って各図の実線の位置から車両後方に後退しながら車両上方に浮き上がり、かつＰＣＵ２に接近する方向に移動して金属カバー５に干渉する。ブラケット７の接触部７ａはエリアＡ（図２）内に位置していて、接続部３ａ及びそれを含むエリアＡが金属カバー５にて覆われているため、ブラケット７がＰＣＵ２に接近する方向に移動すると金属カバー５に干渉して保護される。また、ブラケット７の曲げ耐力が金属カバー５の曲げ耐力よりも低く構成されているので、ブラケット７と金属カバー５との干渉の程度が大きくなればブラケット７が金属カバー５に負けて破壊されるので金属カバー５の保護機能を維持できる。

上記形態は、車両衝突の一例として前方衝突を想定して、左クロスメンバ１０に結合されたブラケット７と金属カバー５との位置関係を規定しているものであるが、例えば、側方衝突を想定して支持部材の結合対象及び支持部材と金属カバーとの位置関係を規定する形態に変更することもできる。また、上記形態は、ケーブル３がＰＣＵ２から車両上下方向下向きに引き出されているが、ケーブルが車両前後方向や車幅方向に引き出される形態に変更することも可能である。

上述した実施の形態及び変形例のそれぞれから導き出される本発明の態様を以下に記載する。

本発明の一態様に係るパワー制御ユニット搭載車両は、車両閉空間に搭載されたパワー制御ユニットと、前記パワー制御ユニットから引き出されたケーブルと、前記車両閉空間に搭載される所定の部品を保持し、前記パワー制御ユニットに対して距離を隔てて配置され、かつ車体構成部材に結合された支持部材と、前記パワー制御ユニットと前記ケーブルとの接続部を含む保護対象領域を覆うとともに、前記パワー制御ユニットと前記支持部材との間に配置された金属カバーと、を備え、前記支持部材は、前記金属カバーよりも曲げ耐力が低くなるように構成され、かつ前記金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されているものである。例えば、上記形態においては、フロントコンパートメントＳが車両閉空間の一例に相当し、ブラケット５が支持部材の一例に相当し、エアクリーナＡＣが所定の部品の一例に相当し、エリアＡが保護対象領域の一例に相当し、左サイドメンバ１０が車体構成部材の一例に相当する。

この態様の車両によれば、パワー制御ユニットとケーブルとの接続部を含む保護対象領域が金属カバーにて覆われ、かつ支持部材は金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されている。そのため、車両の衝突によって車体構成部材が変形して支持部材がパワー制御ユニットに接近する方向に移動してもパワー制御ユニットとケーブルとの接続部を含む保護対象領域が金属カバーによって保護される。しかも、支持部材は金属カバーよりも曲げ耐力が低くなるように構成されている。そのため、支持部材が金属カバーに干渉した場合、その干渉の程度が大きくなれば支持部材が金属カバーに負けて破壊されるので金属カバーの保護機能を維持できる。

支持部材が金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されることについては、支持部材が車体構成部材の変形を伴う車両衝突時に金属カバーと干渉するように車両上下方向の位置が設定されていると言い換えることもできる。

１車両
２ＰＣＵ
３ケーブル
３ａ接続部
５金属カバー
７ブラケット（支持部材）
１０左クロスメンバ（車体構成部材）
Ｓフロントコンパートメント（車両閉空間）
ＡＣエアクリーナ（所定の部品）

Claims

車両閉空間に搭載されたパワー制御ユニットと、
前記パワー制御ユニットから引き出されたケーブルと、
前記車両閉空間に搭載される所定の部品を保持し、前記パワー制御ユニットに対して距離を隔てて配置され、かつ車体構成部材に結合された支持部材と、
前記パワー制御ユニットと前記ケーブルとの接続部を含む保護対象領域を覆うとともに、前記パワー制御ユニットと前記支持部材との間に配置された金属カバーと、を備え、
前記支持部材は、前記金属カバーよりも曲げ耐力が低くなるように構成され、かつ前記金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されている、
パワー制御ユニット搭載車両。