JP2019084867A - 電力制御装置の車載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電力制御装置のコネクタを保護するプロテクタについて、取り付け作業性がよく、かつ、衝突の衝撃に対する耐性の高いプロテクタを提供する。【解決手段】電力制御装置（ＰＣＵ５）は、車両のフロントコンパートメントにて、走行用モータを収容しているトランスアクスル３０の上に固定されている。ＰＣＵ５の後方上部に低電圧コネクタ２３が設けられており、その後方にカウルパネルが配置されている。ＰＣＵ５の低電圧コネクタ２３の両側に、低電圧コネクタ２３よりも車両後方へ延びているプロテクタ５１、５２が設けられている。車両が衝突してＰＣＵ５が後退したとき、プロテクタ５１、５２がカウルパネルを後方へ押し退け、低電圧コネクタ２３を保護する。左プロテクタ５２は、ＰＣＵ５の側面５ａで１本のボルト５４で固定されるとともに、ＰＣＵ５の後面５ｃに設けられた孔に嵌合する突起５２４を備えている。【選択図】図４

Description

本明細書は、走行用モータの駆動電力を制御する電力制御装置の車載構造を開示する。

走行用モータを備える電気自動車の多くは、走行用モータと、走行用モータの駆動電力を制御する電力制御装置を車両の前部空間に搭載している。走行用モータへの供給電力の伝送損失を小さくするため、電力制御装置は、走行用モータを収容するハウジングの上に固定される（例えば、特許文献１、２）。特許文献１、２に開示された電力制御装置は、その後方上部にコネクタが設けられている。

車両が衝突した際にコネクタを保護する技術が例えば特許文献３に開示されている。特許文献３には、走行用モータのケースに接続されたコネクタを車両衝突の衝撃から保護するため、ケースのコネクタ近傍にコネクタを保護するプロテクタが取り付けられている。

特開２０１５−１３３８０３号公報 特開２０１２−０９５４８２号公報 特開２０１３−１２９２２０号公報

車両前部空間に搭載されている電力制御装置は、車両の前方衝突の際、衝撃で後退する可能性がある。電力制御装置が後退すると、電力制御装置の後方に位置する他のデバイスや部品と干渉し、電力制御装置の後方上部のコネクタがダメージを受ける可能性がある。特許文献３に開示された技術のように、電力制御装置のコネクタの近傍にプロテクタを取り付けてコネクタを保護することが考えられる。衝突の衝撃に耐えられるように、プロテクタは強固に電力制御装置（の筐体）に固定する必要がある。プロテクタを複数のボルトで固定すればよいが、それではプロテクタ取り付けの作業性が良くない。本明細書は、コネクタを保護するプロテクタについて、電力制御装置への取り付けの容易さと堅牢さの両立を図る技術を提供する。

本明細書が開示する車載構造では、電力制御装置は、車両の前部空間にて、走行用モータを収容しているハウジングの上に固定されている。電力制御装置の後方上部にコネクタが設けられているとともに、そのコネクタを保護する一対のプロテクタが取り付けられている。一対のプロテクタは、電力制御装置の後方でコネクタの車幅方向の両側に取り付けられている。一対のプロテクタは、後端がコネクタの後端よりも後方に位置しているとともに上方に延びている。少なくとも一方のプロテクタは、電力制御装置の側面又は上面で１本のボルトで固定されているとともに、電力制御装置の後面に設けられた孔に嵌合する突起を備えている。

上記の車載構造によれば、衝突の衝撃で電力制御装置が後退したとき、コネクタの両側のプロテクタが電力制御装置の後方のデバイス（あるいは部品）と先に衝突してそれを押し退け、コネクタを保護する。少なくとも一方のプロテクタは、電力制御装置の側面又は上面で１本のボルトで固定されるので、取り付け性に優れている。一方、上方に延びているプロテクタには、デバイス（あるいは部品）が衝突することによって、車幅方向を軸とするモーメントが加わる。１本のボルトによる固定では、上記したモーメントに対して堅牢性が十分でないおそれがある。そこで、本明細書が開示する車載構造では、少なくとも一方のプロテクタは、電力制御装置の後面に設けられた孔に嵌合する突起を備えている。車幅方向を軸とするモーメントに対してボルトと突起の両方で耐えるので、堅牢性が向上する。本明細書が開示する車載構造は、コネクタを保護するプロテクタについて、電力制御装置への取り付けの容易さと堅牢さの両立が図られている。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。

実施例の車載構造を含むハイブリッド車のフロントコンパートメントにおけるデバイス配置を示す斜視図である。 車載されたＰＣＵ（電力制御装置）の平面図である。 車載されたＰＣＵの側面図である。 ＰＣＵ後方上部の斜視図である（左プロテクタを外した状態）。 ＰＣＵ後方上部の斜視図である（左プロテクタを取り付けた状態）。 図３において左プロテクタ近傍の拡大図である。

図面を参照して実施例の車載構造２を説明する。実施例の車載構造２は、走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車１００に採用されている。実施例の車載構造２は、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメントに搭載される電力制御装置５に適用されている。電力制御装置５は、走行用モータの駆動電力を制御するデバイスであり、フロントコンパートメントにて、走行用モータ８を収容しているトランスアクスル３０の上に固定されている。以下では、説明の便宜上、電力制御装置５をＰＣＵ５（Power Control Unit）と表記し、トランスアクスル３０をＴＡ３０と表記する。

図１は、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント９０におけるデバイスレイアウトを示す斜視図である。まず、図中の座標系について説明する。座標系のＦ軸の正方向が車両前方を示し、Ｈ軸が車幅方向を示し、Ｖ軸の正方向が車両上方を示している。Ｈ軸の正方向は車両左側を示す。以下、本明細書における「前」とは車両前後方向の「前」を意味し、「後」とは車両前後方向の「後」を意味する。フロントコンパートメント９０は、車両前部空間に相当する。

フロントコンパートメント９０には、エンジン１３、ＴＡ３０（走行用モータ８）、ＰＣＵ５、補機バッテリ７などが搭載されている。なお、フロントコンパートメント９０には、他にも様々な部品が搭載されているが、ここでは、上記した部品以外は説明を割愛する。ＴＡ３０には、走行用モータ８と、ギアセット９と、デファレンシャルギアが収容されている。即ち、ＴＡ３０は、走行用モータ８を収容するハウジングでもある。ＴＡ３０はエンジン１３と車幅方向で連結されている。エンジン１３の出力トルクと走行用モータ８の出力トルクはＴＡ３０の中のギアセット９にて合成され、デファレンシャルギアを介して車軸へ伝達される。

エンジン１３とＴＡ３０は、フロントコンパートメント９０にて車両前後方向に延びる２本のサイドメンバ９２の間に懸架されている。なお、図２では一方のサイドメンバは隠れて見えない。ＴＡ３０の上にＰＣＵ５が固定されている。

図２に、フロントコンパートメント９０にて車載されたＰＣＵ５の平面図を示す。図３に、フロントコンパートメント９０にて車載されたＰＣＵ５の側面図を示す。図１とともに、図２、図３を参照してＰＣＵ５の車載構造２を説明する。ＰＣＵ５は、フロントブラケット３１とリアブラケット３２により、ＴＡ３０の上方に固定されている。図３に示されているように、ＴＡ３０の上面とＰＣＵ５との間には隙間が確保されている。即ち、ＰＣＵ５は、直接にはＴＡ３０に触れておらず、フロントブラケット３１とリアブラケット３２を介してＴＡ３０に支持されている。これは、エンジン１３の振動や走行用モータ８の振動からＰＣＵ５を保護するためである。なお、図示は省略しているが、フロントブラケット３１とＰＣＵ５の間、及び、リアブラケット３２とＰＣＵ５の間には防振ブッシュが組み込まれている。ＰＣＵ５は、フロントブラケット３１とリアブラケット３２により支持されているため、車両衝突の際に前方から衝突荷重を受けると後退する場合がある。

ＰＣＵ５の後方上部（上面後方）には低電圧コネクタ２３が設けられている。低電圧コネクタ２３は、補機バッテリ７に接続されている低電圧電力線２６と、不図示のＨＶコントローラに接続されているＰＣＵワイヤハーネス２７をＰＣＵ５に接続するコネクタである。

図３に示されているように、ＰＣＵ５の後面には高電圧コネクタ２１が設けられている。高電圧コネクタ２１は、不図示の高電圧バッテリと接続されている高電圧電力線２４をＰＣＵ５に接続するコネクタである。なお、図２では、高電圧コネクタ２１と高電圧電力線２４の図示は省略した。

フロントコンパートメント９０の車両後方側には、金属製のカウルパネル４４が配置されている。カウルパネル４４は、フロントコンパートメント９０と車室を区画するダッシュパネル４８に連結されている。カウルパネル４４は、車幅方向に延びており、図３に示されているように、車両前後方向（図中のＦ軸方向）と車両上下方向（図中のＶ軸方向）に拡がる平面でカットした断面は、上に開いている湾曲形状を成している。「上に開いている湾曲形状」とは、別言すれば、下に向けて凸となるように湾曲していることである。カウルパネル４４の後縁はフロントガラス４６の下縁と接しており、その前縁はフロントコンパートメント９０を覆うフード４３が接している（図３参照）。

上に開いているカウルパネル４４の上方は樹脂製のカウルトップパネル４５で覆われている。また、カウルパネル４４の上方に（湾曲の内側）にワイパーピボット３４が配置されている。ワイパーピボット３４は、ピボットホルダ４９で支持されている。そのピボットホルダ４９は、カウルパネル４４に固定されている。ワイパーピボット３４は、カウルトップパネル４５を貫通しており、その一部が露出している。ワイパーピボット３４は、ワイパーアームの回転軸となる部品である。図２では、ワイパーピボット３４とワイパーアームの図示を省略し、図３ではワイパーアームの図示を省略した。

図３に示されているように、低電圧コネクタ２３の後方にカウルパネル４４が位置している。正面衝突の衝撃でＰＣＵ５が後退すると、低電圧コネクタ２３が金属製のカウルパネル４４と接触する可能性がある。ＰＣＵ５は、ＰＣＵ５が後退したときの低電圧コネクタ２３のダメージを抑えるべく、低電圧コネクタ２３の両側に一対のプロテクタ５１、５２を備える。なお、図３では、低電圧コネクタ２３の一部であって、左プロテクタ５２で隠れて見えない部分を破線で描いてある。

一対のプロテクタ５１、５２は、ＰＣＵ５の側面の後方上部に固定されている。図２の破線ＨＬは、低電圧コネクタ２３の後端を車幅方向に延長した線である。一対のプロテクタ５１、５２は、低電圧コネクタ２３の車幅方向の両側に配置されており、低電圧コネクタ２３と同じ高さにおいて、その後端は低電圧コネクタ２３の後端よりも後方に位置している。なお、左プロテクタ５２の形状は後に詳しく説明するが、その本体５２２が、低電圧コネクタ２３と同じ高さに位置している。

それぞれのプロテクタ５１、５２の後端が低電圧コネクタ２３の後端よりも後方に位置しているので、ＰＣＵ５が後退したとき、低電圧コネクタ２３よりも先に、左右のプロテクタ５１、５２の後端がカウルパネル４４と接触する。ＰＣＵ５が後退すると、プロテクタ５１、５２がカウルパネル４４を後方へ押し退け、カウルパネル４４が低電圧コネクタ２３と接触することを防止する。なお、ＰＣＵ５が後退してプロテクタ５１、５２がカウルパネル４４に接触したときに低電圧コネクタ２３とカウルパネル４４の間にＰＣＵワイヤハーネス２７と低電圧電力線２６が通るだけの隙間が確保されるように、プロテクタ５１、５２の後端位置が定められている。

図１−図３は、理解を助けるため、低電圧コネクタ２３やプロテクタ５１、５２を模式的に描いてあった。図４−図６を参照して、特に左プロテクタ５２のより詳細な構造を説明する。図４は、左プロテクタ５２を外した状態でのＰＣＵ５の後方上部の斜視図である。図５は、左プロテクタ５２を取り付けた状態でのＰＣＵ５の後方上部の斜視図である。図６は、図３の側面図における左プロテクタ５２の近傍の拡大図である。なお、図４−図６では、低電圧コネクタ２３からＰＣＵワイヤハーネス２７と低電圧電力線２６は外してある。

左プロテクタ５２はアルミダイカストで作られている。左プロテクタ５２は、ＰＣＵ５に固定される基部５２１と、基部５２１から上方に延びる本体５２２と、基部５２１からＰＣＵ５の後方に回り込む後部５２３を備えている。基部５２１には貫通孔５２１ａが設けられている。左プロテクタ５２は、その基部５２１が、ＰＣＵ５の左側面５ａに設けられたボルト座５ｂにボルト５４で固定される。本体５２２は、基部５２１から上方へ延びており、その上端は、低電圧コネクタ２３よりも高い位置まで延びている。左プロテクタ５２の後部５２３には、前方へ延びる突起５２４が設けられており、その突起５２４は、ＰＣＵ５の後面５ｃに設けられている孔５ｄに嵌合する。なお、孔５ｄは、プロテクタ５１、５２を取り付ける前は、ＰＣＵ５を運搬する治具を固定するのに利用される。

左プロテクタ５２は、１本のボルト５４でＰＣＵ５の左側面５ａに固定される。１本のボルト５４だけで固定できるので、左プロテクタ５２は取り付けの作業性が良い。一方、上方に延びている左プロテクタ５２の本体５２２には、車両が衝突してＰＣＵ５が後退した際、後方からカウルパネル４４が衝突する。図６の矢印Ａ１がカウルパネル４４から受ける衝突荷重を模式的に表している。本体５２２の上部が後方から受ける衝突荷重Ａ１により、左プロテクタ５２には、車幅方向（図中の座標系のＨ軸）を回転軸とするモーメントが作用する。図６の矢印Ａ２が、衝突荷重Ａ１によって生じるモーメントを表している。

左プロテクタ５２は、モーメントＡ２を、ボルト５４と、ＰＣＵ５の後面５ｃの孔５ｄに嵌合している突起５２４の両方で受け止める。左プロテクタ５２は、１本のボルト５４のみで固定されているが、衝突で発生するモーメントＡ２を２か所で受け止めるので、衝突荷重Ａ１（モーメントＡ２）に対して堅牢である。

なお、左プロテクタ５２は、その基部５２１が、ＰＣＵ５の左側面５ａに設けられたボルト座５ｂの上に当接し、その上側からボルト５４で固定される。衝突により生じるモーメントＡ２は、基部５２１を上からボルト座５ｂに押し付けるように作用する。基部５２１とボルト座５ｂの当接も、モーメントＡ２を受け止めることに貢献する。

以上、説明したように、実施例の車載構造２では、ＰＣＵ５の低電圧コネクタ２３の両側に一対のプロテクタ５１、５２を設けることで、衝突の際にカウルパネル４４との衝突によって低電圧コネクタ２３がダメージを受けることを防止する。特に、左プロテクタ５２は、ＰＣＵ５の後面に設けられた孔５ｄに嵌合する突起５２４を備えている。左プロテクタ５２は、１本のボルト５４でＰＣＵ５に固定することができるので取り付けの作業性に優れている。加えて、左プロテクタ５２は、衝突荷重をボルト５４と突起５２４の２か所で受け止めるので、堅牢性に優れている。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。説明では、右プロテクタ５１に関する説明を省略した。衝突の際、左プロテクタ５２と右プロテクタ５１の両方に同等の荷重が加わることが想定される場合、右プロテクタ５１も、左プロテクタ５２と同じ構造を備えているとよい。一方、衝突の際、右プロテクタ５１には、左プロテクタ５２ほどの荷重は加わらないと想定される場合、右プロテクタ５１の構造は、左プロテクタ５２の構造とは異なっていてよい。さらには、右プロテクタ５１の方が左プロテクタ５２よりも大きい荷重が加わることが想定される場合には、上記の左プロテクタ５２の構造を右プロテクタ５１が備えており、左プロテクタ５２は異なる構造を備えていてもよい。

フロントコンパートメント９０が、「車両前部空間」に相当する。ＴＡ３０（トランスアクスル３０）が、走行用モータを収容するハウジングの一例に相当する。本明細書が開示する車載構造は、エンジンを備えない電気自動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。

２：車載構造
５：電力制御装置（ＰＣＵ）
５ａ：左側面
５ｂ：ボルト座
５ｃ：後面
５ｄ：孔
７：補機バッテリ
８：走行用モータ
９：ギアセット
１３：エンジン
２１：高電圧コネクタ
２３：低電圧コネクタ
２４：高電圧電力線
２６：低電圧電力線
２７：ＰＣＵワイヤハーネス
２８：エンジンワイヤハーネス
３０：トランスアクスル（ＴＡ）
３１：フロントブラケット
３２：リアブラケット
４４：カウルパネル
５１：プロテクタ（右プロテクタ）
５２：プロテクタ（左プロテクタ）
５３、５４：ボルト
９０：フロントコンパートメント
９２：サイドメンバ
１００：ハイブリッド車
５２１：基部
５２２：本体
５２３：後部
５２４：突起

Claims (1)

1. 走行用モータの駆動電力を制御する電力制御装置の車載構造であり、
   前記電力制御装置は、車両の前部空間にて、前記走行用モータを収容しているハウジングの上に固定されており、
   前記電力制御装置の後方上部にコネクタが設けられており、
   前記電力制御装置の後方で前記コネクタの車幅方向の両側に、後端が前記コネクタの後端よりも後方に位置しているとともに上方に延びている一対のプロテクタが取り付けられており、
   少なくとも一方のプロテクタは、前記電力制御装置の側面又は上面で１本のボルトで固定されているとともに、前記電力制御装置の後面に設けられた孔に嵌合する突起を備えている、電力制御装置の車載構造。

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