JP2021079765A - 電力変換器の車載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロントコンパートメントに搭載された電力変換器が衝突時に後退して公報のデバイスと干渉したときのダメージを軽減する。【解決手段】電力変換器１０は、その前面１１ａと後面１１ｂにそれぞれ取り付けられているフロントブラケット２０とリアブラケット３０を介してトランスアクスル３の上に隙間を設けて支持されている。電力変換器１０の後方にブレーキアクチュエータ４３が配置されている。リアブラケット３０の後端に上方へ延びるフランジが設けられているとともに、フランジの上端から保護板３４が延びている。保護板３４はブレーキアクチュエータ５１に対向するように設けられている。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、電源の電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器のフロントコンパートメントへの車載構造に関する。特に、前方から障害物が衝突して電力変換器が後退したときに後方の別のデバイスと衝突して受けるダメージを軽減することのできる車載構造に関する。

電気自動車は、車載の電源の直流電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器を備えている。電力変換器は車両のフロントコンパートメントに搭載されることがある。特許文献１、２に記載された電力変換器は、フロントコンパートメントにて、走行用モータを収容したハウジングの上に固定されている。電力変換器は、その前面と後面のそれぞれに取り付けられたフロントブラケットとリアブラケットを介してハウジングの上に隙間を設けて支持されている。

特開２０１７−２４４６６号公報 特開２０１７−７７８６１号公報

前方から障害物がぶつかると、ハウジングの上に隙間を隔てて支持されている電力変換器は後方へ移動する。電力変換器の後方に別のデバイスが配置されていると、後退した電力変換器が別のデバイスと干渉してダメージを受けるおそれがある。本明細書は、そのような場合に電力変換器が受けるダメージを軽減する技術を提供する。

本明細書は電力変換器のフロントコンパートメントへの車載構造を提供する。電力変換器は、その前面と後面にそれぞれ取り付けられているフロントブラケットとリアブラケットを介して車載機器の上に隙間を設けて支持されている。電力変換器の後方に別のデバイスが配置されている。リアブラケットの後端に上方へ延びるフランジが設けられているとともに、フランジの上端から別のデバイスと対向するように保護板が延びている。本明細書が開示する車載構造によれば、電力変換器とともに後退するリアブラケットの保護板が電力変換器との衝突に先立って別のデバイスと接触し、電力変換器が受けるダメージが軽減される。電力変換器を支持する車載機器の典型は、上記したように、走行用のモータを収容するハウジングである。

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。

フロントコンパートメントのデバイスレイアウトを示す斜視図である。 フロントコンパートメントの平面図である。 トランスアクスルの上方に支持された電力変換器の側面図である。 電力変換器を支持するリアブラケットを斜め後方からみた図である。 リアブラケットの側面図である。

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、走行用にエンジンとモータを備えているハイブリッド車に適用されている。図１は、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント５０におけるデバイスレイアウトを示す斜視図である。図２に、フロントコンパートメント５０の平面図を示す。図中の座標系は、Ｆ軸の正方向が車両前方を示しており、Ｖ軸の正方向が車両上方を示している。Ｈ軸の正方向は車両の左側方を示している。図１、２では、フロントコンパートメント５０に搭載されているデバイスを模式化して描いてある。

フロントコンパートメント５０には、エンジン５５、トランスアクスル３、電力変換器１０、ブレーキアクチュエータ５１が収容されている。フロントコンパートメント５０には他にも様々なデバイスが収容されているが、それらの図示と説明は省略する。

ハイブリッド車１００は、走行用に、２個のモータ４ａ、４ｂとエンジン５５を備えている。２個のモータ４ａ、４ｂは、トランスアクスル３に収容されている。トランスアクスル３はモータ４ａ、４ｂを収容するハウジングであると言い換えることができる。

トランスアクスル３には、走行用の２個のモータ４ａ、４ｂのほか、動力分配機構とデファレンシャルギアが含まれている。動力分配機構は、エンジン５５の出力トルクとモータ４ａ、４ｂの出力トルクを合成／分配するギアセットである。動力分配機構は、状況に応じて、エンジン５５の出力トルクを分割してデファレンシャルギアと一方のモータ４ａへ伝達する。その場合、ハイブリッド車１００は、エンジントルクで走行しながらモータ４ａで発電する。

エンジン５５とトランスアクスル３は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン５５とトランスアクスル３は、車両の構造強度を担保する２本のサイドメンバ５２に懸架されている。なお、図１では、一方のサイドメンバは見えていない。

トランスアクスル３の上面に、電力変換器１０が固定されている。電力変換器１０は、不図示のメインバッテリの直流電力を昇圧し、昇圧した直流電力をモータ４ａ、４ｂの駆動に適した交流電力（駆動電力）に変換するデバイスである。符号１１は、電力変換器１０の筐体を指す。

電力変換器１０は、トランスアクスル３の上方に、フロントブラケット２０とリアブラケット３０を介して支持されている。電力変換器１０の筐体１１の車両後方を向く面（後面）には、２個のコネクタ（ＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６）が接続されている。ＤＣパワーコネクタ１５は、不図示のメインバッテリにつながっているケーブルのコネクタであり、その内部の端子に１００ボルト以上の電圧が印加される。電力変換器１０の筐体１１は、メインバッテリの電力をエアコンに伝える中継器の役割も果たしており、エアコンコネクタ１６は、不図示のエアコンにつながっているケーブルのコネクタである。エアコンコネクタ１６の内部端子にも１０ボルト以上の電圧が印加される。図１、図２（および以降の図）では、ＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６のそれぞれに接続されるケーブルは図示を省略してある。

ＤＣパワーコネクタ１５の後方には、ブレーキアクチュエータ５１が配置されている。ブレーキアクチュエータ５１は、フロントコンパートメント５０と乗員のキャビンを仕切るダッシュパネル４２に固定されている。詳しくは後述するが、リアブラケット３０の後端には保護板３４が設けられており、ブレーキアクチュエータ５１と保護板３４は、車両前後方向に沿って距離Ａだけ離れている。

図３は、電力変換器１０とブレーキアクチュエータ５１の位置関係を示す側面図である。図３でも、座標系のＦ軸正方向は車両前方を表し、Ｖ軸正方向は上方を表す。Ｈ軸の正方向は車両の左側方を指している。

先に述べたように、電力変換器１０は、トランスアクスル３の上面３ａに、フロントブラケット２０とリアブラケット３０を介して支持されている。上面３ａは前下がりに傾斜している。それゆえ、上面３ａに固定される電力変換器１０も、前下がりの姿勢で固定されている。上面３ａは、水平方向に対して約２０度ほど傾斜している。

電力変換器１０とトランスアクスル３の間には、隙間ＳＰが確保されている。電力変換器１０が直接にトランスアクスル３の上面３ａに固定されていないのは、トランスアクスル３からの振動を遮断するためである。フロントブラケット２０は、防振ブッシュを介して筐体１１の前面１１ａに連結されており、リアブラケット３０も、防振ブッシュを介して筐体１１の後面１１ｂに連結されている。フロントブラケット２０とリアブラケット３０を介して伝わる振動は防振ブッシュによって減衰する。

筐体１１の左側面にモータコネクタが接続されており、筐体１１の後面１１ｂにＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６が接続されている。図３では、エアコンコネクタ１６はＤＣパワーコネクタ１５の後ろ側に位置しており、見えない。筐体１１とトランスアクスル３は、６本のパワーケーブル１７で電気的に接続されている。トランスアクスル３に収容されているモータ４ａ、４ｂは三相交流モータであり、６本のパワーケーブル１７は、２セットの三相交流を伝送する。図３では、ＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６につながっているケーブルは図示を省略した。

先に述べたように、電力変換器１０の後方には、ダッシュパネル４２に支持されたブレーキアクチュエータ５１が配置されている。電力変換器１０とブレーキアクチュエータ５１は、ほぼ同じ高さに位置する。詳しくは図４を参照して後述するが、リアブラケット３０の後端には保護板３４が設けられており、保護板３４とブレーキアクチュエータ５１との間は車両前後方向で距離Ａだけ離れている。なお、図１と図２では図示を省略したが、フロントコンパートメント５０はフード４１で覆われている。

電力変換器１０は２個のブラケット（フロントブラケット２０とリアブラケット３０）でトランスアクスル３の上方に支持されている。ハイブリッド車１００が前方衝突すると、フロントブラケット２０とリアブラケット３０が変形し、あるいは、破断し、電力変換器１０が後退する場合がある。電力変換器１０の筐体１１の後面１１ｂにはＤＣパワーコネクタ１５とエアコンコネクタ１６が接続されており、ＤＣパワーコネクタ１５の後方にはブレーキアクチュエータ５１が配置されている。電力変換器１０が後退すると、電力変換器１０あるいはＤＣパワーコネクタ１５がブレーキアクチュエータ５１と干渉し、ダメージを受けるおそれがある。衝突の際、電力変換器１０とともにリアブラケット３０が後退する。リアブラケット３０の後端には保護板３４が設けられており、保護板３４が電力変換器１０やＤＣパワーコネクタ１５に先立ってブレーキアクチュエータ５１に干渉し電力変換器１０やＤＣパワーコネクタ１５を保護する。

リアブラケット３０の詳細形状について図４を用いて説明する。図４は、斜め後方からみたリアブラケット３０周辺の斜視図である。図４に示すように、リアブラケット３０は、トランスアクスル３に固定される基部３２と、基部３２の前端から電力変換器１０の筐体１１の後面１１ｂに沿って上方へ延びている支持部３１を備えている。基部３２は、４個のボルト３９によってトランスアクスル３に固定されている。支持部３１は、２個のボルト１９によって、防振ブッシュ１８を介して後面１１ｂに固定されている。

トランスアクスル３の上面に接している基部３２の後端から支持部３１の外側端にかけてリブ３３が設けられている。別言すれば、リブ３３は、リアブラケット３０の後縁に設けられており、上方へ延びている。リブ３３の上端から先に述べた保護板３４が上方へ延びている。先に図２、図３で示したように、保護板３４はブレーキアクチュエータ５１に対向しており、電力変換器１０が後退したときに電力変換器１０（あるいはＤＣパワーコネクタ１５）に先立ってブレーキアクチュエータ５１に接触し、電力変換器１０（あるいはＤＣパワーコネクタ１５）を保護する。保護板３４、リブ３３、基部３２、支持部３１は、一枚の鋼板をプレス加工により成形して作られる。

図５に、トランスアクスル３の上面３ａに固定されたリアブラケット３０の側面図を示す。図５の直線Ｈ１は、車両前後方向で水平方向に延びる直線であり、直線Ｖ１は鉛直方向に延びる直線である。先に述べたように、トランスアクスル３の上面３ａは水平方向（直線Ｈ１）に対して傾斜しており、その角度Ｂは、概ね２０度である。保護板３４が延びる方向は、鉛直方向（直線Ｖ１）に対して角度Ｃだけ前方に傾いている。角度Ｃは、先の角度Ｂからゼロまでの間が好ましい。

トランスアクスル３の上面３ａから保護板３４の上端までの距離Ｄは、リアブラケット３０とブレーキアクチュエータ５１との高さの関係に基づいて定められる。

以上説明したように、実施例の車載構造２では、リアブラケット３０の後端から上方へ延びる保護板３４を備えており、保護板３４は、ブレーキアクチュエータ５１に対向している。保護板３４は、車両が前方衝突して電力変換器１０が後退したときに後方のブレーキアクチュエータ５１との接触によるダメージを軽減する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。トランスアクスル３（ハウジング）が、電力変換器を支持する車載機器の一例に相当する。電力変換器を支持する車載機器はトランスアクスルでなくともよい。ブレーキアクチュエータ５１が、電力変換器１０の後方に配置された別のデバイスの一例に相当する。別のデバイスは、ブレーキアクチュエータでなくともよい。本明細書が開示する車載構造は、ハイブリッド車以外の電気自動車（燃料電池車を含む）に適用されてもよい。

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。

２：車載構造 ３：トランスアクスル ４ａ、４ｂ：モータ １０：電力変換器 １１：筐体 １５：ＤＣパワーコネクタ ２０：フロントブラケット ３０：リアブラケット ３１：支持部 ３２：基部 ３３：リブ ３４：保護板 ４２：ダッシュパネル ５０：フロントコンパートメント ５１：ブレーキアクチュエータ ５５：エンジン １００：ハイブリッド車

Claims (4)

1. 電源の電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器のフロントコンパートメントへの車載構造であり、
   前記電力変換器は、その前面と後面にそれぞれ取り付けられているフロントブラケットとリアブラケットを介して車載機器の上に隙間を設けて支持されており、
   前記電力変換器の後方に別のデバイスが配置されており、
   前記リアブラケットの後端に上方へ延びるフランジが設けられているとともに、前記フランジの上端から前記別のデバイスと対向するように保護板が延びている、車載構造。
2. 前記後面に１００ボルト以上の電圧が印加されるコネクタが接続されている、請求項１に記載の車載構造。
3. 前記車載機器の上面が前下がりに傾斜しているとともに、前記リアブラケットが前記上面に固定されている。請求項１または２に記載の車載構造。
4. 前記別のデバイスは車両のフロントコンパートメントとキャビンを仕切るダッシュパネルに固定されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の車載構造。

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