JP2021109586A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 後面衝突において低電圧部品の前方に位置する高電圧部品を保護する。【解決手段】 電動車両は、ボディと、ボディの後部に配置された低電圧部品と、ボディにおいて低電圧部品よりも前方に配置されており、後面視においてその少なくとも一部が低電圧部品と重複する高電圧部品と、低電圧部品をボディの複数の固定箇所に固定する少なくとも一つの取付部材とを備える。複数の固定箇所は、低電圧部品よりも前方に位置する少なくとも一つの第１固定箇所と、低電圧部品よりも後方に位置する少なくとも一つの第２固定箇所とを含む。少なくとも一つの第１固定箇所の中心と、少なくとも一つの第２固定箇所の中心とは、左右方向における位置が互いに相違する。【選択図】図３

Description

本明細書に開示される技術は、電動車両に関する。なお、本明細書における電動車両とは、車輪を駆動するモータを有する自動車を広く意味する。電動車両には、例えば、外部の電力によって充電される電気自動車、モータとエンジンとを有するハイブリッド自動車、燃料電池を電源とする燃料電池車等が含まれる。

非特許文献１に、後面衝突において電動車両の高電圧部品を保護するための技術が開示されている。ここでいう高電圧部品とは、３０ボルトを超える交流電圧又は６０ボルトを超える直流電圧で動作する電気部品を意味する。高電圧部品には、例えば、車輪を駆動するモータや、モータへ供給される電力を制御する電力制御ユニットが含まれる。

トヨタ自動車、「トヨタ技術公開集」、発行番号３１２６３、発行日２０１８年８月３１日

非特許文献１に記載されているように、電動車両では、後面衝突において高電圧部品を保護するための技術が必要とされている。この点に関して、高電圧部品は、後面衝突においてダメージを受けることがないように、車両の後面から離れて配置されることが好ましい。それに対して、高電圧部品に該当しない低電圧部品については、高電圧部品よりも後方に配置することが考えらえる。しかしながら、ボディの後部に低電圧部品が配置されていると、後面衝突において低電圧部品が前方へ押し出されて、例えば高電圧部品にダメージを与えるおそれがある。本明細書は、後面衝突において低電圧部品の前方への侵襲を抑制し得る技術を提供する。

本明細書が開示する電動車両は、ボディと、ボディの後部に配置された低電圧部品と、ボディにおいて低電圧部品よりも前方に配置されており、後面視においてその少なくとも一部が低電圧部品と重複する高電圧部品と、低電圧部品をボディの複数の固定箇所に固定する少なくとも一つの取付部材とを備える。複数の固定箇所は、低電圧部品よりも前方に位置する少なくとも一つの第１固定箇所と、低電圧部品よりも後方に位置する少なくとも一つの第２固定箇所とを含む。少なくとも一つの第１固定箇所の中心と、少なくとも一つの第２固定箇所の中心とは、左右方向における位置が互いに相違する。

上記した構造によると、電動車両に後面衝突が生じたときに、ボディの第１固定箇所及び第２固定箇所から、低電圧部品に対して前後方向に圧縮力が作用する。ここで、低電圧部品よりも前方に位置する第１固定箇所と、低電圧部品よりも後方に位置する第２固定箇所では、左右方向における位置が互いに相違する。従って、ボディから圧縮力を受けた低電圧部品は、単に前方へ押し出されるのではなく、左方又は右方へ回転するように姿勢を変化させる。これにより、低電圧部品の前方への移動が抑制されるので、低電圧部品の前方に位置する高電圧部品（例えば、モータ、電力制御ユニット、バッテリ）や、その他の構成要素が、低電圧部品によって侵襲されることを回避又は低減することができる。

電動車両１０の全体の構成を模式的に示す側面図。 ボディ１２の後部１２ｒにおける構成を模式的に示す側面図。 ボディ１２の後部１２ｒにおける構成を模式的に示す平面図。 後面衝突における電子制御ユニット２２の挙動を模式的に示す平面図。

本技術の一実施形態において、高電圧部品の重心が、低電圧部品の重心に対して、左右方向の一方側に位置していてもよい。この場合、少なくとも一つの第２固定箇所の中心は、少なくとも一つの第１固定箇所の中心に対して、左右方向の他方側に位置していてもよい。このような構成によると、後面衝突において低電圧部品がボディから圧縮力を受けたときに、左右方向に関しては、低電圧部品を高電圧部品から離れる方向へ押し出すことできる。これにより、高電圧部品が低電圧部品によって侵襲されることを、効果的に回避又は低減することができる。

本技術の一実施形態において、少なくとも一つの取付部材は、低電圧部品をボディの少なくとも一つの第１固定箇所に固定する第１ブラケットと、低電圧部品をボディの少なくとも一つの第２固定箇所に固定する第２ブラケットとを有してもよい。ここで、第１ブラケット及び第２ブラケットの各々は、単一のブラケット部品で構成されてもよく、複数のブラケット部品で構成されてもよい。

本技術の一実施形態において、ボディは、ボディの後部においてフロアを形成するリアフロアパネルと、低電圧部品の後方に位置するとともにリアフロアパネルの後端が接続されたバックパネルとを有してもよい。この場合、少なくとも一つの第１固定箇所は、リアフロアパネルに位置しており、少なくとも一つの第２固定箇所は、バックパネルに位置していてもよい。

本技術の一実施形態において、リアフロアパネルは、少なくとも一つの第１固定箇所を有する前部エリアと、前部エリアとバックパネルとの間を延びているとともに前部エリアに対して下方に窪んでいる後部エリアとを有してもよい。この場合、低電圧部品は、リアフロアパネルの後部エリアとバックパネルとで画定された凹部内に配置されていてもよい。

本技術の一実施形態において、高電圧部品は、車輪を駆動するモータと、モータに接続された電力制御ユニットとの少なくとも一方を有してもよい。このようなモータや電気部品は、高電圧で動作する高電圧部品の典型例であり、低電圧部品の侵襲から保護される必要が高いためである。

本技術の一実施形態において、低電圧部品は、少なくとも一つのプロセッサを有する電子制御ユニットであってもよい。即ち、低電圧部品は、そのサイズ及び重量が比較的に大きくてもよい。一例ではあるが、低電圧部品の重量は、例えば５００グラム以上であってもよく、あるいは、１キログラム以上であってもよい。

本明細書において単に前後方向との記載は、電動車両における前後方向を意味するものとする。同様に、単に左右方向との記載は、電動車両における左右方向を意味し、単に上下方向との記載は、電動車両における上下方向を意味する。例えば、電動車両が水平面上に配置されたときに、電動車両の上下方向は、鉛直方向と一致する。また、電動車両の左右方向は、電動車両の車軸に平行な方向であり、電動車両の前後方向は、水平面に平行かつ電動車両の車軸に垂直な方向となる。

図面を参照して、実施例の電動車両１０について説明する。図１に示すように、電動車両１０は、ボディ１２と、複数の車輪１４ｆ、１４ｒとを含む。ボディ１２は、特に限定されないが、金属で構成されている。ボディ１２の内部には、客室や荷室が画定されている。複数の車輪１４ｆ、１４ｒには、一対の前輪１４ｆと、一対の後輪１４ｒとが含まれる。なお、車輪１４ｆ、１４ｒの数については、四つに限定されない。

電動車両１０は、モータ１６と、バッテリユニット１８と、電力制御ユニット２０（ＰＣＵ：Power Control Unit）と、電子制御ユニット２２とをさらに備える。なお、電力制御ユニット２０は、一般にＰＣＵ（Power Control Unit）と称されることがあり、電子制御ユニット２２は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）と称されることがある。モータ１６は、複数の車輪１４ｆ、１４ｒの少なくとも一つ（例えば、一対の後輪１４ｒ）を駆動する。

バッテリユニット１８は、電力制御ユニット２０を介してモータ１６に接続されており、モータ１６へ電力を供給する。バッテリユニット１８は、複数の二次電池セルを内蔵しており、外部の電力によって繰り返し充電可能に構成されている。電力制御ユニット２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ及び／又はインバータを内蔵しており、バッテリユニット１８とモータ１６との間で伝達される電力を制御する。電子制御ユニット２２は、プロセッサを有しており、例えばユーザの操作に応じて電力制御ユニット２０へ制御指令を与える。なお、電動車両１０は、バッテリユニット１８に代えて、又は加えて、燃料電池ユニットや太陽電池パネルといった他の電源を備えてもよい。

ここで、モータ１６、バッテリユニット１８及び電力制御ユニット２０は、いわゆる高電圧部品であり、例えば３０ボルトを超える交流電圧又は６０ボルトを超える直流電圧で動作する電気部品である。一方、電子制御ユニット２２は、そのような高電圧部品に該当しない低電圧部品である。モータ１６、バッテリユニット１８及び電力制御ユニット２０といった高電圧部品は、電動車両１０で衝突が生じたときに、ダメージを受けないように保護されることが望まれる。従って、モータ１６、バッテリユニット１８及び電力制御ユニット２０は、ボディ１２の後部１２ｒに配置されているが、後面衝突による損傷を避けるために、電動車両１０の後面１０ｒからは離れて配置されている。一方、低電圧部品である電子制御ユニット２２は、ボディ１２の後部１２ｒにおいて、モータ１６及び電力制御ユニット２０よりも後方に配置されている。

図２、図３に示すように、ボディ１２の後部１２ｒは、リアフロアパネル４０とバックパネル４８とを有する。リアフロアパネル４０は、ボディ１２の後部１２ｒにおいてフロアを形成している。バックパネル４８は、電力制御ユニット２０の後方に位置しており、ボディ１２の後部１２ｒにおいて後壁を形成している。バックパネル４８には、リアフロアパネル４０の後端４０ｂが接続されている。電子制御ユニット２２は、リアフロアパネル４０、バックパネル４８及び一対のサイドパネル（図示省略）で画定された荷室に配置されている。また、ボディ１２は、バックパネル４８の後方に配置されたバンパリインフォースメント５０をさらに備える。バンパリインフォースメント５０は、バックパネル４８に沿って左右方向に延びている。

一例ではあるが、本実施例におけるリアフロアパネル４０は、前部エリア４２と、前部エリア４２とバックパネル４８との間を延びている後部エリア４４とを備える。後部エリア４４は、前部エリア４２に対して下方に窪んでおり、前部エリア４２とバックパネル４８との間に凹部４６を画定している。リアフロアパネル４０の凹部４６には、電子制御ユニット２２が配置されている。一方、モータ１６及び電力制御ユニット２０は、リアフロアパネル４０の外側であって、凹部４６の前方には位置している。電子制御ユニット２２は、前後方向において、モータ１６及び電力制御ユニット２０と、バンパリインフォースメント５０との間に位置している。

電子制御ユニット２２は、複数のブラケット３０、３２によって、ボディ１２の複数の固定箇所３４、３６に固定されている。複数の固定箇所３４、３６には、電子制御ユニット２２よりも前方に位置する二つの第１固定箇所３４と、電子制御ユニット２２よりも後方に位置する二つの第２固定箇所３６とが含まれる。特に限定されないが、二つの第１固定箇所３４は、リアフロアパネル４０の前部エリア４２に位置しており、二つの第２固定箇所３６は、バックパネル４８に位置している。図３に示すように、二つの第１固定箇所３４と、二つの第２固定箇所３６とは、左右方向の位置が互いに相違している。詳しくは、二つの第１固定箇所３４の中心Ｃ３４が、電子制御ユニット２２の重心Ｇ２２に対して左方に位置する一方で、二つの第２固定箇所３６の中心Ｃ３６は、電子制御ユニット２２の重心Ｇ２２に対して右方に位置している。

複数のブラケット３０、３２は、取付部材の一例であり、第１ブラケット３０と第２ブラケット３２とを含む。第１ブラケット３０は、電子制御ユニット２２の前面に取り付けられており、ボディ１２の二つの第１固定箇所３４に固定されている。第２ブラケット３２は、電子制御ユニット２２の後面に取り付けられており、ボディ１２の二つの第２固定箇所３６に固定されている。第１ブラケット３０及び第２ブラケット３２の各々は、単一の部品で構成されているが、複数のブラケット部品で構成されてもよい。また、第１固定箇所３４の数や、第２固定箇所３６の数についても、二つに限定されない。

図４に示すように、電動車両１０に後面衝突が生じると、ボディ１２の第１固定箇所３４及び第２固定箇所３６から、電子制御ユニット２２に対して前後方向に圧縮力Ｆが作用する。前述したように、電子制御ユニット２２よりも前方に位置する第１固定箇所３４と、電子制御ユニット２２よりも後方に位置する第２固定箇所３６では、左右方向における位置が互いに相違する。従って、ボディ１２から圧縮力Ｆを受けた電子制御ユニット２２は、単に前方へ押し出されるのではなく、左方又は右方へ回転するように姿勢を変化させる。これにより、電子制御ユニット２２の前方への移動が抑制されるので、モータ１６や電力制御ユニット２０といった高電圧部品が、電子制御ユニット２２によって侵襲されることを回避又は低減することができる。

特に、本実施例の電動車両１０では、電動車両１０を後面視したときに、高電圧部品であるモータ１６及び／又は電力制御ユニット２０の少なくとも一部が、低電圧部品である電子制御ユニット２２と重複する。即ち、モータ１６及び／又は電力制御ユニット２０と、低電圧部品である電子制御ユニット２２とは、左右方向及び上下方向における位置が少なくとも部分的に一致している。このような位置関係であると、後面衝突において電子制御ユニット２２が前方へ押し出されて、モータ１６及び／又は電力制御ユニット２０にダメージを与えるおそれが高くなる。しかしながら、上記した電力制御ユニット２０の取付構造を採用し、後面衝突において電子制御ユニット２２を回転させることで、電子制御ユニット２２による侵襲を効果的に抑制することができる。

ここで、モータ１６及び電力制御ユニット２０の各重心Ｇ１６、Ｇ２０は、電子制御ユニット２２の重心Ｇ２２に対して、左方にオフセットされている。これに対して、二つの第２固定箇所３６の中心Ｃ３６は、二つの第１固定箇所３４の中心Ｃ３４に対して、右方にオフセットされている。このような構成によると、後面衝突において電子制御ユニット２２がボディ１２から圧縮力Ｆを受けたときに、左右方向に関しては、電子制御ユニット２２をモータ１６及び電力制御ユニット２０から離れる方向へ押し出すことできる。これにより、高電圧部品であるモータ１６や電力制御ユニット２０が、低電圧部品である電子制御ユニット２２によって侵襲されることを、効果的に回避又は低減することができる。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、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、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わ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するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０：電動車両
１２：ボディ
１２ｒ：ボディの後部
１４ｆ、１４ｒ：車輪
１６：モータ
１８：バッテリユニット
２０：電力制御ユニット
２２：電子制御ユニット
３０：第１ブラケット
３２：第２ブラケット
３４：第１固定箇所
３６：第２固定箇所
４０：リアフロアパネル
４２：リアフロアパネルの前部エリア
４４：リアフロアパネルの後部エリア
４６：凹部
４８：バックパネル
５０：バンパリインフォースメント
Ｆ：圧縮力
Ｇ１６：モータ１６の重心
Ｇ２０：電力制御ユニット２０の重心
Ｇ２２：電子制御ユニット２２の重心
Ｃ３４：二つの第１固定箇所３４の中心
Ｃ３６：二つの第２固定箇所３６の中心

Claims (1)

1. 電動車両であって、
   ボディと、
   前記ボディの後部に配置された低電圧部品と、
   前記ボディにおいて前記低電圧部品よりも前方に配置されており、その少なくとも一部が後面視において前記低電圧部品と重複する高電圧部品と、
   前記低電圧部品を前記ボディの複数の固定箇所に固定する少なくとも一つの取付部材とを備え、
   前記複数の固定箇所は、前記低電圧部品よりも前方に位置する少なくとも一つの第１固定箇所と、前記低電圧部品よりも後方に位置する少なくとも一つの第２固定箇所と、を含み、
   前記少なくとも一つの第１固定箇所の中心と、前記少なくとも一つの第２固定箇所の中心とは、左右方向における位置が互いに相違する、
   電動車両。

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