JP2021109593A - 電気自動車の車両後部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の後部に高電圧デバイスと低電圧デバイスを搭載する電気自動車において、車両の後方から障害物が衝突した場合、高電圧デバイスを低電圧デバイスとの接触から保護する。【解決手段】本明細書が開示する車両後部構造では、低電圧デバイスは、高電圧デバイスと同じ高さで高電圧デバイスの車両後方側に配置される。さらに、高電圧デバイスと低電圧デバイスの間にクロスメンバが通っている。車両後方から障害物が衝突した場合、衝突荷重によって低電圧デバイスは前方へ押し出される。しかし、高電圧デバイスはクロスメンバに保護され、補助デバイスとの接触を避けられる。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、電気自動車の車両後部構造に関する。特に、車両後部に高電圧デバイスと低電圧デバイスが配置されている車両後部構造に関する。なお、本明細書における電気自動車は、走行用の電気モータを備えている車を意味する。すなわち、本明細書における電気自動車には、走行用の電気モータとエンジンの両方を含むハイブリッド車、電気モータ用の電源としてバッテリと燃料電池を備えている燃料電池車、電気モータ用の電源としてキャパシタを備えている自動車などが含まれる。また、高電圧デバイスとは、米国法規ＦＭＶＳＳ３０５（Federal Motor Vehicle Safety Standards 305）で定義されており、電気パワートレーンに含まれている、または、電気パワートレーンに電気的に接続されている作動電圧がＡＣ３０［Ｖ］を超える、あるいは、ＤＣ６０［Ｖ］を超える電気デバイスを意味する。さらに、本明細書では、作動電圧がＡＣ３０［Ｖ］未満、あるいは、ＤＣ６０［Ｖ］未満の電気デバイスを低電圧デバイスと称する。高電圧デバイスの例は、走行用のモータ、および、走行用のモータに交流電力を供給するインバータである。低電圧デバイスの例は、インバータに指令を与えるコントローラ、カーオーディオ、ナビゲーション装置である。

近年の電気自動車では様々な電気デバイスが搭載される。車両の後部にも複数の電気デバイスが搭載されることがある。例えば、特許文献１の自動車は、車両後部に充電器を搭載している。特許文献２の自動車は、車両後部にバッテリとインバータと電動ファンを搭載している。

特開２０１１−００６０５０号公報 特開２０１５−００９５８８号公報

車両の後部に高電圧デバイスと低電圧デバイスを搭載する場合がある。車両後方から障害物が衝突した場合、高電圧デバイスを低電圧デバイスとの接触から保護する技術が望まれている。

本明細書は、高電圧デバイスと低電圧デバイスを車両後部に搭載する構造を開示する。本明細書が開示する車両後部構造では、低電圧デバイスは、高電圧デバイスと同じ高さで高電圧デバイスの車両後方側に配置される。さらに、高電圧デバイスと低電圧デバイスの間にクロスメンバが通っている。車両後方から障害物が衝突した場合、衝突荷重によって低電圧デバイスは前方へ押し出される。しかし、高電圧デバイスはクロスメンバに保護され、補助デバイスとの接触を避けられる。なお、低電圧デバイスが高電圧デバイスと同じ高さに配置されている、とは、低電圧デバイスと高電圧デバイスが同じ水平面と交差することをいう。

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。

車両後部の平面図である。 車両後部の側面図である。 図１のIII−III線でカットした断面図である。 後方から衝突荷重が加わったときのコントローラの挙動を示した図である。

図面を参照して実施例の車両後部構造２を説明する。図１に、車両１００の後部の平面図を示す。図２に、車両１００の後部の側面図を示す。図１の座標系の「Ｆｒｏｎｔ」、「Ｒｅａｒ」、「Ｒｉｇｈｔ」、「Ｌｅｆｔ」は、車両を基準としている。また、図２の座標系の「Ｕｐ」、「Ｄｏｗｎ」も車両を基準としている。図１、図２では、車両１００の内部の主要デバイスの配置が見えるように、車両１００のアウトラインを仮想線で描いてある。

実施例の車両１００は、後輪を駆動するリアモータ３を備える電気自動車である。図示は省略しているが、車両１００は、前輪を駆動するフロントモータも備えている。リアモータ３と、リアモータ３に三相交流を供給するインバータ４は、車両後部に配置されている。車両後部には、コントローラ５も配置されている。本明細書における車両後部とは、リアシート１０１よりも後方を意味する。

リアモータ３の出力は１０［ｋＷ］以上であり、インバータ４は、１０［ｋＷ］以上の電力をリアモータ３に供給可能である。リアモータ３とインバータ４の作動電圧は、ＡＣ３０［Ｖ］を超える。リアモータ３は、電気パワートレーンに含まれる電気デバイスであり、インバータ４は、電気パワートレーン（リアモータ３）に電気的に接続されている電気デバイスである。すなわち、リアモータ３とインバータ４は、高電圧デバイスに該当する。

一方、コントローラ５は、インバータ４に指令を与えるデバイスであり、主としてＴＴＬ（Transistor-Transistor Logic）の回路である。コントローラ５の作動電圧は３０［Ｖ］未満であるため、コントローラ５は、低電圧デバイスに該当する。

リアモータ３、インバータ４、コントローラ５は、車両前後方向に延びる一対のリアサイドメンバ６の間に配置されている。リアモータ３とインバータ４は、クロスメンバ１０の前方に配置されており、コントローラ５は、クロスメンバ１０の後方に配置されている。

クロスメンバ１０は、一対のリアサイドメンバ６の間で車両の横方向に延びているとともに、一対のリアサイドメンバ６のそれぞれに連結されている。

リアモータ３とインバータ４は、リアフロアパネル２０の下に配置されている（図２参照）。それゆえ、図１では、リアモータ３とインバータ４は隠れ線で描いてある。詳しくは後述するが、リアフロアパネル２０にはクロスメンバ１０の後方で窪みが設けられており、コントローラ５は、その窪みの中に配置されている。なお、リアフロアパネル２０が、車両１００のトランクルームの床に相当する。

図３に、図１のIII−III線に沿った断面図を示す。図３では、車両１００のアウトラインの図示は省略した。

先に述べたように、リアモータ３とインバータ４は、リアフロアパネル２０の下に配置されている。リアフロアパネル２０は、クロスメンバ１０の後方に窪み２１を有しており、コントローラ５は、その窪み２１に配置されている。

クロスメンバ１０は、断面が矩形の角筒であり、上板１１と後板１２と下板１４と前板１３で構成される。上板１１と後板１２は、リアフロアパネル２０が兼ねている。下板１４と前板１３は、リアフロアパネル２０（すなわち、上板１１と後板１２）に溶接されている。

インバータ４とコントローラ５とクロスメンバ１０は、同じ高さに位置している。ここで、「同じ高さ」であるとは、インバータ４とコントローラ５とクロスメンバ１０が、それぞれが、同一の水平面（図３の直線Ｈ）と交差することをいう。別言すれば、インバータ４の一部とコントローラ５の一部とクロスメンバ１０の一部が同じ高さにあることを意味する。

クロスメンバ１０は、車両横方向に延びており、インバータ４とコントローラ５の間を通っている。そして、インバータ４とコントローラ５とクロスメンバ１０が同じ高さに位置する。クロスメンバ１０は、車両のボディのフレームであり、強度が高い。これらの特徴を有する車両後部構造２は、次の利点を与える。

車両の後方から障害物が衝突した場合、クロスメンバ１０の後方のコントローラ５が前方へ押し出される。コントローラ５はクロスメンバ１０に遮られ、インバータ４には接触しない。高電圧デバイスであるインバータ４がコントローラ５との接触を免れる。

コントローラ５は、クロスメンバ１０の上面の高さＨａよりも下に配置されている。また、コントローラ５は、クロスメンバ１０の底面の高さＨｂよりも高い位置に配置されている。さらに、コントローラ５の重心Ｇは、クロスメンバ１０と同じ高さに位置している。これらの構造的な特徴も、車両後方から障害物が衝突したときに、インバータ４をコントローラ５との接触から保護するのに貢献する。

クロスメンバ１０の前板１３と下板１４の厚みｔａは、上板１１と後板１２（すなわちリアフロアパネル２０）の厚みｔｂよりも厚い。また、前板１３と後板１２は、上端が下端よりも前方に位置するように傾斜している。これらの構造的な特徴も、車両後方から障害物が衝突したときに、インバータ４をコントローラ５との接触から保護するのに貢献する。

後方から衝突荷重Ｆが加わったときのコントローラ５の挙動を図４に示す。クロスメンバ１０の後板１２が傾斜している。衝突荷重Ｆによって前方に押し出されたコントローラ５は、後板１２の傾斜に沿って前上方に移動し、インバータ４との接触を免れる。図４の太矢印線と矩形５ａが、後板１２の傾斜に沿って移動したコントローラを示している。

衝突荷重Ｆが大きい場合、クロスメンバ１０の後板１２が変形あるいは破断する可能性がある。その場合、後板１２の変形あるいは破断が、コントローラ５の勢いを減殺する。コントローラ５が後板１２を押しのけて前進した場合、次は厚みｔａが大きい前板１３がコントローラ５の前進を止める。コントローラ５の勢いがさらに強くても、前板１３の傾斜に沿って、コントローラ５は前上方に移動し、インバータ４との衝突を免れる。図４の矩形５ｂが、前板１３の傾斜に沿って移動したコントローラを示している。

上記したように、実施例の車両後部構造２は、車両後方から障害物が衝突したときに、高電圧デバイスであるインバータ４を低電圧デバイスであるコントローラ５との接触から保護する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。車両後部に配置される高電圧デバイスは、インバータ４に限られない。車両後部に配置される低電圧デバイスは、コントローラ５に限られない。

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：車両後部構造 ３：リアモータ ４：インバータ ５、５ａ、５ｂ：コントローラ ６：リアサイドメンバ １０：クロスメンバ １１：上板 １２：後板 １３：前板 １４：下板 ２０：リアフロアパネル ２１：窪み １００：車両 １０１：リアシート

Claims (8)

1. 電気自動車の車両後部構造であり、
   車両後部に配置されており、電気パワートレーンに含まれている、または、前記電気パワートレーンに電気的に接続されている作動電圧がＡＣ３０［Ｖ］を超える、または、ＤＣ６０［Ｖ］を超える高電圧デバイスと、
   前記高電圧デバイスと同じ高さで前記高電圧デバイスの車両後方側に配置されおり、作動電圧がＡＣ３０［Ｖ］未満、または、ＤＣ６０［Ｖ］未満の低電圧デバイスと、
   前記高電圧デバイスと前記低電圧デバイスの間を通っているクロスメンバと、
   を備えている、車両後部構造。
2. 前記クロスメンバは、車両前後方向に延びる一対のリアサイドメンバの間に連結されている、請求項１に記載の車両後部構造。
3. 前記低電圧デバイスは、前記クロスメンバの上面よりも低い位置に配置されている、請求項１または２に記載の車両後部構造。
4. 前記低電圧デバイスは前記クロスメンバの底面よりも高い位置に配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両後部構造。
5. 前記低電圧デバイスの重心が前記クロスメンバと同じ高さに位置している、請求項１から４のいずれか１項に記載の車両後部構造。
6. 前記クロスメンバは、上板と、下板と、前板と、後板を有する角筒であり、前記前板と前記下板が前記上板と前記後板よりも厚い、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両後部構造。
7. 前記前板と前記後板が、上端が下端よりも前方に位置するように傾斜している、請求項６に記載の車両後部構造。
8. 前記クロスメンバは、上板と、下板と、前板と、後板を有する角筒であり、前記前板と前記後板が、上端が下端よりも前方に位置するように傾斜している、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両後部構造。

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