JP3191277U - 電気エネルギー貯蔵手段とパワーエレクトロニクス機器とを備える自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】電気エネルギー貯蔵手段とパワーエレクトロニクス機器とを備える自動車を提供する。【解決手段】本考案は、電気エネルギー貯蔵手段を収容するための構造１と、自動車の電気機械用のパワーエレクトロニクス機器２とを有する自動車であって、パワーエレクトロニクス機器２が構造１に一体化されるようになっている。そのような車両は、小さな設置スペース、低重量、及び組立て時の低費用を特徴とする。【選択図】図１

Description

本考案は、電気エネルギー貯蔵手段を収容するための構造と、自動車の電気機械用のパワーエレクトロニクス機器とを有する自動車に関する。特に、本考案は、乗用車に関する。

電動式自動車は、多様な構成で知られている。例えば、電動機及び／または発電機として作動できる電気機械が使用される。自動車には、例えば高電圧バッテリーである電気エネルギー貯蔵手段が装備される。

実用化されている冒頭で述べたタイプの自動車においては、電気エネルギー貯蔵手段を収容するための構造と、自動車の電気機械用のパワーエレクトロニクス機器とが、自動車の様々な領域に配置されている。これにより、２つのモジュール、具体的には前記構造とパワーエレクトロニクス機器を取り付けねばならなくなり、結果として非常に大きな設置スペースが必要となり、組立てが非常に複雑化される。更に、別々のモジュールが自動車の重量を増加させる。

本考案の目的は、電気エネルギー貯蔵手段を収容するための構造と、自動車の電気機械用のパワーエレクトロニクス機器との分野において、小さな設置スペース要件、低重量、及び容易な組立てを特長とする、冒頭で述べたタイプの自動車を開発することである。

この目的は、パワーエレクトロニクス機器が構造に一体化されている、冒頭で述べたタイプの自動車で達成される。

従って、この構造は、電気エネルギー貯蔵手段と、自動車の電気機械用のパワーエレクトロニクス機器とを単一のモジュール内に収容するように構成できる。従って、構造とパワーエレクトロニクス機器の配置の設置スペース要件が大幅に緩和され、費用を著しく削減してモジュールを組み立てることができる。更に、従来のように２つのモジュールではなく、モジュールを１つのみ取り付ければよいので、モジュール及び自動車の重量が低減される。

また、本考案による自動車においては、構造内にパワーエレクトロニクス機器を組み込むことにより、インターフェースの数とケーブルの本数を減らせる利点がある。これはまた、重量及びコストの削減となる。

本考案の好ましい一実施形態によれば、構造は、電気エネルギー貯蔵手段を収容するためのフレーム及びハウジングを有するようになっている。ハウジングは、例えば、２つのハウジング蓋を有する。一方のハウジング蓋は、フレームの上側の領域でフレームに取り付けられ、他方のハウジング蓋は、フレームの下側の領域でフレームに取り付けられる。特に、フレームは、フレームに取り付けられたエネルギー貯蔵手段が嵌め込まれる開口を有する。

フレームは、好ましくは、エネルギー貯蔵手段を支持する働きをする。ハウジング蓋は、エネルギー貯蔵手段を、エネルギー貯蔵手段の上側及び下側で覆う働きをする。フレームを備える構造の構成により、ハウジング蓋を非常に容易にフレームに接続することができ、その結果、エネルギー貯蔵手段を完全に取り囲む閉じた構造が設けられる。

本考案のこの好ましい実施形態において、構造、特にフレームは、自動車のボディにおける補助フレームの構成要素であり、補助フレームは、自動車の車軸のホイール用の縦材と横材を接続する働きをするようになっている。

従って、構造、特にフレームが支持機能を備え、それ故に電気エネルギー貯蔵手段を収容するのに非常に適している。フレームが開口を有し、それに従ってフレームが特にリングとして構成される場合、構造、フレーム、またはリングにおいて最適な力分散を実現することができる。

構造、特にフレームまたはリングは、好ましくは、特に軽量化の対策として繊維強化プラスチックから構成されるか、良好な熱伝導率を有し、費用対効果の高い解決策をもたらすアルミニウムダイカストから構成される。

エネルギー貯蔵手段は、特に高電圧バッテリーである。

パワーエレクトロニクス機器は、好ましくは高電圧区域と低電圧区域を有するように構成される。高電圧区域は、パワーエレクトロニクス機器の高電圧側とも呼ばれ、低電圧区域は、パワーエレクトロニクス機器の低電圧側とも呼ばれる。

パワーエレクトロニクス機器は、好ましくは、少なくとも１つの冷却区域を有し、冷却区域はフレームに接続される。

パワーエレクトロニクス機器は、多様な様式で構造内に物理的に組み込むことができる。

従って、例えば、パワーエレクトロニクス機器が、高電圧区域と低電圧区域の間に配置された冷却区域を有することが可能である。この態様によれば、高電圧区域が冷却区域の上に配置され、低電圧区域が冷却区域の下に配置されるか、または、低電圧区域が冷却区域の上に配置され、高電圧区域が冷却区域の下に配置されることが好適と考えられる。従って、２つの区域、即ち高電圧区域と低電圧区域が、同じ冷却区域に割り当てられる。代替形態として、パワーエレクトロニクス機器が、フレームに接続された２つの冷却区域を有することができ、一方の冷却区域に高電圧区域が接続され、他方の冷却区域に低電圧区域が接続される。この場合、高電圧と低電圧に関係する区域は、異なる冷却区域に割り当てられる。

更なる修正形態によれば、冷却区域がそれぞれフレーム内に組み込まれるようになっている。

従って、本考案は、パワーエレクトロニクス機器が、電気エネルギー貯蔵手段を収容するための構造から離して配置されずに、構造とパワーエレクトロニクス機器が１つのモジュールを形成することを提案する。ここで、パワーエレクトロニクス機器は、構造に取り付けられるか、または、例えば冷却区域がそれぞれフレーム内に組み込まれているときには、構造内に部分的に配置される。

冷却区域はそれぞれ、好ましくは冷却パネルとして構成される。従って、冷却区域は、非常に大きい伝熱面を有する。

本考案の特に有利な一発展形態によれば、構造、特にフレームと、パワーエレクトロニクス機器とが、共通の冷却回路を有する冷却手段を有するようになっている。従って、一方でのパワーエレクトロニクス機器と、他方でのエネルギー貯蔵手段とを、同じ冷却回路を使用して冷却することができる。ここで、パワーエレクトロニクス機器と構造、特にフレームとの冷却区域はどちらも、流入する冷却媒体のための適切な開口を有する。

本考案の更なる特徴は、従属請求項、添付図面、及び図面に示される好ましい例示的実施形態の説明で見ることができ、それらに限定されない。

乗用車として製造される自動車で使用するための本考案の第１の例示的実施形態に関して、電気エネルギー貯蔵手段を収容するための構造と、自動車の電気機械用のパワーエレクトロニクス機器との配置の非常に簡略化した側面図である。 図１による配置の非常に簡略化した平面図である。 第１の例示的実施形態に変更を施した、本考案の第２の例示的実施形態に関する構造とパワーエレクトロニクス機器との配置の非常に簡略化した側面図である。 図３による配置の非常に簡略化した平面図である。 第１の例示的実施形態に変更を施した、本考案の第３の例示的実施形態に関する構造とパワーエレクトロニクス機器との配置の非常に簡略化した側面図である。 図５による構成の非常に簡略化した平面図である。

図１〜図６は、電気エネルギー貯蔵手段を収容するための構造１と、自動車の電気機械用のパワーエレクトロニクス機器２とを示す。自動車または乗用車は、それ自体は図示されておらず、構造１とパワーエレクトロニクス機器２の領域のみが図示されている。自動車の電気機械は、好ましくは、自動車を駆動するための電動機としても、発電機モードで自動車を制動するための発電機としても作動することができるように構成される。自動車の電気エネルギー貯蔵手段は、高電圧バッテリーである。自動車は高電圧バッテリーによって駆動される。他方、自動車が制動される場合、エネルギー貯蔵手段は、電気機械の発電機モードを使用して充電される。

ここでは、図１〜図６に示される３つの実施形態すべてにおいて、パワーエレクトロニクス機器２が構造１に一体化されている。

これらの実施形態は、電気エネルギー貯蔵手段を収容するためのフレーム３及びハウジング４を有する構造１を示す。ハウジング４は、２つのハウジング蓋５及び６を有する。ハウジング蓋５は、フレーム３の上側の領域でフレーム３に取り付けられ、ハウジング蓋６は、フレーム３の下側の領域でフレーム３に取り付けられる。

フレーム３は、長方形の設計であり、ここではフレーム３の壁厚が実質的に一定であり、開口７を有する。フレーム３に取り付けられるエネルギー貯蔵手段（図示せず）は、前記開口７の中に嵌め込まれる。

パワーエレクトロニクス機器２は、高電圧区域８と低電圧区域９を有する。更に、パワーエレクトロニクス機器２は、フレーム３に接続された少なくとも１つの冷却区域１０を有する。

図１及び図２による実施形態に関して、パワーエレクトロニクス機器２は、高電圧区域８と低電圧区域９の間に配置された単一の冷却区域１０を有するように構成される。この文脈で、高電圧区域８は、水平に配置された冷却区域１０の上に配置され、低電圧区域９は、前記冷却区域１０の下に配置される。

対照的に、図３及び図４による実施形態では、パワーエレクトロニクス機器２は、２つの冷却区域１０を有する。これらの冷却区域１０は、フレーム３に接続される。一方の冷却区域１０には高電圧区域８が接続され、他方の冷却区域１０には低電圧区域９が接続される。割り当てられた区域８及び９を有する２つの冷却区域１０は、互いに並べて配置され、その結果、一方の冷却区域１０が、車両の片側により近い位置に配置され、他方の冷却区域１０が、車両の反対側により近い位置に配置される。

図５及び図６に示される実施形態は、冷却区域１０のそれぞれがフレーム３内に組み込まれる点で、図３及び図４による実施形態とは異なる。

これらの実施形態に関して述べる冷却区域１０は、好ましくは、冷却パネルとして構成される。

構造１、特にフレーム３と、パワーエレクトロニクス機器２とが、共通の冷却回路を有する冷却手段を有することは、詳細には図示されていない。

構造１は、特に、自動車のボディでの補助フレームの構成要素である。ここで、補助フレームは、自動車の車軸のホイール用の縦材と横材を接続する働きをする。

従って、構造１は、電気エネルギー貯蔵手段を収容するためのフレーム、または電気エネルギー貯蔵手段もしくはバッテリーを収容するための耐負荷性の構造を有する。

１ 構造
２ パワーエレクトロニクス機器
３ フレーム
４ ハウジング
５ ハウジング蓋
６ ハウジング蓋
７ 開口
８ 高電圧区域
９ 低電圧区域
１０ 冷却区域

Claims (14)

1. 電気エネルギー貯蔵手段を収容するための構造（１）と、自動車の電気機械用のパワーエレクトロニクス機器（２）とを有する自動車であって、前記パワーエレクトロニクス機器（２）が前記構造（１）に一体化されていることを特徴とする自動車。
2. 前記構造が、前記電気エネルギー貯蔵手段を収容するためのフレーム（３）及びハウジング（４）を有することを特徴とする請求項１に記載の自動車。
3. 前記ハウジング（４）が、２つのハウジング蓋（５、６）を有し、一方のハウジング蓋（５）が、前記フレーム（３）の上側の領域で前記フレーム（３）に取り付けられ、他方のハウジング蓋（６）が、前記フレーム（３）の下側の領域で前記フレーム（３）に取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車。
4. 前記フレーム（３）が、前記フレーム（３）に取り付けられた前記エネルギー貯蔵手段が嵌め込まれる開口（７）を有することを特徴とする請求項２または３に記載の自動車。
5. 前記エネルギー貯蔵手段が高電圧バッテリーであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の自動車。
6. 前記パワーエレクトロニクス機器（２）が、高電圧区域（８）と低電圧区域（９）を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の自動車。
7. 前記パワーエレクトロニクス機器（２）が、少なくとも１つの冷却区域（１０）を有し、前記冷却区域（１０）が、前記構造（１）、特に前記フレーム（３）に接続されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の自動車。
8. 前記パワーエレクトロニクス機器（２）が、前記高電圧区域（８）と前記低電圧区域（９）の間に配置された冷却区域（１０）を有することを特徴とする請求項６または７に記載の自動車。
9. 前記高電圧区域（８）が前記冷却区域（１０）の上に配置され、前記低電圧区域（９）が前記冷却区域（１０）の下に配置されるか、または、前記低電圧区域（９）が前記冷却区域（１０）の上に配置され、前記高電圧区域（８）が前記冷却区域（１０）の下に配置されることを特徴とする請求項８に記載の自動車。
10. 前記パワーエレクトロニクス機器（２）が、前記構造（１）、特に前記フレーム（３）に接続された２つの冷却区域（１０）を有し、一方の冷却区域（１０）に前記高電圧区域（８）が接続され、他方の冷却区域（１０）に前記低電圧区域（９）が接続されることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の自動車。
11. 前記冷却区域（１０）がそれぞれ、前記フレーム（３）内に組み込まれることを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の自動車。
12. 前記冷却区域（１０）がそれぞれ、冷却パネルとして構成されることを特徴とする請求項７〜１１の何れか一項に記載の自動車。
13. 前記構造（１）、特に前記フレーム（３）と、前記パワーエレクトロニクス機器（２）とが、共通の冷却回路を有する冷却手段を有することを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の自動車。
14. 前記構造（１）が、前記自動車のボディにおける補助フレームの構成要素であり、前記補助フレームが、前記自動車の車軸のホイール用の縦材と横材を接続する働きをすることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の自動車。