JP4546903B2 - 電気自動車のケーブル保護構造 - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータとバッテリとを接続する通電ケーブルを備えた電気自動車のケーブル保護構造に関する。
ハイブリッド車両などの電気自動車に搭載されるパワーユニットには、動力源としてのモータジェネレータが組み込まれている。また、車体にはモータジェネレータに電力を供給するためのバッテリが搭載されており、バッテリとモータジェネレータとは通電ケーブルを介して接続されている。このような通電ケーブルには高電圧の電流が供給されており、安全性を確保する観点からケーブル損傷を防ぐように通電ケーブルを配設することが重要となっている。
そこで、フロアパネルの下方にバッテリを組み付けるようにした電気自動車において、フロアパネルとバッテリフレームとによって部品保護室を区画するとともに、この部品保護室に通電ケーブルを収容するようにした車体構造が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。この車体構造によれば、走行時の石はね等から通電ケーブルを保護することが可能となる。
特開2000−344026号公報
ところで、車両前方側にパワーユニットを搭載した電気自動車にあっては、衝突時の衝撃力を吸収して安全性を向上させるため、衝突時にパワーユニットを後退移動させることが多い。しかしながら、パワーユニットには後方に延びる通電ケーブルが接続されており、衝突時にパワーユニットを後退移動させるようにすると、パワーユニットと通電ケーブルと接触させて通電ケーブルを損傷させてしまうおそれがある。
本発明の目的は、車両衝突時における通電ケーブルの損傷を回避することにある。
本発明の電気自動車のケーブル保護構造は、電動モータを備える駆動ユニットと前記電動モータに電力を供給するバッテリとが車体に搭載される電気自動車のケーブル保護構造であって、前記車体の前後方向に配設されて前記電動モータと前記バッテリとを接続する通電ケーブルの折曲部に対してプロテクタを装着し、前記駆動ユニットの後退移動に伴って変形する脆弱部を前記プロテクタに形成することを特徴とする。
本発明の電気自動車のケーブル保護構造は、前記脆弱部はスリット部または薄板部であることを特徴とする。
本発明の電気自動車のケーブル保護構造は、電動モータを備える駆動ユニットと前記電動モータに電力を供給するバッテリとが車体に搭載される電気自動車のケーブル保護構造であって、前記車体の前後方向に配設されて前記電動モータと前記バッテリとを接続する通電ケーブルの折曲部に対してプロテクタを装着し、前記駆動ユニットの後退移動に伴って脱落する接続部を介して前記車体に前記プロテクタを装着することを特徴とする。
本発明の電気自動車のケーブル保護構造は、前記駆動ユニットを前記車体に取り付けるクロスメンバを備え、前記クロスメンバを介して衝突荷重が伝達されることを特徴とする。
本発明によれば、プロテクタに対して脆弱部を形成するようにしたので、衝突時にプロテクタを意図した形状に変形させることが可能となる。これにより、衝突時における車体の変形状態に合わせて、通電ケーブルの配設経路を変化させることができるため、通電ケーブルを損傷から保護することが可能となる。
本発明によれば、衝突荷重によって脱落する接続部を介して車体にプロテクタを装着するようにしたので、衝突時にプロテクタを車体から外すことが可能となる。これにより、衝突時における車体の変形状態に合わせて、通電ケーブルの配設経路を変化させることができるため、通電ケーブルを損傷から保護することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は電気自動車であるハイブリッド車両10を示す概略図であり、図2はハイブリッド車両10に搭載されるパワーユニット11を示す概略図である。なお、図1に示すハイブリッド車両10には、本発明の一実施の形態であるケーブル保護構造が適用されている。
図1に示すように、ハイブリッド車両10には複数の動力源を備えるパワーユニット(駆動ユニット)11が縦置きに搭載されており、パワーユニット11に組み込まれるフロントデファレンシャル機構12から前輪13に動力が伝達される一方、パワーユニット11の後端部に接続されるプロペラシャフト14から、これに連結されるリヤデファレンシャル機構15を介して後輪16に動力が伝達される。このパワーユニット11は、動力源としてエンジン17とモータジェネレータ(電動モータ)18とを備えており、走行用の主要な動力源としてエンジン17が駆動される一方、発進時や加速時にはモータジェネレータ18が補助的に駆動されるようになっている。また、減速時にはモータジェネレータ18を発電駆動させることにより、発電負荷に応じた回生制動力によって車両を制動するとともに、運動エネルギを電気エネルギに変換して回収するようにしている。
図2に示すように、エンジン17の車両後方側に配置されるモータジェネレータ18は、モータケース20に固定されるステータ21と、クランク軸22に固定されるロータ23とを備えている。モータジェネレータ18のロータ23はトルクコンバータ24のポンプシェル25に固定されており、クランク軸22とトルクコンバータ24とはロータ23を介して直結されている。また、トルクコンバータ24のポンプシェル25には、ポンプインペラ26が固定されるとともにポンプインペラ26に対向するタービンランナ27が収容されており、このタービンランナ27には変速入力軸28が連結されている。
また、エンジン動力やモータ動力が伝達される変速入力軸28には、遊星歯車列、クラッチ、ブレーキ等を備える変速機構30が連結されている。この変速機構30内のクラッチやブレーキを締結制御することにより、変速入力軸28と変速出力軸31との間の動力伝達径路を切り換えて変速することが可能となる。さらに、変速出力軸31とこれの同心上に設けられる後輪出力軸32との間には、前輪出力軸33と後輪出力軸32とに駆動トルクを分配する複合遊星歯車式のセンタデファレンシャル機構34が装着されている。
このようなパワーユニット11に組み込まれたモータジェネレータ18を駆動するため、モータジェネレータ18はインバータ35を介してバッテリ36に接続されている。インバータ35の作動状態はハイブリッドECU37によって制御されており、交流同期型モータのモータジェネレータ18を電動機として駆動させる際には、バッテリ36からの直流電流がインバータ35を介して交流電流に変換される一方、モータジェネレータ18を発電機として駆動させる際には、発電された交流電流がインバータ35を介して直流電流に変換されるようになっている。なお、インバータ35を介して交流電流の電流値や周波数を制御することにより、モータジェネレータ18のモータトルクやモータ回転数を制御することが可能となっている。
また、図1に示すように、インバータ35やバッテリ36は車体後部に搭載されており、車体前部に配置されるモータジェネレータ18と車体後部に配置されるインバータ35とを接続するため、車体40を構成するフロアパネル50の下面には前後方向に延びる通電ケーブル52が配設されている。そして、この通電ケーブル52を介してモータジェネレータ18とインバータ35とを電気的に接続することにより、インバータ35からの駆動電流をモータジェネレータ18に対して供給することが可能となり、モータジェネレータ18からの発電電流をインバータ35に対して供給することが可能となる。
図3は車体40に対するパワーユニット11の搭載状態を示す概略図であり、図4は図3のa−a線に沿ってパワーユニット11の搭載状態を示す断面図である。まず、図3に示すように、パワーユニット11を車体40に搭載するため、エンジンルーム41には車幅方向に延びるクロスメンバ42が固定されており、フロアトンネル43には車幅方向に延びるクロスメンバ44が固定されている。そして、パワーユニット11の前部を構成するエンジン17は、エンジンルーム41のクロスメンバ44によって支持される一方、パワーユニット11の後部を構成するトランスファケース45は、フロアトンネル43のクロスメンバ44によって支持されている。なお、それぞれのクロスメンバ42,44には振動を吸収するクッションラバー46,47が取り付けられており、クロスメンバ42,44はクッションラバー46,47を介してパワーユニット11を支持するようになっている。
図4に示すように、フロアパネル50の下面にはフロアトンネル43の断面形状に沿った補強部材51が溶接されており、この補強部材51の下面には図示しないボルト部材を用いてクロスメンバ44が固定されている。また、フロアパネル50の下面に沿って車両の前後方向に延びる通電ケーブル52は、フロアパネル50から下方に突き出る補強部材51とクロスメンバ44とを乗り越えるように配設されている。なお、補強部材51に対してクロスメンバ44を固定するボルト部材は所定の衝突荷重によって破断するように設計されており、車両が障害物等に衝突した場合にはボルト部材を破断させてパワーユニット11を後退移動させるようにしている。このように、パワーユニット11を後退移動させることにより、エンジンルーム41の変形を促して衝突エネルギを吸収させることができ、衝突時の衝撃を軽減して車両の安全性を向上させることが可能となる。
図5(A)および(B)は図3の範囲bに示すケーブル保護構造を概略的に示す説明図であり、(A)は衝突によりパワーユニット11が後退移動する前の状態を示し、(B)は衝突によりパワーユニット11が後退移動した後の状態を示している。まず、図5(A)に示すように、フロアパネル50、補強部材51、クロスメンバ44の各下面に沿って折り曲げられる通電ケーブル52は、フロアパネル50に取り付けられる複数のブラケット53a〜53dによって保持されている。また、クロスメンバ44の車両後方側に配設される通電ケーブル52には、通電ケーブル52の折曲部を覆うように筒状のプロテクタ54が装着されており、このプロテクタ54には脆弱部としてのスリット部55が形成されるとともに、プロテクタ54の上面から車両前方側に突出する突き当て部56が設けられている。さらに、クロスメンバ44には車両後方側に延びるアーム部57が形成されており、このアーム部57の先端はプロテクタ54の突き当て部56に対向するようになっている。そして、図5(B)に示すように、衝突によってパワーユニット11と共にクロスメンバ44が後退移動する場合には、クロスメンバ44が後方の通電ケーブル52に対して接近することになるが、クロスメンバ44のアーム部57によって突き当て部56が押し込まれるため、折り曲げられていたプロテクタ54は直線状に伸ばされることになる。
ここで、図6(A)および(B)はプロテクタ54とその近傍を拡大して示す説明図であり、(A)は衝突によりパワーユニット11が後退移動する前の状態を示し、(B)は衝突によりパワーユニット11が後退移動した後の状態を示している。図6(A)および(B)に示すように、折り曲げられるプロテクタ54の長手方向中央には、プロテクタ54の下面54aから両側面54bにかけてスリット部55が形成されるため、プロテクタ54の剛性は長手方向中央において低下することになる。つまり、パワーユニット11の後退移動に伴い突き当て部56が衝突荷重によって押し込まれた場合には、プロテクタ54は脆弱なスリット部55の近傍を中心に変形することになるため、このスリット部55の位置や形状に応じてプロテクタ54を意図的に変形させることが可能となる。図示する場合には、プロテクタ54が直線状に伸びるようにスリット部55の位置や形状が設定されており、衝突時にはプロテクタ54を意図的に伸ばすことが可能となっている。なお、プロテクタ54の後端部はアンカー部材58を介してフロアパネル50に取り付けられており、衝突時にはプロテクタ54の後端部を支点に先端部が押し下げられるようになっている。
このように、衝突によってパワーユニット11が後退移動する場合には、プロテクタ54を押し下げながら意図的に直線状に伸ばすことができるため、フロアパネル50から離れるように通電ケーブル52を伸ばすことができ、ブラケット53cとプロテクタ54との間の通電ケーブル52に弛みを生じさせることが可能となる。これにより、クロスメンバ44との接触を回避するように通電ケーブル52を垂れ下げることができ、通電ケーブル52の損傷を防止することができるため、ハイブリッド車両の安全性を向上させることが可能となる。
前述したプロテクタ54にあっては、衝突時にプロテクタ54を直線状に変形させることにより、通電ケーブル52に弛みを与えてクロスメンバ44との接触を回避させているが、これに限られることはなく、衝突時にプロテクタを脱落させることによって通電ケーブルの損傷を回避するようにしても良い。ここで、図7〜図10のそれぞれは本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、図7(A)〜図10(A)は衝突によりパワーユニット11が後退移動する前の状態を示し、図7(B)〜図10(B)は衝突によりパワーユニット11が後退移動した後の状態を示している。
まず、図7(A)に示すように、通電ケーブル60に沿って折り曲げられるプロテクタ61の前部上面61aには、アーム部62の移動方向に対して傾斜するガイド部材63が設けられており、プロテクタ61の後部上面61bには2つのアンカー部材64,65が取り付けられている。これら接続部としてのアンカー部材64,65はフロアパネル66の取付孔に嵌合しており、プロテクタ61は2つのアンカー部材64,65を介してフロアパネル66に固定されている。また、アンカー部材64,65はポリプロピレンやナイロン等の樹脂材料を用いて形成されており、アンカー部材64,65に対して所定の衝撃荷重が加えられると、これらのアンカー部材64,65は変形してフロアパネル66から脱落するようになっている。つまり、図7(B)に示すように、衝突時にはクロスメンバ44に設けられるアーム部62の先端がガイド部材63に滑り接触するため、衝突荷重によってプロテクタ61が押し下げられるとともに、車両前方側のアンカー部材64が下方に引き抜かれることになる。これにより、通電ケーブル60を弛ませることができるため、通電ケーブル60の損傷を回避することが可能となる。
また、図7に示すプロテクタ61にあっては、車両前方側のアンカー部材64を脱落させるようにしているが、これに限られることはなく、双方のアンカー部材64,65を脱落させるようにしても良い。図8(A)および(B)に示すように、アーム部70の先端を楔形に形成することにより、衝突時にはフロアパネル71とプロテクタ72との間にアーム部70を挿入することができ、双方のアンカー部材73,74を脱落させることができるため、プロテクタ72をフロアパネル71から完全に外すことができ、通電ケーブル75を大きく弛ませることが可能となる。これにより、パワーユニット11の後退量が大きな車両においても有効に通電ケーブル75を保護することが可能となる。
さらに、図7および図8に示すプロテクタ61,72にあっては、衝突時にアンカー部材64,73,74を引き抜くことによってプロテクタ61,72を脱落させているが、これに限られることはなく、図9(A)および(B)に示すように、アーム部80の後退移動によってアンカー部材81を剪断することにより、プロテクタ82の取付位置を維持して通電ケーブル83を保護するようにしても良い。また、図10(A)および(B)に示すように、アーム部80の後退移動によってアンカー部材84の取付ベース85を剪断することにより、プロテクタ86の取付位置を維持して通電ケーブル83を保護するようにしても良い。このように、衝突時にアンカー部材81,84を脱落させることによって、プロテクタ82,86の取付位置を維持することにより、プロテクタ82,86に対する衝撃力の伝達を回避することができる。これにより、プロテクタ82,86や通電ケーブル83の座屈を防止することができ、通電ケーブル83の損傷を回避することができる。
さらに、図7〜図10に示すプロテクタ61,72,82,86にあっては、パワーユニット11を支持するクロスメンバ44にアーム部62,70,80を取り付け、これらアーム部62,70,80の後退移動によってアンカー部材64,73,74,81,84を脱落させるようにしているが、これに限られることはなく、衝突によるフロアパネルの変形によってアンカー部材を脱落させるようにしても良い。図11(A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、(A)は衝突によりフロアパネル90が変形する前の状態を示し、(B)は衝突によりフロアパネル90が変形した後の状態を示している。
図11(A)および(B)に示すように、プロテクタ91の剛性を高めておくことにより、フロアパネル90の変形に対するプロテクタ91の追従を防止すると、衝突時にはフロアパネル90とプロテクタ91との間に隙間が生じるため、フロアパネル90から接続部としてのアンカー部材92を脱落させることが可能となる。たとえば、フロアパネル90の変形量が大きいために、通電ケーブル93を過度に折り曲げてしまうおそれがある場合には、フロアパネル90の変形に伴ってアンカー部材92を脱落させることにより、通電ケーブル93の過度な折り曲げを防止して保護することが可能となる。なお、図示する場合には、車両後方側のアンカー部材92を脱落させるようにしているが、車体構造などに応じて車両前方側のアンカー部材94を脱落させても良いことはいうまでもない。
さらに、図7〜図11に示すプロテクタ61,72,82,86,91にあっては、衝突時にプロテクタ61,72,82,86,91を脱落させることによって通電ケーブル60,75,83,93を保護するようにしているが、これに限られることはなく、変形するフロアパネルにプロテクタを追従させることによって通電ケーブルを保護するようにしても良い。図12(A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、(A)は衝突によりフロアパネル100が変形する前の状態を示し、(B)は衝突によりフロアパネル100が変形した後の状態を示している。また、図13(A)および(B)のそれぞれは本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図である。
まず、図12(A)および(B)に示すように、フロアパネル100に取り付けられるプロテクタ101に対して脆弱部であるスリット部102を形成することにより、衝突時におけるフロアパネル100の変形に追従させてプロテクタ101を折り曲げることが可能となる。つまり、想定されるフロアパネル100の変形状態に合わせて、スリット部102の位置や形状を設定しておくことにより、衝突時にはプロテクタ101をフロアパネル100に追従させることができ、フロアパネル100に対するアンカー部材103,104の嵌合状態を保ってプロテクタ101の脱落を防止することが可能となる。
たとえば、最低地上高が低いためにプロテクタ101を脱落させると通電ケーブル105を損傷してしまう車体構造や、衝突によって他の部品が通電ケーブル105の下方に移動してしまう車体構造にあっては、プロテクタ101をフロアパネル100から脱落させないことが通電ケーブル105の保護にとって重要となる。したがって、このような車両構造の通電ケーブル105を保護するためには、衝突時にプロテクタ101の変形を促すスリット部102を形成することにより、プロテクタ101の脱落つまり通電ケーブル105の脱落を防いで通電ケーブル105を保護することが可能となる。
また、図13(A)に示すように、脆弱部としての薄板部110をプロテクタ111に形成することにより、脆弱となる長手方向中央からプロテクタ111を変形させて、折れ曲がるフロアパネル112に追従させるようにしても良い。このように、低剛性の薄板部110を形成した場合であっても、プロテクタ111の脱落を防いで通電ケーブル113を保護することが可能となる。さらに、図13(B)に示すように、プロテクタ114に脆弱部としてのスリット部115を形成するとともに、このスリット部115をカバー部材116で覆うようにしても良い。このカバー部材116は所定の衝撃力によって外れるようになっており、衝突時にはスリット部115からカバー部材116が外され、プロテクタ114がフロアパネル117に追従して変形するようになっている。このように、通常時はカバー部材116によってスリット部115を閉塞することより、石はね等から通電ケーブル118を保護することも可能となる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示するハイブリッド車両10は、パラレル式のパワーユニット11を搭載するハイブリッド車両であるが、シリーズ式やシリーズ・パラレル式のパワーユニットを搭載するハイブリッド車両に対して、本発明のケーブル保護構造を適用しても良い。また、動力源として電動モータのみを備えたパワーユニットを搭載する電気自動車に対して、本発明のケーブル保護構造を適用しても良い。さらに、モータジェネレータ18に電力を供給するバッテリとしてキャパシタを搭載するようにしても良い。
本発明の一実施の形態であるケーブル保護構造が適用されたハイブリッド車両を示す概略図である。 ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットを示す概略図である。 車体に対するパワーユニットの搭載状態を示す概略図である。 図3のa−a線に沿ってパワーユニットの搭載状態を示す断面図である。 (A)および(B)は図3の範囲bに示すケーブル保護構造を概略的に示す説明図であり、(A)は衝突によりパワーユニットが後退移動する前の状態を示し、(B)は衝突によりパワーユニットが後退移動した後の状態を示している。 (A)および(B)はプロテクタとその近傍を拡大して示す説明図であり、(A)は衝突によりパワーユニットが後退移動する前の状態を示し、(B)は衝突によりパワーユニットが後退移動した後の状態を示している。 (A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、(A)は衝突によりパワーユニットが後退移動する前の状態を示し、(B)は衝突によりパワーユニットが後退移動した後の状態を示している。である。 (A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、(A)は衝突によりパワーユニットが後退移動する前の状態を示し、(B)は衝突によりパワーユニットが後退移動した後の状態を示している。 (A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、(A)は衝突によりパワーユニットが後退移動する前の状態を示し、(B)は衝突によりパワーユニットが後退移動した後の状態を示している。 (A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、(A)は衝突によりパワーユニットが後退移動する前の状態を示し、(B)は衝突によりパワーユニットが後退移動した後の状態を示している。 (A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、(A)は衝突によりフロアパネルが変形する前の状態を示し、(B)は衝突によりフロアパネルが変形した後の状態を示している。 (A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図であり、(A)は衝突によりフロアパネルが変形する前の状態を示し、(B)は衝突によりフロアパネルが変形した後の状態を示している。 (A)および(B)は本発明の他の実施の形態であるケーブル保護構造を示す概略図である。
符号の説明
10 ハイブリッド車両(電気自動車)
11 パワーユニット(駆動ユニット)
18 モータジェネレータ(電動モータ)
36 バッテリ
40 車体
44 クロスメンバ
52 通電ケーブル
54 プロテクタ
55 スリット部(脆弱部)
60 通電ケーブル
61 プロテクタ
64,65 アンカー部材(接続部)
72 プロテクタ
73,74 アンカー部材(接続部)
75 通電ケーブル
81 アンカー部材(接続部)
82 プロテクタ
83 通電ケーブル
84 アンカー部材(接続部)
86 プロテクタ
91 プロテクタ
92 アンカー部材(接続部)
93 通電ケーブル
101 プロテクタ
102 スリット部(脆弱部)
103,104 アンカー部材
105 通電ケーブル
110 薄板部(脆弱部)
111 プロテクタ
112 フロアパネル
113 通電ケーブル
114 プロテクタ
115 スリット部(脆弱部)
118 通電ケーブル

Claims (4)

  1. 電動モータを備える駆動ユニットと前記電動モータに電力を供給するバッテリとが車体に搭載される電気自動車のケーブル保護構造であって、
    前記車体の前後方向に配設されて前記電動モータと前記バッテリとを接続する通電ケーブルの折曲部に対してプロテクタを装着し、
    前記駆動ユニットの後退移動に伴って変形する脆弱部を前記プロテクタに形成することを特徴とする電気自動車のケーブル保護構造。
  2. 請求項1記載の電気自動車のケーブル保護構造において、前記脆弱部はスリット部または薄板部であることを特徴とする電気自動車のケーブル保護構造。
  3. 電動モータを備える駆動ユニットと前記電動モータに電力を供給するバッテリとが車体に搭載される電気自動車のケーブル保護構造であって、
    前記車体の前後方向に配設されて前記電動モータと前記バッテリとを接続する通電ケーブルの折曲部に対してプロテクタを装着し、
    前記駆動ユニットの後退移動に伴って脱落する接続部を介して前記車体に前記プロテクタを装着することを特徴とする電気自動車のケーブル保護構造。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気自動車のケーブル保護構造において、前記駆動ユニットを前記車体に取り付けるクロスメンバを備え、前記クロスメンバを介して衝突荷重が伝達されることを特徴とする電気自動車のケーブル保護構造。
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