JP5146339B2 - パワー制御ユニットの保護構造 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、パワー制御ユニットの保護構造に関し、より特定的には、車両前側のエンジンルームに収容されるパワー制御ユニットの保護構造に関する。

従来のパワー制御ユニットの保護構造に関して、たとえば、特開２００７−２９０４７９号公報には、有用性の向上を図ることを目的とした車両用のプロテクタ構造が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された車両用のプロテクタ構造は、車両上に搭載され、端子台収納部を有するトランスアクスルと、パワー制御ユニットとして設けられたインバータと、端子台収納部に固定されるプロテクタとを備える。

特開２００７−２９０４７９号公報

上述の特許文献１に開示された車両用のプロテクタ構造においては、車両衝突時に移動するインバータの進行方向をトランスアクスルに向かう方向からずらすため、プロテクタが設けられている。しかしながら、車両衝突時のインバータへの衝撃の加わり方によっては、インバータに対して回転方向に荷重がかかり、インバータを意図した方向に移動させることができないおそれが生じる。この場合、インバータを適切に保護することができない。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、車両外部から過大な衝撃が加わった場合にパワー制御ユニットの適切な保護が図られるパワー制御ユニットの保護構造を提供することである。

この発明に従ったパワー制御ユニットの保護構造は、電力の制御を行なうパワー制御ユニットと、パワー制御ユニットが載置されるトレイと、パワー制御ユニットに対して位置決めされるブラケットとを備える。パワー制御ユニットは、頂部を有し、車両のエンジンルームにおいて頂部が車両の外側に向けて倒れる姿勢で支持される。トレイは、パワー制御ユニットに外力が加わった場合にパワー制御ユニットを所定の方向に案内する。パワー制御ユニットは、頂部が倒れる側に配置される側面をさらに有する。ブラケットは、頂部の下方であって、かつ側面に対向する位置に配置される袋状部を有する。

このように構成されたパワー制御ユニットの保護構造によれば、車両外部から過大な衝撃が加わった場合に、その衝撃を、パワー制御ユニットの頂部とブラケットの袋状部とが並ぶ面で受けることができる。これにより、パワー制御ユニットをトレイによって所定の方向に移動させ、パワー制御ユニットの適切な保護を図ることができる。

また好ましくは、袋状部は、側面と対向し、側面に対して略平行に延在する表面を含む。このように構成されたパワー制御ユニットの保護構造によれば、車両外部から過大な衝撃が加わった場合に、袋状部の表面とパワー制御ユニットの側面とを面接触させる。これにより、パワー制御ユニットに局所的な力が作用することを抑制し、パワー制御ユニットの適切な保護を図ることができる。

また好ましくは、頂部は、車両の外側に向けて最も突出する突出端を含む。袋状部および突出端が、外力が加わる方向に略直交する同一平面内に配置される。このように構成されたパワー制御ユニットの保護構造によれば、車両外部から過大な衝撃が加わった場合に、その衝撃を、外力が加わる方向に略直交する面で受けることができる。

また好ましくは、パワー制御ユニットは、車両本体に対して固定される底部をさらに有する。このように構成されたパワー制御ユニットの保護構造によれば、車両本体に対して固定された底部を支点に、パワー制御ユニットに回転方向の荷重が負荷することを抑制できる。

また好ましくは、袋状部と側面との間には、隙間が形成される。このように構成されたパワー制御ユニットの保護構造によれば、パワー制御ユニットで発生する振動が、ブラケットの袋状部を介して車両本体側へと伝達することを防止できる。

また好ましくは、パワー制御ユニットは、ブラケットによってトレイに固定される。このように構成されたパワー制御ユニットの保護構造によれば、パワー制御ユニットをトレイに固定するためのブラケットを利用して、パワー制御ユニットの適切な保護を図ることができる。

また好ましくは、パワー制御ユニットは、頂部が車両前方に倒れる姿勢で支持される。側面は、車両前方に面する前面である。このように構成されたパワー制御ユニットの保護構造によれば、車両が前面衝突を起こした場合であっても、パワー制御ユニットを適切に保護することができる。

また好ましくは、パワー制御ユニットの保護構造は、パワー制御ユニットに対して側面とは反対側に設けられ、車両の駆動源を支持する支持部材をさらに備える。トレイは、パワー制御ユニットに外力が加わった場合にパワー制御ユニットを支持部材からずらす方向に案内する。このように構成されたパワー制御ユニットの保護構造によれば、パワー制御ユニットと支持部材との衝突を回避し、パワー制御ユニットを適切に保護することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、車両外部から過大な衝撃が加わった場合にパワー制御ユニットの適切な保護が図られるパワー制御ユニットの保護構造を提供することができる。

ハイブリッド自動車の概略構成を示すブロック図である。 図１中のＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態におけるパワー制御ユニットの保護構造を示す斜視図である。 図３中の矢印ＩＶに示す方向から見たエンジンルーム内を示す側面図である。 図３中のインバータトレイを示す斜視図である。 図５中のＶＩ−ＶＩ線上に沿ったインバータトレイを示す断面図である。 図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿ったインバータトレイを示す断面図である。 図５中の２点鎖線ＶＩＩＩに示す箇所に設けられたＰＣＵの離脱構造を示す斜視図である。 図５中の２点鎖線ＩＸに示す箇所に設けられたＰＣＵの離脱構造を示す斜視図である。 図５中の２点鎖線Ｘに示す箇所に設けられたＰＣＵの離脱構造を示す斜視図である。 図８中の矢印ＸＩに示す方向から見たＰＣＵ側ブラケットを示す上面図である。 比較のためのパワー制御ユニットの保護構造を示す側面図である。 ＰＣＵの固定位置と、袋状部の設置位置との関係を模式的に表わす平面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

本実施の形態では、本発明を、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを駆動源とするハイブリッド自動車に適用した場合について説明する。まず、ハイブリッド自動車の基本的な構成について説明する。

図１は、ハイブリッド自動車の概略構成を示すブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド自動車５００は、その駆動系をなす主要な構造として、エンジン５１０と、モータジェネレータ５２０と、動力分割機構６２０と、ディファレンシャル機構６１０と、ドライブシャフト６３０と、前輪である駆動輪６４０Ｌ，６４０Ｒと、パワー制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）６６０と、バッテリ５６０とを有する。

エンジン５１０およびモータジェネレータ５２０によって、ハイブリッド自動車５００の駆動源５３０が構成されている。

ハイブリッド自動車５００の車両前側の位置には、エンジンルーム７１０が形成されている。エンジン５１０、モータジェネレータ５２０およびＰＣＵ６６０は、エンジンルーム７１０に収容されている。

ＰＣＵ６６０は、フロントバンパ５６０に対して車両後方に隣り合って配置されている。ＰＣＵ６６０は、車両幅方向における車両中心に対していずれか一方に片寄った位置に配置されている。ＰＣＵ６６０とフロントバンパ５６０との間には、たとえば、ラジエータ等の、ＰＣＵ６６０と比較して低剛性の構造物が配置されている。

モータジェネレータ５２０とＰＣＵ６６０との間は、ケーブル８１０により電気的に接続されている。ＰＣＵ６６０とバッテリ５６０との間は、ケーブル８２０により電気的に接続されている。

エンジン５１０およびモータジェネレータ５２０は、動力分割機構６２０を介してディファレンシャル機構６１０に連結されている。なお、図中では、エンジン５１０、モータジェネレータ５２０、動力分割機構６２０およびディファレンシャル機構６１０が、別々に示されているが、これらの装置は一体の構造物として設けられている。ディファレンシャル機構６１０は、ドライブシャフト６３０を介して駆動輪６４０Ｌ，６４０Ｒに連結されている。

モータジェネレータ５２０は、３相交流同期形の電動発電機であって、ＰＣＵ６６０から供給される交流電力によって駆動力を発生する。モータジェネレータ５２０は、ハイブリッド自動車５００の減速時などにおいては発電機としても使用され、その発電作用（回生発電）により交流電力を発電し、発電した交流電力をＰＣＵ６６０に出力する。

ＰＣＵ６６０は、バッテリ５６０から供給される直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ５２０を駆動制御する。ＰＣＵ６６０は、モータジェネレータ５２０によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ５６０を充電する。なお、ＰＣＵ６６０の構造については、後で詳細に説明する。

動力分割機構６２０は、たとえばプラネタリギヤ（図示せず）を含んで構成されている。

エンジン５１０および／またはモータジェネレータ５２０から出力された動力は、動力分割機構６２０からディファレンシャル機構６１０を介してドライブシャフト６３０に伝達される。ドライブシャフト６３０に伝達された駆動力は、駆動輪６４０Ｌ，６４０Ｒに回転力として伝達されて、ハイブリッド自動車５００を走行させる。この場合、モータジェネレータ５２０は、電動機として作動する。

一方、ハイブリッド自動車５００の減速時などにおいては、駆動輪６４０Ｌ，６４０Ｒもしくはエンジン５１０によってモータジェネレータ５２０が駆動される。この場合、モータジェネレータ５２０が発電機として作動する。モータジェネレータ５２０によって発電された電力は、ＰＣＵ６６０を介してバッテリ５６０に蓄えられる。

図２は、図１中のＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。図２を参照して、ＰＣＵ６６０は、コンバータ７６０と、インバータ７７０と、制御装置７８０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗとを有する。コンバータ７６０は、バッテリ５６０とインバータ７７０との間に接続され、インバータ７７０は、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ５２０と接続されている。

バッテリ５６０は、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の２次電池である。バッテリ５６０は、発生した直流電圧をコンバータ７６０に供給し、また、コンバータ７６０から受ける直流電圧によって充電される。

コンバータ７６０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとからなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続され、制御装置７８０からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続されている。リアクトルＬの一端は、バッテリ５６０の正極と接続される電源ラインＰＬ１に接続され、リアクトルＬの他端は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に接続されている。

コンバータ７６０は、リアクトルＬを用いてバッテリ５６０から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。コンバータ７６０は、インバータ７７０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ５６０を充電する。

インバータ７７０は、Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗからなる。各相アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に並列に接続される。Ｕ相アーム７５０Ｕは、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含み、Ｖ相アーム７５０Ｖは、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６を含み、Ｗ相アーム７５０Ｗは、直列に接続されたパワートランジスタＱ７，Ｑ８を含む。ダイオードＤ３〜Ｄ８は、それぞれパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ５２０の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。

インバータ７７０は、制御装置７８０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ５２０へ出力する。インバータ７７０は、モータジェネレータ５２０によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。

制御装置７８０は、モータトルク指令値、モータジェネレータ５２０の各相電流値、およびインバータ７７０の入力電圧に基づいてモータジェネレータ５２０の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ７７０へ出力する。

制御装置７８０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ７７０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ７６０へ出力する。

制御装置７８０は、モータジェネレータ５２０によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５６０を充電するため、コンバータ７６０およびインバータ７７０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。

ＰＣＵ６６０においては、コンバータ７６０は、制御装置７８０からの制御信号に基づいて、バッテリ５６０から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２に供給する。そして、インバータ７７０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ５２０へ出力する。

インバータ７７０は、モータジェネレータ５２０の回生動作によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬ２へ出力する。コンバータ７６０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を降圧してバッテリ５６０を充電する。

インバータ７７０に供給される電圧は、たとえば、５００Ｖ以上の高電圧であり、車両衝突時においてもインバータ７７０を保護する必要がある。

続いて、図１中のハイブリッド自動車５００に適用されるパワー制御ユニットの保護構造の構成について詳細に説明する。

図３は、この発明の実施の形態におけるパワー制御ユニットの保護構造を示す斜視図である。図中には、図１中に示すエンジンルーム７１０の内部（エンジンルーム７１０内の車両左側部分）が示されている。図４は、図３中の矢印ＩＶに示す方向から見たエンジンルーム内を示す側面図である。図５は、図３中のインバータトレイを示す斜視図である。

図３から図５を参照して、エンジンルーム７１０の内部には、ハイブリッド自動車５００のフレーム（車枠）を構成するサイドメンバ２０が設けられている。サイドメンバ２０は、ハイブリッド自動車５００の外板として設けられたサイドパネルに隣り合って設けられている。サイドメンバ２０は、車両前後方向に延びている。サイドメンバ２０は、金属製の高剛性体であり、たとえば、筒状の高張力鋼板（ハイテン）から形成されている。ハイブリッド自動車５００が前面衝突を起こした場合、図１中のフロントバンパ５６０から入力された衝撃エネルギは、サイドメンバ２０が変形することによって効率よく吸収される。

サイドメンバ２０は、頂面２０ａおよび内側面２０ｂを有する。頂面２０ａは、鉛直上方向に面する。内側面２０ｂは、車両の内側、言い換えれば、ハイブリッド自動車５００の外板を構成するサイドパネルと向い合う側とは反対側に面する。

エンジンマウント３０には、図１中のモータジェネレータ５２０が吊り下げられた状態で支持されている。エンジンマウント３０は、一体に設けられた図１中のエンジン５１０およびモータジェネレータ５２０の重力を受けている。エンジンマウント３０は、金属製の高剛性体である。エンジンマウント３０は、頂面３０ａを有する。頂面３０ａは、鉛直上方向に面する。

エンジンマウント３０は、サイドメンバ２０に連結されている。エンジンマウント３０は、サイドメンバ２０から車両幅方向に延出する。エンジンマウント３０は、サイドメンバ２０から、サイドメンバ２０が延びる方向に略直交する方向に延出する。エンジンマウント３０は、サイドメンバ２０の内側面２０ｂに締結されている。

ＰＣＵ６６０は、その外観をなすケース体３１を有する。ケース体３１は、略直方体形状を有する。ケース体３１は、金属から形成されており、たとえば、アルミニウムから形成されている。ケース体３１は、前面３１ａ、後面３１ｂおよび外側面３１ｃを有する。前面３１ａおよび後面３１ｂは、それぞれ、車両前方側および車両後方側に面する。外側面３１ｃは、車両の外側、言い換えれば、ハイブリッド自動車５００の外板を構成するサイドパネルと向い合う側に面する。

ＰＣＵ６６０は、頂部３２および底部３３を有する。底部３３は、後で詳細に説明するインバータトレイ５０に固定されている。歩行者保護の観点から、ＰＣＵ６６０とエンジンルーム７１０を覆うボンネットとの間の隙間を十分に確保すべく、ＰＣＵ６６０は、その頂部３２が車両前方に傾く姿勢に支持されている。

本実施の形態におけるパワー制御ユニットの保護構造は、インバータトレイ５０を有する。ＰＣＵ６６０は、インバータトレイ５０を介してサイドメンバ２０およびエンジンマウント３０に支持されている。

インバータトレイ５０上には、ＰＣＵ６６０が載置されている。インバータトレイ５０およびＰＣＵ６６０は、エンジンマウント３０と隣り合って配置されている。インバータトレイ５０およびＰＣＵ６６０は、エンジンマウント３０の車両前方側に配置されている。ＰＣＵ６６０は、エンジンマウント３０と高さ方向において重なる位置に配置されている。

インバータトレイ５０は、金属製の板材により形成されている。インバータトレイ５０は、ＰＣＵ６６０の重量を受ける受け皿形状を有する。インバータトレイ５０は、エンジンルーム７１０内を平面的に見て、角部５１、角部５２および角部５３を有する略三角形形状を有する。

インバータトレイ５０は、角部５２および角部５３から角部５１に向けて、車両前方側から後方側に延在するように形成されている。インバータトレイ５０は、角部５２および角部５３から角部５１に向けて、鉛直上方向に傾斜しながら延在するように形成されている。すなわち、インバータトレイ５０は、角部５２および角部５３が相対的に低い位置に位置決めされ、角部５１が相対的に高い位置に位置決めされるように設けられている。角部５１は、エンジンマウント３０の頂面３０ａ上に載置され、角部５２は、サイドメンバ２０の頂面２０ａ上に載置されている。角部５３は、エンジンルーム７１０内の空間に自由端として配置されている。

インバータトレイ５０は、ガイド部５４を有する。ガイド部５４は、上記のインバータトレイ５０が鉛直上方向に傾斜しながら角部５１に向けて延在する部分により構成されている。

インバータトレイ５０は、サイドメンバ２０に対して片持ちの状態で固定されている。より具体的には、平面的に見て略三角形形状を有するインバータトレイ５０のうちの一角をなす角部５２が、ボルト１０１およびボルト１０２によってサイドメンバ２０の頂面２０ａに締結されている。

インバータトレイ５０のガイド部５４は、エンジンマウント３０に固定されている。より具体的には、インバータトレイ５０の角部５１が、ボルト１０３によってエンジンマウント３０の頂面３０ａに締結されている。インバータトレイ５０がエンジンマウント３０に固定された状態で、ガイド部５４は、エンジンマウント３０に向かって延び、その延びる先で頂面３０ａに固定されている。

図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線上に沿ったインバータトレイを示す断面図である。図７は、図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿ったインバータトレイを示す断面図である。

図５から図７を参照して、インバータトレイ５０には、その剛性を向上させることを目的として、フランジ部５６およびフランジ部５７が形成されている。フランジ部５６は、角部５１と角部５３とを結ぶインバータトレイ５０の周縁が折り返されることにより形成されている。フランジ部５７は、角部５１と角部５２とを結ぶインバータトレイ５０の周縁が折り返されることにより形成されている。

インバータトレイ５０には、さらに同じ目的で、ビード部５８およびビード部５９が形成されている。ビード部５８およびビード部５９は、インバータトレイ５０を形成する金属製の板材を塑性変形させることによって形成されている。ビード部５８およびビード部５９は、その表面がＰＣＵ６６０に向けて突出するように形成されている。ビード部５８およびビード部５９は、ガイド部５４が延びる方向、すなわち、車両前方から後方に向けて線状に延びるように形成されている。より具体的には、ビード部５８は、角部５３から角部５１に向かって線状に延び、ビード部５９は、角部５２から角部５１に向かって線状に延びるように形成されている。

ビード部５８は、角部５１においてエンジンマウント３０の頂面３０ａ上に達する位置まで延びている。ボルト１０３は、頭部１０４を有する（図７を参照のこと）。頭部１０４は、頂面３０ａ上に配置されている。ビード部５８は、角部５１において頭部１０４に隣り合う位置まで延びて形成されている。

ハイブリッド自動車５００においては、車両が前面衝突し、ＰＣＵ６６０に車両前方から過大な衝撃が加わった場合に、ＰＣＵ６６０がインバータトレイ５０から容易に離脱する構造が採られている。以下、そのＰＣＵ６６０の離脱構造について説明する。

図５を参照して、インバータトレイ５０には、ボルト用孔１２１およびボルト用孔１２２が形成されている。ボルト用孔１２１は、角部５１の近傍に配置されている。ボルト用孔１２１は、角部５２および角部５３とともに三角形の角部をなす位置に配置されている。ボルト用孔１２２は、角部５２に形成されている。インバータトレイ５０には、スタッドボルト１２３が設けられている。スタッドボルト１２３は、角部５３に配置されている。

本実施の形態では、ボルト用孔１２１、ボルト用孔１２２およびスタッドボルト１２３が配置された３箇所で、ＰＣＵ６６０がインバータトレイ５０に固定されており、各箇所にＰＣＵ６６０を離脱させるための構造が設けられている。

図８は、図５中の２点鎖線ＶＩＩＩに示す箇所に設けられたＰＣＵの離脱構造を示す斜視図である。図８を参照して、本実施の形態におけるパワー制御ユニットの保護構造は、トレイ側ブラケット６１およびＰＣＵ側ブラケット６２を有する。ＰＣＵ６６０は、トレイ側ブラケット６１およびＰＣＵ側ブラケット６２を介して、インバータトレイ５０の角部５３に固定されている。

トレイ側ブラケット６１は、インバータトレイ５０に固定されている。より具体的には、トレイ側ブラケット６１は、角部５３に設けられたスタッドボルト１２３を利用してインバータトレイ５０に固定されている。トレイ側ブラケット６１は、インバータトレイ５０に対して１箇所で固定されている。このため、トレイ側ブラケット６１は、過大な外力が加えられた場合に、スタッドボルト１２３によって固定された位置を支点に回動可能となるように設けられている。

ＰＣＵ側ブラケット６２は、ＰＣＵ６６０に固定されている。より具体的には、ＰＣＵ側ブラケット６２は、ボルト１１３およびボルト１１４によりＰＣＵ６６０に固定されている。ＰＣＵ側ブラケット６２は、ケース体３１の前面３１ａに固定されている。ＰＣＵ側ブラケット６２は、ＰＣＵ６６０の底部３３に固定されている。

トレイ側ブラケット６１とＰＣＵ側ブラケット６２とは、過大な外力を受けた場合に分離可能となるように結合されている。より具体的には、ＰＣＵ側ブラケット６２には、ボルト用孔１１８が形成されている。ボルト用孔１１８は、孔の外周の一部範囲をＰＣＵ側ブラケット６２の周縁に開放した形態により形成されている。言い換えれば、ボルト用孔１１８は、孔の外周の一部範囲を切り欠いた形態により形成されている。トレイ側ブラケット６１とＰＣＵ側ブラケット６２とは、ボルト用孔１１８に挿通されたボルト１１２によって互いに固定されている。

図９は、図５中の２点鎖線ＩＸに示す箇所に設けられたＰＣＵの離脱構造を示す斜視図である。図９を参照して、ＰＣＵ６６０には、バー７１と、バー７１に溶接されたブラケット７２とが固定されている。ＰＣＵ６６０は、バー７１およびブラケット７２を介して、インバータトレイ５０の角部５１の近傍に固定されている。

バー７１は、ケース体３１の後面３１ｂに固定され、ブラケット７２は、バー７１から車両後方に向けて延出するように設けられている。ブラケット７２には、ボルト用孔１１７が形成されている。ボルト用孔１１７は、孔の車両前方側の範囲がブラケット７２の周縁まで開放した形態により形成されている。言い換えれば、ボルト用孔１１７は、孔の車両前方側の範囲を切り欠いた形態により形成されている。ブラケット７２は、ボルト用孔１１７と、図５中のボルト用孔１２１とに挿通されたボルト１１６によって、インバータトレイ５０に固定されている。

図１０は、図５中の２点鎖線Ｘに示す箇所に設けられたＰＣＵの離脱構造を示す斜視図である。図１０を参照して、ＰＣＵ６６０には、ブラケット８１が固定されている。ＰＣＵ６６０は、ブラケット８１を介して、インバータトレイ５０の角部５２に固定されている。

ブラケット８１は、ケース体３１の外側面３１ｃに固定され、外側面３１ｃから車両側方に向けて延出するように設けられている。ブラケット８１には、ボルト用孔１３２が形成されている。ボルト用孔１３２は、孔の車両前方側に薄肉部８２を形成する形態により形成されている。ブラケット８１は、ボルト用孔１３２と、図５中のボルト用孔１２２とに挿通されたボルト１３１によって、インバータトレイ５０に固定されている。

ハイブリッド自動車５００が前面衝突を起こし、ＰＣＵ６６０に車両前方から過大な衝撃が加わった場合、ＰＣＵ６６０は、インバータトレイ５０から容易に離脱する。

すなわち、図８中に示す離脱構造においては、ハイブリッド自動車５００の前面衝突時、ＰＣＵ６６０に対して矢印１５１に示す方向から外力が加わると、ＰＣＵ６６０が車両後方に向けて移動するとともに、トレイ側ブラケット６１が矢印１５２に示す方向に回転する。これにより、ボルト１１２がボルト用孔１１８の切り欠き部分を通じてＰＣＵ側ブラケット６２と分離する。結果、角部５３において、ＰＣＵ６６０は、トレイ側ブラケット６１をインバータトレイ５０に残し、ＰＣＵ側ブラケット６２を引き連れたまま、インバータトレイ５０から離脱する。

図９中に示す離脱構造においては、ハイブリッド自動車５００の前面衝突時、ＰＣＵ６６０に対して矢印１５３に示す方向から外力が加わると、ＰＣＵ６６０が車両後方に向けて移動するとともに、ボルト１１６がボルト用孔１１７の切り欠き部分を通じてブラケット７２と分離する。結果、角部５１の近傍において、ＰＣＵ６６０がインバータトレイ５０から離脱する。

図１０中に示す離脱構造においては、ハイブリッド自動車５００の前面衝突時、ＰＣＵ６６０に対して矢印１５４に示す方向から外力が加わると、ＰＣＵ６６０が車両後方に向けて移動するとともに、ボルト１３１がブラケット８１の薄肉部８２を破断しながらブラケット８１と分離する。結果、角部５２において、ＰＣＵ６６０がインバータトレイ５０から離脱する。

なお、ＰＣＵ６６０の離脱構造は、以上に説明した構造に限定されず、一定以上の外力がＰＣＵ６６０に加わった場合にＰＣＵ６６０をインバータトレイ５０から容易に離脱可能とする構造が適宜、採用される。

図１１は、図８中の矢印ＸＩに示す方向から見たＰＣＵ側ブラケットを示す上面図である。図８および図１１を参照して、本実施の形態におけるパワー制御ユニットの保護構造においては、ＰＣＵ側ブラケット６２が袋状部９０を有する。袋状部９０は、ＰＣＵ側ブラケット６２を形成する金属製の板部材を塑性変形させることによって形成されている。

袋状部９０は、その内側に空間を形成する袋形状を有する。本実施の形態では、袋状部９０が、略矩形の断面を有する筒形状に形成されている。

袋状部９０の構造についてより具体的に説明すると、ＰＣＵ側ブラケット６２は、ケース体３１に対する固定位置から、トレイ側ブラケット６１との連結位置とは反対方向に延出している。その延出する先には、互いに異なる方向に分岐し、環状に周回するように延びる腕部９３および腕部９４が設けられている。腕部９３および腕部９４は、環状に周回するように延びる先で、互いに重ね合わされ、接合されている。本実施の形態では、この腕部９３および腕部９４によって、袋状部９０が形成されている。

袋状部９０は、対向面９０ａを有する。対向面９０ａは、前面３１ａと対向する位置に形成されている。対向面９０ａは、前面３１ａに対して略平行に延在するように形成されている。本実施の形態では、腕部９３および腕部９４が重ね合わされる部分９１を設けることによって、対向面９０ａの面積が増大されている。

図４および図１１を参照して、袋状部９０は、頂部３２の下方であって、前面３１ａに対向する位置に設けられている。エンジンルーム７１０内を平面的に見た場合に、袋状部９０は、少なくともその一部がＰＣＵ６６０に隠れる位置に設けられている。袋状部９０は、ＰＣＵ６６０に対して、ハイブリッド自動車が前面衝突を起こした場合に車両に衝撃が加わる側、すなわち車両前方側に設けられている。袋状部９０は、ＰＣＵ６６０の底部３３の近傍に設けられている。

本実施の形態では、袋状部９０が、対向面９０ａと前面３１ａとの間に隙間が形成されるように設けられている。このような構成により、ＰＣＵ６６０内のスイッチング素子の動作により発生した振動が、袋状部９０を介して車両本体側に伝達することを防止できる。なお、このような配置に限られず、袋状部９０は、対向面９０ａと前面３１ａとが面接触するように設けられてもよい。

頂部３２は、突出端としての前端３４を有する。前端３４は、頂部３２の中で車両の前方に最も突出する位置に形成されている。袋状部９０および前端３４は、ハイブリッド自動車の前面衝突時に衝撃が加わる方向、すなわち矢印１５６に示す車両前方から後方に向かう方向に略直交する平面１６０内に並んで配置されている。

図１２は、比較のためのパワー制御ユニットの保護構造を示す側面図である。図１２を参照して、本比較例においては、図４中のＰＣＵ側ブラケット６２に替えて、ＰＣＵ側ブラケット１６２が設けられている。ＰＣＵ側ブラケット１６２には、袋状部９０が設けられていない。

この場合、ハイブリッド自動車５００が前面衝突を起こし、ラジエータ等の構造物がＰＣＵ６６０に向けて移動したとすると、まず、ＰＣＵ６６０の頂部３２（前端３４）に対して水平方向の荷重が負荷する。しかしながら、ＣＵ６６０は、その底部３３の複数箇所において車両本体に対して固定されているため、ＰＣＵ６６０に負荷する荷重方向は、水平方向から、矢印１５７に示す、底部３３側を支点する回転方向に変換される。これにより、インバータトレイ５０がガイド部５４の中程で変形もしくは破損すると、インバータトレイ５０から離脱後のＰＣＵ６６０を所定の方向に移動させることができないおそれが生じる。

図４を参照して、一方、本実施の形態におけるパワー制御ユニットの保護構造においては、ＰＣＵ側ブラケット６２に袋状部９０を設けることによって、ＰＣＵ６６０に負荷する水平方向の荷重を、その平面に略直交する平面１６０により受けることができる。この際、袋状部９０は、袋形状の枠体構造を有し、高剛性であるため、車両前方からの荷重を受けても大きく変形するということがない。また、対向面９０ａと前面３１ａとを面接触させることにより、ＰＣＵ側ブラケット６２との衝突によってＰＣＵ６６０が破損することを効果的に抑制できる。

以上の結果、ＰＣＵ６６０に加わる荷重方向は水平方向に保たれるため、インバータトレイ５０を破損させることなく、ＰＣＵ６６０を車両後方へと円滑に離脱させることができる。また、高剛性の袋状部９０を、ＰＣＵ６６０の破損を抑制するためのプロテクタとしても機能させることができる。

図１３は、ＰＣＵの固定位置と、袋状部の設置位置との関係を模式的に表わす平面図である。図１３を参照して、図中には、トレイ側ブラケット６１およびＰＣＵ側ブラケット６２（図８）による前面３１ａ側の固定位置９６と、バー７１およびブラケット７２（図９）による後面３１ｂ側の固定位置９７と、ブラケット８１（図１０）による外側面３１ｃ側の固定位置９８とが示されている。固定位置９６、固定位置９７および固定位置９８は、挙げた順に、車両幅方向において車両内側から車両外側に並んでいる。

このような構成において、本実施の形態では、袋状部９０が、車両幅方向において固定位置９６と固定位置９８との間に設けられている。これにより、ハイブリッド自動車５００の前面衝突時、固定位置９６、固定位置９７および固定位置９８に対してより均等な負荷を作用させることができる。結果、固定位置９６〜９８の各位置において、ＰＣＵ６６０をバランスよくインバータトレイ５０から離脱させることができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態におけるパワー制御ユニットの保護構造の構成についてまとめて説明すると、パワー制御ユニットの保護構造は、電力の制御を行なうパワー制御ユニット（ＰＣＵ６６０）と、ＰＣＵ６６０が載置されるトレイとしてのインバータトレイ５０と、ＰＣＵ６６０に対して位置決めされるブラケットとしてのＰＣＵ側ブラケット６２とを有する。ＰＣＵ６６０は、頂部３２を有し、車両としてのハイブリッド自動車５００のエンジンルーム７１０において頂部３２が車両の外側に向けて倒れる姿勢で支持される。インバータトレイ５０は、ＰＣＵ６６０に外力が加わった場合にＰＣＵ６６０を所定の方向に案内する。ＰＣＵ６６０は、頂部３２が倒れる側に配置される側面としての前面３１ａをさらに有する。ＰＣＵ側ブラケット６２は、頂部３２の下方であって、かつ前面３１ａに対向する位置に配置される袋状部９０を有する。

このように構成された、この発明の実施の形態におけるパワー制御ユニットの保護構造によれば、ハイブリッド自動車５００が前面衝突を起こし、ＰＣＵ６６０に車両前方から過大な衝撃が加わった場合に、ＰＣＵ６６０をガイド部５４によって意図した方向に移動させることができる。これにより、ＰＣＵ６６０とエンジンマウント３０との衝突を回避し、ＰＣＵ６６０を適切に保護することができる。

なお、本実施の形態では、袋状部９０を前面３１ａに対向する位置に設ける構造を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。たとえば、ＰＣＵ６６０が、頂部３２が車両側方に向けて倒れる姿勢で支持される場合には、袋状部９０を外側面３１ｃに対向する位置に設けることにより、ハイブリッド自動車の側面衝突時にＰＣＵ６６０を適切に保護することができる。

また、本実施の形態では、エンジンとバッテリとを備えるハイブリッド自動車に本発明を適用したが、これに限定されず、燃料電池とバッテリとを備える燃料電池ハイブリッド自動車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）、または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に本発明を適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド自動車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、バッテリの使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、駆動源としてモータを備えるハイブリッド自動車や電気自動車に適用される。

２０ サイドメンバ、３０ エンジンマウント、３１ ケース体、３１ａ 前面、３１ｂ 後面、３１ｃ 外側面、３２ 頂部、３３ 底部、３４ 前端、５０ インバータトレイ、６１ トレイ側ブラケット、６２ ＰＣＵ側ブラケット、９０ 袋状部、９０ａ 対向面、１６０ 平面、５００ ハイブリッド自動車、５１０ エンジン、５２０ モータジェネレータ、５３０ 駆動源、７１０ エンジンルーム。

Claims (8)

1. 頂部を有し、車両のエンジンルームにおいて前記頂部が車両の外側に向けて倒れる姿勢で支持され、電力の制御を行なうパワー制御ユニットと、
   前記パワー制御ユニットが載置され、前記パワー制御ユニットに外力が加わった場合に前記パワー制御ユニットを所定の方向に案内するトレイと、
   前記パワー制御ユニットに対して位置決めされるブラケットとを備え、
   前記パワー制御ユニットは、前記頂部が倒れる側に配置される側面をさらに有し、
   前記ブラケットは、前記頂部の下方であって、かつ前記側面に対向する位置に配置される袋状部を有する、パワー制御ユニットの保護構造。
2. 前記袋状部は、前記側面と対向し、前記側面に対して略平行に延在する表面を含む、請求項１に記載のパワー制御ユニットの保護構造。
3. 前記頂部は、車両の外側に向けて最も突出する突出端を含み、
   前記袋状部および前記突出端が、外力が加わる方向に略直交する同一平面内に配置される、請求項１または２に記載のパワー制御ユニットの保護構造。
4. 前記パワー制御ユニットは、車両本体に対して固定される底部をさらに有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のパワー制御ユニットの保護構造。
5. 前記袋状部と前記側面との間には、隙間が形成される、請求項１から４のいずれか１項に記載のパワー制御ユニットの保護構造。
6. 前記パワー制御ユニットは、前記ブラケットによって前記トレイに固定される、請求項１から５のいずれか１項に記載のパワー制御ユニットの保護構造。
7. 前記パワー制御ユニットは、前記頂部が車両前方に倒れる姿勢で支持され、
   前記側面は、車両前方に面する前面である、請求項１から６のいずれか１項に記載のパワー制御ユニットの保護構造。
8. 前記パワー制御ユニットに対して前記側面とは反対側に設けられ、車両の駆動源を支持する支持部材をさらに備え、
   前記トレイは、前記パワー制御ユニットに外力が加わった場合に前記パワー制御ユニットを前記支持部材からずらす方向に案内する、請求項１から７のいずれか１項に記載のパワー制御ユニットの保護構造。

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