JP6200762B2

JP6200762B2 - 電動車両

Info

Publication number: JP6200762B2
Application number: JP2013214133A
Authority: JP
Inventors: 幹雄柏井; 太宮川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2033-10-11
Also published as: JP2015074435A

Description

本発明は、外部電源から充電可能なバッテリにより走行する電動車両に関する。

従来、バッテリから供給される電力で、左右後輪の間に配置された電気モータを駆動して走行するようにした電気自動車が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の電気自動車は、バッテリがフロアパネルの下方に配置されると共に、電気モータを制御する制御装置、及び外部電源から電力をバッテリに充電する充電器が、座席下方のフロアパネル上に配置されている。

特開２０１３‐１５９３０６号公報

ところで、特許文献１に記載の電気自動車では、制御装置及び充電器が、フロアパネル上且つ座席の下方に配置されているので、座席高さが高くなり、カーブなどの走行時に搭乗者が旋回力を受け易くなる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、座席高さの自由度を向上させることができ、且つ車両衝突時の衝撃を緩和することができる電動車両を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
外部からの交流電力を直流電力に変換する電力変換機器（例えば、後述の実施形態におけるＡＣ―ＤＣインバータ１３）と、該電力変換機器に接続されるバッテリ（例えば、後述の実施形態におけるバッテリ１１）と、を備え、外部から充電可能な電動車両（例えば、後述の実施形態における電動車両１０）であって、
前記電力変換機器が、車両の左右の後輪中心を結ぶ仮想線よりも後方に配置されており、
左右輪（例えば、後述の実施形態における左右輪ＷＬ，ＷＲ）を支持するアッパーアーム（例えば、後述の実施形態におけるアッパーアーム２７）及びロアアーム（例えば、後述の実施形態におけるロアアーム２８）が取り付けられる骨格部材のアッパークロスメンバ（例えば、後述の実施形態におけるアッパークロスメンバ３０）とロアクロスメンバ（例えば、後述の実施形態におけるロアクロスメンバ２０）とが、車両の前後方向且つ上下方向にずれて配置されており、
前記電力変換機器は、前記アッパークロスメンバと前記ロアクロスメンバとに締結固定されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
ジャンクションボックス（例えば、後述の実施形態におけるジャンクションボックス１６）が前記車両の前後方向において、前記電力変換機器より内側に配置されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２の構成に加えて、
前記ジャンクションボックスは、前記アッパークロスメンバに締結固定されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、
外部からの交流電力を直流電力に変換する電力変換機器（例えば、後述の実施形態におけるＡＣ―ＤＣインバータ１３）と、該電力変換機器に接続されるバッテリ（例えば、後述の実施形態におけるバッテリ１１）と、を備え、外部から充電可能な電動車両（例えば、後述の実施形態における電動車両１０）であって、
前記電力変換機器が、車両の左右の後輪中心を結ぶ仮想線よりも後方に配置されており、
前記電力変換機器は、放熱フィン（例えば、後述の実施形態における放熱フィン１３ａ）が前記車両の前後方向において、外側に向かって延びるように配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電力変換機器をクッションとして作用させることで、車両衝突時の衝撃を緩和することができ、万一の場合に乗員を保護することができる。なお、電力変換機器は充電時にのみ通電し車両走行時は停止しているので、車両走行中のクラッシュすることにより障害の虞はない。また、座席高さの自由度を確保することができる。
また、アッパークロスメンバ、ロアクロスメンバ、及び電力変換機器が、大きな断面を有する構造体を構成して車両の機械的強度が向上する。これにより、旋回時などに作用する横方向からの力を良好に受けることができる。

請求項２の発明によれば、車両衝突時に電力変換機器をクッションとして作用させることで、電源ケーブルが集中して接続されているジャンクションボックスを保護することができる。

請求項３の発明によれば、特別な部材を設けることなくジャンクションボックスを固定することができる。

請求項４の発明によれば、電力変換機器をクッションとして作用させることで、車両衝突時の衝撃を緩和することができ、万一の場合に乗員を保護することができる。なお、電力変換機器は充電時にのみ通電し車両走行時は停止しているので、車両走行中のクラッシュすることにより障害の虞はない。また、座席高さの自由度を確保することができる。
また、車両衝突時には、放熱フィンがクッションとして作用し、衝突エネルギを吸収して衝撃を効果的に緩和することができる。

本発明に係る電動車両の概略構造を示す斜視図である。図１に示す電動車両の後部の平面図である。図２のＡ−Ａ線での断面図である。図２のＢ−Ｂ線での断面図である。図１に示す電動車両を後方から見た拡大斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、Ｆｒは前方、Ｒｅは後方、Ｌは左方、Ｒは右方、Ｕは上方、Ｄは下方を表すものとする。

図1及び図２に示すように、本実施形態の電動車両１０は、バッテリ１１とＡＣ―ＤＣインバータ１３とを備え、家庭用電源などの外部電源からの給電により充電可能に構成され、バッテリ１１から供給される電力により電気モータを駆動して走行する、所謂小型電気自動車である。

電動車両１０は、車両の左右下部に配置されて車両前後方向に延びる一対のサイドフレーム１２，１２を備える。一対のサイドフレーム１２，１２は、電動車両１０の荷室部分となる後方部分１２ａが、前方部分１２ｂに対して一段高く水平に形成され、後方部分１２ａと前方部分１２ｂとが傾斜部１２ｃで接続される。一対のサイドフレーム１２，１２間には、前方側クロスメンバ５３、第１中央クロスメンバ５５、第２中央クロスメンバ５７と、後方側クロスメンバ５９が溶接固定されている。なお、サイドフレーム１２，１２の後方部分１２ａは、第１中央クロスメンバ５５、第２中央クロスメンバ５７、後方側クロスメンバ５９及び、後述するロアクロスメンバ２０、アッパークロスメンバ３０、第1サブサイドフレーム２６，２６、第２サブサイドフレーム２９，２９などと共に、アッパーアーム２７，２７及びロアアーム２８，２８が取り付けられる骨格部材を構成する。

一対のサイドフレーム１２，１２間には、乗員用シート１９の床下にバッテリ１１が配置されており、後方部分には、電動車両１０の後方最端部にＡＣ―ＤＣインバータ１３が配置され、このＡＣ―ＤＣインバータ１３の内側、即ち、車両前方にジャンクションボックス１６が、更に前方には、車幅方向に並べられた車両駆動用インバータ１４とＤＣ−ＤＣコンバータ１５とが配置されている。また、ＡＣ―ＤＣインバータ１３は、電動車両１０に搭載される電気デバイスの中で最も後方に位置している。これらＡＣ―ＤＣインバータ１３、ジャンクションボックス１６、車両駆動用インバータ１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、上方から見て、一対のサイドフレーム１２，１２の後方部分１２ａ，１２ａと、第２中央クロスメンバ５７と、後方側クロスメンバ５９とによって略矩形状に囲まれた領域に収容されている。また、不図示の電気モータは、例えば、三相交流モータであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の下方に配置されて、左右輪ＷＬ，ＷＲを駆動する。

このように、バッテリ１１、ＡＣ―ＤＣインバータ１３、車両駆動用インバータ１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５、ジャンクションボックス１６、及び電気モータなどの電装装置を、電動車両１０の左右両側で前後方向に延設された一対のサイドフレーム１２，１２と、第２中央クロスメンバ５７と、後方側クロスメンバ５９とによって略矩形状に囲まれた領域内に配置することで、前後方向及び側方から電動車両１０に作用する外力に対して各電装装置が保護される。

ＡＣ−ＤＣインバータ１３は、不図示のコネクタを介して接続された、例えば、家庭用電源などの外部電源から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ１１に充電する。車両駆動用インバータ１４は、直流電源であるバッテリ１１から不図示の電気モータに給電するとき、直流電力から交流電力に変換して供給する。また、減速時等では、電気モータを発電機として機能させて所謂、回生制動力を発生させ、電動車両１０の運動エネルギを電気エネルギに変換した交流電力を直流電力に変換してバッテリ１１に蓄電する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、車両駆動用インバータ１４によって変換された高圧の直流電圧や、バッテリ１１の直流電圧を降圧させる。ジャンクションボックス１６は、バッテリ１１、ＡＣ−ＤＣインバータ１３、車両駆動用インバータ１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５、電気モータ間などを電気的に接続する多数の電気ケーブル１７，１７，・・・を集中して一括管理する。

次に、本発明の特徴であるＡＣ―ＤＣインバータ１３、及びジャンクションボックス１６の電動車両１０への固定構造について図２から図５も参照して詳述する。なお、図５では、サイドフレーム１２，１２及び後方側クロスメンバ５９が省略されている。

ＡＣ―ＤＣインバータ１３には、一方の側面（図に示す実施形態では車両後側面）に後方（車両前後方向において外側）に突出する多数の放熱フィン１３ａが設けられている。また、ＡＣ―ＤＣインバータ１３には、底部から左右方向に延設された水平取付け部１３ｂ，１３ｂと、放熱フィン１３ａとは反対側の側面（図に示す実施形態では車両前側面）から左右に延設された垂直取付け部１３ｃ，１３ｃとが設けられている。水平取付け部１３ｂ，１３ｂ及び垂直取付け部１３ｃ，１３ｃには、それぞれボルト穴が形成されている。

また、ジャンクションボックス１６には、左右方向略中央から前後方向に突出し、ボルト穴を有する取り付け部１６ａ，１６ｂが形成されている。

図２から図５を参照して、ロアクロスメンバ２０は、上下方向に延設された一対の縦部材２１，２１と、この一対の縦部材２１，２１の中間部同士に溶接固定されて電動車両１０の左右方向に延設された水平部材２２とからなり、略Ｈ字形に形成されている。一対の縦部材２１，２１の上端は、一対のサイドフレーム１２，１２から内側に突出して溶接固定されたブラケット１８，１８にボルト２３，２３で固定されている。

水平部材２２の上面には、図３及び図５に示すように、一対のボルト穴２４ｂ，２４ｂが形成された水平取付け面２４ａ，２４ａを有し、略コの字型に形成された一対のブラケット２４，２４が溶接固定されている。各ブラケット２４，２４の水平取付け面２４ａ，２４ａには、ＡＣ―ＤＣインバータ１３の底部から左右方向に延設された水平取付け部１３ｂ，１３ｂがボルト２５，２５により固定される。

図２〜図４に示すように、一対の縦部材２１，２１には、水平部材２２との接合部よりやや上方部分と、第１中央クロスメンバ５５とを連結する一対の第1サブサイドフレーム２６，２６が溶接固定されている。一対の第1サブサイドフレーム２６，２６は、車両の前方向に向かって両部材間距離が広くなるように、且つ、前端部が下方に傾斜するように車両の前後方向に延設している。また、一対の縦部材２１，２１には、一対の縦部材２１，２１の下端部と、第１中央クロスメンバ５５とを連結する一対の第２サブサイドフレーム２９，２９が溶接固定されている。一対の第２サブサイドフレーム２９，２９は、車両の前方向に向かって両部材間距離が広くなるように、且つ、水平に車両の前後方向に延設している。

図３及び図４に示すように、第1サブサイドフレーム２６，２６、及び一対の縦部材２１，２１には、それぞれ一端が嵌合するアッパーアーム２７，２７を揺動自在に支持する支持部４１が固定されている。また、一対の第1サブサイドフレーム２６，２６に固定されたブラケット４２と一対の第２サブサイドフレーム２９との間、及び一対の第２サブサイドフレーム２９には、それぞれ一端が嵌合するロアアーム２８，２８を揺動自在に支持する支持部４３が固定されている。アッパーアーム２７，２７及びロアアーム２８，２８には、左右輪ＷＬ，ＷＲが揺動自在に支持されている。

アッパークロスメンバ３０は、図２及び図４に示すように、ロアクロスメンバ２０の水平部材２２に対して平行とされて車両の左右方向に配設されたパイプ部材３１と、このパイプ部材３１の両端にそれぞれ溶接固定された一対のブラケット３２，３２とからなる。一対のブラケット３２，３２は、ロアクロスメンバ２０の水平部材２２に対して、電動車両１０の前後方向及び上下方向にずれた位置において一対の第1サブサイドフレーム２６，２６に溶接固定されている。各ブラケット３２，３２は、一対のボルト穴３２ｂ，３２ｂが形成された垂直取付け面３２ａを有し、この垂直取付け面３２ａには、ＡＣ―ＤＣインバータ１３の側壁から左右に延設された垂直取付け部１３ｃ，１３ｃがボルト３３，３３により固定される（図５参照）。

また、パイプ部材３１の左右方向中央には、ジャンクションボックス１６の一端（後方）に設けられた取り付け部１６ａを締結固定するためのブラケット３４が固定されている（図４参照）。

更に、ジャンクションボックス１６より前方に位置する一対のサイドフレーム１２，１２の後方部分１２ａにブラケット３５，３５が溶接固定され（図３参照）、このブラケット３５，３５にパイプ部材３６の両端が溶接固定されている。パイプ部材３６の左右方向中央には、ジャンクションボックス１６の他の一端（前方）に設けられた取り付け部１６ｂを締結固定するための他のブラケット３７が固定されている（図４参照）。

ＡＣ―ＤＣインバータ１３は、放熱フィン１３ａが車両後方に向けて配置され、ＡＣ―ＤＣインバータ１３の底部から延設された水平取付け部１３ｂ，１３ｂがロアクロスメンバ２０（ブラケット２４，２４）の水平取付け面２４ａ，２４ａ上に載置されると共に、ＡＣ―ＤＣインバータ１３の側壁から左右に延設された垂直取付け部１３ｃ，１３ｃが、アッパークロスメンバ３０（ブラケット３２，３２）の垂直取付け面３２ａ，３２ａに当接されて、それぞれボルト２５，２５，３３，３３により締結固定されることで、ＡＣ―ＤＣインバータ１３が、電動車両１０の前後方向且つ上下方向にずれて配置されたロアクロスメンバ２０とアッパークロスメンバ３０とに締結固定される。

また、ジャンクションボックス１６は、後方向に突出する取り付け部１６ａが、パイプ部材３１（アッパークロスメンバ３０）に固定されたブラケット３４にねじ固定されると共に、前方に突出する取り付け部１６ｂが、パイプ部材３６に固定された他のブラケット３７にねじ固定される。

このように、ＡＣ―ＤＣインバータ１３は、放熱フィン１３ａを後方に向けてロアクロスメンバ２０とアッパークロスメンバ３０とに締結固定されており、万一、車両後方からの衝突などにより外力が作用しても、放熱フィン１３ａが塑性変形することで衝突エネルギを吸収することができる。また、ジャンクションボックス１６は、ＡＣ―ＤＣインバータ１３より前方に配置されているので、ジャンクションボックス１６への影響が低減される。

以上説明したように、本実施形態に係る電動車両１０によれば、交流電流を直流電流に変換するＡＣ―ＤＣインバータ１３が電動車両１０の後方最端部に配置されているので、ＡＣ―ＤＣインバータ１３をクッションとして作用させることで、車両衝突時の衝撃を緩和することができ、万一の場合に乗員を保護することができる。なお、ＡＣ―ＤＣインバータ１３は充電時にのみ通電し車両走行時は停止しているので、車両走行中にクラッシュすることにより障害の虞はない。また、ＡＣ―ＤＣインバータ１３が乗員用シート１９の下方に配置されていないので、座席高さを低くすることができ、座席高さの自由度を確保することができる。更に、床下にバッテリ１１のみを配置することで床下のレイアウト性が向上する。

また、バッテリ１１、ＡＣ―ＤＣインバータ１３、車両駆動用インバータ１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５、ジャンクションボックス１６などの電装装置が、一対のサイドフレーム１２，１２の後方部分１２ａ，１２ａと、第２中央クロスメンバ５７と、後方側クロスメンバ５９とによって略矩形状に囲まれた領域に収容されているので、前後方向及び側方から電動車両１０に作用する外力に対して各電装装置を保護することができる。

また、ＡＣ―ＤＣインバータ１３が、電動車両１０の前後方向且つ上下方向にずれて配置されたアッパークロスメンバ３０及びロアクロスメンバ２０に締結固定されているので、アッパークロスメンバ３０、ロアクロスメンバ２０、及びＡＣ―ＤＣインバータ１３が、大きな断面を有する構造体を構成して電動車両１０の機械的強度を向上させることができる。また、アッパークロスメンバ３０、及びロアクロスメンバ２０は、サスペンション６０，６０（図２参照）からのＡＣ―ＤＣインバータ１３への入力を軽減することができる。

更に、ジャンクションボックス１６が、ＡＣ―ＤＣインバータ１３より前方に配置されているので、車両衝突時にも、ＡＣ―ＤＣインバータ１３をクッションとして作用させることで、電気ケーブル１７が集中して接続されているジャンクションボックス１６を保護することができる。

更にまた、ジャンクションボックス１６は、アッパークロスメンバ３０に締結固定されるので、特別な部材を設けることなくジャンクションボックス１６を固定することができる。

また、ＡＣ―ＤＣインバータ１３は、放熱フィン１３ａが電動車両１０の後方に向かって延びるように配置されているので、車両衝突時には、放熱フィン１３ａが塑性変形することでクッションとして作用し、衝突エネルギを吸収して衝撃を効果的に緩和することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。適用車両としてモータのみを駆動源とする電動車両について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、エンジンとバッテリにより構成されるハイブリッド自動車や、燃料電池とバッテリにより構成される燃料電池自動車であってもよい。
また、上記実施形態では、ＡＣ―ＤＣインバータ１３を、電動車両１０の後方最端部に配置する場合を例示したが、ＡＣ―ＤＣインバータ１３を、電動車両１０の前方最端部に配置してもよい。この場合、ジャンクションボックス１６を、ＡＣ―ＤＣインバータ１３より後方に配置し、ＡＣ―ＤＣインバータ１３を、電動車両１０に搭載される電気デバイスの中で最も前方に配置する。また、放熱フィン１３ａを電動車両１０の前方向に向かって延びるように配置することが好ましい。
また、ＡＣ−ＤＣインバータ１３は外部からバッテリ１１に充電する機能ではなく、バッテリ１１から外部に給電する機能を有してもよく、両方の機能を有していてもよい。

１０電動車両
１１バッテリ
１３ＡＣ―ＤＣインバータ（電力変換機器）
１３ａ放熱フィン
１６ジャンクションボックス
２０ロアクロスメンバ
２７アッパーアーム
２８ロアアーム
３０アッパークロスメンバ
ＷＬ，ＷＲ左右輪

Claims

外部からの交流電力を直流電力に変換する電力変換機器と、該電力変換機器に接続されるバッテリと、を備え、外部から充電可能な電動車両であって、
前記電力変換機器が、車両の左右の後輪中心を結ぶ仮想線よりも後方に配置されており、
左右輪を支持するアッパーアーム及びロアアームが取り付けられる骨格部材のアッパークロスメンバとロアクロスメンバとが、車両の前後方向且つ上下方向にずれて配置されており、
前記電力変換機器は、前記アッパークロスメンバと前記ロアクロスメンバとに締結固定されていることを特徴とする電動車両。
ジャンクションボックスが前記車両の前後方向において、前記電力変換機器より内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
前記ジャンクションボックスは、前記アッパークロスメンバに締結固定されていることを特徴とする請求項２に記載の電動車両。
外部からの交流電力を直流電力に変換する電力変換機器と、該電力変換機器に接続されるバッテリと、を備え、外部から充電可能な電動車両であって、
前記電力変換機器が、車両の左右の後輪中心を結ぶ仮想線よりも後方に配置されており、
前記電力変換機器は、放熱フィンが前記車両の前後方向において、外側に向かって延びるように配置されていることを特徴とする電動車両。