JP6207737B2 - 大型電気自動車の着脱式高電圧絶縁構造 - Google Patents

Description

本発明は、着脱式高電圧絶縁構造に関するものであり、より具体的には、大型電気自動車のすべての高電圧部品を統合した着脱式高電圧絶縁構造に関するものである。

今日、多くの大型電気自動車が、内燃エネルギーにかわって、電力により駆動されている。大型電気自動車は、電力で駆動するので、多くの高電圧部品がその電気自動車全体に分散されている。電気自動車の保守作業員がよく高電圧の知識について教育されていない場合、電気自動車の高電圧部品や他の部品を修理する間、その保守作業員が感電する危険性がある。

高電圧部品は、かかる保守作業員では、修理できないので、電気自動車のメーカーは、ユーザーへのアフターサービスを提供しなければならない。電気自動車が故障した場合、電気自動車のメーカーは、電気自動車を修理するために専門の作業員を派遣しなければならない。すなわち、メンテナンスコストが非常に高くなる。

また、電気自動車の事故が起こる場合には、いくつかの問題が生じる。例えば、電気自動車のドアが普通に開けられない場合、救助者は、救出の可能性を高めるため、車体を破壊する必要がある。高電圧ケーブルや高電圧部品は、電気自動車の車体全体に分散されているので、救助者は、感電の危険にさらされ、救助タイミングは、およそ遅れてしまう。

高電圧ケーブルや高電圧部品は電気自動車の車体全体に分散されているので、電磁干渉を遮蔽するのが難しくなっている。大規模な範囲の電磁波は、乗客の健康に悪影響を及ぼす可能性がある。加えて、電磁波は、容易に他の電磁波を干渉してしまう。

前述のように、大型電気自動車はメンテナンス、救助及び電磁波遮蔽においていくつかの欠点を有している。本発明は、メンテナンスや救助の潜在的なリスクを効果的に減らし、効果的に電磁干渉を遮蔽するため、車両の構造を改善することを目的とするものである。

本発明は次の目的を有する。第一の目的は、容易にメンテナンスでき、修理可能な高電圧絶縁構造を提供することにある。第２の目的は、救助者が、車体を壊している間、感電することを防ぐための構造を提供することにある。第３の目的は、効果的に電磁干渉を遮蔽する構造を提供することにある。第４の目的は、簡単に取り付け、取り外しできる高電圧絶縁構造を提供することにある。

本発明の１態様によれば、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造が与えられる。車両構造は、シャーシ、着脱式高電圧絶縁構造、アクスルアセンブリ、動力モータ、着脱式伝動軸、補助ステアリングポンプ、補助ステアリングモータ、着脱式補助ステアリングポンプコネクター、空調コンプレッサ、空調モータ、着脱式パイプ、高電圧バッテリーモジュール、高電圧ケーブル及び着脱式高電圧ケーブルコネクタを有する。着脱式高電圧絶縁構造は、シャーシに接続されている。アクスルアセンブリは、シャーシに取り付けられており、差動機構と車軸を有する。動力モータは、車両構造を駆動する着脱式電圧絶縁構造内に配置されている。差動機構と動力モータは、互いに着脱式伝動軸を介して接続されている。補助ステアリングポンプは、ステアリング装置に作動油を供給するため、シャーシに配置されている。補助ステアリングモータは、補助ステアリングポンプを駆動するため、着脱式高電圧絶縁構造内に配置されている。補助ステアリングモータと補助ステアリングポンプは、互いに着脱式補助ステアリングポンプコネクターを介して接続されている。空調コンプレッサは、氷水を発生させるため、着脱式高電圧絶縁構造内に配置されている。空調モータは、空調コンプレッサを駆動するため、着脱式高電圧絶縁構造内に配置されている。空調コンプレッサにより生成される氷水は、着脱式パイプを介してシャーシに送られる。高電圧バッテリモジュールは、電力を供給するため、シャーシに配置されている。高電圧ケーブルは、シャーシに取り付けられており、電力は、この高電圧ケーブルを介して、高電圧バッテリモジュールから着脱式高電圧絶縁構造へ伝達される。高電圧ケーブルは、着脱式高電圧ケーブルコネクタを介して、着脱式高電圧絶縁構造に接続されている。着脱式高電圧絶縁構造をシャーシから取り外すと、着脱式高電圧絶縁構造にある動力モータ、補助ステアリングモータ、空調コンプレッサ、空調モータの組み合わせは、シャーシから取り外される。一方、アクスルアセンブリ、補助ステアリングポンプ及び高電圧バッテリモジュールはシャーシに接続されたままである。

一実施形態において、車両構造は、さらに冷却水路を有する。冷却水路は、着脱式高電圧絶縁構造内に配置されている。

一実施形態において、車両構造は、さらに発電機を有する。発電機は、冷却水路内に取り付けられている。

一実施形態において、車両構造は、さらにガイドトラック構造及びガイドローラアセンブリを有する。ガイドトラック構造は、シャーシに取り付けられており、ガイドローラアセンブリは、着脱式高電圧絶縁構造に配置されている。

一実施形態において、車両構造は、さらにロッド支持構造、位置決め凹部及び位置決めピンを有する。ロッド支持構造は、シャーシに取り付けられており、位置決め凹部は、ロッド支持構造に形成されており、位置決めピンは、着脱式高電圧絶縁構造に取り付けられている。

一実施形態において、車両構造は、さらにクレーンを有する。クレーンは、着脱式高電圧絶縁構造を垂直に上昇又は下降するため、ロッド支持構造に取り付けられている

本発明の別の態様によれば、大型電気自動車が提供される。大型電気自動車は、着脱式電力モジュールや収容スペースを有する。着脱式電力モジュールは、動力モータ、モータドライバ、補助ステアリングモータ、空調システム及び放熱機構を有する。着脱式電力モジュールは、収容スペース内に収容される。伝動軸コネクタ、補助ステアリングポンプコネクタ及びウォーターパイプは、収容スペース内に配置されている。動力モータは、伝動軸コネクタを介して、車両車輪と接続されている。補助ステアリングモータは補助ステアリングポンプコネクタを介して、補助ステアリングポンプと接続されている。空調システムは、ウォーターパイプを介して、熱交換器と接続されている。着脱式電力モジュールを大型電気自動車から取り外すと、着脱式電力モジュールにある動力モータ、モータドライバ、補助ステアリングモータ、空調システム及び放熱機構の組み合わせは、大型電気自動車から取り外される。

本発明のさらなる態様によれば、大型電気自動車が与えられる。大型電気自動車は、着脱式電力モジュールと収容スペースを有する。着脱式電力モジュールは、動力モータ、モータドライバ、空調システム及び放熱機構を有する。着脱式電力モジュールは収容スペース内に収容されている。伝動軸コネクタ、補助ステアリングポンプコネクタ及び空気路は、収容スペース内に配置されている。動力モータは、伝動軸コネクタを介して、車両車輪と接続されている。補助ステアリングモータは、補助ステアリングポンプコネクタを介して、補助ステアリングポンプとに接続されている。加えて、空調システムにより生産された冷気は、空気路を通り、車室に送られる。着脱式電力モジュールを大型電気自動車から取り外すと、着脱式電力モジュールにある動力モータ、モータドライバ、空調システム及び放熱機構の組み合わせは、大型電気自動車から取り外される。着脱式電力モジュールを大型電気自動車から取り外すと、着脱式電力モジュールにある動力モータ、モータドライバ、補助ステアリングモータ、空調システム及び放熱機構の組み合わせは、大型電気自動車から取り外される。

本発明の上記の内容は、以下の詳細な説明や添付図面を検討した後、当業者にとって、より容易に明らかとなる。

図１は、本発明の第一の実施形態に基づき、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造を模式的に示したものである。 図２は、本発明の第二の実施形態に基づき、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造を模式的に示したものである。 図３は、本発明の第一の実施形態に基づき、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造の一部を模式的に示したものである。 図４は、本発明の第一の実施形態に基づき、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造の外観を模式的に示したものである。

図１、図３及び図４を参照されたい。図１は、本発明の第一実施形態に基づき、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造を模式的に示したものである。図３は、本発明の第一の実施形態に基づき、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造の一部を模式的に示したものである。図４は、本発明の第一の実施形態に基づき、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造の外観を模式的に示したものである。シャーシ１０１は、フロントアクスル１０２やリヤアクスル１０３により支持されている。フロントサスペンション構造１０４は、車体の重量に耐えられるようシャーシ１０１とフロントアクスル１０２の間に配置されている。リアサスペンション構造１０５は、車体の重量に耐えられるようシャーシ１０１とリヤアクスル１０３の間に配置されている。差動機構３０３は、車両の左後輪、右後輪に動力を分散するようリヤアクスル１０３に取り付けられている。

着脱式高電圧絶縁フレーム１０６は、高電圧部品を収容するため、シャーシ１０１の後部に位置している。着脱式高電圧絶縁フレーム１０６の一例として、本発明の着脱式高電圧絶縁構造がある。また、ガイドトラック構造１０８は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６の重量に耐えられるようシャーシ１０１の後部に位置している。ガイドローラアセンブリ１０７は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６に配置され、ガイドトラック構造１０８と接触されている。ガイドローラアセンブリ１０７により、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６がより容易に取り付けや取り外しできるようになっている。

高電圧バッテリモジュール１１２は、電気自動車に必要とされる高電圧を供給するため、シャーシ１０１に配置されている。また、高電圧電源は、高電圧ケーブル１１３を介し、高電圧バッテリモジュール１１２から着脱式高電圧絶縁フレーム１０６の内部へ伝達される。高電圧ケーブル１１３は、着脱式高電圧ケーブルコネクタ１１１を介して、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６と接続されている。

動力モータ３０１は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６内に配置されている。動力モータ３０１は、電気自動車を駆動するねじり力を発生させるのに用いられる。動力モータ３０１は、着脱式伝動軸コネクタ１０９を介して伝動軸３０２に接続されている。加えて、動力モータ３０１により発生したねじり力は、伝動軸３０２を介して差動機構３０３に伝達される。

また、補助ステアリングポンプ３１３は、シャーシ１０１に配置され、油圧オイルを提供し、ステアリングホイールに動力を供給する。補助ステアリングモータ３０４は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６内に配置され、補助ステアリングポンプ３１３を回転させる。補助ステアリングモータ３０４は、着脱式補助ステアリングポンプコネクタ１１０を介して、補助ステアリングポンプ３１３のポンプ軸３１２と接続されている。また、補助ステアリングモータ３０４は、ポンプ軸３１２を介して、補助ステアリングポンプ３１３にねじり力を与える。

空調コンプレッサ３０５は、冷気を供給するため、氷水を生産し、着脱式高電圧絶縁フレーム内に配置され、車室内に氷水を送る。また、空調モータ３０６は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６内に配置され、空調コンプレッサ３０５を駆動する。

エアコンプレッサ３０９は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６内に配置され、電気自動車に必要とされる圧縮空気を提供する。また、エアコンプレッサモータ３１０は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６内に配置され、エアコンプレッサ３０９を駆動する。

また、左側冷却水路３０７と右側冷却水路３０８は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６内に配置され、周囲に熱を放散する。

また、モータドライバ３１１は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６内に配置され、全てのモータに電力を供給する。加えて、複数の電磁干渉シールド４０１は、着脱式高電圧絶縁フレーム１０６に取り付けられ、電磁干渉を遮蔽する。

本発明のデザインコンセプトによれば、高電圧部品のすべてが、着脱式高電圧絶縁構造に統合されている。また、これらの高電圧部品は、適切な手段により絶縁されており、着脱式高電圧絶縁構造を容易に取り付け、取り外すための分離点が与えられる。その結果、電気自動車を修理する間、保守作業員が高電圧部品と接触する可能性が最小化され、絶縁構造は保守作業員から完全に切り離されている。このような状況の下で、感電のリスクは最小化される。また、高電圧部品は絶縁構造に統合されているので、高電圧ケーブルの数は大きく減る。その結果、電気自動車の事故が発生する場合でも救助者はより安全な条件下で、車体を破壊できる。

絶縁構造内の主な高電圧部品は動力モータである。動力モータのケーシングと動力モータの内部高電圧コイルは、互いに絶縁されているので、動力モータのケーシングや絶縁構造が地面に接続されることが可能である。また、着脱式伝動軸コネクタを使用することにより、動力モータは、車体の機械的な構造から簡単に切り離せる。

空調コンプレッサは、別の主な高電圧部品である。一般的に、現在の大型電気自動車の空調コンプレッサは、車体の上部に取り付けられている。車体の上部への空調コンプレッサの取り付けは簡単であるけれども、いくつかの欠点が生じる。例えば、高電圧を車体の上部に送らなければならない。高電圧を供給するため、車体の側板に高電圧ケーブルを取り付ける必要がある。電気自動車の事故が起こった場合には、高電圧ケーブルは、破損する可能性が高く、乗客は感電の危険にさらされる。本発明のこの実施例において、冷水式空調システムが使用されている。すなわち、空調コンプレッサと空調モータが絶縁構造内に配置される。また、空調コンプレッサは、冷気を与えるため、氷水を発生し、氷水を車室に送る。周知のように、水の導電率は、金属材料の導電率より小さい。氷水が絶縁パイプを流れる場合、感電を引き起こす可能性が大幅に低減される。また、全体の絶縁構造が取り付けや取り外しされている間、氷水を転送するパイプは、空調システムの分離点として用いられる。

重さを減少させるため、空調コンプレッサは直接絶縁構造内に配置され、冷気を生成し、その冷機は、空気路を通り、車室へ伝達される。空気路は、ウォータパイプよりも多くのスペースを占めているけれども、空気路の使用は効果的に絶縁を可能にする。

別の重要な高電圧部品は、ステアリングホイールである。現在の大型電気自動車のステアリングホイールは、油圧式ステアリングホイールである。加えて、電気ポンプは運転席の近くに位置している。この設計によれば、高電圧ケーブルを運転席の近くに取り付けなければならない。本発明で用いられるステアリングホイールもまた油圧式ステアリングホイールである。本発明の補助ステアリングポンプは、車体の尾側に取り付けられており、対応するモータは、絶縁構造に取り付けられているので、運転席の近くに高電圧ケーブルを設置する必要はない。動力モータと同様に、補助ステアリングモータのケーシングと補助ステアリングモータの内部高電圧コイルは互いに絶縁されている。また、補助ステアリングモータと補助ステアリングポンプとの間の領域もまた、分離点として使用されている。

同様に、空調コンプレッサは絶縁構造内に配置されている。空調コンプレッサは、絶縁空気路を通る空気貯蔵タンクと連通している。絶縁空気路は、空気圧システムの分離点として使用できる。

本実施形態では、絶縁構造は、電磁干渉シールドで密封されている。その結果、集中冷却システムが使用される。すなわち、冷却するべき絶縁構造の部品を冷却水により冷却した後、冷却水は周囲に熱を放散するため、左側及び右側冷却水路に伝達される。同様に、空調システムの熱交換器は、左側及び右側冷却水路に取り付けられる。上記のように、絶縁構造は密封構造である。内燃発電機が絶縁構造に取り付けられている場合、内熱発電機により発生した熱は、絶縁構造の内部を過熱する。内熱発電機が必要とされる場合、内熱発電機は、冷却水路に取り付けられる。その結果、発電機と絶縁構造は、ともに切り離すことができ、絶縁構造の内部温度は、過度に高くならない。

また、電気自動車のメンテナンスの間、本発明の構造は、保守作業員の安全を保障することできる。電気自動車が故障した場合、保守作業員は、故障コードに基づき、まず絶縁構造の内部部品が破損しているかどうか判断することができる。絶縁構造の内部部品が破損している場合、絶縁構造全体が取り外され、代わりの絶縁構造となる。加えて、損傷した絶縁構造全体は、アフターサービスをするメーカーに送られる。絶縁構造外部の部品のみが損傷した場合、損傷した部品は、保守作業員により、安全に修理される。メンテナンスの安全性を高めるために、保守作業員は、メンテナンスの間、一時的に絶縁構造を取り外す。高電圧部品の範囲は、絶縁構造により限定されるので、保守作業員は、効果的に保護される。また、電気自動車の修復を支援するために専門の作業員を派遣する必要が低減される。

電気自動車の事故が生じ、救助者が救出の可能性を増やすため車体を破壊する必要がある場合、破壊する部分が高電圧部品が含まれていないことを確認することが重要である。すべての高電圧部品が統合され、分離されているので、救助者が高電圧バッテリモジュール、高電圧ケーブル及び高電圧絶縁構造に慣れていなくても、救助者は感電しない。特に、高電圧バッテリモジュール、高電圧ケーブル及び高電圧絶縁構造がシャーシに配置されているので、いかなる高電圧部品又は高電圧ケーブルも、車体の上部と側面に取り付けられない。

本発明の別のデザインコンセプトによれば、電磁妨害は容易に防ぐことができる。高電圧部品は、絶縁構造に統合されているので、高電圧ケーブルの長さを効果的に減らすことができる。このような状況の下で、高電圧ケーブルにより発生する電磁妨害は減少する。また、すべての高電圧部品は絶縁フレームに統合されているので、全体的な絶縁フレームの遮断構造は効果的にモータや対応するドライバの電磁妨害を減らすことができる。

必要に応じて、複数のメンテナンスホールが車室に形成される。メンテナンスホールを開いたのち、保守作業員は、モータコネクタ、補助ステアリングポンプコネクタ、空気路、氷水パイプ、高電圧ケーブルコネクタ及び別の対応分離点を取り外すことができる。その結果、たとえ昇降機械がない場合でも、全体の高電圧絶縁構造は、すぐに取り外すことができる。すなわち、工場内や道路上での車両の緊急の修理が効果的に行われる。接続ポイントが切り離された後、絶縁構造は、シャーシから取り外すことができる。その結果、絶縁構造は、ガイドトラック構造及びガイドローラアセンブリを介して、引き抜かれる。

図２は、本発明の第２の実施形態に基づき、着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造を模式的に示したものである。シャーシ２０１は、フロントアクスル２０２及びリヤアクスル２０３により支えられている。フロントサスペンション構造２０４は、車体の重量に耐えられるよう、シャーシ２０１とフロントアクスル２０２の間に配置されている。リアサスペンション構造２０５は、車体の重量に耐えられるよう、シャーシ２０１とリヤアクスル２０３の間に配置されている。

着脱式高電圧絶縁フレーム２０６は、シャーシ２０１の後部に位置し、高電圧部品を収容する。着脱式高電圧絶縁フレーム２０６は、本発明の着脱式高電圧絶縁構造の一例である。また、ロッド支持構造２１４は、シャーシ２０１の後部に位置し、着脱式高電圧絶縁フレーム２０６の重量に耐える。また、複数の位置決めピン２０８は、着脱式高電圧絶縁フレーム２０６に配置されており、対応する位置決め凹部２０７と係合されている。その結果、着脱式高電圧絶縁フレーム２０６は、より容易に取り付けや取り外しをされることができる。

高電圧バッテリモジュール２１２は、シャーシ２０１に配置され、電気自動車が要する高電圧を供給する。また、高電圧は、高電圧ケーブル２１３を介して、高電圧バッテリモジュール２１２から着脱式高電圧絶縁フレーム２０６の内部へ伝達される。高電圧ケーブル２１３は、着脱式高電圧ケーブルコネクタ２１１を介して、着脱式高電圧絶縁フレーム２０６に接続されている。また、ねじり力は、補助ステアリングポンプコネクタ２１０を介して、補助ステアリングシステムへ与えられる。

第２の実施形態の構造は、第１の実施形態の構造に類似している。第１の実施形態と比較すると、第２の実施形態は、取り付け手順および取り外し手順を容易にするため位置決め凹部や位置決めピンを用いており、また、サスペンション構造を採用している。さらに取り付け手順および取り外し手順を容易にするため、車体はさらに小さなクレーンを備えている。クレーンはロッド支持構造上に設置されており、取り外し手順では、小さなクレーンは、床に向かって垂直に床に下降され、絶縁構造が引き出される。取り付け手順では、絶縁構造は、まず、ロッド支持構造の下の領域にスライドされ、小さなクレーンにより、吊上げられる。その後、絶縁構造は、ロッド支持構造及びシャーシと結合される。

Claims (6)

1. 着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造であって、シャーシ、着脱式高電圧絶縁構造、アクスルアセンブリ、動力モータ、着脱可能な伝達シャフト、補助ステアリングポンプ、補助ステアリングモータ、着脱可能な補助ステアリングポンプコネクタ、空調コンプレッサ、空調モーター、着脱可能なパイプ、高電圧バッテリーモジュール、高電圧ケーブル、着脱可能な高電圧ケーブルコネクタを有し、
   前記着脱式高電圧絶縁構造は、前記シャーシに接続されており、
   前記アクスルアセンブリは、シャーシに取り付けられ且つ差動機構とアクスルを有しており、
   前記動力モータは、前記着脱式高電圧絶縁構造内に配置されるとともに、前記車両構造を駆動し、
   前記着脱可能な伝達シャフトを介して、前記差動機構と前記動力モータは互いに接続されており、
   前記補助ステアリングポンプは、前記シャーシに配置されるとともにステアリング装置に作動油を供給し、
   前記補助ステアリングモータは、着脱式高電圧絶縁構造に配置されるとともに前記補助ステアリングポンプを駆動し、
   前記着脱可能な補助ステアリングポンプコネクタを介して、前記補助ステアリングモータと前記補助ステアリングポンプが互いに接続されており、
   前記空調コンプレッサは、前記着脱式高電圧絶縁構造内に配置されるとともに氷水を発生させ、
   前記空調モータは、前記着脱式高電圧絶縁構造内に配置されるとともに前記空調コンプレッサを駆動し、
   前記着脱可能なパイプを介して、空調コンプレッサにより生じた氷水は、シャーシに送られ、
   前記高電圧バッテリーモジュールは、シャーシ上に配置されるとともに電力を供給し、
   前記シャーシ上に取り付けられた前記高電圧ケーブルを介して、前記電力は、前記高電圧バッテリーモジュールから着脱式高電圧絶縁構造へ伝達され、
   前記着脱可能な高電圧ケーブルコネクタを介して、前記高電圧ケーブルは、前記着脱式高電圧絶縁構造と接続され、
   前記着脱式高電圧絶縁構造がシャーシから取り外されると、前記着脱式高電圧絶縁構造にある前記動力モータ、前記補助ステアリングモータ、前記空調コンプレッサ及び前記空調モータの組み合わせが前記シャーシから取り外される一方、前記アクスルアセンブリ、前記補助ステアリングポンプ及び高電圧バッテリーモジュールは、依然として前記シャーシに接続されたままである、
   前記着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造。
2. 冷却水路をさらに有し、前記冷却水路が前記着脱式高電圧絶縁構造内に配置されている、
   請求項１に記載の前記着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造。
3. 発電機をさらに有し、前記発電機が前記冷却水路内に取り付けられている、
   請求項２に記載の前記着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造。
4. ガイドトラック構造及びガイドローラアセンブリをさらに有し、前記ガイドトラック構造がシャーシに取り付けられ、前記ガイドローラアセンブリが前記着脱式高電圧絶縁構造に配置されている、
   請求項１に記載の前記着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造。
5. さらにロッド支持構造、位置決め凹部及び位置決めピンを有し、前記ロッド支持構造は、前記シャーシに取り付けられており、前記位置決め凹部は、前記ロッド支持構造に取り付けられており、前記位置決めピンが前記着脱式高電圧絶縁構造に取り付けられている、
   請求項１に記載の前記着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造。
6. さらにクレーンを有し、前記着脱式高電圧絶縁構造を垂直的に上昇又は下降するため、前記クレーンは前記ロッド支持構造に取り付けられている、
   請求項５に記載の前記着脱式高電圧絶縁構造を有する車両構造。