JP6299699B2 - 電力制御ユニットの車載構造 - Google Patents

Description

本発明は、走行用のモータを駆動する電力制御ユニットの車載構造に関する。

電気モータで走行する自動車は、電気モータを駆動する電力制御ユニットを備える。なお、本明細書が開示する技術は、電気自動車に限らず、ハイブリッド車と燃料電池車にも適用可能である。また、説明を簡単にするため、「電気モータ」を単純に「モータ」と表記する。

電力制御ユニットは、典型的には、直流電源が出力する直流電力を交流に変換するインバータである。電力制御ユニットは、昇圧コンバータを含む場合もある。走行用のモータを有する自動車のいくつかのタイプは、車両の前部空間（エンジンコンパートメント）にモータと電力制御ユニットを搭載する。なお、本明細書では、エンジンを備えない電気自動車についても、自動車の技術分野における慣習に従い、走行用のモータを収容する空間をエンジンコンパートメントと表記する。

電力制御ユニットは、モータのハウジングの上方に固定されることがある。電力制御ユニットをモータの近くに配置することで、電力制御ユニットとモータをつなぐパワーケーブルが短くなり、電力転送損失が抑制できる。特許文献１に、電力制御ユニットのそのような車載構造の一例が開示されている。特許文献１に開示された技術では、モータの振動から電力制御ユニットを保護するために、電力制御ユニットは、その前後をフロントブラケットとリアブラケットで支持され、ハウジングの上方に隙間を有して固定される。

特開２０１３−２３３８３６号公報

電力制御ユニットの内部には数十キロワットの電力を扱う部品が存在する。電力制御ユニットは、車両衝突時に内部の高電圧回路が露出しないように、衝突安全性が高いことが求められる。車両の前部空間に配置されるデバイスは、車両が前方衝突するときに大きな衝撃を受ける可能性がある。一方、モータのハウジングは比較的に大きく、さらに強固である。それゆえ、モータのハウジングの上に電力制御ユニットを配置することは、衝突時に前方から近づく障害物から電力制御ユニットを保護することにも適している。それでも、場合によっては、衝突の際、ハウジングの上に固定されている電力制御ユニットに衝突の衝撃が加わることも有り得る。例えば、車両が高速で障害物と正面衝突する場合である。あるいは、車両が障害物と正面衝突するのではなく、車両の右前部（あるいは左前部）だけが障害物と衝突する衝突態様では、障害物が車両の前部空間の奥まで侵入し、前部空間に配置されたデバイスが大きな衝突荷重を受ける虞がある。なお、両の右前部（あるいは左前部）だけが障害物と衝突する衝突態様は、オーバーラップ衝突（あるいは、斜め衝突）などと呼ばれている。オーバーラップ衝突については、発明の詳細な説明の項にて再度説明する。

発明者の検討によると、電力制御ユニットがハウジングの上方に隙間を有して支持されている車載構造では、衝突時に次の現象が生じ得ることが判明した。障害物が前方（あるいは斜め前方）から電力制御ユニットに衝突した場合、フロントブラケットが変形して後方に倒れる。その結果、電力制御ユニットの下面がハウジングと強く接触する可能性がある。本明細書は、車両前部の空間における電力制御ユニットの車載構造に関し、車両の衝突などの場合において、電力制御ユニットがハウジングに衝突したときの衝撃を緩和する技術を提供する。

本明細書が開示する車載構造の一態様は次の通りである。電力制御ユニットは、車両前部の空間に搭載される。電力制御ユニットは、その前後をフロントブラケットとリアブラケットで支持されつつ、モータのハウジングの上方に隙間を有して固定される。フロントブラケットは、ハウジングに固定される基部と、基部から電力制御ユニットへと延びている支持部を備えている。説明の便宜上、以下では、支持部において車両後方を向いている面を裏面と表記する。フロントブラケットの支持部とハウジングの幾何学的関係は、次の関係を満たすように規定されている。即ち、前方から電力制御ユニットに加わる荷重によって支持部が後方に倒れるとき、電力制御ユニットの下面がハウジングの下面と接触する前に支持部がハウジングと接触する。上記幾何学的関係により、以下の効果が期待できる。支持部とハウジングの接触によって電力制御ユニットがハウジングに接近する勢いが弱まり、電力制御ユニットがハウジングと接触することが回避される。あるいは、ハウジングとの接触後に支持部はさらに変形し、電力制御ユニットがハウジングに接触する場合も起こり得る。そのような場合であっても、支持部とハウジングの接触によって電力制御ユニットがハウジングに接近する勢いが弱まり、電力制御ユニットがハウジングとの接触で受ける衝撃が緩和される。

フロントブラケットの支持部が電力制御ユニットよりも先にハウジングに接触するための幾何学的関係の一例は、次の数式１が成立することである。
Ｇ＞Ｔ・｛ｓｉｎ（Ｂ）−ｓｉｎ（Ａ）｝ （数式１）
ここで、記号Ｇ、Ｔ、Ａ、Ｂは、電力制御ユニットとハウジングの側面視において、次の通り定義される。まず、支持部が倒れる前の電力制御ユニットの下面と並行な直線であってフロントブラケットの基部と支持部の連結点を通る直線を基準線とする。記号Ａは、支持部が倒れてハウジングに接触したときに連結点とハウジングの下面前端を通る直線が基準線に対してなす角度（角度Ａ）を表す。記号Ｂは、支持部が倒れる前の連結点と下面前端を通る直線が基準線に対してなす角度（角度Ｂ）を表す。記号Ｇは、支持部が倒れる前の電力制御ユニットの下面とハウジングとの間の隙間の間隔（隙間間隔Ｇ）を表す。記号Ｔは、支持部の連結点から下面前端までの長さ（長さＴ）を表す。（数式１）の技術的意義は発明の詳細な説明にて図解する。

上記した（数式１）の関係は、比較的容易に実現することができる。例えば、支持部とハウジングの一方に突起を設けるだけでよい。例えば、支持部の裏面と対向するように、ハウジングに突起を設ける。突起を設けることによって、上記した角度Ａが大きくなり、（数式１）の右辺が小さくなる。ハウジング又は支持部に突起を一つ設ければよいので、本明細書が開示する技術は、電力制御ユニットがハウジングの上方にブラケットで支持されている様々な自動車に容易に適用することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

エンジンコンパートメント内の部品レイアウトの一例を示す上面図である。 エンジンコンパートメント内の部品レイアウトの一例を示す斜視図である。 ハウジングと電力制御ユニットの側面図である。 支持部が倒れた後のハウジングと電力制御ユニットの側面図である。 支持部が倒れる前後の支持部とハウジングの幾何学的関係を説明する拡大側面図である。 車載構造の変形例を説明する側面図である。 第２実施例の車載構造で用いるフロントブラケットの斜視図である。 第２実施例の車載構造において支持部が倒れる前の配置を説明する側面図である。 第２実施例の車載構造において支持部が倒れた後の配置を説明する側面図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例の車載構造を説明する。第１実施例の車載構造２は、走行用のモータ３とエンジン９８の双方を備えたハイブリッド車１００に適用されている。車載構造２は、モータ３を駆動する電力制御ユニット２０をハウジング３０の上に固定する構造である。ハウジング３０は、モータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４を収容している。説明を簡単にするために、以下では、「電力制御ユニット２０」を略して「ＰＣＵ２０」と表記する。ＰＣＵは、Power Control Unitの略である。

図１と図２に、ハイブリッド車１００のエンジンコンパートメント９０におけるデバイスの配置を示す。図１は、エンジンコンパートメント９０を上方から見た図（上面図）であり、図２は、エンジンコンパートメント９０を斜め上方からみた斜視図である。ハイブリッド車１００のエンジンコンパートメント９０は、車両前部に位置する。なお、図中の座標系は、Ｆ軸が車両前方を示しており、Ｖ軸が車両上方を示しており、Ｈ軸は車幅方向（車両の側方）を示している。座標系の記号の意味は、以降の図でも同じである。

エンジンコンパートメント９０には、エンジン９８、ＰＣＵ２０、ハウジング３０などが配置されている。エンジンコンパートメント９０には他にも様々なデバイスが配置されているが、それらの図示は省略する。図１ではハウジング３０やエンジン９８などは模式化して描いてある。

先に述べたように、ハウジング３０には、モータ３のほか、動力分配機構６とデファレンシャルギア４が収容されている。動力分配機構６は、エンジン９８の出力トルクとモータ３の出力トルクを合成／分配するギアセットである。動力分配機構６は、状況に応じて、エンジン９８の出力トルクを分割してデファレンシャルギア４とモータ３へ伝達する。デファレンシャルギア４を内蔵しているので、ハウジング３０は、別言すれば、モータとトランスアクスルのケースである。ハウジング３０は、例えば、アルミニウムのダイキャスト、あるいは、削り出しで作られる。

エンジン９８とハウジング３０は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン９８とハウジング３０は、車両の構造強度を担保する２本のサイドメンバ９６、９７に懸架されている。

ＰＣＵ２０は、モータ３を駆動するデバイスである。より詳しくは、ＰＣＵ２０は、不図示の高電圧バッテリの電力を昇圧した後、交流に変換してモータ３へ供給する。ＰＣＵ２０は、また、モータ３が発電した交流電力を直流電力に変換し、さらに降圧する場合がある。降圧された電力によって高電圧バッテリが充電される。

詳しくは後述するが、ＰＣＵ２０は、ハウジング３０の上面との間に隙間を有して支持される。ＰＣＵ２０は、その前側がフロントブラケット１０によって支持されており、後側がリアブラケット４０によって支持されている。

ハウジング３０は強度が高く、また体格が大きい。それゆえ、ハウジング３０の上方に配置されるＰＣＵ２０には、ハイブリッド車１００が障害物と衝突したときの衝撃が伝わり難い。それでも、ハイブリッド車１００が高速で衝突したり、あるいは、オーバーラップ衝突と呼ばれる態様でハイブリッド車１００が衝突した場合、衝突の衝撃（衝突荷重）がＰＣＵ２０に及び得る。ここで、オーバーラップ衝突について簡単に説明する。互いに反対方向から走行してくる２台の自動車の衝突を想定する。走行方向からみて２台の車両が完全にオーバーラップしつつ衝突する場合と比較して、２台の車両が走行方向からみて一部がオーバーラップしつつ衝突する場合に衝撃（衝突荷重）が大きくなる。米国道路安全保険協会（Insurance Institute for Highway Safety, IIHS）は、衝突に関する様々な衝突モードを規定しており、その中に、「スモールオーバーラップ」と呼ばれる衝突モードがある。この「スモールオーバーラップ」は、自動車前面の２５％（車幅方向の２５％）だけが障害物（相手車両）とオーバーラップした状態での衝突を想定したものである。図１に示すように、車幅Ｌのハイブリッド車１００において、前面車幅方向のＬ／４の範囲が障害物９９と衝突する場合がスモールオーバーラップ衝突である。この場合、衝突の衝撃（衝突荷重）は、Ｌ／４の範囲に集中し、障害物９９がエンジンコンパートメント９０の奥深い位置まで侵入する。障害物９９（あるいはその障害物９９によって後退する他の部品）がＰＣＵ２０に衝突すると、前方からＰＣＵ２０に大きな衝突荷重が加わる。詳しくは後述するが、ＰＣＵ２０は、前後をフロントブラケット１０とリアブラケット４０によって、ハウジング３０の上方に隙間を有して支持されている。前方からＰＣＵ２０に大きな衝突荷重が加わると、フロントブラケット１０とリアブラケット４０が後方に向けて変形し、ＰＣＵ２０がハウジング３０とぶつかる虞がある。本実施例で説明する技術は、そのときにＰＣＵ２０が受ける荷重を緩和する。

図１、２とともに図３を参照してハウジング３０とＰＣＵ２０の関係を詳しく説明する。図３は、車載構造２を説明する側面図である。「側面」とは、車幅方向（図中のＨ軸方向）から見たときの図である。

ＰＣＵ２０とハウジング３０は、６本のパワーケーブル２１で繋がっている。パワーケーブル２１は、ＰＣＵ２０からモータ３へ電力を送るためのワイヤハーネスである。説明を省略したが、ハウジング３０には２個の３相交流モータが収容されており、６本のパワーケーブルは２組の３相交流を伝送する。符号３１は、ハウジング３０の上面３０ａに設けられているパワーケーブル端子を示している。ハウジング３０には２個のモータが収容されているが、以下では、一方のモータ（モータ３）に着目して説明を続ける。

先に述べたように、ハウジング３０には、モータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４が収容されている。ハウジング３０の内部では、モータ３の出力軸３ａと動力分配機構６の主軸６ａとデファレンシャルギア４の主軸４ａが平行に並んでいる。それら３本の軸は車幅方向に伸びている。図３に示すように、３本の軸は、車幅方向からみて三角形をなすように配置されている。３本の軸の配置のため、ハウジング３０の上面３０ａは、前下がりに傾斜している。それゆえ、上面３０ａの上方に支持されるＰＣＵ２０も、前下がりに傾斜して配置される。

ＰＣＵ２０は、フロントブラケット１０とリアブラケット４０によりハウジング３０の上方に支持されている。フロントブラケット１０は、ＰＣＵ２０の前面２０ａを支持し、リアブラケット４０はＰＣＵ２０の後面を支持する。ＰＣＵ２０の下面２０ｂとハウジング３０の間には、間隔Ｇの隙間Ｓｐが確保されている。この隙間Ｓｐは、フロントブラケット１０とリアブラケット４０によって確保される。図示は省略しているが、ハウジング３０の上面３０ａには、後述する突起３２の他にもいくつかの突起を有する場合がある。上面３０ａにいくつかの突起があった場合であっても、間隔Ｇは、ＰＣＵ２０の下面２０ｂと、ハウジング３０の上面３０ａとの間の最短距離を意味する。

フロントブラケット１０は、ハウジング３０に固定される基部１３と、基部１３からＰＣＵ２０へと延びている支持部１１を備えている。別言すれば、支持部１１は、基部１３から上方へと延びている。基部１３がボルト５２によってハウジング３０の上面３０ａに固定され、支持部１１の上部がボルト５１によってＰＣＵ２０の前面２０ａに連結される。支持部１１の上部とＰＣＵ２０との間には防振ブッシュ１２が挟まれている。図２に示されているように、フロントブラケット１０は、車幅方向に並んだ２個のボルトによってハウジング３０に固定され、車幅方向に並んだ２個の別のボルトによってＰＣＵ２０に連結される。フロントブラケット１０は、金属板（鋼板）のプレス加工で作られている。なお、図１〜図３は、フロントブラケット１０の形状を簡略化して示している。フロントブラケットの詳しい形状の一例は、後に図７を用いて説明する。

詳しい説明は省略するが、リアブラケット４０もフロントブラケット１０と同様の構造を有している。リアブラケット４０も、ハウジング３０に固定される基部と、基部からＰＣＵ２０へ延びている支持部を備えている。リアブラケット４０の基部がボルト５４によってハウジング３０の上面３０ａに固定されている。リアブラケット４０の支持部の上部がボルト５３によってＰＣＵ２０の後面に固定されている。リアブラケット４０の支持部の上部とＰＣＵ２０の後面との間には防振ブッシュ４２が挟まれている。

モータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４は走行中に激しく振動する。また、エンジン９８がハウジング３０に連結されているため、エンジン９８によってもハウジング３０が激しく振動する。ハウジング３０の振動からＰＣＵ２０を保護するため、ＰＣＵ２０は、ハウジング３０の上方に間隔Ｇの隙間ＳＰを有して支持されており、また、防振ブッシュ１２、４２を介してフロントブラケット１０とリアブラケット４０で支持されている。

先に述べたように、フロントブラケット１０の支持部１１は、ハウジング３０に固定されている基部１３からＰＣＵ２０へと延びている。ハウジング３０の上面３０ａであって支持部１１の後方には突起３２が設けられている。支持部１１は後ろ上方へと延びており、突起３２は、支持部１１と対向する位置に設けられている。突起３２は、次の目的のために備えられている。今、前方衝突の際、障害物が前方からＰＣＵ２０に衝突することを想定する。すなわち、ＰＣＵ２０は前方から衝突荷重を受ける。図２の矢印Ｗが前方からの衝突荷重を表している。衝突荷重ＷによってＰＣＵ２０は後方に押される。このとき、支持部１１は、基部１３との連結点１１ａを支点にして後方に倒れる。支持部１１が後方に倒れるのに伴ってＰＣＵ２０が下方へ引き下げられ、ＰＣＵ２０の下面２０ｂがハウジング３０と接触する可能性がある。突起３２は、支持部１１が後方に倒れた際、ＰＣＵ２０の下面２０ｂがハウジング３０の上面３０ａと接触する前に支持部１１がハウジング３０と接触するように、支持部１１に対してその大きさと位置が定められている。ＰＣＵ２０の下面２０ｂがハウジング３０の上面３０ａと接触する前に支持部１１が突起３２（ハウジング３０）と接触することで、ＰＣＵ２０がハウジング３０との接触で受ける衝撃が緩和される。突起３２は、車両が前方衝突（オーバーラップ衝突を含む）した際に、ＰＣＵ２０がハウジング３０と接触したときの衝撃を緩和するために設けられている。

図４は、ＰＣＵ２０が衝突荷重Ｗを受け、ＰＣＵ２０が後下方に移動するとともに支持部１１が後方に倒れて突起３２と接触した状態を示している。支持部１１は、前方からの衝突荷重Ｗによって、基部１３との連結点１１ａを支点にして後方へ倒れる。図４によく示されているように、支持部１１が突起３２と接触したときにＰＣＵ２０はハウジング３０に接触しておらず、ＰＣＵ２０の下面２０ｂとハウジング３０の上面３０ａの間に隙間が確保されている。ＰＣＵ２０がハウジング３０に接触する前に支持部１１が突起３２と接触し、支持部１１が倒れ込む勢い（すなわち、ＰＣＵ２０がハウジング３０へ接近する勢い）が弱められる。支持部１１は突起３２と接触した後、突起３２との接触点より上部が変形し、ＰＣＵ２０はハウジング３０と接触する場合も起こりうる。そのような場合でも、前述したように、ＰＣＵ２０がハウジング３０との接触で受ける衝撃が緩和される。なお、車両衝突の衝撃が小さければ、支持部１１がハウジング３０と接触することでＰＣＵ２０とハウジング３０との接触が回避される場合もある。図４における符号１１ｂは、支持部１１が突起３２と接触する接触点を示している。

図５を参照して、突起３２を含むハウジング３０と支持部１１の間の幾何学的関係を説明する。図５は、図３の側面図においてフロントブラケット１０を拡大した側面図である。図５において、二点鎖線は、支持部１１が後方に倒れて突起３２と接触したときの支持部１１とＰＣＵ２０を模式的に表している。

説明の便宜上、いくつかの直線といくつかのパラメータを定義する。直線とパラメータは、フロントブラケット１０の側面視（図５）において定義される。直線とパラメータは記号を使って表される。支持部１１が倒れる前のＰＣＵ２０の下面２０ｂと並行な直線であって支持部１１の基部１３との連結点１１ａを通る直線を基準線Ｌ１と表記する。図５の場合、ハウジング３０の上面３０ａ（ただし、端子３１を除く上面）がＰＣＵ２０の下面２０ｂと並行である。それゆえ、基準線Ｌ１はハウジング３０の上面３０ａと重なる。なお、図５中の直線Ｌ２は、ＰＣＵ２０の下面の前端（下面前端２９）を通り、下面２０ｂと並行な直線である。支持部１１が倒れてハウジング３０（突起３２）に接触したときの支持部１１の連結点１１ａと下面前端２９を通る直線Ｌ３が基準線Ｌ１に対してなす角度を角度Ａと表記する。支持部１１が倒れる前の連結点１１ａと下面前端２９を通る直線Ｌ４が基準線Ｌ１に対してなす角度を角度Ｂと表記する。さらに、支持部１１が倒れる前のＰＣＵ２０の下面２０ｂとハウジング３０との間の隙間Ｓｐの間隔を記号Ｇで表す（隙間間隔Ｇ）。そして、倒れる前の支持部１１の連結点１１ａから下面前端２９までの長さを記号Ｔで表す。

上記の記号を用いると、ＰＣＵ２０の下面２０ｂがハウジング３０に接触する前に支持部１１がハウジング３０の突起３２に接触するための条件は、次の（数式１）で規定することができる。
Ｇ＞Ｔ｛ｓｉｎ（Ｂ）−ｓｉｎ（Ａ）｝ （数式１）

（数式１）の意味を説明する。支持部１１が倒れる前の基準線Ｌ１から下面前端２９までの高さＨ１は、図５から、上記の記号を用いて次の（数式２）で表される。
Ｈ１＝Ｔ・ｓｉｎ（Ｂ） （数式２）

一方、支持部１１が倒れて突起３２に接触したときの基準線Ｌ１から下面前端２９までの高さＨ２は次の（数式３）で表される。
Ｈ２＝Ｔ・ｓｉｎ（Ａ） （数式３）

図５より、高さＨ１とＨ２との差よりも隙間間隔Ｇが大きければ、ＰＣＵ２０の下面２０ｂがハウジング３０に接触する前に支持部１１がハウジング３０の突起３２に接触することがわかる。よって、（数式１）が、その幾何学的関係となる。

（数式１）は、支持部１１が倒れるときにＰＣＵ２０の下面２０ｂが平行を保つことを前提としている。発明者の検討によると、ＰＣＵ２０は前後をブラケットで支持されているので、前方衝突（スモールオーバーラップ衝突を含む）の際、フロントブラケット１０が後方に倒れるとともに、リアブラケット４０も後方に倒れる。それゆえ、衝突の際、ＰＣＵ２０は、概ね、下面２０ｂの平行を保ちつつ移動する。また、（数式１）の右辺は、ＰＣＵ２０の下面前端２９が基準線Ｌ１（ハウジング３０）に向かって移動する距離を意味している。ところで、ハウジング３０は前傾しており、ＰＣＵ２０も前傾して支持されている。このため、前方衝突の際、ＰＣＵ２０は、後端よりも前端がよりハウジング３０に近づく傾向にある。すなわち、衝突の際、下面前端２９の移動距離が、下面２０ｂの他の部位の移動距離よりも長くなる傾向がある。以上の考察より、（数式１）の関係が成立していれば、下面２０ｂの他の部位がハウジング３０と接触する可能性は極めて低くなることが判明する。即ち、基準線Ｌ１がハウジング３０の上面と平行でなくとも（数式１）の条件が適用可能であるといえる。また、（数式１）の条件は、基準線Ｌ１に対する下面前端２９の高さＨ１と、基準線Ｌ１に対する下面２０ｂの他の部位の高さが異なる場合でも適用できる。

上記実施例では、ＰＣＵ２０がハウジング３０と接触したときの衝撃を緩和する突起３２をハウジング３０の上面３０ａに設けた。突起３２をハウジング３０に設ける代わりに支持部１１の裏面に突起を設けてもよい。図６に、変形例の車載構造１０２の側面図を示す。なお、図６は、突起の位置を除いて図５と同じである。図６の車載構造１０２では、フロントブラケット１１０は、ハウジング３０に固定される基部１１３と、基部１１３からＰＣＵ２０へ延びる支持部１１１を有している。支持部１１１の裏面（後方を向く面）に、突起１１２が設けられている。突起１１２の先端が、支持部１１１が後方へ倒れたときにハウジング３０と接触する接触点１１１ｂに相当する。突起１１２の大きさは、支持部１１１が後方へ倒れて接触点１１１ｂがハウジング３０に接触したときに、支持部１１１の傾きが図４に示した支持部１１の傾きと等しくなるように定められる。すなわち、車載構造１０２においても、支持部１１１が基部１１３との連結点１１１ａを支点にして後方に倒れるとき、ＰＣＵ２０の下面２０ｂがハウジング３０と接触する前に支持部１１１の突起１１２がハウジング３０と接触する。別言すれば、図６の構造における連結点１１１ａと下面前端２９との位置関係は、図５の実線で示された位置関係と同じである。同様に、図６の構造において支持部１１１が倒れたときの連結点１１１ａと下面前端２９の位置関係は、図５にて仮想線で描かれた位置関係と同じである。よって、図６の構造によっても、車両が前方（斜め）衝突したときにＰＣＵ２０がハウジング３０との接触で受ける衝撃が緩和される。また、図６のフロントブラケット１１０に対して改めて定義したパラメータ（角度Ａ、角度Ｂ、長さＴ、隙間間隔Ｇ）は、（数式１）の関係を満たすことは容易に理解される。

（第２実施例）図７から図９を用いて第２実施例の車載構造を説明する。図７は、第２実施例の車載構造２０２で用いるフロントブラケット２１０の斜視図である。図８は、フロントブラケット２１０の支持部２１１（後述）が倒れる前の支持部２１１と電力制御ユニット２２０（ＰＣＵ２２０）とハウジング２３０の配置を示す拡大側面図である。図９は、支持部２１１が倒れた後の支持部２１１とＰＣＵ２２０とハウジング２３０の配置を示す拡大側面図である。なお、図８、図９は、図５と同様に、ＰＣＵ２２０とハウジング２３０の一部のみを示しており、残りは図示を省略している。

フロントブラケット２１０は、ハウジング２３０（図８参照）に固定される基部２１３と、基部２１３から立ち上がる２本の支持部２１１を備える。基部２１３は、２本のボルト５２でハウジング２３０（図８参照）に固定される。２本の支持部２１１は、基部２１３からＰＣＵ２３０へと延びている。２本の支持部２１１の其々の先端に防振ブッシュ１２が取り付けられ、その防振ブッシュを介して支持部２１１がＰＣＵ２２０の前面に固定される（図８参照）。支持部２１１の先端はボルト５１によってＰＣＵ２２０に固定される。基部２１３と支持部２１１の縁には、強度を高めるリブ２１４が設けられている。

第１実施例の場合と同様にいくつかの直線とパラメータを定義するとともに、いくつかのパラメータを、記号を使って表記する。直線とパラメータは、フロントブラケット２１０の側面視（図８、図９）において定義される。支持部２１１が倒れる前のＰＣＵ２２０の下面２２０ｂと並行な直線であって支持部２１１の基部２１３との連結点２１１ａを通る直線を基準線Ｌ１と表記する。直線Ｌ２は、ＰＣＵ２２０の下面２２０ｂの前端（下面前端２２９）を通り基準線Ｌ１と平行な直線である。

ハウジング２３０には、支持部２１１の後方に相当する位置に突起２３２が設けられている。支持部２１１が倒れたときに、支持部２１１の裏面に設けられた接触点２１１ｂが突起２３２に接触する。このとき、下面前端２２９と連結点２１１ａを通る直線Ｌ３が基準線Ｌ１に対してなす角度を角度Ａと表記する（図９）。支持部２１１が倒れる前の下面前端２２９と連結点２１１ａを通る直線Ｌ４が基準線Ｌ１に対してなす角度を角度Ｂと表記する（図８）。さらに、支持部２１１が倒れる前のＰＣＵ２２０の下面２２０ｂとハウジング２３０との間の隙間Ｓｐの間隔を隙間間隔Ｇと表記する。そして、支持部２１１の連結点２１１ａから下面前端２２９までの長さを記号Ｔで表す。

前方衝突の際、ＰＣＵ２２０が前方から荷重を受けるとフロントブラケット２１０の支持部２１１は基部２１３との連結点２１１ａを支点にして後方へ倒れる。支持部２１１が倒れる前の基準線Ｌ１からＰＣＵ２２０の下面前端２２９までの高さＨ１（図８）は、先の（数式２）で表すことができる。同様に、支持部２１１が倒れて接触点２１１ｂが突起２３２に接触したときの基準線Ｌ１から下面前端２２９までの高さＨ２（図９）は、先の（数式３）で表すことができる。支持部２１１が倒れて突起２３２に接触するまでに、下面前端２２９がハウジング２３０に向けて移動する距離は「Ｈ１―Ｈ２」である。先に述べたように、下面前端２２９の移動距離は、下面２２０ｂの他の箇所の移動距離と同じかそれ以上である可能性が高い。よって、隙間間隔Ｇが「Ｈ１−Ｈ２」よりも大きければ、ＰＣＵ２２０がハウジング２３０に接触する前に支持部２１１がハウジング２３０と接触する。すなわち、（数式１）が成立すれば、前方衝突の際にＰＣＵ２２０がハウジング２３０に接触する前に支持部２１１がハウジング２３０と接触する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例で説明したように、前方衝突の際にＰＣＵがハウジングと接触するのに先立ってフロントブラケットがハウジングに接触するには、フロントブラケットの支持部とハウジングの一方に突起を設けるだけでよい。本明細書が開示する技術は、既存の車載構造にわずかな変更を加えるだけで実現することができる。

実施例の車載構造では、フロントブラケットは、ＰＣＵの前面に取り付けられていた。フロントブラケットは、ＰＣＵの底面や側面前部に取り付けられていてもよい。実施例ではハイブリッド車１００に適用された車載構造を説明した。本明細書が開示する技術は、電気自動車や燃料電池車に適用することもできる。燃料電池車の場合、電力制御ユニットは、燃料電池の出力電力を変換してモータに供給し、モータを駆動するデバイスである。

図３〜図５の例では、突起はハウジングの上面に設けられていた。図６の例では、突起はフロントブラケットの支持部の裏面に設けられていた。突起は、ハウジングの上面と支持部の裏面の双方に設けてもよい。その場合、ハウジングの上面の突起は、支持部の突起と対向する位置に設けるとよい。支持部が後方に倒れる際、支持部裏面の突起とハウジング上面の突起が当接する構造を採用すると、支持部が倒れ得る角度（すなわち、前述の例における「角度Ｂ−角度Ａ」）を小さくすることができる。支持部が倒れ得る角度が小さいと、ＰＣＵ（電力制御ユニット）がハウジングの上面に近づき得る距離を小さくすることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、１０２、２０２：車載構造
３：モータ
１０、１１０、２１０：フロントブラケット
１１、１１１、２１１：支持部
１１ａ、１１１ａ、２１１ａ：連結点
１１ｂ、１１１ｂ、２１１ｂ：接触点
１２、４２：防振ブッシュ
１３、１１３、２１３：基部
２０、２２０：ＰＣＵ（電力制御ユニット）
２９、２２９：下面前端
３０、２３０：ハウジング
３２、１１２、２３２：突起
４０：リアブラケット
９０：エンジンコンパートメント（車両前部の空間）
９８：エンジン
１００：ハイブリッド車

Claims (2)

1. 走行用のモータを駆動する電力制御ユニットの車両の前部空間における車載構造であり、
   前記電力制御ユニットは、その前後をフロントブラケットとリアブラケットで支持されつつ、前記モータを収容するハウジングの上方に隙間を有して固定されており、
   前記フロントブラケットは、前記ハウジングに固定される基部と、当該基部から前記電力制御ユニットへと延びている支持部を備えており、
   前方から前記電力制御ユニットに加わる荷重によって前記支持部が後方に倒れるとき、前記電力制御ユニットの下面が前記ハウジングの上面と接触する前に前記支持部が前記ハウジングと接触するように、前記支持部と前記ハウジングの幾何学的関係が規定されており、
   前記幾何学的関係は、
   前記電力制御ユニットと前記ハウジングの側面視において、
   前記支持部が倒れる前の前記電力制御ユニットの下面と並行な直線であって前記支持部と前記基部との連結点を通る直線を基準線とし、
   前記支持部が倒れて前記ハウジングと接触したときに前記連結点と前記下面の前端を通る直線が前記基準線に対してなす角度Ａと、
   前記支持部が倒れる前の前記連結点と前記前端を通る直線が前記基準線に対してなす角度Ｂと、
   前記支持部が倒れる前の前記電力制御ユニットの下面と前記ハウジングとの間の隙間の間隔Ｇと、
   前記連結点から前記前端までの長さＴが、
   Ｇ＞Ｔ・｛ｓｉｎ（Ｂ）−ｓｉｎ（Ａ）｝ （数式１）
   の関係を満たすことである、車載構造。
2. 前記支持部と前記ハウジングの一方の突起が設けられており、前記支持部が後方に倒れたときに、前記突起が前記支持部と前記ハウジングの他方と接触することを特徴とする請求項１に記載の車載構造。

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