JP6673094B2 - 電力制御ユニットの車載構造 - Google Patents

Description

本明細書は、走行用モータへの供給電力を制御する電力制御ユニットの車両前部空間における車載構造を開示する。

走行用モータを備える電気自動車の多くは、走行用モータと、走行用モータへの供給電力を制御する電力制御ユニットを車両前部空間（フロントコンパートメント）に搭載している（例えば、特許文献１）。なお、本明細書における電気自動車には、走行用モータとエンジンを備えるハイブリッド車、及び、燃料電池をモータ用の電源として備える燃料電池車が含まれる。

車両前部空間には、電力制御ユニット以外にも様々な電気デバイスが搭載されており、それらを接続する多くのケーブルが車両前部空間に配策されている。車両の衝突対策として、高電圧が印加されている部品が露出することのないように電力制御ユニットの筐体を保護するとともに、高電圧の電力を伝送するケーブルも保護する必要がある。ケーブルを保護する技術として、例えば、特許文献２、３の技術が知られている。特許文献２の技術は、ケーブルを保護するプロテクタを採用する。特許文献３の技術は、ケーブルに樹脂部品を隣接させる。車両が衝突した際、樹脂部品が変形することでケーブルに加わる衝突の衝撃を緩和する。

特開２００９−０４４９１２号公報 特開２００６−２４８３１３号公報 特開２００７−２２３４６１号公報

本明細書は、電力制御ユニットの筐体の形状を工夫すると同時にケーブルの配策を工夫し、衝突に対する電力制御ユニットの筐体の保護とケーブルの保護を低コストで実現する技術を開示する。

本明細書が開示する車載構造においては、電力制御ユニットは、その筐体の側面に、横方向に並んで設けられているとともに筐体外側に突出している２個の厚肉部が設けられている。２個の厚肉部における筐体壁の厚みは、２個の厚肉部の間における筐体壁の厚みよりも大きい。筐体に沿って２個の厚肉部の間に、電力制御ユニットに接続されている２本のケーブルが上下方向に通過している。そして、筐体の側面であって２本のケーブルの間に突起が設けられている。この車載構造では、電力制御ユニットの筐体に設けた厚肉部が、筐体の強度向上と同時に、ケーブルを保護する役割を担う。また、２本のケーブルの間に設けた突起が、衝突時に２本のケーブルが短絡することを防止する。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。

フロントコンパートメント内のデバイス配置を示す平面図である。 ＰＣＵ（電力制御ユニット）の斜視図である。 ＰＣＵ（電力制御ユニット）の斜視図である（２本のケーブルを仮想線で描いた図）。 ＸＹ平面でカットした電力制御ユニットの筐体の断面図である。

図面を参照して実施例の車載構造を説明する。実施例の車載構造２は、ハイブリッド車９０のフロントコンパートメント９１に、電力制御ユニット１０を搭載する構造である。図１は、ハイブリッド車９０のフロントコンパートメント９１におけるデバイス配置を示す平面図である。ハイブリッド車９０は、走行用にエンジン６とモータ４を備えており、それらはフロントコンパートメント９１に搭載されている。図中のモータ４は、その内部にギアセットを備えており、モータ４の出力軸とエンジン６の出力軸がそのギアセットを介して連携している。

エンジン６とモータ４（走行用モータ）は、車両の前後方向に延びる２本のサイドメンバ３の間に懸架されている。エンジン６は、車幅方向で車両の両側に位置する一対のフロントサスペンションタワー７ａ、７ｂの間に位置している。以下、説明の便宜上、「フロントサスペンションタワー」を単純に「サスタワー」と称する。なお、フロントコンパートメント９１には、エンジン６、モータ４、サスタワー７ａ、７ｂ、電力制御ユニット１０の他にも様々なデバイスが搭載されているが、それらは図示を省略した。

右サスタワー７ａの後方に電力制御ユニット１０が配置されている。以下、説明の便宜上、電力制御ユニット１０をＰＣＵ１０（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ １０）と称する。ＰＣＵ１０は、不図示のブラケットを介して、サイドメンバ３と、右エプロン８に支持されている。ＰＣＵ１０は、モータ４への供給電力を制御するユニットである。具体的には、ＰＣＵ１０は、不図示の高電圧バッテリの直流電力を昇圧した後に三相交流電力に変換する。三相交流電力の周波数は、モータ４の目標回転数に依存して定められる。

ＰＣＵ１０は、右サスタワー７ａとその後方のダッシュパネル５に挟まれるように位置している。ダッシュパネル５は、フロントコンパートメント９１と乗員室を区画する金属板である。また、ＰＣＵ１０の車両左側には、エンジン６が位置している。ＰＣＵ１０のエンジン６と対向する面に、コネクタ１３が設けられている。詳しくは後述するが、コネクタ１３の下面に高電圧ケーブル２１、２２が接続されており、高電圧ケーブル２１、２２は、コネクタ１３の下方へと延びている。図１では高電圧ケーブル２１、２２は破線で描いてある。

ＰＣＵ１０は、右サスタワー７ａ、ダッシュパネル５、及び、エンジン６に三方を囲まれている。サスタワー７ａ、７ｂの内部には、硬いショックアブソーバが収容されている。ハイブリッド車９０が前方衝突すると、内部のショックアブソーバとともに右サスタワー７ａが後退し、ＰＣＵ１０は右サスタワー７ａとダッシュパネル５に挟まれるおそれがある。あるいは、車両の斜め前方から障害物が衝突すると、ＰＣＵ１０は、エンジン６と接触するおそれがある。ＰＣＵ１０は、１００ボルト以上の高電圧が印加されている部品を内蔵しており、衝突の際、それら高電圧の部品が露出しないように、その筐体が保護されることが望ましい。また、先に述べたように、ＰＣＵ１０の筐体のエンジン６に対向する側面にコネクタ１３が設けられている。そして、コネクタ１３の下面に、高電圧の電力を伝送する高電圧ケーブル２１、２２が接続されている。それら高電圧ケーブル２１、２２も衝突の衝撃から保護されることが望ましい。実施例の車載構造２には、ＰＣＵ１０の筐体と高電圧ケーブル２１、２２を衝突の衝撃から保護する技術が盛り込まれている。

図２に、ＰＣＵ１０の斜視図を示す。ＰＣＵ１０の筐体１２は、上ケース１２ａと下ケース１２ｂに分かれている。上ケース１２ａに、コネクタ１３が設けられている。先に述べたように、コネクタ１３は、ＰＣＵ１０が車載されたとき、エンジン６に面する側面に設けられている。コネクタ１３には、２本の高電圧ケーブル２１、２２が接続されている。高電圧ケーブル２１は、不図示の高電圧バッテリからＰＣＵ１０へ電力を伝送するケーブルである。高電圧ケーブル２２は、高電圧バッテリの電力を、ＰＣＵ１０を経由してエアコンへ伝送するケーブルである。いずれの高電圧ケーブルにも１００ボルト以上の高電圧が印加されるケーブルである。

図３に、高電圧ケーブル２１、２２を仮想線で描いたＰＣＵ１０の斜視図を示す。図２、図３に示すように、ＰＣＵ１０の筐体１２の１つの側面に、横方向に並んで設けられている２個の厚肉部１５ａ、１５ｂが設けられている。２本の高電圧ケーブル２１、２２は、ＰＣＵ１０の筐体１２に沿って、２個の厚肉部１５ａ、１５ｂの間を上下に通過している。また、２個の厚肉部１５ａ、１５ｂの間には、突起１６が設けられている。突起１６の上面にボルト１４が取り付けられている。突起１６は、上ケース１２ａと下ケース１２ｂを結合するボルトを取り付けるためのフランジの一部である。上ケース１２ａと下ケース１２ｂは、複数のボルトで締結されるが、図２、図３では、ボルト１４の他のボルトは図示を省略した。

図４に、ＰＣＵ１０の筐体１２を図４の座標系のＸＹ平面でカットした断面図を示す。なお、図４は、厚肉部１５ａ、１５ｂを横断する断面でカットした断面図である。図４では、筐体１２に内蔵されている部品は図示を省略した。図４に示すように、厚肉部１５ａ、１５ｂにおける筐体壁の厚みＷ１は、２個の厚肉部１５ａ、１５ｂの間における筐体壁の厚みよりも大きい。２個の厚肉部１５ａ、１５ｂの間には、先に述べた突起１６が設けられているが、突起１６における筐体壁の厚みＷ２よりも、厚肉部１５ａ、１５ｂにおける筐体壁の厚みＷ１は大きい。また、厚肉部１５ａ、１５ｂにおける筐体壁の厚みＷ１は、筐体１２の他の部分（例えば、別の側面の筐体壁の厚みＷ３）よりも大きい。

図４に示されているように、突起１６は、２本の高電圧ケーブル２１、２２の間に位置する。

厚肉部１５ａ、１５ｂと、突起１６の利点について述べる。２個の厚肉部１５ａ、１５ｂは、筐体１２から突出しており、筐体１２の一側面に横方向（水平方向）に並んで設けられている。２個の厚肉部１５ａ、１５ｂの間に、溝１７が形成される。２個の厚肉部１５ａ、１５ｂの間に、上ケース１２ａと下ケース１２ｂを結合するボルト用のフランジを兼ねた突起１６が設けられている。２個の厚肉部１５ａ、１５ｂの間（溝１７）を、２本の高電圧ケーブル２１、２２が上下方向に通っている。突起１６は、２本の高電圧ケーブル２１、２２の間に位置する。

２個の厚肉部１５ａ、１５ｂは、まず、ＰＣＵ１０の筐体１２の強度を高める。２個の厚肉部１５ａ、１５ｂによって、筐体１２は衝突の時に壊れ難くなり、内部の高電圧部品が露出する可能性が小さくなる。即ち、厚肉部１５ａ、１５ｂは、衝突時の筐体１２の保護に寄与する。また、２個の厚肉部１５ａ、１５ｂは、それらの間を通っている高電圧ケーブル２１、２２を保護する役割を担う。図１で示したように、高電圧ケーブル２１、２２は、ＰＣＵ１０のエンジン６と対向する側面に沿って配策されている。車両が障害物に衝突すると、衝突の衝撃でＰＣＵ１０（あるいはエンジン６）が移動し、ＰＣＵ１０とエンジン６の間に高電圧ケーブル２１、２２が挟まれるおそれがある。その際、高電圧ケーブル２１、２２は、その両側に位置する２個の厚肉部１５ａ、１５ｂによって守られる。すなわち、エンジン６と厚肉部１５ａ、１５ｂが接触しても、厚肉部１５ａ、１５ｂの間に、高電圧ケーブル２１、２２の生存空間が確保される。また、２本の高電圧ケーブル２１、２２の間に位置する突起１６が、２本の高電圧ケーブル２１、２２が強く接触することを防止する。高電圧ケーブル２１、２２の被膜同士がこすれて破れ、２本の高電圧ケーブル２１、２２が短絡してしまうことが防止される。

実施例の車載構造２は、ＰＣＵ１０の筐体１２の形状を工夫するとともに、ＰＣＵ１０に接続される高電圧ケーブル２１、２２の配策を工夫することで、衝突時の筐体１２と高電圧ケーブル２１、２２の保護を低コストで実現する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のフロントコンパートメントが請求項の「車両前部空間」の一例に相当する。

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：車載構造
３：サイドメンバ
４：モータ
５：ダッシュパネル
６：エンジン
７ａ：フロントサスペンションタワー（右）
７ｂ：フロントサスペンションタワー（左）
８：右エプロン
１０：電力制御ユニット
１２：筐体
１２ａ：上ケース
１２ｂ：下ケース
１３：コネクタ
１４：ボルト
１５ａ、１５ｂ：厚肉部
１６：突起
１７：溝
２１、２２：高電圧ケーブル
９０：ハイブリッド車
９１：フロントコンパートメント

Claims (1)

1. 走行用モータへの供給電力を制御する電力制御ユニットの車両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の筐体は、その側面に、横方向に並んで設けられているとともに筐体外側に突出している２個の厚肉部が設けられており、
   前記２個の厚肉部における筐体壁の厚みは、前記２個の厚肉部の間における筐体壁の厚みよりも大きく、
   前記筐体に沿って当該２個の厚肉部の間に、前記電力制御ユニットに接続されている２本のケーブルが上下方向に通過しており、
   前記筐体の前記２本のケーブルの間に突起が設けられている、
   電力制御装置の車載構造。

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