JP6798945B2 - 車載高電圧部品の保護構造 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載された高電圧部品の保護構造に関する。
近年、高電圧が印加される電気機器が車両に搭載される例がある。下記特許文献１には、高電圧が印加される電気機器として、車載されたバッテリからの直流電力を交流電力に変換して走行用モータに供給するインバータ（５３）が示され、さらに、車両衝突時にインバータ（５３）を保護する構造が開示されている。衝突時、インバータ（５３）は、補強部材（３）の変形により上方に引き上げられ、後方に位置するトランスアクスル（５２）への接触が抑制される。なお、（ ）内の符号は、下記特許文献１にて用いられた符号であり、本願の実施形態で用いられる符号とは関連しない。
特開２０１５−２０５５９５号公報
車両衝突時において、高電圧が印加される高電圧部品を保護することを目的とする。
本発明に係る車載高電圧部品の保護構造は、想定される水平面内の衝突方向に向いた配置面を有し車体に対して固定されたベース部材と、衝突方向において配置面の正面側に配置された高電圧部品と、配置面の正面側に配置され、高電圧部品の側方において衝突対象物を支持して高電圧部品を保護する保護部材と、を有する。保護部材は、想定される衝突方向において先端縁が高電圧部品よりも突出するように衝突方向に沿って配置される支持壁を有し、衝突方向における支持壁の寸法が、衝突時に当該支持壁が当接する前記ベース部材上の位置から高電圧部品の配置面から最も遠い部分の位置までの寸法よりも長い。
車両の衝突時において、高電圧部品に接触しようとする対象物を、この対象物とベース部材の間で支持壁が突っ張るようにして支持し、対象物の高電圧部品への接触が抑制される。また、保護部材を板金製とすることで軽量化に寄与する。
保護部材を、高電圧部品を挟んだ２箇所に配置することができる。２箇所に配置することにより衝突の対象物が傾いていた場合にも、高電圧部品より先に保護部材が接触する。
ベース部材は、鋳造品であり、配置面を規定する板状部分と、板状部分に立設された壁部分を有するものとできる。そして、支持壁の少なくとも一部を、ベース部材の壁部分の位置にそろえて配置することができる。壁部分を設けた部分は強度が高くなり、支持壁の支持を確実なものとできる。
ベース部材は、暖房用液媒体を加熱する加熱素子を収容したヒータケースとすることができ、前記の板状部分が前記ヒータケースの衝突方向に向いた面であり、前記の壁部分がヒータケースの側面である。ヒータケースの表面上に配置された高電圧部品を保護することができる。
保護部材は、一方の側面が支持壁となるように板金が曲げられて山形に形成され、かつ配置面に沿う方向に延びる畝状の部材とすることができる。支持壁の位置および姿勢を安定させることができる。
保護部材は、山形の他方の側面が高電圧部品をまたぐように配置されることができる。保護部材を高電圧部品に近接して配置した場合に、高電圧部品に掛かる力を小さくすることができる。
保護構造は、さらに、高電圧部品の正面側を覆うように配置されたカバー板を有するものとでき、保護部材は、カバー板に結合されるものとすることができる。カバー板により、衝突時、保護部材を避けて進入した対象物から高電圧部品を保護することができる。
車両の衝突時において、高電圧部品に接触しようとする対象物を、この対象物とベース部材の間で支持壁が突っ張るようにして支持することにより、高電圧部品を保護することを目的とする。
高電圧部品が配置された車両用の空気調和装置用ヒータ１０の外観を示す斜視図である。 空気調和装置用ヒータ１０の分解斜視図である。 空気調和装置用ヒータ１０の水平断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１および図２は、空気調和装置用ヒータ１０の外観を示す図であり、図１が斜視図、図２が分解斜視図である。駆動用原動機として内燃機関を搭載した車両においては、内燃機関の発生する熱により車室内の暖房を行うことができた。近年、普及してきた、ハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車においては、内燃機関を動作させずに走行する場合があり、内燃機関の廃熱を暖房に利用することができないか、または十分な暖房ができない場合がある。また、電気自動車では、内燃機関がなく、暖房に利用できる十分な廃熱が存在しない。この実施形態の空気調和装置用ヒータ１０は、車両駆動用の電動機に電力を供給するバッテリからの電力を利用してジュール熱を発生させ、水などの液冷媒を加熱する装置である。加熱された液媒体は、車室内に配置された放熱器に送られ、車室内の空気を暖める。
この空気調和装置用ヒータ１０は、車両前部のエンジンコンパートメント内に配置され、ダッシュパネル、つまりエンジンコンパートメントと車室を仕切るパネル部材に固定される。図１，２に、空気調和装置用ヒータ１０が車両に取り付けられたときの向きを矢印で示す。矢印Ｆの方向が車両の前方であり、矢印Ｌが左方、Ｕが上方である。以降の説明において、特に断らない限り、前、後、左、右、上、下の向きは、車両に対する向きを表す。空気調和装置用ヒータ１０は、液媒体の加熱を行うヒータユニット１２と、ヒータユニット１２をダッシュパネルに固定するためのブラケット１４と、ヒータユニット１２の電気回路を保護するプロテクタ１６とを有する。
ヒータユニット１２は、液媒体が加熱される加熱チャンバ１７（図３参照）を内部に画定し、液冷媒を加熱する加熱素子を収容するヒータケース１８と、ヒータケース１８の外側に配置され、加熱素子に電力を供給する電気回路（不図示）と、この電気回路を覆う回路カバー２０を含む。ヒータケース１８は、鋳物製、例えばアルミダイキャスト製であり、液媒体を加熱チャンバ１７に導入するための導入管（不図示）と、導出するための導出管２２を備える。回路カバー２０は、アルミニウムなどの板金製または樹脂製とすることができる。回路カバー２０の内側には、高電圧が印加される回路が実装された高電圧部品２４が配置されており、その位置が図２において、一点鎖線で示されている。高電圧部品２４は、ヒータケース１８の車両前方を向いた面の前方側に配置されている。高電圧部品２４には、一般の車載電気機器、例えば灯火器、空気調和装置のファン、パワーウィンドウのモータ、車載音響機器などに供給される電力より高い電圧で電力が供給される。前記の一般の車載電気機器に供給される電力の電圧は、一般的に１２ボルトまたは２４ボルト等であり、高電圧部品２４には、これより高い電圧で、例えば数十ボルト以上、または１００ボルト以上、または２００ボルト以上の電圧で、車両駆動用のバッテリから電力が供給される。加熱チャンバ１７内に導入された液媒体は、加熱素子により加熱され、導出管２２より導出されて車室内の放熱器に送られる。放熱器で放熱し、冷えた液媒体は、再び導入管を介して加熱チャンバ１７に達する。
ブラケット１４は、ブラケットベース２６とブラケットプレート２８を含む。ブラケットベース２６およびブラケットプレート２８は板金製であってよい。ブラケットベース２６がボルトなどの締結要素、または溶接によりダッシュパネルに結合され、ブラケットプレート２８はヒータユニット１２にボルトなどの締結部材により結合される。ブラケットベース２６とブラケットプレート２８が結合することにより、ヒータユニット１２が車体に対して固定される。
プロテクタ１６は、ヒータユニット１２の前方側を覆う保護カバー３０と、保護カバー３０の更に前方に位置する保護リッジ３２，３４を有する。保護リッジ３２は、高電圧部品２４よりも左側方に位置する。保護リッジ３４は、一部が高電圧部品２４より右側方に位置する。保護カバー３０は、鋼などの板金製であり、ボルトなどの締結要素によりブラケットプレート２８に固定される。詳細には、保護カバー３０は、断面がコの字形であり、上下方向においてヒータユニット１２をまたぐように配置され、ブラケットプレート２８の図２において上面と、手前側の面の下側縁部にて固定される。保護カバー３０のコの字形の縦画に相当する面、つまり前方に向いた面３５（以下、保護カバー前方面３５と記す。）上に保護リッジ３２，３４が配置される。保護リッジ３２，３４は、鋼などの板金製であり、水平断面において山形となるように、そして全体として畝状となるように板金が曲げられて形成される。保護リッジ３２，３４は、上下方向に、例えば保護カバー前方面３５の上下方向のほぼ全体にわたって延びる畝として保護カバー３０に結合される。保護リッジ３２，３４と保護カバー３０は溶接によって結合することができる。保護カバー３０は、衝突時、保護リッジ３２，３４を避けて、例えば保護リッジ３２，３４の間から進入した対象物からヒータユニット１２、特に高電圧部品２４を保護することができる。
図３は、ヒータユニット１２とプロテクタ１６の水平断面を模式的に示す図である。図３において、下方向が車両の前方、右方向が車両の左方である。ヒータケース１８は、断面形状が略長方形であり、加熱チャンバ１７を規定する容器部分３６を有する。容器部分３６の前方側の板状部材３８上に高電圧部品２４が配置される。この前方側の板状部材の表面が配置面４０である。ヒータケース１８は配置面４０を有し、ブラケット１４を介して車体に対して固定されたベース部材である。容器部分３６は、前方側の板状部材３８に立設され、加熱チャンバ１７の側方を規定する壁部材４２，４４を有する。ヒータケース１８は、さらに、一方の壁部材４４を前方に延長するように延長壁４６を有する。延長壁４６の前縁に回路カバー２０が固定される。
保護リッジ３２，３４の断面形状は保護カバー３０から隆起した山形であり、図３においては、山形の頂が下方に向いている。保護リッジ３２の山形の頂部には平らな部分があってよく、また山形の側面４８，５０は、山形の頂上から裾に向けて徐々に広がっている。この場合、保護リッジ３２の断面形状は、略台形となる。頂部に平らな部分がない場合には、山形は略三角形の断面形状となり、さらに頂部を丸くすることができる。また、山形は、その側面４８，５０をほぼ平行にして、保護リッジ３２の断面形状をＵ字形としてもよく、この場合も頂部に平らな部分があってよい。Ｕ字形に平らな部分を設けた場合、コの字形に近くなる。保護リッジ３４の断面形状も、保護リッジ３２と同様、略三角形、略台形、略Ｕ字形、略コの字形とすることができる。図示する保護リッジ３４は、略台形状の断面を有し、側面５２，５４が頂上から裾に向けて広がっている。側面４８，５０，５２，５４の端にはフランジが形成され、このフランジと保護カバー３０を溶接することにより、保護リッジ３２，３４が保護カバー３０に結合されている。頂部に平らな部分を有し、フランジが形成された山形は、いわゆるハット形となる。保護リッジ３２，３４の断面形状を山形とすることにより、この断面において２箇所で保護リッジ３２，３４を支持することができる。これにより、側面４８，５０，５２，５４の位置および姿勢が安定する。さらに、側面４８，５０，５２，５４は、図１，２に示されるように、保護リッジの畝の延びる方向において凹凸形状を有している。
高電圧部品は、車両衝突時に、保護されることが求められている。高電圧部品の車体に対する取り付け位置および取り付け対象の向きに応じて、想定される主たる衝突方向が定まる。この空気調和装置用ヒータ１０においては、ダッシュパネルの前面側に前方を向けて配置されているので、想定される衝突方向は前方向である。前方衝突時において、高電圧部品２４は、この高電圧部品２４が配置され前方に向いたヒータケース１８の配置面４０と、前方から接近してくる対象物５６の間に挟まれる可能性がある。高電圧部品が車両の後部に配置され、高電圧部品が配置される面が後方に向いている場合には、想定される衝突方向は後方である。さらに、高電圧部品が配置された面が車両の右側方を向いている場合は右側方からの衝突が、左側方を向いている場合には左側方からの衝突が想定される衝突方向となる。
衝突時、保護リッジ３２，３４は、自身がつぶれながら対象物５６を支持し、高電圧部品２４に掛かる力を軽減し、高電圧部品２４への対象物５６の接触を防いで、高電圧部品２４を保護する。保護リッジ３２，３４それぞれの一方の側面４８，５２は、衝突方向にほぼ沿って配置されており、このため衝突方向における荷重に対する強度が大きく、対象物５６を支持する支持壁として機能する。側面（支持壁）４８，５２は、高電圧部品２４の正面からずれた位置である側方位置において対象物５６を支持する。衝突時には、側面４８，５２は、つぶれつつ、衝突のエネルギを吸収し、対象物５６の高電圧部品２４への接触を防ぐ。
保護リッジ３２の側面（支持壁）４８の前端縁は、高電圧部品２４の配置面４０から最も離れた部分である前面５８よりも前方に突出している。衝突時には、側面４８はヒータケース１８の板状部材３８に当接する。当接したとき、側面４８の前方端が高電圧部品の前面５８より前方に位置する。このために、側面４８の前後方向、つまり衝突方向に沿う方向の寸法は、配置面４０から高電圧部品の前面５８までの寸法よりも長く形成されている。
保護リッジ３２の側面（支持壁）４８の少なくとも一部は、ヒータケース１８の壁部材４２にそろえて配置されており、衝突時には、この壁部材４２の位置に当接する。壁部材が設けられていることにより、その位置は、ヒータケースの前方側の板状部材３８の中で強度が高い位置となっている。側面４８を強度が高い位置に当接させることで、ヒータケース１８による側面４８の支持を確実なものとする。
さらに、保護リッジ３２の側面（支持壁）４８は、前述のように畝の延びる方向において凹凸形状を有することにより、衝突方向の強度が高くなっている。これにより、対象物５６の支持を助けている。
保護リッジ３４の側面（支持壁）５２の前端縁は、高電圧部品２４の配置面４０から最も離れた部分である前面５８よりも前方に突出している。衝突時には、側面５２はヒータケース１８の延長壁４６の前方端縁に当接する。当接したとき、側面５２の前方端が高電圧部品の前面５８より前方に位置する。このために、側面５２と延長壁４６を合わせた前後方向の寸法は、高電圧部品２４の寸法よりも長くなっている。また、側面５２の前後方向、つまり衝突方向に沿う方向の寸法は、延長壁４６の前方端縁から高電圧部品の前面５８までの寸法よりも長く形成されている。
保護リッジ３４の側面（支持壁）５２の少なくとも一部は、ヒータケース１８の壁部材４４および延長壁４６にそろえて配置されており、衝突時には、この壁部材４４および延長壁４６の位置に当接する。壁部材が設けられていることにより、その位置は、ヒータケースの前方側の板状部材３８の中で強度が高い位置となっている。側面５２を強度が高い位置に当接させることで、ヒータケース１８による側面５２の支持を確実なものとする。
さらに、保護リッジ３４の側面（支持壁）５２は、前述のように畝の延びる方向において凹凸形状を有することにより、衝突方向の強度が高くなっている。これにより、対象物５６の支持を助けている。
保護リッジ３４の他方の側面５４は、保護リッジ３４の延びる方向において両端部のみに存在し、この部分で保護カバー３０に結合されている。側面５４は、高電圧部品２４を避けて、またぐように配置されている。これにより、衝突時に高電圧部品２４に力が掛かることを抑制している。
保護リッジ３２，３４の側面（支持壁）４８，５２の位置は、ヒータケース１８の壁部材４２，４４の位置に限らず、ヒータケース１８の前方側の板状部材３８に立設された壁状の部材、例えばリブや、加熱チャンバ１７に設けられた隔壁の位置にそろえられてもよい。また、保護リッジ３２，３４の断面形状は、前述の山形やＵ字形に限らず、山形、Ｕ字形の開いた部分を閉じた形状としてもよい。山形の開いた裾を閉じれば、略台形の断面形状となり、Ｕ字形を閉じれば、頂点が丸くなった略長方形の断面形状となる。
２個の保護リッジ３２，３４を高電圧部品２４を挟むように位置に配置したことにより、対象物５６が傾いて接近してきたときにも、高電圧部品２４に力が掛かる前に、対象物５６がいずれかの保護リッジ３２，３４に接触し、高電圧部品２４を保護することができる。
１０ 空気調和装置用ヒータ、１２ ヒータユニット、１４ ブラケット、１６ プロテクタ、１７ 加熱チャンバ、１８ ヒータケース（ベース部材）、２０ 回路カバー、２２ 導出管、２４ 高電圧部品、２６ ブラケットベース、２８ ブラケットプレート、３０ 保護カバー、３２，３４ 保護リッジ、３５ 保護カバー前方面、３６ 容器部分、３８ 前方側の板状部材（板状部分）、４０ 配置面、４２ 壁部材（壁部分）、４４ 壁部材（壁部分）、４６ 延長壁、４８ 側面（支持壁）、５０ 側面、５２ 側面（支持壁）、５４ 側面、５６ 対象物、５８ 高電圧部品の前面。

Claims (7)

  1. 想定される水平面内の衝突方向に向いた配置面を有し、車体に対して固定されたベース部材と、
    前記衝突方向において前記配置面の正面側に配置された高電圧部品と、
    前記配置面の前記正面側に配置され、前記高電圧部品の側方において衝突対象物を支持して前記高電圧部品を保護する保護部材と、
    を有し、
    前記保護部材は、前記衝突方向において先端縁が前記高電圧部品よりも突出するように前記衝突方向に沿って配置される支持壁を有し、前記衝突方向における前記支持壁の寸法が、衝突時に当該支持壁が当接する前記ベース部材上の位置から前記高電圧部品の前記配置面から最も遠い部分の位置までの寸法よりも長い、
    車載高電圧部品の保護構造。
  2. 請求項１に記載の車載高電圧部品の保護構造であって、前記保護部材が前記高電圧部品を挟んだ２箇所に配置されている、車載高電圧部品の保護構造。
  3. 請求項１または２に記載の車載高電圧部品の保護構造であって、
    前記ベース部材は、鋳造品であり、前記配置面を規定する板状部分と、前記板状部分に立設された壁部分を有し、
    前記支持壁の少なくとも一部は、前記ベース部材の前記壁部分の位置にそろえられて配置されている、
    車載高電圧部品の保護構造。
  4. 請求項３に記載の車載高電圧部品の保護構造であって、前記ベース部材は、暖房用液媒体を加熱する加熱素子を収容したヒータケースであり、前記ベース部材の前記板状部分は前記ヒータケースの前記衝突方向に向いた面であり、前記ベース部材の前記壁部分は前記ヒータケースの側面である、車載高電圧部品の保護構造。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の車載高電圧部品の保護構造であって、前記保護部材は、一方の側面が前記支持壁となるように板金が曲げられて山形に形成され、かつ前記配置面に沿う方向に延びる畝状の部材である、車載高電圧部品の保護構造。
  6. 請求項５に記載の車載高電圧部品の保護構造であって、前記保護部材は、前記山形の他方の側面が前記高電圧部品をまたぐように配置されている、車載高電圧部品の保護構造。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の車載高電圧部品の保護構造であって、前記高電圧部品の前記正面側を覆うように配置されたカバー板を有し、前記保護部材は、前記カバー板に結合されている、車載高電圧部品の保護構造。
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