JP6930379B2 - In-vehicle structure of power control device - Google Patents
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Description
本明細書は、走行用モータの駆動電力を制御する電力制御装置の車載構造を開示する。 The present specification discloses an in-vehicle structure of a power control device that controls a driving power of a traveling motor.
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、走行用モータの駆動電力を制御する電力制御装置を車両の前部空間に搭載している。走行用モータへの供給電力の伝送損失を小さくするため、電力制御装置は、走行用モータを収容するハウジングの上に固定される(例えば、特許文献1、2)。特許文献1、2に開示された電力制御装置は、その後方上部にコネクタが設けられている。
Many electric vehicles equipped with a traveling motor are equipped with a traveling motor and a power control device for controlling the driving power of the traveling motor in the front space of the vehicle. In order to reduce the transmission loss of the power supplied to the traveling motor, the power control device is fixed on the housing accommodating the traveling motor (for example, Patent Documents 1 and 2). The power control device disclosed in
車両が衝突した際にコネクタを保護する技術が例えば特許文献3に開示されている。特許文献3には、走行用モータのケースに接続されたコネクタを車両衝突の衝撃から保護するため、ケースのコネクタ近傍にコネクタを保護するプロテクタが取り付けられている。 For example, Patent Document 3 discloses a technique for protecting a connector in the event of a vehicle collision. In Patent Document 3, in order to protect the connector connected to the case of the traveling motor from the impact of a vehicle collision, a protector that protects the connector is attached in the vicinity of the connector of the case.
車両前部空間に搭載されている電力制御装置は、車両の前方衝突の際、衝撃で後退する可能性がある。電力制御装置が後退すると、電力制御装置の後方に位置する他のデバイスや部品と干渉し、電力制御装置の後方上部のコネクタがダメージを受ける可能性がある。特許文献3に開示された技術のように、電力制御装置のコネクタの近傍にプロテクタを取り付けてコネクタを保護することが考えられる。衝突の衝撃に耐えられるように、プロテクタは強固に電力制御装置(の筐体)に固定する必要がある。プロテクタを複数のボルトで固定すればよいが、それではプロテクタ取り付けの作業性が良くない。本明細書は、コネクタを保護するプロテクタについて、電力制御装置への取り付けの容易さと堅牢さの両立を図る技術を提供する。 The electric power control device mounted in the front space of the vehicle may retreat due to an impact in the event of a frontal collision of the vehicle. When the power controller retracts, it can interfere with other devices and components located behind the power controller, damaging the connector on the upper rear of the power controller. As in the technique disclosed in Patent Document 3, it is conceivable to attach a protector in the vicinity of the connector of the power control device to protect the connector. The protector must be firmly fixed to the power controller (housing) so that it can withstand the impact of a collision. The protector may be fixed with multiple bolts, but that does not improve the workability of installing the protector. The present specification provides a technique for achieving both ease of attachment to a power control device and robustness for a protector that protects a connector.
本明細書が開示する車載構造では、電力制御装置は、車両の前部空間にて、走行用モータを収容しているハウジングの上に固定されている。電力制御装置の上面後方にコネクタが設けられているとともに、そのコネクタを保護する一対のプロテクタが取り付けられている。一対のプロテクタは、電力制御装置の後方でコネクタの車幅方向の両側に取り付けられている。一対のプロテクタは、後端がコネクタの後端よりも後方に位置しているとともに上方に延びている。少なくとも一方のプロテクタは、電力制御装置の上面よりも上方に延びており、電力制御装置の側面又は上面で1本のボルトで固定されているとともに、電力制御装置の後面に設けられた孔に嵌合する突起を備えている。 In the vehicle-mounted structure disclosed herein, the power control device is fixed in the front space of the vehicle on a housing accommodating a traveling motor. A connector is provided behind the upper surface of the power control device, and a pair of protectors that protect the connector are attached. A pair of protectors are attached to the rear of the power controller on both sides of the connector in the vehicle width direction. The pair of protectors has a rear end located posterior to the rear end of the connector and extend upward. At least one protector extends above the top surface of the power control device, is secured by a single bolt on the side or top surface of the power control device, and fits into a hole provided in the rear surface of the power control device. It has a matching protrusion.
上記の車載構造によれば、衝突の衝撃で電力制御装置が後退したとき、コネクタの両側のプロテクタが電力制御装置の後方のデバイス(あるいは部品)と先に衝突してそれを押し退け、コネクタを保護する。少なくとも一方のプロテクタは、電力制御装置の側面又は上面で1本のボルトで固定されるので、取り付け性に優れている。一方、上方に延びているプロテクタには、デバイス(あるいは部品)が衝突することによって、車幅方向を軸とするモーメントが加わる。1本のボルトによる固定では、上記したモーメントに対して堅牢性が十分でないおそれがある。そこで、本明細書が開示する車載構造では、少なくとも一方のプロテクタは、電力制御装置の後面に設けられた孔に嵌合する突起を備えている。車幅方向を軸とするモーメントに対してボルトと突起の両方で耐えるので、堅牢性が向上する。本明細書が開示する車載構造は、コネクタを保護するプロテクタについて、電力制御装置への取り付けの容易さと堅牢さの両立が図られている。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。 According to the above-mentioned in-vehicle structure, when the power control device retracts due to the impact of a collision, the protectors on both sides of the connector collide with the device (or component) behind the power control device first and push it away to protect the connector. do. Since at least one protector is fixed with one bolt on the side surface or the upper surface of the power control device, it is excellent in mountability. On the other hand, when a device (or a part) collides with the protector extending upward, a moment about the vehicle width direction is applied. Fixing with a single bolt may not be sufficiently robust against the above moments. Therefore, in the in-vehicle structure disclosed in the present specification, at least one protector is provided with a protrusion that fits into a hole provided on the rear surface of the power control device. Both bolts and protrusions withstand moments about the width of the vehicle, improving robustness. In the in-vehicle structure disclosed in the present specification, the protector that protects the connector is both easy to attach to a power control device and robust. Details of the techniques disclosed herein and further improvements will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" below.
図面を参照して実施例の車載構造2を説明する。実施例の車載構造2は、走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車100に採用されている。実施例の車載構造2は、ハイブリッド車100のフロントコンパートメントに搭載される電力制御装置5に適用されている。電力制御装置5は、走行用モータの駆動電力を制御するデバイスであり、フロントコンパートメントにて、走行用モータ8を収容しているトランスアクスル30の上に固定されている。以下では、説明の便宜上、電力制御装置5をPCU5(Power Control Unit)と表記し、トランスアクスル30をTA30と表記する。
The vehicle-mounted
図1は、ハイブリッド車100のフロントコンパートメント90におけるデバイスレイアウトを示す斜視図である。まず、図中の座標系について説明する。座標系のF軸の正方向が車両前方を示し、H軸が車幅方向を示し、V軸の正方向が車両上方を示している。H軸の正方向は車両左側を示す。以下、本明細書における「前」とは車両前後方向の「前」を意味し、「後」とは車両前後方向の「後」を意味する。フロントコンパートメント90は、車両前部空間に相当する。
FIG. 1 is a perspective view showing a device layout in the
フロントコンパートメント90には、エンジン13、TA30(走行用モータ8)、PCU5、補機バッテリ7などが搭載されている。なお、フロントコンパートメント90には、他にも様々な部品が搭載されているが、ここでは、上記した部品以外は説明を割愛する。TA30には、走行用モータ8と、ギアセット9と、デファレンシャルギアが収容されている。即ち、TA30は、走行用モータ8を収容するハウジングでもある。TA30はエンジン13と車幅方向で連結されている。エンジン13の出力トルクと走行用モータ8の出力トルクはTA30の中のギアセット9にて合成され、デファレンシャルギアを介して車軸へ伝達される。
The
エンジン13とTA30は、フロントコンパートメント90にて車両前後方向に延びる2本のサイドメンバ92の間に懸架されている。なお、図2では一方のサイドメンバは隠れて見えない。TA30の上にPCU5が固定されている。
The
図2に、フロントコンパートメント90にて車載されたPCU5の平面図を示す。図3に、フロントコンパートメント90にて車載されたPCU5の側面図を示す。図1とともに、図2、図3を参照してPCU5の車載構造2を説明する。PCU5は、フロントブラケット31とリアブラケット32により、TA30の上方に固定されている。図3に示されているように、TA30の上面とPCU5との間には隙間が確保されている。即ち、PCU5は、直接にはTA30に触れておらず、フロントブラケット31とリアブラケット32を介してTA30に支持されている。これは、エンジン13の振動や走行用モータ8の振動からPCU5を保護するためである。なお、図示は省略しているが、フロントブラケット31とPCU5の間、及び、リアブラケット32とPCU5の間には防振ブッシュが組み込まれている。PCU5は、フロントブラケット31とリアブラケット32により支持されているため、車両衝突の際に前方から衝突荷重を受けると後退する場合がある。
FIG. 2 shows a plan view of the PCU 5 mounted on the
PCU5の後方上部(上面後方)には低電圧コネクタ23が設けられている。低電圧コネクタ23は、補機バッテリ7に接続されている低電圧電力線26と、不図示のHVコントローラに接続されているPCUワイヤハーネス27をPCU5に接続するコネクタである。
A low-
図3に示されているように、PCU5の後面には高電圧コネクタ21が設けられている。高電圧コネクタ21は、不図示の高電圧バッテリと接続されている高電圧電力線24をPCU5に接続するコネクタである。なお、図2では、高電圧コネクタ21と高電圧電力線24の図示は省略した。
As shown in FIG. 3, a
フロントコンパートメント90の車両後方側には、金属製のカウルパネル44が配置されている。カウルパネル44は、フロントコンパートメント90と車室を区画するダッシュパネル48に連結されている。カウルパネル44は、車幅方向に延びており、図3に示されているように、車両前後方向(図中のF軸方向)と車両上下方向(図中のV軸方向)に拡がる平面でカットした断面は、上に開いている湾曲形状を成している。「上に開いている湾曲形状」とは、別言すれば、下に向けて凸となるように湾曲していることである。カウルパネル44の後縁はフロントガラス46の下縁と接しており、その前縁はフロントコンパートメント90を覆うフード43が接している(図3参照)。
A
上に開いているカウルパネル44の上方は樹脂製のカウルトップパネル45で覆われている。また、カウルパネル44の上方に(湾曲の内側)にワイパーピボット34が配置されている。ワイパーピボット34は、ピボットホルダ49で支持されている。そのピボットホルダ49は、カウルパネル44に固定されている。ワイパーピボット34は、カウルトップパネル45を貫通しており、その一部が露出している。ワイパーピボット34は、ワイパーアームの回転軸となる部品である。図2では、ワイパーピボット34とワイパーアームの図示を省略し、図3ではワイパーアームの図示を省略した。
The upper part of the
図3に示されているように、低電圧コネクタ23の後方にカウルパネル44が位置している。正面衝突の衝撃でPCU5が後退すると、低電圧コネクタ23が金属製のカウルパネル44と接触する可能性がある。PCU5は、PCU5が後退したときの低電圧コネクタ23のダメージを抑えるべく、低電圧コネクタ23の両側に一対のプロテクタ51、52を備える。なお、図3では、低電圧コネクタ23の一部であって、左プロテクタ52で隠れて見えない部分を破線で描いてある。
As shown in FIG. 3, the
一対のプロテクタ51、52は、PCU5の側面の後方上部に固定されている。図2の破線HLは、低電圧コネクタ23の後端を車幅方向に延長した線である。一対のプロテクタ51、52は、低電圧コネクタ23の車幅方向の両側に配置されており、低電圧コネクタ23と同じ高さにおいて、その後端は低電圧コネクタ23の後端よりも後方に位置している。なお、左プロテクタ52の形状は後に詳しく説明するが、その本体522が、低電圧コネクタ23と同じ高さに位置している。
The pair of
それぞれのプロテクタ51、52の後端が低電圧コネクタ23の後端よりも後方に位置しているので、PCU5が後退したとき、低電圧コネクタ23よりも先に、左右のプロテクタ51、52の後端がカウルパネル44と接触する。PCU5が後退すると、プロテクタ51、52がカウルパネル44を後方へ押し退け、カウルパネル44が低電圧コネクタ23と接触することを防止する。なお、PCU5が後退してプロテクタ51、52がカウルパネル44に接触したときに低電圧コネクタ23とカウルパネル44の間にPCUワイヤハーネス27と低電圧電力線26が通るだけの隙間が確保されるように、プロテクタ51、52の後端位置が定められている。
Since the rear ends of the
図1−図3は、理解を助けるため、低電圧コネクタ23やプロテクタ51、52を模式的に描いてあった。図4−図6を参照して、特に左プロテクタ52のより詳細な構造を説明する。図4は、左プロテクタ52を外した状態でのPCU5の後方上部の斜視図である。図5は、左プロテクタ52を取り付けた状態でのPCU5の後方上部の斜視図である。図6は、図3の側面図における左プロテクタ52の近傍の拡大図である。なお、図4−図6では、低電圧コネクタ23からPCUワイヤハーネス27と低電圧電力線26は外してある。
In FIGS. 1 to 3, the
左プロテクタ52はアルミダイカストで作られている。左プロテクタ52は、PCU5に固定される基部521と、基部521から上方に延びる本体522と、基部521からPCU5の後方に回り込む後部523を備えている。基部521には貫通孔521aが設けられている。左プロテクタ52は、その基部521が、PCU5の左側面5aに設けられたボルト座5bにボルト54で固定される。本体522は、基部521から上方へ延びており、その上端は、低電圧コネクタ23よりも高い位置まで延びている。左プロテクタ52の後部523には、前方へ延びる突起524が設けられており、その突起524は、PCU5の後面5cに設けられている孔5dに嵌合する。なお、孔5dは、プロテクタ51、52を取り付ける前は、PCU5を運搬する治具を固定するのに利用される。
The
左プロテクタ52は、1本のボルト54でPCU5の左側面5aに固定される。1本のボルト54だけで固定できるので、左プロテクタ52は取り付けの作業性が良い。一方、上方に延びている左プロテクタ52の本体522には、車両が衝突してPCU5が後退した際、後方からカウルパネル44が衝突する。図6の矢印A1がカウルパネル44から受ける衝突荷重を模式的に表している。本体522の上部が後方から受ける衝突荷重A1により、左プロテクタ52には、車幅方向(図中の座標系のH軸)を回転軸とするモーメントが作用する。図6の矢印A2が、衝突荷重A1によって生じるモーメントを表している。
The
左プロテクタ52は、モーメントA2を、ボルト54と、PCU5の後面5cの孔5dに嵌合している突起524の両方で受け止める。左プロテクタ52は、1本のボルト54のみで固定されているが、衝突で発生するモーメントA2を2か所で受け止めるので、衝突荷重A1(モーメントA2)に対して堅牢である。
The
なお、左プロテクタ52は、その基部521が、PCU5の左側面5aに設けられたボルト座5bの上に当接し、その上側からボルト54で固定される。衝突により生じるモーメントA2は、基部521を上からボルト座5bに押し付けるように作用する。基部521とボルト座5bの当接も、モーメントA2を受け止めることに貢献する。
The
以上、説明したように、実施例の車載構造2では、PCU5の低電圧コネクタ23の両側に一対のプロテクタ51、52を設けることで、衝突の際にカウルパネル44との衝突によって低電圧コネクタ23がダメージを受けることを防止する。特に、左プロテクタ52は、PCU5の後面に設けられた孔5dに嵌合する突起524を備えている。左プロテクタ52は、1本のボルト54でPCU5に固定することができるので取り付けの作業性に優れている。加えて、左プロテクタ52は、衝突荷重をボルト54と突起524の2か所で受け止めるので、堅牢性に優れている。
As described above, in the vehicle-mounted
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。説明では、右プロテクタ51に関する説明を省略した。衝突の際、左プロテクタ52と右プロテクタ51の両方に同等の荷重が加わることが想定される場合、右プロテクタ51も、左プロテクタ52と同じ構造を備えているとよい。一方、衝突の際、右プロテクタ51には、左プロテクタ52ほどの荷重は加わらないと想定される場合、右プロテクタ51の構造は、左プロテクタ52の構造とは異なっていてよい。さらには、右プロテクタ51の方が左プロテクタ52よりも大きい荷重が加わることが想定される場合には、上記の左プロテクタ52の構造を右プロテクタ51が備えており、左プロテクタ52は異なる構造を備えていてもよい。
The points to be noted regarding the technique described in the examples will be described. In the description, the description regarding the
フロントコンパートメント90が、「車両前部空間」に相当する。TA30(トランスアクスル30)が、走行用モータを収容するハウジングの一例に相当する。本明細書が開示する車載構造は、エンジンを備えない電気自動車に適用することも可能である。
The
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。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
2:車載構造
5:電力制御装置(PCU)
5a:左側面
5b:ボルト座
5c:後面
5d:孔
7:補機バッテリ
8:走行用モータ
9:ギアセット
13:エンジン
21:高電圧コネクタ
23:低電圧コネクタ
24:高電圧電力線
26:低電圧電力線
27:PCUワイヤハーネス
28:エンジンワイヤハーネス
30:トランスアクスル(TA)
31:フロントブラケット
32:リアブラケット
44:カウルパネル
51:プロテクタ(右プロテクタ)
52:プロテクタ(左プロテクタ)
53、54:ボルト
90:フロントコンパートメント
92:サイドメンバ
100:ハイブリッド車
521:基部
522:本体
523:後部
524:突起
2: In-vehicle structure 5: Power control device (PCU)
5a:
31: Front bracket 32: Rear bracket 44: Cowl panel 51: Protector (right protector)
52: Protector (left protector)
53, 54: Bolt 90: Front compartment 92: Side member 100: Hybrid vehicle 521: Base 522: Body 523: Rear 524: Protrusion
Claims (1)
前記電力制御装置は、車両の前部空間にて、前記走行用モータを収容しているハウジングの上に固定されており、
前記電力制御装置の上面後方にコネクタが設けられており、
前記電力制御装置の後方で前記コネクタの車幅方向の両側に、後端が前記コネクタの後端よりも後方に位置しているとともに上方に延びている一対のプロテクタが取り付けられており、
少なくとも一方のプロテクタは、前記電力制御装置の上面よりも上方に延びており、前記電力制御装置の側面又は上面で1本のボルトで固定されているとともに、前記電力制御装置の後面に設けられた孔に嵌合する突起を備えている、電力制御装置の車載構造。 It is an in-vehicle structure of a power control device that controls the driving power of a traction motor.
The power control device is fixed in the front space of the vehicle on a housing accommodating the traveling motor.
A connector is provided behind the upper surface of the power control device.
A pair of protectors whose rear ends are located behind the rear end of the connector and extend upward are attached to both sides of the connector in the vehicle width direction behind the power control device.
At least one protector extends above the upper surface of the power control device, is fixed by one bolt on the side surface or the upper surface of the power control device, and is provided on the rear surface of the power control device. In-vehicle structure of a power control device with protrusions that fit into the holes.
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