JP7017047B2

JP7017047B2 - Vehicle with power control unit

Info

Publication number: JP7017047B2
Application number: JP2017176897A
Authority: JP
Inventors: 昇治菱沼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: JP2019051804A

Description

本発明はパワー制御ユニットが車両閉空間に搭載された車両に関する。 The present invention relates to a vehicle in which a power control unit is mounted in a closed vehicle space.

車両閉空間にパワー制御ユニットが搭載されるとともに、高圧ケーブルを挟んでパワー制御ユニットと距離を隔てて樹脂部品のエアクリーナが配置されことにより、車両の前突時又は側突時にエアクリーナが変形して衝撃を吸収し高圧ケーブルを保護する車両が知られている（特許文献１等参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２～４が存在する。 The power control unit is mounted in the closed space of the vehicle, and the air cleaner of the resin parts is placed at a distance from the power control unit across the high voltage cable, so that the air cleaner is deformed at the time of front collision or side collision of the vehicle. Vehicles that absorb impact and protect high-voltage cables are known (see Patent Document 1 and the like). In addition, Patent Documents 2 to 4 exist as prior art documents related to the present invention.

特開２００７－２２３４６１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-223461 特開２０１０－１７３５６７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-173567 特許第５７５４５５１号公報Japanese Patent No. 5754551 特開２０１６－２２７９９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-22799

特許文献１の車両においては、車両衝突時にエアクリーナが変形して衝撃を吸収するがエアクリーナを支持するブラケットがパワー制御ユニット及びそのケーブルに干渉しないように剛性を高めるといった更なる対策が必要である。 In the vehicle of Patent Document 1, the air cleaner is deformed to absorb the impact at the time of a vehicle collision, but further measures such as increasing the rigidity so that the bracket supporting the air cleaner does not interfere with the power control unit and its cable are required.

そこで、本発明は、ケーブルとパワー制御ユニットとの接続部の保護に適した構成のパワー制御ユニット搭載車両を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle equipped with a power control unit having a configuration suitable for protecting a connection portion between a cable and a power control unit.

本発明の一態様に係るパワー制御ユニット搭載車両は、車両閉空間に搭載されたパワー制御ユニットと、前記パワー制御ユニットから引き出されたケーブルと、前記車両閉空間に搭載される所定の部品を保持し、前記パワー制御ユニットに対して距離を隔てて配置され、かつ車体構成部材に結合された支持部材と、前記パワー制御ユニットと前記ケーブルとの接続部を含む保護対象領域を覆うとともに、前記パワー制御ユニットと前記支持部材との間に配置された金属カバーと、を備え、前記支持部材は、前記金属カバーよりも曲げ耐力が低くなるように構成され、かつ前記金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されているものである。 A vehicle equipped with a power control unit according to one aspect of the present invention holds a power control unit mounted in the closed space of the vehicle, a cable drawn from the power control unit, and predetermined parts mounted in the closed space of the vehicle. The power is covered with a support member arranged at a distance from the power control unit and connected to the vehicle body component, and a protected area including a connection portion between the power control unit and the cable. The vehicle comprises a metal cover disposed between the control unit and the support member, wherein the support member is configured to have a lower bending strength than the metal cover and faces the metal cover. The position in the vertical direction is set.

本発明の一形態に係る車両の一部を示した図。The figure which showed a part of the vehicle which concerns on one embodiment of this invention. 図１の矢印IIから見た状態を示した図。The figure which showed the state seen from the arrow II of FIG. 図２のIII-III線に関する断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG.

図１は、パワー制御ユニット搭載車両（以下、車両という。）１の車両閉空間の一例としてのフロントコンパートメントＳの内部を示している。なお、図１及び他の図において、矢印Ｆは車両前方、矢印Ｒは車両後方、矢印Ｗは車幅方向、矢印Ｈは車両上下方向をそれぞれ示している。車両１はフロントコンパートメントＳに収容されたエンジン及びハイブリッドトランスアクスル（いずれも不図示）を備えたハイブリッド車両として構成されている。ハイブリッドトランスアクスルには、いずれも不図示であるが、エンジンの動力を分割する動力分割機構、第１モータ・ジェネレータ、及び第２モータ・ジェネレータ等の構成要素が収容されている。 FIG. 1 shows the inside of a front compartment S as an example of a vehicle closed space of a vehicle equipped with a power control unit (hereinafter referred to as a vehicle) 1. In FIG. 1 and other drawings, the arrow F indicates the front of the vehicle, the arrow R indicates the rear of the vehicle, the arrow W indicates the width direction of the vehicle, and the arrow H indicates the vertical direction of the vehicle. The vehicle 1 is configured as a hybrid vehicle equipped with an engine and a hybrid transaxle (both not shown) housed in the front compartment S. Although not shown, the hybrid transaxle contains components such as a power split mechanism for splitting the power of the engine, a first motor generator, and a second motor generator.

各モータ・ジェネレータに供給する電力を制御するため、車両１のフロントコンパートメントＳにはパワー制御ユニット（以下ＰＣＵと略す。）２が搭載されている。ＰＣＵ２は不図示バッテリの直流電圧を交流電圧に変換するインバータやバッテリからの直流電圧を昇圧しかつインバータからの直流電圧を降圧するコンバータ等の各種の電気機器を含んでいる。 In order to control the electric power supplied to each motor / generator, a power control unit (hereinafter abbreviated as PCU) 2 is mounted on the front compartment S of the vehicle 1. The PCU 2 includes various electric devices such as an inverter that converts the DC voltage of a battery (not shown) into an AC voltage and a converter that boosts the DC voltage from the battery and lowers the DC voltage from the inverter.

図２及び図３に示すように、ＰＣＵ２は、複数のケーブル３を介してバッテリや各モータ・ジェネレータと電気的に接続される。各ケーブル３は、比較的高電圧（例えば２００Ｖ以上６００Ｖ以下程度）で使用可能な高電圧のパワーケーブルとして構成されている。各ケーブル３はＰＣＵ２から車両上下方向下向きに引き出されている。各ケーブル３は接続部３ａ（図３）を介してＰＣＵ２に接続されている。その接続部３ａは金属カバー５にて覆われている。金属カバー５はプレス加工で所定形状に成形され、不図示のボルトによってＰＣＵ２に固定されている。図３に示すように、金属カバー５の下部は開放されており、その金属カバー５の下部からケーブル３が車両上下方向下向きに引き出されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the PCU 2 is electrically connected to the battery and each motor / generator via a plurality of cables 3. Each cable 3 is configured as a high voltage power cable that can be used at a relatively high voltage (for example, about 200 V or more and 600 V or less). Each cable 3 is pulled out from the PCU 2 in the vertical direction and downward direction of the vehicle. Each cable 3 is connected to the PCU 2 via the connection portion 3a (FIG. 3). The connection portion 3a is covered with a metal cover 5. The metal cover 5 is formed into a predetermined shape by press working and is fixed to the PCU 2 by bolts (not shown). As shown in FIG. 3, the lower portion of the metal cover 5 is open, and the cable 3 is pulled out from the lower portion of the metal cover 5 downward in the vertical direction of the vehicle.

フロントコンパートメントＳには車両１の種々の構成部品が搭載される。例えば、ＰＣＵ２の近くにはエンジンの吸入空気を濾過する樹脂部品であるエアクリーナＡＣ（図１）が配置される。エアクリーナＡＣは支持部材の一例としてのブラケット７にて保持される。エアクリーナＡＣは本発明に係る所定の部品の一例に相当する。図１及び図３に示すように、ブラケット７はＰＣＵ２に対して距離を隔てて配置され、車体構成部材の一例である左サイドメンバ１０に結合されている。ブラケット７とＰＣＵ２との間には上述した金属カバー５が配置されている。そして、図２及び図３に示すように、ブラケット７は金属カバー５と対面するように車両上下方向の位置が設定されている。 Various components of the vehicle 1 are mounted on the front compartment S. For example, an air cleaner AC (FIG. 1), which is a resin component that filters the intake air of an engine, is arranged near the PCU2. The air cleaner AC is held by a bracket 7 as an example of a support member. The air cleaner AC corresponds to an example of a predetermined component according to the present invention. As shown in FIGS. 1 and 3, the bracket 7 is arranged at a distance from the PCU 2 and is connected to the left side member 10 which is an example of the vehicle body component. The metal cover 5 described above is arranged between the bracket 7 and the PCU 2. Then, as shown in FIGS. 2 and 3, the bracket 7 is positioned in the vertical direction of the vehicle so as to face the metal cover 5.

具体的には、図２に示すように、車両１が前方衝突した場合に金属カバー５に干渉し得るブラケット７の接触部７ａが、その衝突前の実線で示す初期位置と衝突後の二点鎖線で示す後退位置と金属カバー５の下端５ａとで囲まれたエリアＡ内に位置するようにブラケット７と金属カバー５との車両上下方向の相対位置が設定されている。エリアＡは、左サイドメンバ１０の変形時におけるブラケット７の移動範囲を、例えば、実機を用いた実験やシミュレーションによって特定できる。エリアＡは金属カバー５にて覆われて保護される領域と理解することもできる。したがって、エリアＡは接続部３ａを含む保護対象領域の一例に相当する。 Specifically, as shown in FIG. 2, the contact portion 7a of the bracket 7, which may interfere with the metal cover 5 when the vehicle 1 collides forward, has two points, the initial position shown by the solid line before the collision and the two points after the collision. The relative position of the bracket 7 and the metal cover 5 in the vehicle vertical direction is set so as to be located in the area A surrounded by the retracted position indicated by the chain line and the lower end 5a of the metal cover 5. In the area A, the movement range of the bracket 7 when the left side member 10 is deformed can be specified by, for example, an experiment or a simulation using an actual machine. Area A can also be understood as an area covered and protected by the metal cover 5. Therefore, the area A corresponds to an example of the protected area including the connection portion 3a.

ブラケット７は、その曲げ耐力が金属カバー５の曲げ耐力よりも低くなるように構成されている。本形態の場合、例えば、ブラケット７に対して車幅方向の荷重が作用した際の応力集中箇所の断面係数Ｚｂが、車両上下方向及び車幅方向に広がる平面で金属カバー５を切断した場合に現れる金属カバー５の断面（図３参照）の断面係数Ｚｃよりも低くなるように、金属カバー５及びブラケット７のそれぞれが設計されている。すなわち、ブラケット７及び金属カバー５は、Ｚｂ＜Ｚｃが成立するように設計されている。これにより、ブラケット７の曲げ耐力が金属カバー５の曲げ耐力よりも低く構成される。 The bracket 7 is configured so that its bending strength is lower than that of the metal cover 5. In the case of this embodiment, for example, when the metal cover 5 is cut on a plane in which the geometrical moment of inertia Zb of the stress concentration portion when a load in the vehicle width direction acts on the bracket 7 extends in the vehicle vertical direction and the vehicle width direction. Each of the metal cover 5 and the bracket 7 is designed so as to be lower than the geometrical moment of inertia Zc of the appearing cross section of the metal cover 5 (see FIG. 3). That is, the bracket 7 and the metal cover 5 are designed so that Zb <Zc is satisfied. As a result, the bending strength of the bracket 7 is lower than the bending strength of the metal cover 5.

一例として、車両１が前方衝突した場合、左クロスメンバ１０は図１の二点鎖線で示すように車両後方に後退するように折れ曲がる。そのため、左クロスメンバ１０に結合されたブラケット７は、図１～図３の二点鎖線で示すように、左クロスメンバ１０の変形に従って各図の実線の位置から車両後方に後退しながら車両上方に浮き上がり、かつＰＣＵ２に接近する方向に移動して金属カバー５に干渉する。ブラケット７の接触部７ａはエリアＡ（図２）内に位置していて、接続部３ａ及びそれを含むエリアＡが金属カバー５にて覆われているため、ブラケット７がＰＣＵ２に接近する方向に移動すると金属カバー５に干渉して保護される。また、ブラケット７の曲げ耐力が金属カバー５の曲げ耐力よりも低く構成されているので、ブラケット７と金属カバー５との干渉の程度が大きくなればブラケット７が金属カバー５に負けて破壊されるので金属カバー５の保護機能を維持できる。 As an example, when the vehicle 1 collides forward, the left cross member 10 bends so as to retreat to the rear of the vehicle as shown by the two-dot chain line in FIG. Therefore, as shown by the two-dot chain line in FIGS. 1 to 3, the bracket 7 coupled to the left cross member 10 moves upward from the position of the solid line in each figure to the rear of the vehicle according to the deformation of the left cross member 10. It floats up and moves in a direction approaching the PCU 2 and interferes with the metal cover 5. Since the contact portion 7a of the bracket 7 is located in the area A (FIG. 2) and the connection portion 3a and the area A including the connection portion 3a are covered with the metal cover 5, the bracket 7 approaches the PCU2. When it moves, it interferes with the metal cover 5 and is protected. Further, since the bending strength of the bracket 7 is lower than the bending strength of the metal cover 5, if the degree of interference between the bracket 7 and the metal cover 5 becomes large, the bracket 7 loses to the metal cover 5 and is destroyed. Therefore, the protective function of the metal cover 5 can be maintained.

上記形態は、車両衝突の一例として前方衝突を想定して、左クロスメンバ１０に結合されたブラケット７と金属カバー５との位置関係を規定しているものであるが、例えば、側方衝突を想定して支持部材の結合対象及び支持部材と金属カバーとの位置関係を規定する形態に変更することもできる。また、上記形態は、ケーブル３がＰＣＵ２から車両上下方向下向きに引き出されているが、ケーブルが車両前後方向や車幅方向に引き出される形態に変更することも可能である。 In the above embodiment, assuming a frontal collision as an example of a vehicle collision, the positional relationship between the bracket 7 coupled to the left cross member 10 and the metal cover 5 is defined. It is also possible to change the form to define the connection target of the support member and the positional relationship between the support member and the metal cover. Further, in the above mode, the cable 3 is pulled out from the PCU 2 in the vertical direction and downward direction of the vehicle, but the cable can be changed to a form in which the cable is pulled out in the front-rear direction of the vehicle and the width direction of the vehicle.

上述した実施の形態及び変形例のそれぞれから導き出される本発明の態様を以下に記載する。 The embodiments of the present invention derived from each of the above-described embodiments and modifications are described below.

本発明の一態様に係るパワー制御ユニット搭載車両は、車両閉空間に搭載されたパワー制御ユニットと、前記パワー制御ユニットから引き出されたケーブルと、前記車両閉空間に搭載される所定の部品を保持し、前記パワー制御ユニットに対して距離を隔てて配置され、かつ車体構成部材に結合された支持部材と、前記パワー制御ユニットと前記ケーブルとの接続部を含む保護対象領域を覆うとともに、前記パワー制御ユニットと前記支持部材との間に配置された金属カバーと、を備え、前記支持部材は、前記金属カバーよりも曲げ耐力が低くなるように構成され、かつ前記金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されているものである。例えば、上記形態においては、フロントコンパートメントＳが車両閉空間の一例に相当し、ブラケット５が支持部材の一例に相当し、エアクリーナＡＣが所定の部品の一例に相当し、エリアＡが保護対象領域の一例に相当し、左サイドメンバ１０が車体構成部材の一例に相当する。 A vehicle equipped with a power control unit according to one aspect of the present invention holds a power control unit mounted in the closed space of the vehicle, a cable drawn from the power control unit, and predetermined parts mounted in the closed space of the vehicle. The power is covered with a support member arranged at a distance from the power control unit and connected to the vehicle body component, and a protected area including a connection portion between the power control unit and the cable. The vehicle comprises a metal cover disposed between the control unit and the support member, wherein the support member is configured to have a lower bending strength than the metal cover and faces the metal cover. The position in the vertical direction is set. For example, in the above embodiment, the front compartment S corresponds to an example of a vehicle closed space, the bracket 5 corresponds to an example of a support member, the air cleaner AC corresponds to an example of a predetermined component, and the area A corresponds to the protected area. The left side member 10 corresponds to an example of a vehicle body component.

この態様の車両によれば、パワー制御ユニットとケーブルとの接続部を含む保護対象領域が金属カバーにて覆われ、かつ支持部材は金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されている。そのため、車両の衝突によって車体構成部材が変形して支持部材がパワー制御ユニットに接近する方向に移動してもパワー制御ユニットとケーブルとの接続部を含む保護対象領域が金属カバーによって保護される。しかも、支持部材は金属カバーよりも曲げ耐力が低くなるように構成されている。そのため、支持部材が金属カバーに干渉した場合、その干渉の程度が大きくなれば支持部材が金属カバーに負けて破壊されるので金属カバーの保護機能を維持できる。 According to the vehicle of this aspect, the protected area including the connection portion between the power control unit and the cable is covered with the metal cover, and the support member is positioned in the vertical direction of the vehicle so as to face the metal cover. There is. Therefore, even if the vehicle body constituent member is deformed due to the collision of the vehicle and the support member moves in the direction approaching the power control unit, the protected area including the connection portion between the power control unit and the cable is protected by the metal cover. Moreover, the support member is configured to have a lower bending strength than the metal cover. Therefore, when the support member interferes with the metal cover, if the degree of the interference becomes large, the support member loses to the metal cover and is destroyed, so that the protective function of the metal cover can be maintained.

支持部材が金属カバーと対面するように車両上下方向の位置が設定されることについては、支持部材が車体構成部材の変形を伴う車両衝突時に金属カバーと干渉するように車両上下方向の位置が設定されていると言い換えることもできる。 Regarding the setting of the vehicle vertical position so that the support member faces the metal cover, the vehicle vertical position is set so that the support member interferes with the metal cover in the event of a vehicle collision accompanied by deformation of the vehicle body component. It can be rephrased as being done.

１車両
２ＰＣＵ
３ケーブル
３ａ接続部
５金属カバー
７ブラケット（支持部材）
１０左クロスメンバ（車体構成部材）
Ｓフロントコンパートメント（車両閉空間）
ＡＣエアクリーナ（所定の部品） 1 vehicle 2 PCU
3 Cable 3a Connection 5 Metal cover 7 Bracket (support member)
10 Left cross member (body component)
S front compartment (vehicle closed space)
AC air cleaner (predetermined part)

Claims

The power control unit mounted in the closed space of the vehicle and
The cable pulled out from the power control unit and
A support member that holds a predetermined component mounted in the closed space of the vehicle, is arranged at a distance from the power control unit, and is coupled to a vehicle body component member.
A protected area including a connection portion between the power control unit and the cable is covered, and a metal cover arranged between the power control unit and the support member is provided.
The support member is configured to have a lower bending strength than the metal cover, and is positioned in the vertical direction of the vehicle so as to face the metal cover.
Vehicle with power control unit.