JP7140029B2 - 電力変換器の車載構造 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、電力変換器のフロントコンパートメントへの車載構造に関する。

電気自動車は、バッテリの直流電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器を備えている。電力変換器は、車両のフロントコンパートメントに搭載される場合がある（特許文献１）。なお、本明細書における電気自動車には、走行用のモータとともにエンジンを備えているハイブリッド車、電源として燃料電池を搭載している燃料電池車が含まれる。

特開２０１４－０４３１２４号公報

電力変換器をフロントコンパートメントに搭載する場合、車両衝突時の耐衝撃特性を高めることが重要である。本明細書は、フロントコンパートメントに搭載される電力変換器の車載構造において、耐衝撃特性を高める技術を提供する。特に、筐体が上筐体と下筐体に分割されているとともに、筐体の車幅方向を向いている一方の側面に車両前後方向に隣り合う２個の開口が設けられている電力変換器の耐衝撃特性を高める技術を提供する。

本明細書が開示する車載構造における電力変換器は、上筐体と下筐体が複数のボルトで締結されている。先に述べたように、筐体の車幅方向を向いている一方の側面には車両前後方向に隣り合う２個の開口が設けられている。本明細書が開示する車載構造の特徴は以下の２点である。（１）上筐体と下筐体の締結箇所のうち、車両後方で車幅方向の両側の締結箇所のそれぞれは近接配置される２本のボルトで締結されている。（２）上筐体と下筐体の締結箇所のうち、車両前側に位置する開口に隣接する締結箇所のボルト挿通孔の直径が、他の締結箇所のボルト挿通孔の直径よりも大きい。

フロントコンパートメントに搭載される電力変換器には、衝突の際、車両前方側から衝突荷重が加わる。上記（１）の特徴により、車両後方の両側の締結箇所を強化し、前方からの衝突荷重に対する耐衝撃特性を高める。また、側面に２個の開口がある場合には、側面の強度が低下してしまう。上記（２）の特徴により、車両前側の開口に隣り合う締結箇所のボルトが衝突による荷重を受けるタイミングが、他の締結箇所のボルトが荷重を受けるタイミングよりもわずかに遅くなる。すなわち、開口に隣り合う締結箇所以外の締結箇所のボルトが荷重を受けた後に、開口に隣り合う締結箇所のボルトが荷重を受ける。従って開口に隣り合う締結箇所のボルトが受ける荷重が小さくなる。このことが、開口周辺に生じる応力を抑えることに貢献し、開口が設けられた側面の耐衝撃特性を高める。

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。

実施例の車載構造が採用されるハイブリッド車のフロントコンパートメントの斜視図である。 トランスアクスルの上に固定されている電力変換器の側面図である。 電力変換器の側面図である（コネクタを外した状態）。 電力変換器の上面図である。 下筐体の上面図である。

図面を参照して実施例の車載構造を説明する。実施例の車載構造は、ハイブリッド車１０に適用されている。図１に、ハイブリッド車１０のフロントコンパートメント１１の斜視図を示す。ハイブリッド車１０のフロントコンパートメント１１には、電力変換器２、トランスアクスル１３、エンジン１６が搭載されている。トランスアクスル１３のハウジングには、走行用の２個のモータ１４、１５が収容されている。ハイブリッド車１０は、２個のモータ１４、１５とエンジン１６を適宜に使い分けて低燃費で走行することができる。

電力変換器２は、不図示のバッテリの電力をモータ１４、１５の駆動電力に変換するデバイスである。電力変換器２は、ハイブリッド車１０のフロントコンパートメント１１に搭載されている。電力変換器２は、フロントブラケット１７とリアブラケット１８によりトランスアクスル１３の上に固定されている。図１の座標系は、車両の前、後、右、左、上、下を示している。全ての図で同じ座標系を用いる。

トランスアクスル１３はエンジン１６に連結されている。トランスアクスル１３とエンジン１６は、車両前後方向に延びている１対のサイドメンバ１２に支持されている。図１では一方のサイドメンバはエンジンに隠れて見えない。

図２に、トランスアクスル１３の上に固定されている電力変換器２の側面図を示す。電力変換器２の筐体２０は、下筐体４０と上筐体３０に分かれている。下筐体４０と上筐体３０は、複数のボルト３１で連結されている。

電力変換器２の筐体２０は、フロントブラケット１７とリアブラケット１８によって、トランスアクスル１３との間に隙間を設けて支持されている。トランスアクスル１３の上面１３ａは前下がりに傾斜しており、筐体２０も前下がりの姿勢で支持されている。フロントブラケット１７とリアブラケット１８は、下筐体４０に連結されている。

下筐体４０の側面にはコネクタ５１と５２が接続されている。コネクタ５１には、走行用のモータ１４、１５に電力を供給するパワーケーブル５３が接続されている。コネクタ５２には、信号線とパワーケーブルが接続される。コネクタ５２に接続されるパワーケーブルは、低電圧電力を伝送するためのケーブルである。図２では、コネクタ５２に接続される信号線とパワーケーブルの図示は省略してある。

図２の矢印Ｆは、車両が前方衝突したときの衝突荷重を模式的に示している。電力変換器２は、前下がりの姿勢でトランスアクスル１３の上に固定されているので、衝突荷重は前上の角部に集中的に加わる。先に述べたように、筐体２０は、上筐体３０と下筐体４０に分かれており、衝突荷重は上筐体３０と下筐体４０の境界に加わる。すなわち、衝突荷重は、上筐体３０と下筐体４０の締結箇所に集中的に加わる。次に、電力変換器２の筐体２０の耐衝撃特性について説明する。

図３に、電力変換器２の側面図を示す。先に述べたように、電力変換器２は車両前後方向に対して前下がりの姿勢で固定されているが、理解を助けるため、図３以降では、電力変換器２は、筐体２０の底面が座標系の車両前後方向に沿う姿勢で示してある。

図３では、筐体側面に取り付けられているコネクタ５１、５２（図２参照）は外して描いてある。下筐体４０の側面には、コネクタ５１、５２を取り付けるためのコネクタ開口４１、４２が設けられている。コネクタ開口４１、４２の内側の部品は図示を省略した。なお、筐体２０において、コネクタ開口４１、４２が設けられている側面は、車幅方向にて車両中心線から遠い側の側面である。

先に述べたように、上筐体３０と下筐体４０は、複数のボルト３１で連結されている。上筐体３０の下端には側方外側へ拡がるフランジ３４が設けられており、下筐体４０の上端には側方外側へ拡がるフランジ４４が設けられており、ボルト３１はフランジ３４とフランジ４４を貫通している。ボルト３１とナット４８によって、フランジ３４、４４が供締めされ、上筐体３０と下筐体４０が連結される。

なお、上筐体３０は上部も開口しており、上部の開口は、カバー３２で覆われている。カバー３２は複数のボルト３３で上筐体３０に固定されている。

図４に、電力変換器２の上面図を示す。前方から加わる衝突荷重は、上筐体３０と下筐体４０を連結している複数のボルト３１に分散する。ボルト３１とナット４８で供締めされるフランジ３４、４４は、ボルト３１を固定する箇所で外側に突出している。上筐体３０のフランジ３４には、６個の突出部３４ａ－３４ｆが設けられている。図５に下筐体４０の上面図を示す。筐体内部の部品の図示は省略してある。上筐体３０のフランジ３４の突出部３４ａ－３４ｆの夫々に対応するように、下筐体４０のフランジ４４には６個の突出部４４ａ－４４ｆが設けられている。突出部３４ａと突出部４４ａが重なり、それらをボルト３１とナット４８が供締めする。突出部３４ｂ－３４ｆのそれぞれと突出部４４ｂ－４４ｆのそれぞれも同様に重なっており、それらをボルト３１とナット４８が供締めする。突出部３４ａ（３４ｂ－３４ｆ）と突出部４４ａ（４４ｂ－４４ｆ）を締結箇所２１ａ（２１ｂ－２１ｆ）と称する。

図４、図５に示すように、車両後方で車幅方向の両側の締結箇所２１ｃ、２１ｄのそれぞれは、近接配置される２本のボルト３１で締結される。また、左側の車両前後方向中央の締結箇所２１ｂも隣接配置される２本のボルト３１で締結される。車両前方で車幅方向の両側の締結箇所２１ａ、２１ｆのそれぞれは１本のボルト３１で締結される。右側の車両前後方向の中央の締結箇所２１ｅは、やや離れて配置された２本のボルト３１で締結される。

ボルト３１が挿通されるボルト挿通孔について説明する。図５に示すように、下筐体４０のフランジ４４の突出部４４ａ－４４ｆのそれぞれには、ボルト挿通孔４５ａ、４５ｂが設けられている。ボルト挿通孔４５ａの孔径Ｄ１は、ボルト挿通孔４５ｂの孔径Ｄ２よりも大きい。孔径の大きいボルト挿通孔４５ａは、側面の車両前側のコネクタ開口４１に隣接する締結箇所２１ａ、２１ｂに用いられている。別言すれば、上筐体３０と下筐体４０の締結箇所２１ａ－２１ｆのうち、車両前側に位置するコネクタ開口４１に隣接する締結箇所２１ａ、２１ｂのボルト挿通孔４５ａの直径Ｄ１が、他の締結箇所２１ｃ－２１ｆのボルト挿通孔４５ｂの直径Ｄ２よりも大きい。

下筐体４０の突出部４４ａ－４４ｆのボルト挿通孔４５ａ、４５ｂに対応するように、上筐体３０の突出部３４ａ－３４ｆのそれぞれにもボルト挿通孔が設けられている。前側のコネクタ開口４１に隣接する突出部３４ａ、３４ｂに設けられているボルト挿通孔の直径は、他の突出部３４ｃ－３４ｆに設けられているボルト挿通孔の直径よりも大きい。

実施例の車載構造は、次の２点の特徴を備えている。（１）上筐体３０と下筐体４０の締結箇所２１ａ－２１ｆのうち、車両後方で車幅方向の両側の締結箇所２１ｃ、２１ｄのそれぞれは近接配置される２本のボルト３１で締結される。（２）上筐体３０と下筐体４０の締結箇所２１ａ－２１ｆのうち、車両前側に位置するコネクタ開口４１に隣接する締結箇所２１ａ、２１ｂのボルト挿通孔４５ａの直径Ｄ１が、他の締結箇所２１ｃ－２１ｆのボルト挿通孔４５ｂの直径Ｄ１よりも大きい。上筐体３０の突出部３４ａ－３４ｆのボルト挿通孔についても同様に、締結箇所２１ａ、２１ｂ（突出部３４ａ、３４ｂ）のボルト挿通孔の直径が、他の締結箇所２１ｃ－２１ｆ（突出部３４ｃ－３４ｆ）のボルト挿通孔の直径よりも大きい。

上記した特徴（１）、（２）は、次の利点を与える。フロントコンパートメントに搭載される電力変換器２には、衝突の際、車両前方側から衝突荷重Ｆ（図２参照）が加わる。上記（１）の特徴により、車両後方の両側の締結箇所２１ｃ、２１ｄを強化し、前方からの衝突荷重Ｆに対する耐衝撃特性を高める。また、側面の前方にコネクタ開口４１がある場合には、側面の剛性が低くなってしまう。上記（２）の特徴により、コネクタ開口４１に隣り合う締結箇所２１ａ、２１ｂのボルト３１が衝突による荷重を受けるタイミングが、他の締結箇所２１ｃ－２１ｆのボルト３１が荷重を受けるタイミングよりもわずかに遅くなる。すなわち、コネクタ開口４１に隣り合う締結箇所２１ａ、２１ｂ以外の締結箇所２１ｃ－２１ｆのボルト３１が荷重を受けた後に、コネクタ開口４１に隣り合う締結箇所２１ａ、２１ｂのボルト３１が荷重を受ける。従ってコネクタ開口４１に隣り合う締結箇所２１ａ、２１ｂのボルト３１が受ける荷重が小さくなる。このことが、コネクタ開口４１の周辺に生じる応力を抑えることに貢献し、コネクタ開口を有する側面の耐衝撃特性を高める。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。コネクタ開口４１、４２は、電力変換器２の車幅方向の２個の側面のうち、車両中心から遠い方の側面に設けられている。車両の衝突形態でしばしば生じるのが、斜め前方から障害物が衝突する形態である。そのような場合、電力変換器２には、前方の両側の角部のうち、車両中心から遠い側の角部に高い衝突荷重が生じる。高い荷重が生じる側の側面にコネクタ開口が設けられている場合に、前側のコネクタ開口に隣り合う締結箇所のボルト挿通孔の直径を他のボルト挿通孔の直径よりも大きくすることが、耐衝撃特性の向上に大きく貢献する。

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：電力変換器 １０：ハイブリッド車 １１：フロントコンパートメント １３：トランスアクスル １４、１５：モータ １６：エンジン １７：フロントブラケット １８：リアブラケット ２０：筐体 ２１ａ－２１ｆ：締結箇所 ３０：上筐体 ３１、３３：ボルト ３２：カバー ３４、４４：フランジ ３４ａ－３４ｆ、４４ａ－４４ｆ：突出部 ４０：下筐体 ４１、４２：コネクタ開口 ４５ａ、４５ｂ：ボルト挿通孔 ４８：ナット ５１、５２：コネクタ

Claims (1)

1. 電力変換器のフロントコンパートメントへの車載構造であり、
   前記電力変換器の筐体は、上筐体と下筐体に分かれているとともに、両者が同一の複数のボルトで締結されており、
   前記筐体の車幅方向の側面に、車両前後方向に隣り合う２個の開口が設けられており、
   前記上筐体と前記下筐体が連結される締結箇所のうち、車両後方で車幅方向の両側の前記締結箇所のそれぞれは近接配置される２本のボルトで締結されており、
   前記上筐体と前記下筐体の前記締結箇所のうち、車両前側に位置する前記開口に隣接する締結箇所のボルト挿通孔の直径が、他の前記締結箇所のボルト挿通孔の直径よりも大きい、車載構造。

Images