JP7256146B2 - 車両後部構造 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、車両後部に高電圧デバイス（第１電気デバイス）と低電圧デバイス（第２電気デバイス）が配置されている車両後部構造に関する。

近年の自動車は様々な電気デバイスを搭載している。車両の後部にも複数の電気デバイスが配置されることがある。例えば、特許文献１の自動車は、車両後部に充電器を配置している。特許文献２の自動車は、車両後部にバッテリとインバータと電気ファンを配置している。後方から障害物が衝突したときに、車両後部に配置された電気デバイスが下方に移動する構造が特許文献３に開示されている。電気デバイスが下方に移動することで、後部席へ電気デバイスが進出することを回避する。

特開２０１１－００６０５０号公報 特開２０１５－００９５８８号公報 特開２０１７－０５６８６１号公報

車両の後部に高電圧デバイスを配置し、高電圧デバイスの後方に低電圧デバイスを配置する場合がある。車両後方から障害物が衝突した場合、低電圧デバイスが前方へ押し出され、高電圧デバイスに接触するおそれがある。低電圧デバイスが別のデバイスを前方へ押し出し、その別のデバイスが高電圧デバイスと接触するおそれもある。本明細書は、車両の後部にて高電圧デバイスの後に低電圧デバイスが配置されている車両後部構造に関し、後方から障害物が衝突したときに高電圧デバイスが受けるダメージを低減する技術が望まれる。

本明細書は、第１電気デバイス（高電圧デバイス）と第２電気デバイス（低電圧デバイス）を車両後部に配置する構造を開示する。第２電気デバイスは、第１電気デバイスの後方に配置されている。第２電気デバイスの作動電圧は第１電気デバイスの作動電圧よりも低い。本明細書が開示する車両後部構造では、第２電気デバイスは、前端が後端よりも高くなるように傾斜している。後方から障害物が衝突すると、第２電気デバイスが前方へ押し出される。前端が後端よりも高くなる姿勢の第２電気デバイスは、前端が持ち上がるように回転しながら前方へ移動する。第２電気デバイスの前端は前斜め上方の方向へ進む。それゆえ、第２電気デバイスが水平方向で真直ぐに第１電気デバイスと接触することが避けられる。第１電気デバイスが受けるダメージが低減される。

本明細書が開示する車両後部構造では、さらに、第１電気デバイスと第２電気デバイスの間にクロスメンバが通っており、クロスメンバの後上端と第２電気デバイスの前端を連結する前ブラケットが備えられているとよい。後方からの障害物の衝突により、第２電気デバイスが前方へ押し出され、前ブラケットが変形する。第２電気デバイスは、変形する前ブラケットに導かれて前端が上方へ移動し、第２電気デバイスの前端はクロスメンバの上へ向かって移動する。第２電気デバイスの第１電気デバイスへの衝突が避けられる。

第２電気デバイスが回転しながらクロスメンバに接触すると、クロスメンバが受けるダメージが低減される。クロスメンバはダメージを受けて変形するが、ダメージが小さいので変形量も小さい。クロスメンバの変形量が小さいので、変形したクロスメンバが第１電気デバイスに接触しても、第１電気デバイスが受けるダメージは小さい。

クロスメンバの後上端は、第１電気デバイスの高さ以上に位置しているとよい。第２電気デバイスがクロスメンバを乗り越えても第１電気デバイスと衝突しない。

前ブラケットは、第２電気デバイスの前下端に連結されているとよい。変形する前ブラケットに導かれ、第２電気デバイスの前下端がクロスメンバの後上端に達するので、第２電気デバイスの前端が確実にクロスメンバより上へ移動する。

第２電気デバイスの後下端が車体に支持されているとよい。後方から障害物が衝突すると、第２電気デバイスの後下端が前方へ押される。第２電気デバイスは、前端が持ち上がるように一層首尾よく回転する。

コントローラの後端が後ブラケットを介して車体に支持されており、後ブラケットは後部が上方へ折れ曲がっている形状を有していてもよい。後方から押されると後ブラケットがさらに屈曲し、第２電気デバイスの後端を押し下げる。後ブラケットの変形は、第２電気デバイスの回転を助長する。

第１電気デバイスの典型は後輪を駆動する電気モータに電力を供給するインバータであり、第２電気デバイスの典型はインバータのコントローラである。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。

車両後部の平面図である。 車両後部の側面図である。 図１のIII－III線でカットした断面図である。 後方から衝突荷重が加わったときのコントローラの挙動を示す図である。 第２実施例の車両後部構造の断面図である。 第２実施例の車両後部構造におけるコントローラの挙動を示す図である。

本明細書における「高電圧デバイス」と「低電圧デバイス」を定義する。高電圧デバイスとは、米国法規ＦＭＶＳＳ３０５（Federal Motor Vehicle Safety Standards 305）で定義されている。その定義によると、高電圧デバイスとは、電気自動車の電気パワートレーンに含まれている電気デバイス、または、電気パワートレーンに電気的に接続されている作動電圧がＡＣ３０［Ｖ］を超える、あるいは、ＤＣ６０［Ｖ］を超える電気デバイスを意味する。また、本明細書では、作動電圧がＡＣ３０［Ｖ］未満、あるいは、ＤＣ６０［Ｖ］未満の電気デバイスを低電圧デバイスと称する。高電圧デバイスの例は、走行用のモータ、および、走行用のモータに交流電力を供給するインバータである。低電圧デバイスの例は、インバータに指令を与えるコントローラ、カーオーディオ、ナビゲーション装置である。

本明細書における電気自動車は、走行用の電気モータを備えている車を意味する。すなわち、本明細書における電気自動車には、走行用の電気モータとエンジンの両方を含むハイブリッド車、電気モータ用の電源としてバッテリと燃料電池を備えている燃料電池車、電気モータ用の電源としてキャパシタを備えている自動車などが含まれる。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例の車両後部構造２を説明する。図１に、車両１００の後部の平面図を示す。図２に、車両１００の後部の側面図を示す。図１の座標系の「Ｆｒｏｎｔ」、「Ｒｅａｒ」、「Ｒｉｇｈｔ」、「Ｌｅｆｔ」は、車両を基準としている。また、図２の座標系の「Ｕｐ」、「Ｄｏｗｎ」も車両を基準としている。図１、図２では、車両１００の内部の主要デバイスの配置が見えるように、車両１００のアウトラインを仮想線で描いてある。

実施例の車両１００は、後輪を駆動するリア電気モータ（リアモータ３）を備える電気自動車である。図示は省略しているが、車両１００は、前輪を駆動するフロント電気モータも備えている。リアモータ３の上にインバータ４が配置されている。インバータ４は、リアモータ３に三相交流を供給する。リアモータ３とインバータ４は、車両後部に配置されている。車両後部には、コントローラ１０も配置されている。コントローラ１０がインバータ４を制御する。本明細書における車両後部とは、リアシート１０１よりも後方を意味する。

リアモータ３の出力は１０［ｋＷ］以上であり、インバータ４は、１０［ｋＷ］以上の電力をリアモータ３に供給可能である。リアモータ３とインバータ４の作動電圧は、ＡＣ３０［Ｖ］を超える。リアモータ３は、電気パワートレーンに含まれる電気デバイスであり、インバータ４は、電気パワートレーン（リアモータ３）に電気的に接続されている電気デバイスである。すなわち、リアモータ３とインバータ４は、高電圧デバイスに該当する。

一方、コントローラ１０は、インバータ４に指令を与えるデバイスであり、主としてＴＴＬ（Transistor-Transistor Logic）の回路である。コントローラ１０の作動電圧は３０［Ｖ］未満であるため、コントローラ１０は、低電圧デバイスに該当する。

リアモータ３、インバータ４、コントローラ１０は、車両前後方向に延びる一対のリアサイドメンバ５の間に配置されている。リアモータ３とインバータ４は、クロスメンバ６の前方に配置されており、コントローラ１０は、クロスメンバ６の後方に配置されている。

クロスメンバ６は、一対のリアサイドメンバ５の間で車両の横方向に延びているとともに、一対のリアサイドメンバ５のそれぞれに連結されている梁である。

コントローラ１０は、前ブラケット２１を介してクロスメンバ６に支持されているとともに、後ブラケット２２を介してロアバックパネル７に支持されている。ロアバックパネル７は、不図示のリアフロアパネルまたはリアサイドメンバ５に連結されており、トランクルームの後方下方の境界を形成する。ロアバックパネル７は車体の一部である。

図１、図２に示されているように、コントローラ１０は、高さ方向においても車幅方向においてもインバータ４の後方に位置している。インバータ４とコントローラ１０の間をクロスメンバ６が通過している。

図３に、図１のIII－III線に沿った断面図を示す。図３では、車両１００のアウトラインの図示は省略した。

先に述べたように、コントローラ１０は、前ブラケット２１を介してクロスメンバ６に支持されており、後ブラケット２２を介してロアバックパネル７（すなわち車体）に支持されている。コントローラ１０は、前ブラケット２１と後ブラケット２２によって、前端が後端よりも高くなる姿勢で支持されている。また、前ブラケット２１は、クロスメンバ６の後上端６ａとコントローラ１０の前下端１０ａを連結する。後ブラケット２２はコントローラ１０の後下端１０ｂをロアバックパネル７に連結する。

インバータ４は高電圧デバイスであり、衝突のときに受けるダメージが抑えられることが望ましい。インバータ４は車両後部に配置されており、その後方にコントローラ１０が配置されている。後方から障害物が衝突すると、コントローラ１０が前方に押し出され、インバータ４と接触するおそれがある。コントローラ１０とインバータ４の間にはクロスメンバ６が通っている。コントローラ１０がクロスメンバ６に衝突すると、クロスメンバ６が変形する。変形したクロスメンバ６がインバータ４に接触するおそれもある。上記したコントローラ１０の支持構造（車両後部構造２）によると、後方から障害物が衝突したとき、コントローラ１０あるいはクロスメンバ６との接触によってインバータ４が受けるダメージを軽減することができる。

図４に、後方から障害物が衝突したときのコントローラ１０の挙動を示す。別言すれば、図４は、車両１００に後方から衝突荷重Ｆが加わったときのコントローラ１０の挙動を示している。図４は、図３に対応する断面を示している。図４の仮想線は、コントローラ１０の元の位置を示している。

衝突荷重Ｆが加わると、ロアバックパネル７が変形し、前方へ移動する。衝突荷重Ｆが加わると、後ブラケット２２を介してコントローラ１０が前方へ押し出される。前端が後端よりも高くなるように傾斜しているコントローラ１０は、後から押されると前端が持ち上がるように回転しつつ前方へ移動する。図４の矢印線Ａが前端の動きを示している。コントローラ１０の前端は前上方へ移動する。コントローラ１０とインバータ４の間にはクロスメンバ６が通っている。コントローラ１０の前端は斜め上方向に沿って進む。コントローラ１０の前端がクロスメンバ６の後面に水平方向で真直ぐに衝突することが避けられる。それゆえ、クロスメンバ６が受けるダメージが軽減される。ダメージによりクロスメンバ６は変形し、インバータ４と接触し得る。クロスメンバ６が受けるダメージが抑制されるので、クロスメンバ６の変形も抑えられる。その結果、インバータ４が受けるダメージも抑えられる。

コントローラ１０の前下端１０ａとクロスメンバ６の後上端６ａが前ブラケット２１で連結されている。コントローラ１０が前方へ押し出されると前ブラケット２１が変形する。コントローラ１０は、変形する前ブラケット２１に導かれて前端が上方へ移動し、コントローラ１０の前端はクロスメンバ６の上へ向かって移動する（図４）。コントローラ１０の前端がクロスメンバ６から逸れる。クロスメンバ６が受けるダメージが一層抑えられる。その結果、インバータ４が受けるダメージも抑えられる。コントローラ１０の前下端１０ａとクロスメンバ６の後上端６ａが連結されている構造は、インバータ４の保護に貢献する。

コントローラ１０の後下端１０ｂが後ブラケット２２を介してロアバックパネル７に支持されている。後方から衝突荷重を受けるとコントローラ１０の後下端１０ｂが前方へ押される。この力は、一層首尾よくコントローラ１０を回転させる。コントローラ１０の前端が素早く持ち上がる。コントローラ１０の後下端１０ｂが支持されている構造も、インバータ４の保護に貢献する。

クロスメンバ６の後上端６ａは、インバータ４以上の高さに位置している。図３、図４の距離ｄＨが、インバータ４からクロスメンバ６の後上端６ａまでの高さの差を示している。クロスメンバ６がインバータ４以上の高さに位置していることで、コントローラ１０がクロスメンバ６を乗り越えてもインバータ４と衝突しない。

（第２実施例）図５に、第２実施例の車両後部構造２ａの断面図を示す。図６に、後方から障害物が衝突したときのコントローラ１０の挙動を示す。図６の仮想線は、コントローラ１０の元の位置を示している。

第２実施例の車両後部構造２ａでは、コントローラ１０は、ブラケット１２３によって、クロスメンバ６とロアバックパネル７に支持されている。ブラケット１２３の前半分が前ブラケット１２１に相当し、後半分が後ブラケット１２２に相当する。前ブラケット１２１は、クロスメンバ６の後上端６ａとコントローラ１０の前上端１０ｃを連結している。後ブラケット１２２は、コントローラ１０の後上端１０ｄをロアバックパネル７に連結している。

なお、車両後部構造２ａでは、破線ａが示すように、インバータ４とクロスメンバ６は同じ高さである。また、破線ｂが示すように、前ブラケット１２１とクロスメンバ６の連結ポイントと、後ブラケット１２２とロアバックパネル７の連結ポイントも同じ高さである。

後ブラケット１２２の後部が角１２２ａで上方へ折れ曲がっている。図６に示すように、後方から衝突荷重Ｆが加わると、ロアバックパネル７が前方へ変形する。後ブラケット１２２の後端が前方へ押され、後ブラケット１２２はさらに屈曲する（矢印線Ｂ）。後ブラケット１２２の変形（屈曲）は、コントローラ１０の回転（前端が持ち上がる回転）を助長する（矢印線Ｃ）。それゆえ、コントローラ１０の前端がさらに上に持ち上がり、クロスメンバ６との接触が回避される。第２実施例の車両後部構造２ａも、衝突の衝撃からインバータ４を保護する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。インバータ４が第１電気デバイスの一例に相当し、コントローラ１０が第２電気デバイスの一例に相当する。第１電気デバイスはインバータ４に限られない。第２電気デバイスはコントローラ１０に限られない。

前ブラケットはコントローラ１０（第２電気デバイス）の前下端１０ａに連結されることが望ましいが、第２実施例２ａの前ブラケット１２１のように、コントローラ１０の前上端１０ｃに連結されていてもよい。

クロスメンバ６の後上端６ａは、インバータ４（第１電気デバイス）の高さと等しいか、あるいは、インバータ４よりも高ければよい。

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、２ａ：車両後部構造
３ ：リアモータ
４ ：インバータ
５ ：リアサイドメンバ
６ ：クロスメンバ
６ａ ：後上端
７ ：ロアバックパネル
１０ ：コントローラ
１０ａ ：前下端
１０ｂ ：後下端
２１、１２１ ：前ブラケット
２２、１２２ ：後ブラケット
１００ ：車両
１０１ ：リアシート
１２３ ：ブラケット

Claims (6)

1. 車両後部に配置されている第１電気デバイスと、
   前記第１電気デバイスの後方に配置されており、作動電圧が前記第１電気デバイスよりも低い第２電気デバイスと、
   前記第１電気デバイスと前記第２電気デバイスの間を通っているクロスメンバと、
   前記クロスメンバの後上端と前記第２電気デバイスの前端を連結する前ブラケットと、
   を備えており、
   前記第２電気デバイスは、前端が後端よりも高くなるように傾斜している、車両後部構造。
2. 前記クロスメンバの前記後上端が前記第１電気デバイス以上に高く位置している、請求項１に記載の車両後部構造。
3. 前記前ブラケットは、前記第２電気デバイスの前下端に連結されている、請求項１または２に記載の車両後部構造。
4. 前記第２電気デバイスの後下端が車体に支持されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両後部構造。
5. 車両後部に配置されている第１電気デバイスと、
   前記第１電気デバイスの後方に配置されており、作動電圧が前記第１電気デバイスよりも低い第２電気デバイスと、
   を備えており、
   前記第２電気デバイスは、前端が後端よりも高くなるように傾斜しており、
   前記第２電気デバイスの後端が後ブラケットを介して車体に支持されており、前記後ブラケットの後部が上方へ折れ曲がっている、車両後部構造。
6. 前記第１電気デバイスは、後輪を駆動する電気モータに電力を供給するインバータであり、前記第２電気デバイスは前記インバータのコントローラである、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両後部構造。

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