JP7480835B2 - インバータの車載構造 - Google Patents

Description

本発明はインバータの車載構造に関する。

ＪＰ２０１２－９６７４６Ａには、サイドメンバー付近にインバータを配置した構造が開示されている。

サイドメンバーは低剛性部位を有し、車両衝突時に形状変形させることによりエネルギーを減衰させる。しかしながら、サイドメンバー付近にインバータが配置されていると、変形したサイドメンバーがインバータと干渉し、インバータが破壊される結果、インバータの強電端子接続部が絶縁破壊される、つまり強電端子接続部がショートする虞がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、車両衝突の際にサイドメンバーの干渉によるインバータの絶縁破壊を抑制することを目的とする。

本発明のある態様のインバータの車載構造は、インバータと、車両前後方向に低剛性部位及び高剛性部位を有し高剛性部位が低剛性部位の後方に配置されたサイドメンバーとを備える。インバータは、車両前後方向における一部の位置が前記低剛性部位と重複している。インバータは、車両前後方向における位置が低剛性部位と重複せず、且つ高剛性部位と重複する強電端子接続部を有する。

図１は、電動ユニットの外観図である。 図２は、電動ユニットの固定態様を示す図である。 図３は、実施形態にかかるインバータの車載構造の概略構成図である。 図４は、インバータ内の要部の説明図である。 図５は、ジェネレータを単体で示す図である。 図６は、車両衝突時のサイドメンバー周辺の状態を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は電動ユニット１の外観図である。図２は電動ユニット１の固定態様を示す図である。図３は本実施形態にかかるインバータ２の車載構造の概略構成図である。図２では見やすさを考慮し、電動ユニット１を細線で示す。図３では見やすさを考慮し、電動ユニット１の固定態様を図示省略した状態でインバータ２の車載構造を示す。

図１に示すように、電動ユニット１はインバータ２とモータ３とジェネレータ４とを備える。電動ユニット１は車両に搭載される。当該車両は、内燃機関の動力によりジェネレータ４で発電した電力を利用して、車両の駆動源を構成するモータ３を駆動して走行するシリーズハイブリッド車両とされる。インバータ２はモータ３の上方に配置され、モータ３と一体構造とされる。インバータ２のケース２ａは、モータ３のケース３ａにボルト締結により固定される。

図２、図３に示すように、インバータ２を含む電動ユニット１は、サイドメンバー１０の周辺に配置される。電動ユニット１は、車両に対して前傾して配置される。図３に示すように、インバータ２はサイドメンバー１０よりも上方に配置され、ジェネレータ４は、サイドメンバー１０よりも下方に配置される。ジェネレータ４は車両前後方向においてモータ３の前方に配置される。ジェネレータ４は、車両前後方向において後述する低剛性部位１０ａと重複する位置に配置される。モータ３は第１モータに相当し、ジェネレータ４は第２モータに相当する。

電動ユニット１は増減速機５をさらに有する。モータ３及びジェネレータ４それぞれは、増減速機５のケースにボルト締結により固定される。これにより、インバータ２はさらにジェネレータ４と一体構造とされる。モータ３は増減速機５の減速機を介して出力軸５ａに動力を伝達し、車両の駆動輪には出力軸５ａを介して動力が伝達される。ジェネレータ４には、増減速機５の増速機を介して内燃機関の動力が入力される。

サイドメンバー１０は、車両前方側でバンパーレインフォース２０に連結され、バンパーレインフォース２０から車両後方に向かって延伸する。サイドメンバー１０は車両前後方向に低剛性部位１０ａと高剛性部位１０ｂとを有する。

低剛性部位１０ａは車両前方から見て縦長の断面形状を有する。このため、低剛性部位１０ａは車両衝突時に車両横方向に折れ曲がり易くなっている。縦長の断面形状は車両のモータルーム内スペースを広く確保することに資する。

高剛性部位１０ｂは低剛性部位１０ａよりも剛性が高い部位であり、低剛性部位１０ａの後方に配置される。高剛性部位１０ｂは低剛性部位１０ａに連なって配置される。高剛性部位１０ｂは例えば、低剛性部位１０ａよりも太い断面構造、高強度の材料を用いることや、車両横方向における車両内側、つまりサイドメンバー１０の内側の部分に梁を設けることにより設定される。

図２に示すように、電動ユニット１は、第１固定ブラケット１１及び第２固定ブラケット１２によりサイドメンバー１０に固定される。第１固定ブラケット１１は電動ユニット１にボルト締結により固定され、第２固定ブラケット１２はサイドメンバー１０にボルト締結により固定される。

第１固定ブラケット１１と第２固定ブラケット１２とは、第１固定ブラケット１１の突起状の連結部１１ａを第２固定ブラケット１２に設けられた流体デバイス１３の開口受け部１３ａに圧入することにより連結される。流体デバイス１３は流体ダンパーであり、車両の振動が電動ユニット１に伝わることを抑制する。

このように構成されることで、インバータ２を含む電動ユニット１はサイドメンバー１０に吊られた状態で車載される。電動ユニット１は、第２固定ブラケット１２を介してサイドメンバー１０の高剛性部位１０ｂに固定される。

図４はインバータ２内の要部の説明図である。図４では、インバータ２とともにサイドメンバー１０、第１固定ブラケット１１、第２固定ブラケット１２及びバンパーレインフォース２０を示す。図４では配置等を説明するための説明図として、図１から図３に示す実際の場合よりもインバータ２を大きくして示す。インバータ２は、ケース２ａ内に第１強電バスバー２ｂと第２強電バスバー２ｃと構造物２ｄとを有する。

第１強電バスバー２ｂは、ジェネレータ４よりも車両後方に配置されるモータ３と接続する。このため、第１強電バスバー２ｂはインバータ２内で車両後方側に配置される。第１強電バスバー２ｂはインバータ２内で車両外側に配置される。つまり、第１強電バスバー２ｂは、インバータ２内でサイドメンバー１０寄りに配置される。第１強電バスバー２ｂは、車両前後方向における位置が低剛性部位１０ａと重複しないように設けられる。第１強電バスバー２ｂは、低剛性部位１０ａよりも車両後方側に配置される。第１強電バスバー２ｂは、車両前後方向において高剛性部位１０ｂと重複する位置に配置される。

第２強電バスバー２ｃは、モータ３よりも車両前方に配置されるジェネレータ４と接続する。このため、第２強電バスバー２ｃはインバータ２内で車両前方側に配置される。第２強電バスバー２ｃは、インバータ２内で車両内側に配置される。つまり、第２強電バスバー２ｃは、インバータ２内でサイドメンバー１０から遠ざけて配置される。第２強電バスバー２ｃは、高剛性部位１０ｂよりも車両前方側に配置される。第２強電バスバー２ｃは、図４に示すように車両前後方向において低剛性部位１０ａと重複する位置に配置することができる。

第２強電バスバー２ｃは、ケース２ａの壁部であって車両横方向における車両外側の壁部である壁部２ａａとの間に構造物２ｄを介して配置される。構造物２ｄは例えば、平滑コンデンサや半導体素子のパワーモジュール部品であり、第２強電バスバー２ｃよりも電極の露出が少ない低露出構造物とされる。

これに対し、第２強電バスバー２ｃでは強電端子がバスバー構造になっており、部分的にしか絶縁処理が施されていない。このため、第２強電バスバー２ｃはインバータ２において絶縁を確保する上で、最も重要な部品となる。このことは、第１強電バスバー２ｂについても同様である。第１強電バスバー２ｂは、強電端子接続部に相当する。第１強電バスバー２ｂは第１強電端子接続部に相当し、第２強電バスバー２ｃは第２強電端子接続部に相当する。

図５はジェネレータ４を単体で示す図である。図５では端部カバーを外した状態でジェネレータ４を示す。ジェネレータ４には、強電コネクタ３０が設けられる。ジェネレータ４は、強電コネクタ３０を介して第２強電バスバー２ｃと接続する。

強電コネクタ３０は、車両内側からジェネレータ４に接続する。このため、強電コネクタ３０はジェネレータ４のケース４ａにおける強電コネクタ３０の接続部位４ａａよりも車両内側に位置する。強電コネクタ３０は、ジェネレータ４のロータ及びステータが設けられる部分であるモータ部４ｂよりも上方に位置する。

次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。

図６は車両衝突時のサイドメンバー１０周辺の状態を示す図である。破線は、車両衝突前の状態を示す。車両が衝突すると、サイドメンバー１０の低剛性部位１０ａが車両横方向に折れ曲がりエネルギーを吸収する。この際、低剛性部位１０ａの車両前方側の部分は車両内側に折れ曲がり、インバータ２に干渉し得る。そしてこの際にインバータ２の絶縁が破壊されると、高電圧でのショートが発生し感電防止に対する安全性が損なわれ得る。

本実施形態にかかるインバータ２の車載構造は、インバータ２とサイドメンバー１０とを備え、インバータ２は図４を用いて前述したように、車両前後方向における位置が低剛性部位１０ａと重複せず、且つ高剛性部位１０ｂと重複する第１強電バスバー２ｂを有した構成とされる。

このような構成によれば、車両衝突時に低剛性部位１０ａが車両内側に折れ曲がっても、絶縁確保の観点からサイドメンバー１０との干渉を最も避けたい強電端子接続部の一例である第１強電バスバー２ｂに低剛性部位１０ａが干渉することを回避できる。従ってこのような構成によれば、車両衝突の際にサイドメンバー１０の干渉によるインバータ２の絶縁破壊を抑制することができる。

本実施形態にかかるインバータ２の車載構造は、モータ３をさらに備える。モータ３はインバータ２と一体構造とされる。

このような構成によれば、インバータ２とモータ３をコンパクトに集約して配置することができる。このため、車両のモータルーム内の全体レイアウトに制約がある中、車両衝突の際に低剛性部位１０ａと干渉しない位置に第１強電バスバー２ｂを配置し易くなる。

本実施形態では、ジェネレータ４がさらに一体構造とされる分、電動ユニット１が大型化する。この場合、車両衝突の際に車両内側に折れ曲がる低剛性部位１０ａとの干渉を避け難い位置にも、電動ユニット１の一部を配置せざるを得なくなる蓋然性が高まるといった車両前後方向のレイアウトの制約が生じる。

また、車両衝突の際には第１固定ブラケット１１及び第２固定ブラケット１２にせん断方向の力が作用して破断し、電動ユニット１がフリーになる。このため、モータ３の車両上下方向における位置がサイドメンバー１０と重複していても、車両衝突の際にモータ３を含む電動ユニット１はサイドメンバー１０から離れる車両内側方向に移動する。さらに、ジェネレータ４は一般にモータ３よりもサイズが小さくなる。

このような事情に照らし、本実施形態にかかるインバータ２の車載構造は、ジェネレータ４をさらに備え、ジェネレータ４はインバータ２と一体構造とされる。そして、ジェネレータ４は車両前後方向においてモータ３の前方に配置される。

このような構成によれば、モータ３の前方にジェネレータ４を配置したので、インバータ２がさらにジェネレータ４と一体構造とされても、車両衝突の際に低剛性部位１０ａと干渉しない位置に第１強電バスバー２ｂを配置し易くなる。またこのような構成によれば、サイドメンバー１０の干渉によるモータ３の破壊も回避可能になる。

本実施形態にかかるインバータ２の車載構造では、インバータ２がサイドメンバー１０よりも上方に位置する。

このような構成によれば、第１強電バスバー２ｂさらには第２強電バスバー２ｃをサイドメンバー１０との干渉から保護することができる。

例えばインバータ２が車両に対し前傾して配置されると、車両衝突の際に低剛性部位１０ａがインバータ２の車両前方部分と干渉し易くなる。

本実施形態にかかるインバータ２の車載構造では、インバータ２が第２強電バスバー２ｃを有し、第２強電バスバー２ｃはインバータ２において車両内側に配置される。

このような構成によれば、車両前後方向における位置が低剛性部位１０ａと重複せず、且つ高剛性部位１０ｂと重複する第１強電バスバー２ｂを有する関係上、車両前後方向において低剛性部位１０ａと重複する位置に第２強電バスバー２ｃを配置したとしても、第２強電バスバー２ｃがサイドメンバー１０からの荷重が入力され難い位置に配置されている。このため、第２強電バスバー２ｃの絶縁を確保することができ、安全に省スペース化を図ることができる。このことは、第２強電バスバー２ｃが実際に車両前後方向において低剛性部位１０ａと重複する位置に配置される場合についても同様である。

本実施形態では、第２強電バスバー２ｃは、壁部２ａａとの間に構造物２ｄを介してインバータ２内に配置される。

このような構成によれば、車両衝突時の低剛性部位１０ａと第２強電バスバー２ｃとの直接干渉を構造物２ｄにより妨げることにより、第２強電バスバー２ｃを破壊され難くすることができるので、車両衝突時の第２強電バスバー２ｃの絶縁を確保し易くなる。

本実施形態では、ジェネレータ４はサイドメンバー１０よりも下方に位置する。

このような構成によれば、車両前後方向においてモータ３の前方にジェネレータ４を配置した関係上、車両前後方向において低剛性部位１０ａと重複する位置にジェネレータ４を配置したとしても、ジェネレータ４や強電コネクタ３０への車両衝突時の荷重入力を防止できる。

本実施形態にかかるインバータ２の車載構造は、車両内側からジェネレータ４に接続する強電コネクタ３０をさらに有する。

このような構成によれば、強電コネクタ３０が車両横方向における車両内側に配置されるので、車両衝突時にサイドメンバー１０と強電コネクタ３０との直接的な干渉も回避することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば上述した実施形態では、第１強電バスバー２ｂが絶縁確保の観点からサイドメンバー１０との干渉を最も避けたい強電端子接続部である場合について説明した。しかしながら、強電端子接続部は例えばバッテリと接続する強電バスバーであってもよく、車両前後方向に第１強電バスバー２ｂと同様に配置されるように変形された場合の第２強電バスバー２ｃであってもよい。

上述した実施形態では、インバータ２がモータ３及びジェネレータ４と一体構造とされる場合について説明した。しかしながら、インバータ２はモータ３及びジェネレータ４と別体構造とされてもよく、モータ３及びジェネレータ４のうちいずれかのみと一体構造とされてもよい。

上述した実施形態では、インバータ２がサイドメンバー１０よりも上方に配置される場合について説明した。しかしながら、インバータ２は部分的にサイドメンバー１０よりも上方に配置されてもよく、この場合にインバータ２のうちサイドメンバー１０よりも上方の部分が第１強電バスバー２ｂを含んでもよい。

このような構成によっても、絶縁確保の観点からサイドメンバー１０との干渉を最も避けたい強電端子接続部の一例である第１強電バスバー２ｂに低剛性部位１０ａが干渉することを回避できる。

Claims (9)

1. インバータと、
   車両前後方向に低剛性部位及び高剛性部位を有し、前記高剛性部位が前記低剛性部位の後方に配置されたサイドメンバーと、
   を備え、
   前記インバータは、車両前後方向における一部の位置が前記低剛性部位と重複しており、
   前記インバータは、第１及び第２強電端子接続部を有し、
   前記第１強電端子接続部は、前記インバータ内で前記サイドメンバー寄りに配置され、車両前後方向における位置が前記低剛性部位と重複せず、且つ前記高剛性部位と重複し、
   前記第２強電端子接続部は、車両前後方向において前記低剛性部位と重複する位置に配置され、前記インバータにおいて車両内側に配置される、
   インバータの車載構造。
2. 請求項１に記載のインバータの車載構造であって、
   モータをさらに備え、
   前記モータは、第１モータ及び第２モータのうち少なくとも第１モータを含み、
   前記第１モータは、前記インバータと一体構造とされ、
   前記第２モータは、前記インバータと一体構造とされ、車両前後方向において前記第１モータの前方に配置される、
   インバータの車載構造。
3. 請求項２に記載のインバータの車載構造であって、
   前記第１強電端子接続部は、前記第１モータと接続し、
   前記インバータは、部分的に前記サイドメンバーよりも上方に位置し、
   前記インバータのうち前記サイドメンバーよりも上方に位置する部分は、前記第１強電端子接続部を含む、
   インバータの車載構造。
4. 請求項３に記載のインバータの車載構造であって、
   前記第１強電端子接続部は、前記低剛性部位よりも車両後方側に配置される、
   インバータの車載構造。
5. 請求項３又は４に記載のインバータの車載構造であって、
   前記第２強電端子接続部は、前記第２モータと接続する、
   インバータの車載構造。
6. 請求項５に記載のインバータの車載構造であって、
   前記第２強電端子接続部は、前記高剛性部位よりも車両前方側に配置される、
   インバータの車載構造。
7. 請求項５から６のいずれか１項に記載のインバータの車載構造であって、
   前記第２強電端子接続部は、前記インバータのケースの壁部であって車両横方向における車両外側の壁部との間に構造物を介して、前記インバータ内に配置される、
   インバータの車載構造。
8. 請求項２に記載のインバータの車載構造であって、
   前記第２モータは、前記サイドメンバーよりも下方に位置する、
   インバータの車載構造。
9. 請求項２に記載のインバータの車載構造であって、
   車両内側から前記第２モータに接続する強電コネクタをさらに有する、
   インバータの車載構造。

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