JPWO2013080736A1 - 電動車両 - Google Patents
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Abstract
電動車両(10)の電動機制御部(12)は、周辺部品(64)又は車両構成要素よりも高い剛性を有し且つ電動車両(10)の前後方向に沿って配置された板状部材(62)の第1主面(130)及びこれと対向する第2主面(132)の少なくとも一方に配置される。蓄電装置(16)は、前後方向において板状部材(62)よりも車室(150)側に配置されて、電動機制御部(12)と電線(154)によって接続される。さらに、電動機制御部(12)は、低圧回路部(166)及び高圧回路部(162)を備える。高圧回路部(162)は、前後方向において低圧回路部(166)よりも車室(150)側に配置される。
Description
この発明は、車両を駆動する電動機を制御する電動機制御部を備える電動車両に関する。より詳しくは、この発明は、前記電動車両の前方又は後方から衝撃力が加わった際に前記電動機制御部の保護をすることが可能な電動車両に関する。
電動車両の衝突時に、電動機制御部を保護するための技術が提案されている{米国特許出願公開第2010/0283337号公報(以下「US 2010/0283337 A1」という。)}。US 2010/0283337 A1では、外部からの衝撃に対してパワー制御ユニットが適切に保護される車両用駆動装置を提供することを課題としている(要約、[0008])。
この課題を解決するため、US 2010/0283337 A1における車両用駆動装置20は、駆動力を発生するモータジェネレータMG1、MG2と、モータジェネレータMG1、MG2と一体に設けられ、モータジェネレータMG1、MG2の制御を行うパワー制御ユニット(PCU)21とを備える([0027])。PCU21は、相対的に小さい電圧が印加する低電圧回路部71と、低電圧回路部71よりも車両後方に配置され、相対的に大きい電圧が印加する高電圧回路部75と、車両前後方向において低電圧回路部71と高電圧回路部75との間に配置され、高電圧回路部75を冷却する冷却プレート72とを含む(要約、[0055]、[0057]〜[0059]、図4)。
US 2010/0283337 A1では、車両前方から車両用駆動装置20に衝撃が加わった場合に、その衝撃を低電圧回路部71で吸収すると共に、冷却プレート72を利用して高電圧回路部75の車両前方の強度を向上させる。これにより、高電圧が印加する高電圧回路部75に到達する衝撃を緩和し、PCU21を適切に保護することを企図している([0010]、[0064])。なお、高電圧回路部75の後方には、ウォータジャケット74、MG2/インバータケース64の一部(図4においてウォータジャケット74の右側の壁部)及びモータジェネレータMG2が配置される(図4〜図6)。
上記のように、US 2010/0283337 A1では、低電圧回路部71と冷却プレート72を用いて高電圧回路部75を保護する構成を有している。しかしながら、US 2010/0283337 A1では、低電圧回路部71によって高電圧回路部75を保護するという発想に立っているため、低電圧回路部71を保護することができない。
また、US 2010/0283337 A1では、高電圧回路部75は、車両の前後方向において、冷却プレート72と、ウォータジャケット74、MG2/インバータケース64の一部及びモータジェネレータMG2との間で挟まれた構造となっている。このため、車両前方から車両用駆動装置20に衝撃に加わった場合、高電圧回路部75は、これらの部品(すなわち、冷却プレート72、ウォータジャケット74、MG2/インバータケース64の一部及びモータジェネレータMG2)に挟まれて損傷する可能性も考えられる。
さらに、US 2010/0283337 A1では、高電圧回路部75は、冷却プレート72の冷却面のうち車両後方側の面にしか配置されず、車両前方側の面には配置されない。このため、冷却プレート72が大型化してしまうおそれもある。
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、前後方向から衝撃が加わった際の電動機制御部の保護を改善することが可能な電動車両を提供することを目的とする。
この発明に係る電動車両は、車両を駆動する電動機と、前記電動機に対して電力を供給する蓄電装置と、前記蓄電装置から前記電動機への供給電力を用いて前記電動機を制御する電動機制御部と、前記電動機制御部の周囲に配置された周辺部品又は前記車両を構成する車両構成要素とを備えるものであって、前記電動機制御部は、前記周辺部品又は前記車両構成要素よりも高い剛性を有し且つ前記電動車両の前後方向に沿って配置された板状部材の第1主面及び前記第1主面と対向する第2主面の少なくとも一方に配置され、前記蓄電装置は、前記電動車両の前後方向において前記板状部材よりも車室側に配置されて、前記電動機制御部と電線によって接続されていることを特徴とする。
この発明によれば、板状部材は、周辺部品又は車両構成要素よりも高い剛性を有し且つ電動車両の前後方向に沿って配置される。このため、車両の前後方向において車室に向かって衝撃力が加わることで周辺部品又は車両構成要素が板状部材を圧迫した場合、板状部材が車両の前後方向に潰れることが抑制される。従って、板状部材の第1主面及び第2主面の少なくとも一方に配置された電動機制御部の損傷を抑制することが可能となる。そして、板状部材の第1主面及び第2主面の両方に電動機制御部を配置した場合、第1主面及び第2主面いずれにおいても電動機制御部の損傷を抑制することが可能となる。
また、この発明によれば、電動機制御部は板状部材の第1主面及び第2主面の少なくとも一方に配置されている。このため、車両の衝突時に板状部材が周辺部品又は車両構成要素により圧迫されて、車両の前後方向にスライドするように動いた際にも、電動機制御部が周辺部品又は車両構成要素との間で圧迫されることを抑制することが可能となる。
さらに、この発明によれば、電動機制御部を板状部材の第1主面及び第2主面の両方に配置した場合、電動機制御部を第1主面及び第2主面の一方に配置した場合と比べて、板状部材の大型化を抑制可能となる。
さらにまた、この発明によれば、蓄電装置は、車両の前後方向において板状部材よりも車室側に配置されて、電動機制御部と電線によって接続されている。このため、車両の衝突時に、周辺部品又は車両構成要素が板状部材を車室に向かって圧迫した場合、電線は、蓄電装置に近づくように、換言すると、電線が縮む方向に変位する。従って、蓄電装置と電動機制御部とを接続する電線が引き伸ばされて損傷することを抑制できる。
前記電動機制御部は、相対的に低い所定の電圧が印加される低圧回路部と、前記低圧回路部よりも相対的に高い電圧が印加される高圧回路部とを備え、前記高圧回路部は、前記車両の前後方向において前記低圧回路部よりも前記車室側に配置されてもよい。これにより、車両の衝突時に、周辺部品又は車両構成要素が板状部材を車室に向かって圧迫した場合、高圧回路部より先に低圧回路部が衝撃を受けることとなる。従って、高圧回路部の損傷をさらに効果的に抑制することが可能となる。
また、上記構成によれば、高圧回路部は、車両の前後方向において低圧回路部よりも車室側に配置される。このため、高圧回路部及び低圧回路部を板状部材の第1主面又は第2主面において、車両の前後方向で領域を分けて配置することが可能となる。従って、高圧回路部及び低圧回路部が板状部材の同じ主面上に配置される場合であっても、低圧回路部に対する高圧回路部の接近を比較的避けることが可能となる。その結果、低圧回路部が高圧回路部から受けるノイズを抑制することが可能となり、電動機制御部における低圧回路部の誤動作を抑制することができる。
前記高圧回路部は、前記板状部材の前記第1主面又は前記第2主面において最も前記車室側に配置された高圧端子を備え、前記電線は、前記蓄電装置と前記高圧回路部の前記高圧端子とに接続されてもよい。これにより、車両の衝突時に、周辺部品又は車両構成要素が板状部材を車室に向かって圧迫した場合、高圧端子及び電線よりも先にその他の部品が衝撃を受けることとなる。従って、高圧端子及び電線の損傷をさらに効果的に抑制可能となる。加えて、蓄電装置と電動機制御部とを接続する電線の長さを比較的短くすることが可能となるため、電線における電力損失を低減可能となる。
前記高圧回路部は、前記蓄電装置からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記蓄電装置からの直流電圧の昇圧又は降圧を行う第1コンバータ又は外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する第2コンバータの少なくとも一方とを備え、前記板状部材の前記第1主面又は前記第2主面の一方に前記インバータが配置されると共に、前記第1主面又は前記第2主面の他方に前記第1コンバータ又は前記第2コンバータの少なくとも一方が配置されてもよい。これにより、いずれも高圧回路であるインバータと第1コンバータ又は第2コンバータとを板状部材の相互に異なる面に配置可能となる。このため、発熱体となるインバータと第1コンバータ又は第2コンバータとを冷却しつつ、板状部材の大型化を抑制することが可能となる。
前記電線が、前記蓄電装置と前記高圧回路部の高圧端子とに接続されている場合、前記高圧回路部は、前記高圧端子と、前記インバータ、前記第1コンバータ又は前記第2コンバータとを接続する高圧バスバーを備えてもよい。
前記低圧回路部は、前記インバータ、前記第1コンバータ又は前記第2コンバータを動作させるための信号を供給する通信線を備えてもよい。前記高圧回路部は、前記インバータから前記電動機へ交流電圧を供給する供給ラインに設けられた電流センサを備え、前記低圧回路部は、前記電流センサを制御する通信線を備えてもよい。また、前記高圧回路部は、充電用コネクタと前記蓄電装置との間に設けられたコンタクタを備え、前記低圧回路部は、前記コンタクタを制御する通信線を備えてもよい。
前記板状部材は、例えば、冷媒が流通する冷媒通路を有する冷却プレートとしてもよい。
前記周辺部品は、前記冷媒のラジエータ又は前記ラジエータを支持するラジエータ支持フレームを備えてもよい。前記車両構成要素は、例えば、フロントバンパメンバ又はリアバンパメンバを備えてもよい。
A.一実施形態
1.全体的な構成の説明
[1−1.全体構成]
図1は、この発明の一実施形態に係る電動車両10(以下「車両10」ともいう。)の電力系100、冷却系200及びこれらの関連部位についての概略全体構成図である。図2は、車両10に搭載された電動機制御部としてのパワーコントロールユニット12(以下「PCU12」という。)の部分的な構成及び位置関係を簡略的に示す斜視断面図である。
1.全体的な構成の説明
[1−1.全体構成]
図1は、この発明の一実施形態に係る電動車両10(以下「車両10」ともいう。)の電力系100、冷却系200及びこれらの関連部位についての概略全体構成図である。図2は、車両10に搭載された電動機制御部としてのパワーコントロールユニット12(以下「PCU12」という。)の部分的な構成及び位置関係を簡略的に示す斜視断面図である。
図1に示すように、車両10の電力系100は、前記PCU12と、電動機としての走行モータ14(以下「モータ14」という。)と、蓄電装置としての高圧バッテリ16(以下「バッテリ16」ともいう。)と、12ボルト系18と、通常充電用接続部20と、急速充電用接続部22とを有する。
PCU12は、インバータ30と、モータ電子制御装置32(以下「モータECU32」という。)と、チャージャ34(第2コンバータ)と、通常充電コネクタ36と、降圧型のDC/DCコンバータ38(第1コンバータ)と、コンタクタ40と、急速充電コネクタ42と、バッテリ側コネクタ44(高圧端子)と、電流センサ46と、貫通端子台48(図2等)と、低圧カプラ49とを有する。インバータ30とモータECU32を合わせてパワーモジュール50という。図2に示すように、PCU12は、上側部材54及び下側部材56からなる筐体52により覆われている。
図1に示すように、車両10の冷却系200は、冷媒ポンプ60、冷却プレート62(板状部材)及びラジエータ64(周辺部品又は車両構成要素)を有する。このうち冷却プレート62は、PCU12の一部を構成し、筐体52内に配置されている(図2)。
電力系100及び冷却系200は、統合電子制御装置70(以下「統合ECU70」という。)(図1)により制御される。統合ECU70は、車両10全体を制御する。
なお、図1では、各構成要素の位置関係を示していないことに留意されたい(PCU12の各構成要素の配置は図2〜図5を参照して説明する。)。
[1−2.駆動系]
モータ14は、3相交流ブラシレス式であり、インバータ30を介してバッテリ16から供給される電力に基づいて車両10の駆動力F[N](又はトルク[N・m])を生成する。また、モータ14は、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]をバッテリ16に出力することでバッテリ16を充電する。回生電力Pregは、12ボルト系18又は図示しない補機に対して出力してもよい。
モータ14は、3相交流ブラシレス式であり、インバータ30を介してバッテリ16から供給される電力に基づいて車両10の駆動力F[N](又はトルク[N・m])を生成する。また、モータ14は、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]をバッテリ16に出力することでバッテリ16を充電する。回生電力Pregは、12ボルト系18又は図示しない補機に対して出力してもよい。
インバータ30は、3相ブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、直流を3相の交流に変換してモータ14に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後の直流をバッテリ16に供給する。
モータ14及びインバータ30は、車両10の走行中(力行及び回生を含む。特に区別した場合を除き、以下同じ。)に作動するものである。
バッテリ16は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。バッテリ16は、筐体52(図2)の内外を接続するバッテリ側コネクタ44(図1)を介してPCU12の第1電力線80に接続されている。
モータECU32は、統合ECU70からの指令、電流センサ46等の各種センサからの出力に基づいてインバータ30を制御することにより、モータ14の出力(推進動力)を制御する。なお、図1では、モータECU32と各部の通信線を省略している。
[1−3.DC/DCコンバータ38及び12ボルト系18]
DC/DCコンバータ38は、統合ECU70からの指令に基づいて、高電圧用の第1電力線80における高電圧を降圧して12ボルト系18に出力する。
DC/DCコンバータ38は、統合ECU70からの指令に基づいて、高電圧用の第1電力線80における高電圧を降圧して12ボルト系18に出力する。
12ボルト系18は、12Vバッテリ90と、12V負荷92(補機)とを有する。12ボルト系18の各構成要素は、車両10の走行中及びバッテリ16の外部充電中のいずれも作動可能である。
[1−4.外部充電系]
図1に示すように、チャージャ34は、通常充電コネクタ36に接続された通常充電用接続部20及び低電圧用の第2電力線120を介して車両10外部の通常充電用電源110(外部電源)に接続される。そして、通常充電用電源110からの交流電圧(例えば、120V)を直流電圧に変換及び昇圧して高電圧用の第1電力線80に出力する。
図1に示すように、チャージャ34は、通常充電コネクタ36に接続された通常充電用接続部20及び低電圧用の第2電力線120を介して車両10外部の通常充電用電源110(外部電源)に接続される。そして、通常充電用電源110からの交流電圧(例えば、120V)を直流電圧に変換及び昇圧して高電圧用の第1電力線80に出力する。
図1に示すように、コンタクタ40は、急速充電コネクタ42に接続された急速充電用接続部22及び高電圧用の第3電力線122を介して車両10外部の急速充電用電源112に接続される。そして、急速充電用電源112からの出力電圧(例えば、240V)を高電圧用の第1電力線80に供給する。
[1−5.冷却系200]
上記のように、冷却系200は、冷媒ポンプ60、冷却プレート62及びラジエータ64を有する。冷却プレート62は、いわゆるヒートシンクであり、その第1冷却面(第1主面としての上面130)と第2冷却面(第2主面としての下面132)それぞれにおいて各回路部品(チャージャ34、DC/DCコンバータ38、パワーモジュール50等)が配置された状態で、その内部に冷媒(図示せず)を通過させることにより、各回路部品を冷却する。
上記のように、冷却系200は、冷媒ポンプ60、冷却プレート62及びラジエータ64を有する。冷却プレート62は、いわゆるヒートシンクであり、その第1冷却面(第1主面としての上面130)と第2冷却面(第2主面としての下面132)それぞれにおいて各回路部品(チャージャ34、DC/DCコンバータ38、パワーモジュール50等)が配置された状態で、その内部に冷媒(図示せず)を通過させることにより、各回路部品を冷却する。
図2に示すように、冷却プレート62は、その内部に冷却フィン140及び冷媒通路142を有する。冷媒ポンプ60により、冷媒通路142の内部を冷媒が流通する(図2参照)。冷却プレート62は、例えば、アルミニウム製であり、周囲の部品(ラジエータ64、フロントメンバ66等)よりも高い剛性を有する。
[1−6.統合ECU70]
統合ECU70は、車両10の全体を管理するものであり、本実施形態では、例えば、モータECU32、チャージャ34、DC/DCコンバータ38、コンタクタ40、及び冷却系200の冷媒ポンプ60を、低圧カプラ49及び通信線144(信号線)を介して制御する。
統合ECU70は、車両10の全体を管理するものであり、本実施形態では、例えば、モータECU32、チャージャ34、DC/DCコンバータ38、コンタクタ40、及び冷却系200の冷媒ポンプ60を、低圧カプラ49及び通信線144(信号線)を介して制御する。
2.各構成要素の配置
[2−1.車両10におけるPCU12の配置]
図3は、車両10におけるPCU12及びこれに関連する構成要素の配置を簡略的に示す側面図である。図3に示すように、本実施形態におけるPCU12は、車室150よりも前側に配置されている。PCU12よりもさらに前側には、ラジエータ64が配置されている。さらに、ラジエータ64の前側には、フロントメンバ66が配置されている。フロントメンバ66は、フロントバンパメンバ67及びラジエータ支持フレーム68を含む。また、PCU12の下方にはモータ14が配置され、第1高圧直流ケーブル152(以下「第1ケーブル152」という。)を介してPCU12とモータ14が接続されている。
[2−1.車両10におけるPCU12の配置]
図3は、車両10におけるPCU12及びこれに関連する構成要素の配置を簡略的に示す側面図である。図3に示すように、本実施形態におけるPCU12は、車室150よりも前側に配置されている。PCU12よりもさらに前側には、ラジエータ64が配置されている。さらに、ラジエータ64の前側には、フロントメンバ66が配置されている。フロントメンバ66は、フロントバンパメンバ67及びラジエータ支持フレーム68を含む。また、PCU12の下方にはモータ14が配置され、第1高圧直流ケーブル152(以下「第1ケーブル152」という。)を介してPCU12とモータ14が接続されている。
さらに、車室150の下側(図示しない前席シート及び後席シートの下側)にはバッテリ16が配置され、電線としての第2高圧直流ケーブル154(以下「第2ケーブル154」という。)を介してPCU12とバッテリ16が接続されている。図3にも示すように、第1ケーブル152及び第2ケーブル154は、撓みを生じさせた状態で配設されている。
PCU12の冷却プレート62は、車両10の前後方向(図3中、横方向)に沿って配置されている。より具体的には、上面130が上方(図3中、上側)を向き且つ下面132が下方(図3中、下側)を向くように車両10の前後方向に沿って(すなわち、水平方向に)配置されている。また、冷却プレート62の上面130には、上側回路部品群156が配置され、下面132には、下側回路部品群158が配置されている。上側回路部品群156及び下側回路部品群158は、上述した電力系100を構成する各回路部品を含む(詳細は後述する。)。なお、図3において、筐体52は図示を省略している。
本実施形態では、PCU12及びこれに関連する構成要素を上記のように配置することにより、種々の効果を奏することが可能となる(詳細は後述する。)。
[2−2.上側回路部品群156及び下側回路部品群158の構成及び配置]
図4は、冷却プレート62の上面130側における各構成要素のより具体的な配置及び配線を示す平面図である。図5は、冷却プレート62の下面132側における各構成要素のより具体的な配置を上下を反転させて示す底面図である。図4及び図5における「前」、「後」、「左」、「右」は、車両10の進行方向に向かったとき(運転者の視点を基準としたとき)の方向を示す。なお、図5において上下を反転しているのは、各構成要素の位置関係の理解を容易化するためである。換言すると、図5では、筐体52の平面側から見た場合の配置を示しており、平面側から見たとき、図4及び図5における各構成要素の前後左右の位置は一致することに留意されたい。
図4は、冷却プレート62の上面130側における各構成要素のより具体的な配置及び配線を示す平面図である。図5は、冷却プレート62の下面132側における各構成要素のより具体的な配置を上下を反転させて示す底面図である。図4及び図5における「前」、「後」、「左」、「右」は、車両10の進行方向に向かったとき(運転者の視点を基準としたとき)の方向を示す。なお、図5において上下を反転しているのは、各構成要素の位置関係の理解を容易化するためである。換言すると、図5では、筐体52の平面側から見た場合の配置を示しており、平面側から見たとき、図4及び図5における各構成要素の前後左右の位置は一致することに留意されたい。
図4に示すように、冷却プレート62の上面130には、コンタクタ40、急速充電コネクタ42、電流センサ46、低圧カプラ49及びパワーモジュール50が配置される。図5に示すように、冷却プレート62の下面132には、チャージャ34、DC/DCコンバータ38及びバッテリ側コネクタ44が配置される。
図4及び図5において、太い配線160は、高圧バスバーを示し、図1の第1電力線80に対応する。以下では、高圧バスバー160が配置される部分を高圧回路部162という。また、細い配線164は、各回路部品を動作させるための低電圧信号を供給するための低圧ハーネスを示し、図1の通信線144に対応する。以下では、低圧ハーネス164が配置される部分を低圧回路部166という。
また、上面130及び下面132を接続する貫通部170、172、174、176が形成されている。これらの貫通部170、172、174、176は、図2の貫通端子台48及び図示しない同等の貫通端子台に対応する。
上面130及び下面132のいずれにおいても、低圧ハーネス164と比較して、高圧バスバー160は、車両10の後ろ側(車室150側)に配置されている。従って、車両10の前方から衝撃力が加わった場合でも、低圧ハーネス164側が先に衝撃力を受ける(吸収する)。このため、高圧バスバー160の保護が計り易くなる。
また、下面132において、バッテリ側コネクタ44は、最も後ろ側(車室150側)に配置される。これにより、車両10の前方から衝撃力が加わった場合でも、低圧ハーネス164側が先に衝撃力を受け(吸収し)、バッテリ側コネクタ44の保護が計り易くなる。
3.前方衝突時における本実施形態の作用及び効果
図6A及び図6Bは、前方衝突時における本実施形態の作用及び効果を説明するための図である。すなわち、図6Aは、車両10が前方衝突した際のラジエータ64の動きを示す図であり、図6Bは、車両10の前方衝突に伴ってラジエータ64がPCU12と接触した様子を示す図である。
図6A及び図6Bは、前方衝突時における本実施形態の作用及び効果を説明するための図である。すなわち、図6Aは、車両10が前方衝突した際のラジエータ64の動きを示す図であり、図6Bは、車両10の前方衝突に伴ってラジエータ64がPCU12と接触した様子を示す図である。
本実施形態によれば、冷却プレート62(板状部材)は、ラジエータ64よりも高い剛性を有し且つ車両10の前後方向に沿って配置される。このため、車両10の前後方向において車室150に向かって衝撃力が加わることでラジエータ64が冷却プレート62を圧迫した場合、冷却プレート62が車両10の前後方向に潰れることが抑制される。従って、冷却プレート62の上面130及び下面132に配置されたPCU12の回路部品(上側回路部品群156及び下側回路部品群158)の損傷を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、PCU12の回路部品(上側回路部品群156及び下側回路部品群158)は冷却プレート62の上面130及び下面132に配置されている。このため、車両10の衝突時に冷却プレート62がラジエータ64により圧迫されて、車両10の前後方向にスライドするように動いた際にも、PCU12がラジエータ64との間で圧迫されることを抑制することが可能となる。
さらに、本実施形態によれば、PCU12の回路部品(上側回路部品群156及び下側回路部品群158)を冷却プレート62の上面130及び下面132の両方に配置するため、PCU12の回路部品を上面130及び下面132の一方に配置した場合と比べて、冷却プレート62の大型化を抑制可能となる。
さらにまた、本実施形態によれば、バッテリ16は、車両10の前後方向において冷却プレート62よりも車室150側に配置されて、PCU12と第2ケーブル154によって接続されている(図3参照)。このため、車両10の前方衝突時に、ラジエータ64が冷却プレート62を車室150に向かって圧迫した場合、第2ケーブル154は、バッテリ16に近づくように、換言すると、第2ケーブル154が縮む方向に変位する。従って、バッテリ16とPCU12とを接続する第2ケーブル154が引き伸ばされて損傷することを抑制できる。
本実施形態において、高圧回路部162は、車両10の前後方向において低圧回路部166よりも車室150側に配置されている(図4及び図5参照)。これにより、車両10の前方衝突時に、ラジエータ64が冷却プレート62を車室150に向かって圧迫した場合、高圧回路部162より先に低圧回路部166が衝撃を受ける(吸収する)こととなる。従って、高圧回路部162の損傷をさらに効果的に抑制することが可能となる。
また、高圧回路部162は、車両10の前後方向において低圧回路部166よりも車室150側に配置されるため、高圧回路部162及び低圧回路部166を冷却プレート62の上面130又は下面132において、車両10の前後方向で領域を分けて配置することが可能となる。従って、高圧回路部162及び低圧回路部166が冷却プレート62の同じ主面(上面130又は下面132)上に配置される場合であっても、低圧回路部166に対する高圧回路部162の接近を比較的避けることが可能となる。その結果、低圧回路部166が高圧回路部162から受けるノイズを抑制することが可能となり、PCU12における低圧回路部166の誤動作を抑制することができる。
本実施形態において、高圧回路部162は、冷却プレート62の下面132において最も車室150側に配置されたバッテリ側コネクタ44(高圧端子)を備え、第2ケーブル154は、バッテリ16とバッテリ側コネクタ44とに接続されている。これにより、車両10の前方衝突時に、ラジエータ64が冷却プレート62を車室150に向かって圧迫した場合、バッテリ側コネクタ44及び第2ケーブル154よりも先にその他の部品が衝撃を受ける(吸収する)こととなる。従って、バッテリ側コネクタ44及び第2ケーブル154の損傷をさらに効果的に抑制可能となる。加えて、PCU12とバッテリ16とを接続する第2ケーブル154の長さを比較的短くすることが可能となるため、第2ケーブル154における電力損失を低減可能となる。
本実施形態において、高圧回路部162は、インバータ30、チャージャ34及びDC/DCコンバータ38を備え、冷却プレート62の上面130にインバータ30(パワーモジュール50)が配置されると共に(図4)、下面132にチャージャ34及びDC/DCコンバータ38が配置される(図5)。これにより、いずれも高圧回路であるインバータ30と、チャージャ34及びDC/DCコンバータ38とを冷却プレート62の相互に異なる面に配置可能となる。このため、いずれも発熱体となるインバータ30、チャージャ34及びDC/DCコンバータ38を冷却しつつ、冷却プレート62の大型化を抑制することが可能となる。
B.変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
1.搭載対象
上記実施形態では、PCU12を電動車両10に搭載したが、これに限らず、別の対象に搭載してもよい。例えば、PCU12を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。
上記実施形態では、PCU12を電動車両10に搭載したが、これに限らず、別の対象に搭載してもよい。例えば、PCU12を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。
上記実施形態では、モータ14のみを車両10の駆動源としたが、これに限らない。例えば、モータ14に加えてエンジンを搭載する構成(ハイブリッド車両)や、モータ14に加えて燃料電池を搭載する構成(燃料電池車両)であってもよい。
2.PCU12及びモータ14
[2−1.PCU12及びモータ14の配置]
上記実施形態では、PCU12を車室150の前側に配置したが、これに限らない。図7は、変形例に係る電動車両10A(以下「車両10A」ともいう。)におけるPCU12及びこれに関連する構成要素の配置を簡略的に示す側面図である。図7の車両10Aでは、PCU12、モータ14、第1ケーブル152及び第2ケーブル154を車室150よりも後方に配置する。PCU12、モータ14、第1ケーブル152及び第2ケーブル154のさらに後方には、リアパネル180及びリアバンパメンバ182が配置されている。このような配置によれば、車両10Aの後方から衝撃力が加えられた場合に、前記実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。この場合、冷却プレート62は、後方衝突の際に冷却プレート62に接触する可能性のある周辺部品(例えば、リアパネル180及びリアバンパメンバ182)よりも剛性を高くする。
[2−1.PCU12及びモータ14の配置]
上記実施形態では、PCU12を車室150の前側に配置したが、これに限らない。図7は、変形例に係る電動車両10A(以下「車両10A」ともいう。)におけるPCU12及びこれに関連する構成要素の配置を簡略的に示す側面図である。図7の車両10Aでは、PCU12、モータ14、第1ケーブル152及び第2ケーブル154を車室150よりも後方に配置する。PCU12、モータ14、第1ケーブル152及び第2ケーブル154のさらに後方には、リアパネル180及びリアバンパメンバ182が配置されている。このような配置によれば、車両10Aの後方から衝撃力が加えられた場合に、前記実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。この場合、冷却プレート62は、後方衝突の際に冷却プレート62に接触する可能性のある周辺部品(例えば、リアパネル180及びリアバンパメンバ182)よりも剛性を高くする。
[2−2.PCU12内の配置及び構成]
上記実施形態では、冷却プレート62の上面130側にパワーモジュール50等の回路部品(構成要素)を、下面132側にチャージャ34、DC/DCコンバータ38等の回路部品を配置したが、上面130及び下面132に配置する回路部品は、任意に配置することができる。
上記実施形態では、冷却プレート62の上面130側にパワーモジュール50等の回路部品(構成要素)を、下面132側にチャージャ34、DC/DCコンバータ38等の回路部品を配置したが、上面130及び下面132に配置する回路部品は、任意に配置することができる。
上記実施形態では、冷却プレート62の上面130及び下面132のそれぞれに回路部品(上側回路部品群156及び下側回路部品群158)を配置したが、上面130又は下面132のいずれか一方のみに回路部品を換言してもよい。この場合、冷却プレート62の冷却面は、一方の面のみであってもよい。
上記実施形態では、上側回路部品群156及び下側回路部品群158の間に、冷却プレート62を配置したが、上側回路部品群156及び下側回路部品群158の間に配置する板状部材は、冷却用部材でなくてもよい。例えば、冷却プレート62の代わりに絶縁プレートを配置してもよい。この場合、上側回路部品群156の上側及び下側回路部品群158の下側の少なくとも一方に冷却プレート62を設けてもよい。
上記実施形態では、冷却プレート62を車両10の前後方向に沿って且つ水平方向に配置したが、車両10の前後方向に沿って配置されるものであれば、これに限らない。例えば、冷却プレート62を車両10の前後方向に沿って且つ垂直方向に立てて配置してもよい。この場合、例えば、冷却プレート62を挟んで車両10の左右両側に回路部品を配置することができる。
[2−3.モータ14の構成]
上記実施形態では、モータ14は、3相交流ブラシレス式としたが、車両10の駆動用であれば、これに限らない。例えば、3相交流ブラシ式、単相交流式又は直流式のいずれかであってもよい。
上記実施形態では、モータ14は、3相交流ブラシレス式としたが、車両10の駆動用であれば、これに限らない。例えば、3相交流ブラシ式、単相交流式又は直流式のいずれかであってもよい。
3.その他
上記実施形態では、前方衝突時にPCU12と接触する周辺部品又は車両構成要素として、ラジエータ64を挙げて説明したが、PCU12に接触する可能性のある周辺部品又は車両構成要素としては、ラジエータ64に限らず、例えば、フロントメンバ66(フロントバンパメンバ67及びラジエータ支持フレーム68)を含む。ここにいう「PCU12に接触する可能性のある周辺部品又は車両構成要素」とは、PCU12が車室150の前側に配置されている場合、前方衝突の際にPCU12と接触する可能性のある周辺部品又は車両構成要素となる。そして、そのような周辺部品又は車両構成要素が接触する可能性がある場合、当該周辺部品又は車両構成要素よりも冷却プレート62の剛性を高くすることができる。
上記実施形態では、前方衝突時にPCU12と接触する周辺部品又は車両構成要素として、ラジエータ64を挙げて説明したが、PCU12に接触する可能性のある周辺部品又は車両構成要素としては、ラジエータ64に限らず、例えば、フロントメンバ66(フロントバンパメンバ67及びラジエータ支持フレーム68)を含む。ここにいう「PCU12に接触する可能性のある周辺部品又は車両構成要素」とは、PCU12が車室150の前側に配置されている場合、前方衝突の際にPCU12と接触する可能性のある周辺部品又は車両構成要素となる。そして、そのような周辺部品又は車両構成要素が接触する可能性がある場合、当該周辺部品又は車両構成要素よりも冷却プレート62の剛性を高くすることができる。
なお、PCU12を車室150よりも前側に配置する場合、冷却プレート62の剛性は、前方衝突の際に接触する可能性のある周辺部品又は車両構成要素よりも高くすればよく、冷却プレート62の上方又は下方(図3の上下方向)に存在する周辺部品(例えば、モータ14)と比較して必ずしも剛性を高くしなくてもよい。
この発明に係る電動車両は、車両を駆動する電動機と、前記電動機に対して電力を供給する蓄電装置と、前記蓄電装置から前記電動機への供給電力を用いて前記電動機を制御する電動機制御部と、前記電動機制御部の周囲に配置された周辺部品又は前記車両を構成する車両構成要素とを備えるものであって、前記電動機制御部は、前記周辺部品又は前記車両構成要素よりも高い剛性を有し且つ前記電動車両の前後方向に沿って配置された板状部材の第1主面及び前記第1主面と対向する第2主面の少なくとも一方に配置され、前記蓄電装置は、前記電動車両の前後方向において前記板状部材よりも車室側に配置されて、前記電動機制御部と電線によって接続されていることを特徴とする。前記高圧回路部と前記低圧回路部は、前記板状部材の同じ主面に配置されてもよい。
Claims (10)
- 車両(10、10A)を駆動する電動機(14)と、
前記電動機(14)に対して電力を供給する蓄電装置(16)と、
前記蓄電装置(16)から前記電動機(14)への供給電力を用いて前記電動機(14)を制御する電動機制御部(12)と、
前記電動機制御部(12)の周囲に配置された周辺部品(64、66、67、68、180、182)又は前記車両(10、10A)を構成する車両構成要素と
を備える電動車両(10、10A)であって、
前記電動機制御部(12)は、前記周辺部品(64、66、67、68、180、182)又は前記車両構成要素よりも高い剛性を有し且つ前記電動車両(10、10A)の前後方向に沿って配置された板状部材(62)の第1主面(130)及び前記第1主面(130)と対向する第2主面(132)の少なくとも一方に配置され、
前記蓄電装置(16)は、前記電動車両(10、10A)の前後方向において前記板状部材(62)よりも車室(150)側に配置されて、前記電動機制御部(12)と電線(154)によって接続され、
さらに、前記電動機制御部(12)は、相対的に低い所定の電圧が印加される低圧回路部(166)と、前記低圧回路部(166)よりも相対的に高い電圧が印加される高圧回路部(162)とを備え、
前記高圧回路部(162)は、前記電動車両(10、10A)の前後方向において前記低圧回路部(166)よりも前記車室(150)側に配置されている
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項1記載の電動車両(10、10A)において、
前記高圧回路部(162)は、前記板状部材(62)の前記第1主面(130)又は前記第2主面(132)において最も前記車室(150)側に配置された高圧端子(44)を備え、
前記電線(154)は、前記蓄電装置(16)と前記高圧回路部(162)の前記高圧端子(44)とに接続されている
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項1又は2記載の電動車両(10、10A)において、
前記高圧回路部(162)は、前記蓄電装置(16)からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ(30)と、前記蓄電装置(16)からの直流電圧の昇圧又は降圧を行う第1コンバータ(38)又は外部電源(110)から供給される交流電圧を直流電圧に変換する第2コンバータ(34)の少なくとも一方とを備え、
前記板状部材(62)の前記第1主面(130)又は前記第2主面(132)の一方に前記インバータ(30)が配置されると共に、前記第1主面(130)又は前記第2主面(132)の他方に前記第1コンバータ(38)又は前記第2コンバータ(34)の少なくとも一方が配置される
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項3記載の電動車両(10、10A)において、
前記電線(154)は、前記蓄電装置(16)と前記高圧回路部(162)の高圧端子(44)とに接続され、
前記高圧回路部(162)は、前記高圧端子(44)と、前記インバータ(30)、前記第1コンバータ(38)又は前記第2コンバータ(34)とを接続する高圧バスバー(160)を備える
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項3又は4記載の電動車両(10、10A)において、
前記低圧回路部(166)は、前記インバータ(30)、前記第1コンバータ(38)又は前記第2コンバータ(34)を動作させるための信号を供給する通信線(164)を備える
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項3〜5のいずれか1項に記載の電動車両(10、10A)において、
前記高圧回路部(162)は、前記インバータ(30)から前記電動機(14)へ交流電圧を供給する供給ラインに設けられた電流センサ(46)を備え、
前記低圧回路部(166)は、前記電流センサ(46)を制御する通信線(164)を備える
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電動車両(10、10A)において、
前記高圧回路部(162)は、充電用コネクタ(42)と前記蓄電装置(16)との間に設けられたコンタクタ(40)を備え、
前記低圧回路部(166)は、前記コンタクタ(40)を制御する通信線(164)を備える
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電動車両(10、10A)において、
前記板状部材(62)は、冷媒が流通する冷媒通路(142)を有する冷却プレート(72)である
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項8記載の電動車両(10、10A)において、
前記電動車両(10、10A)は、前記冷媒のラジエータ(64)又は前記ラジエータ(64)を支持するラジエータ支持フレーム(68)を前記周辺部品として備える
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の電動車両(10、10A)において、
前記電動車両(10、10A)は、フロントバンパメンバ(67)又はリアバンパメンバ(182)を前記車両構成要素として備える
ことを特徴とする電動車両(10、10A)。
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