JPWO2017203621A1 - 電力変換装置の搭載構造 - Google Patents

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Abstract

本発明に係る電力変換装置の搭載構造は、車両の前後方向に沿って延在するサイドメンバ(３)と、サイドメンバ(３)に設けられたマウント部品(５)と、マウント部品(５)を介してサイドメンバ(３)に保持された駆動ユニット(７)と、マウント部品(５)に取り付けられたインバータ(９)と、を備えている。マウント部品(５)の剛性は、サイドメンバ(３)の剛性よりも高く設定され、インバータ(９)は、車両の側方から見た場合に、駆動ユニット(７)の前端と後端との間に配置されている。

Description

本発明は、電力変換装置の搭載構造に関する。
従来から、車両の前部に駆動室を配置し、この駆動室の内部にエンジンやモータ等の駆動源を収容する構造が公知である（特許文献１参照）。この特許文献１においては、車両の前部にモータルームを配置し、前記モータルームの内部にモータケースおよびパワーコントロールユニットケースを配設している。具体的には、モータケースの上面にパワーコントロールユニットケースを固定している。
特開２０１２−１４４２２７号公報
ここで、前記特許文献１に記載されたモータケースは、車両の側方から見た側面視で、前方かつ下方の斜め下方に傾いた状態で配設されている。従って、車両が前面衝突を起こした場合に、モータケースの前端部が下方に移動するように回転し、パワーコントロールユニットケースに入力される荷重が増大するおそれがある。
そこで、本発明は、車両が前面衝突を起こした場合に、電力変換装置に入力される荷重を低減することができる電力変換装置の搭載構造を提供することを目的とする。
本発明に係る電力変換装置の搭載構造では、車体部品に設けられたマウント部品と、前記マウント部品に取り付けられた駆動ユニットおよび電力変換装置と、を備える。前記電力変換装置は、車両の側方から見た場合に、前記駆動ユニットの前端と後端との間に配置されている。
本発明に係る電力変換装置の搭載構造によれば、電力変換装置に入力される衝突荷重を低減することができる。
本発明の実施形態に係る電力変換装置の搭載構造を設けた車両前部を上方から見た平面図である。 図１の車両前部を車両前方から見た正面図である。 図２を車両左側から見た車両前部の側面図である。 本発明の実施形態に係る電力変換装置の近傍を示す拡大斜視図である。 図４の分解斜視図である。 図４のＡ−Ａ線による断面図である。 本発明の実施形態に係るマウント部品の分解斜視図である。
以下に、本発明の実施形態を説明する。なお、図面において、車両前方側をＦＲ、後方側をＲＲ、車両右側をＲＨ、車両左側をＬＨで示す。
図１〜図５に示すように、車両前部１には、車両の前後方向に沿って延在する左右一対のサイドメンバ３（車体部品）と、それぞれのサイドメンバ３に設けられたマウント部品５と、マウント部品５を介してサイドメンバ３に保持された駆動ユニット７と、マウント部品５に取り付けられたインバータ９（電力変換装置）と、が配設されている。図１に示すように、これらのサイドメンバ３、マウント部品５、駆動ユニット７およびインバータ９は、車両前部１の駆動室１１の内部に配設されている。この駆動室１１の車両後方には、ダッシュパネル１３を介して車室１５が配設されている。即ち、ダッシュパネル１３の車両前側は駆動室１１であり、ダッシュパネル１３の車両後側は車室１５に構成されている。
サイドメンバ３（車体部品）は、角筒状に形成されて前後方向に延在している。具体的には、車幅方向の外側の外側面２１と、外側面２１の上部から車幅方向の中央側に延在する上面２３と、外側面２１の下部から車幅方向の中央側に延在する下面２５と、これらの上面２３および下面２５同士を連結する内側面２７と、から閉断面構造に構成されている。
図４〜図７は、車両左側のサイドメンバ３の近傍を示す。マウント部品５は、図４〜図７に詳細に示すように、下部に配設された下側ブラケット３１と、上部に配設された上側ブラケット３３と、から一体に構成される。下側ブラケット３１は、車両前方から見てＬ字状に屈曲している。具体的には、前後および上下方向に延在する縦壁３５と、縦壁３５の上端で折れ曲がって車幅方向の外側に延在する上壁３７とから一体に形成されている。上側ブラケット３３は、下側ブラケット３１の上壁３７から上方に延びる３つの支持脚部３９と、支持脚部３９の上に配設された上面部４１と、から一体に構成されている。上面部４１には、車両左側の端部に形成された外側延設部４３および車両右側の端部に形成された内側延設部４５が設けられている。外側延設部４３および内側延設部４５には、ボルト孔４６が形成されている。また、上面部４１の中央には、円筒状のゴム収容部４７が下方に向けて突設されている。そして、図５，６に詳細に示すように、下側ブラケット３１の上壁３７はサイドメンバ３の上面２３に載置され、下側ブラケット３１の縦壁３５はサイドメンバ３の内側面２７に当接し、ボルトＢとナットＮで下側ブラケット３１がサイドメンバ３に締結されている。
駆動ユニット７は、車両右側に配置されたエンジン４９と、エンジン４９の車両左側に配置された電動機５１と、から一体に構成されている。これらのエンジン４９および電動機５１は、他の一般的な車両部品であるバッテリやエアクリーナ等よりも重量が大きい重量物である。車両駆動用の電動機５１では、３相交流同期型モータが使われている。図示しない駆動用高電圧バッテリからジャンクションボックスを介して給電された直流電流を、インバータ９のパワー半導体が３相交流に変換し、同期モータ等の電動機５１に供給される。電動機５１へ供給される３相交流電流は、回転数に同期した周波数で目標トルクに応じた電流が、ＰＷＭ信号により半導体スイッチング手段がスイッチすることにより生成される。制御装置は、回転数に同期させ、目標トルクに応じて、スイッチング手段の半導体へＰＷＭ出力し、相電流を検出する電流センサ値で目標に合うようにフィードバック制御を行う。
マウント部品５は、駆動ユニット７を支持する振動減衰部材６１を有する。以下に詳述する。図６，７に示すように、振動減衰部材６１は、マウント部品５に設けられたゴム収容部４７と、ゴム収容部４７の内部に収納された上側ゴム６３と、上側ゴム６３の上側に配置された金属製保持板６５と、ゴム収容部４７の底面４７ａの下側に配置された下側ゴム６７と、を備える。ゴム収容部４７は、円盤状の底面４７ａと、底面４７ａの外周縁から上方に延びる円筒状の側面４７ｂと、から構成されている。これらの上側ゴム６３、金属製保持板６５、ゴム収容部４７の底面４７ａ、下側ゴム６７は、円盤状に形成され、径方向中央部には、ボルトＢが挿通する挿通孔Ｈが形成されている。なお、上側ゴム６３および下側ゴム６７は、弾性を有する通常のゴムであれば特に限定されない。これらのマウント部品５およびサイドメンバ３はともに導電性を有する金属で形成されている。また、マウント部品５の剛性は、サイドメンバ３の剛性よりも高く設定されている。
そして、電動機５１の上面６９には、保持体７１が固定されている。この保持体７１は、電動機５１の上面６９に載置される基台７３と、基台７３の上面から上方に延びる保持脚７５と、保持脚７５の上面から上方に延びるボルトＢと、から一体形成される。ボルトＢは、上側ゴム６３、金属製保持板６５、ゴム収容部４７の底面４７ａ、下側ゴム６７の挿通孔Ｈに挿入されており、金属製保持板６５の挿通孔ＨからボルトＢの先端部が突出する。このボルトＢの先端部にナットＮを螺合することによって、保持体７１を振動減衰部材６１に結合することができる。これにより、駆動ユニット７は、マウント部品５を介してサイドメンバ３に保持される。なお、ゴム収容部４７の上部開口部は、封止板７７で封鎖される。
インバータ９（電力変換装置）は、マウント部品５に取り付けられている。
インバータ９の下面における左右両端部には、突設部８１が下方に突出しており、突設部８１の底面からは下方に延びるボルトＢが４本設けられている。また、インバータ９の上面８３には、第１の配線８５および第２の配線８７が接続されている。第１の配線８５の先端には、端子８９が設けられ、この端子８９は、電動機５１のコネクタ９１に接続される。このように、電動機５１とインバータ９とが第１の配線８５を介して電気的に接続されている。第２の配線８７は、図示しない高電圧バッテリに接続されている。インバータ９の外表面の全体は、導電性を有する金属で形成されている。なお、インバータ９は、高速スイッチングにより、高電圧、高電流を直流から交流に変換する。このため、インバータ９は、電気的なノイズの発生源であること、および、電動機５１の近くに配置したいこと、の理由から駆動室１１の内部に配置される。
一方、前述したように、マウント部品５を構成する上側ブラケット３３の上面部４１には、合計で４つのボルト孔４６が形成されている。インバータ９の突設部８１のボルトＢを上側ブラケット３３の上面部４１のボルト孔４６に挿入してナットＮでボルトＢを螺合することにより、インバータ９をマウント部品５に取り付けている。このように、サイドメンバ３と、マウント部品５と、インバータ９の外表面とは、金属で形成されており、サイドメンバ３とマウント部品５とが当接し、マウント部品５とインバータ９の外表面とが当接している。
また、図１，３に示すように、インバータ９は、車両の側方から見た場合に、駆動ユニット７の前端７ａと後端７ｂとの間に配置されている。具体的には、駆動ユニット７の前端７ａは、エンジン４９の前面４９ａであり、駆動ユニット７の後端７ｂは、電動機５１の後面５１ａである。
また、図１，３，４に示すように、インバータ９の前方には、低電圧バッテリ９３（車両部品）がインバータ９と対向して配置され、インバータ９の後方には、エアクリーナ９５（車両部品）がインバータ９と対向して配置されている。低電圧バッテリ９３におけるインバータ９との対向面である背面９３ａおよびエアクリーナ９５におけるインバータ９との対向面である前面９５ａは共に平面状に形成されている。なお、低電圧バッテリ９３は、少なくともインバータ９との対向面である背面９３ａが樹脂で形成されている。また、エアクリーナ９５は、少なくともインバータ９との対向面である前面９５ａが樹脂で形成されている。
以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。
（１）本発明の実施形態に係る電力変換装置の搭載構造は、車両の前後方向に沿って延在するサイドメンバ３（車体部品）と、サイドメンバ３に設けられたマウント部品５と、マウント部品５を介してサイドメンバ３に保持された駆動ユニット７と、マウント部品５に取り付けられたインバータ９（電力変換装置）と、を備えている。マウント部品５の剛性は、サイドメンバ３の剛性よりも高く設定され、インバータ９は、車両の側方から見た場合に、駆動ユニット７の前端７ａと後端７ｂとの間に配置されている。
このように、駆動ユニット７とインバータ９とは共に、サイドメンバ３よりも剛性の高いマウント部品５を介してサイドメンバ３に取り付けられている。また、インバータ９は、車両の側方から見た場合に、駆動ユニット７の前端７ａと後端７ｂとの間に配置されている。つまり、インバータ９が駆動ユニット７によって衝突物から保護される部位に配置されている。また、マウント部品５の剛性は、サイドメンバ３の剛性よりも高く設定されているため、衝突荷重によって潰れにくい。従って、車両に対して後方に向かう衝突荷重が入力されても、駆動ユニット７の前端７ａで荷重を受けるため、インバータ９に入力される荷重が低減される。さらに、駆動ユニット７に後方に向かう荷重が入力されると、インバータ９が駆動ユニット７と共に後方に移動する。このように、車両の前面衝突時に、駆動ユニット７およびインバータ９は、回転することなく後方に移動するため、インバータ９に入力される衝突荷重を低減することができる。
（２）サイドメンバ３と、マウント部品５と、インバータ９の外表面とは、金属で形成されており、サイドメンバ３とマウント部品５とが当接し、マウント部品５とインバータ９の外表面とが当接している。
従って、これらのサイドメンバ３とマウント部品５とインバータ９の外表面とが同電位（等電位）に設定される。このため、アース線を使わずに、インバータ９を簡単な構造で効率的にアース（接地）することができる。
（３）マウント部品５は、駆動ユニット７を支持する振動減衰部材６１を有する。
このように、駆動ユニット７が振動減衰部材６１に取り付けられているため、車両が走行する際に発生する駆動ユニット７の振動が車体に伝達されることを抑制することができる。
（４）駆動ユニット７は、電動機５１を有し、この電動機５１とインバータ９とが第１の配線８５（配線）を介して電気的に接続されている。
車両に対して後方に向かう衝突荷重が入力された場合、駆動ユニット７と共にインバータ９は車両後方に移動する。つまり、駆動ユニット７とインバータ９との互いの相対位置は、あまり変化しないため、第１の配線８５の長さの変化量が小さくなり、第１の配線８５にかかる負荷が低減する。
（５）サイドメンバ３の上面２３におけるインバータ９の車両前側または車両後側に、インバータ９との対向面が平面状に形成された低電圧バッテリ９３（車両部品）またはエアクリーナ９５（車両部品）を配設した。
このように、車両部品におけるインバータ９との対向面が平面状であるため、インバータ９が車両部品に当たる場合、車両部品とインバータ９とが広い面積で当接する。特に、車両部品がインバータ９の車両前側に配置されている場合、車両後方に向かう衝突荷重を車両部品によって効果的に吸収することができる。以上より、インバータ９に入力される荷重が更に低減される。
（６）前記車両部品は低電圧バッテリ９３（バッテリ）であり、低電圧バッテリ９３は、少なくともインバータ９との対向面である背面９３ａが樹脂で形成されている。
このように、車両部品は低電圧バッテリ９３であるため、低電圧バッテリ９３の保守作業の空間および交換作業の空間が、インバータ９（電力変換装置）の保守作業の空間および交換作業の空間と共有される。よって、インバータ９および低電圧バッテリ９３の保守作業や交換作業が容易になると共に、インバータ９および低電圧バッテリ９３の周囲の空間を小さく設定することができる。また、低電圧バッテリ９３におけるインバータ９との対向面が軟らかい樹脂であるため、インバータ９が低電圧バッテリ９３に当たる場合、インバータ９に入力される衝突荷重が更に低減される。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、種々の変形および変更が可能である。例えば、マウント部品５に断熱材を設けてもよい。この断熱材によって、エンジン４９からの熱がインバータ９に伝達されることを抑制することができる。また、低電圧バッテリ９３は、インバータ９の前側に配置したが、インバータ９の後側に配置してもよい。
３ サイドメンバ
５ マウント部品
７ 駆動ユニット
７ａ 前端
７ｂ 後端
９ インバータ
５１ 電動機
６１ 振動減衰部材
８５ 第１の配線（配線）
９３ 低電圧バッテリ（車両部品）
９３ａ 背面（対向面）
９５ エアクリーナ（車両部品）
９５ａ 前面（対向面）

Claims (6)

  1. 車両の前後方向に沿って延在する車体部品と、
    前記車体部品に設けられたマウント部品と、
    前記マウント部品を介して前記車体部品に保持された駆動ユニットと、
    前記マウント部品に取り付けられた電力変換装置と、を備え、
    前記マウント部品の剛性は、前記車体部品の剛性よりも高く設定され、
    前記電力変換装置は、車両の側方から見た場合に、前記駆動ユニットの前端と後端との間に配置された
    電力変換装置の搭載構造。
  2. 請求項１に記載の電力変換装置の搭載構造であって、
    前記車体部品と、前記マウント部品と、前記電力変換装置の外表面とは、金属で形成されており、
    前記車体部品とマウント部品とが当接し、前記マウント部品と電力変換装置の外表面とが当接している
    電力変換装置の搭載構造。
  3. 請求項１または２に記載の電力変換装置の搭載構造であって、
    前記マウント部品は、前記駆動ユニットを支持する振動減衰部材を有する
    電力変換装置の搭載構造。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置の搭載構造であって、
    前記駆動ユニットは、電動機を有し、
    この電動機と電力変換装置とが配線を介して電気的に接続されている
    電力変換装置の搭載構造。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置の搭載構造であって、
    前記車体部品の上面における電力変換装置の車両前側または車両後側に、前記電力変換装置との対向面が平面状に形成された車両部品を配設した
    電力変換装置の搭載構造。
  6. 請求項５に記載の電力変換装置の搭載構造であって、
    前記車両部品はバッテリであり、前記バッテリは、少なくとも電力変換装置との対向面が樹脂で形成されている
    電力変換装置の搭載構造。
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