KR20160088811A - 전기 자동차, 보유 지지 기구 및 전기 자동차의 제조 방법 - Google Patents

전기 자동차, 보유 지지 기구 및 전기 자동차의 제조 방법 Download PDF

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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

전기 자동차이며, 차체에 설치된 서스펜션 멤버와, 상기 서스펜션 멤버에 고정된 모터와, 전지와, 상기 전지로부터의 전력이 공급되는 전자 기기와, 상기 전지 및 상기 전자 기기를 일체로 보유 지지하는 보유 지지부, 및 상기 모터에 상기 보유 지지부를 고정하는 고정부를 갖는 보유 지지 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 자동차, 보유 지지 기구 및 전기 자동차의 제조 방법{ELECTRIC VEHICLE, HOLDING MECHANISM, AND METHOD OF MANUFACTURING ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차, 보유 지지 기구 및 전기 자동차의 제조 방법에 관한 것이다.
일본 특허 제4804969호에 개시되어 있는 연료 전지차에서는, 연료 전지나 고압 전장 박스를 지지한 지지 프레임이, 차체의 전후 방향으로 연장되는 좌우의 사이드 프레임에 연결되고, 연료 전지에 의해 구동되는 모터나 프론트 서스펜션 등이 탑재된 서브 프레임은, 지지 프레임보다도 하측에 설치되어 있다.
일본 특허 제4804969호의 연료 전지차에서는, 연료 전지 등을 지지하는 지지 프레임은 차체 상하 방향의 상방으로부터 사이드 프레임에 연결시켜져 있다. 모터 등을 지지하는 서브 프레임은, 차체의 하방에 설치된다. 이와 같이, 모터 등을 지지하는 서브 프레임의 차체에의 설치와는 별도로, 연료 전지 등을 지지하는 지지 프레임을 차체의 모터 룸 내에 설치할 필요가 있어, 설치 작업이 번잡하였다.
본 발명은 차체에의 모터와 전지와 전자 기기의 설치 작업성이 향상된 전기 자동차, 보유 지지 기구 및 전기 자동차의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 형태는,
전기 자동차이며,
차체에 설치된 서스펜션 멤버와,
상기 서스펜션 멤버에 고정된 주행용의 모터와,
상기 모터를 구동하기 위한 전원과,
상기 전지로부터의 전력이 공급되는 전자 기기와,
상기 전지 및 상기 전자 기기를 일체로 보유 지지하는 보유 지지부, 및 상기 모터에 상기 보유 지지부를 고정하는 고정부를 갖는 보유 지지 기구를 포함하고,
모터가 고정된 서스펜션 멤버를 차체에 설치하기 전에, 모터에 보유 지지 기구를 통해 전지 및 전자 기기를 설치할 수 있고, 이 상태에서 서스펜션 멤버를 차체에 설치할 수 있다. 이에 의해, 차체에의 모터와 전지와 전자 기기의 설치 작업성이 향상된다.
상기 고정부는, 상기 모터의 상부에 상기 보유 지지부를 고정하고 있고, 상기 보유 지지 기구의 가장 하방에 위치하는 최하부보다도 높은 위치에 있어도 된다. 이에 의해, 모터의 상부에 배치되어 있는 고정부로부터 보유 지지 기구의 최상부까지의 높이 방향의 거리를 억제할 수 있다. 따라서, 상기 보유 지지 기구의 최하부를 서스펜션 멤버 등에 고정한 경우보다도 보유 지지 기구의 흔들림을 억제할 수 있다.
상기 모터의 전단부는, 상기 전지 및 상기 전자 기기보다도 상기 차체의 전후 방향에 있어서 전방측에 위치하고 있는 구성이어도 된다. 이에 의해 전기 자동차가 전방 충돌한 경우에, 모터에 먼저 충격이 가해져, 전지나 전자 기기에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
상기 전자 기기는, 상기 전지로부터의 전력에 의해 구동되는 보조 기기와, 상기 전지로부터의 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 상기 모터 및 상기 보조 기기에 공급하는 파워 컨트롤 유닛을 포함하고, 상기 전지는, 상기 파워 컨트롤 유닛에 인접하고, 또한 전기적으로 접속되고, 상기 파워 컨트롤 유닛은, 상기 보조 기기에 인접하고, 또한 전기적으로 접속되어 있는 구성이어도 된다. 이들 전자 기기끼리를 짧은 거리에서 전기적으로 접속하고 있으므로, 전송 손실을 억제할 수 있다.
상기 전자 기기는, 보조 기기와, 파워 컨트롤 유닛을 포함하고, 상방에서 볼 때, 상기 전지는, 상기 모터, 상기 파워 컨트롤 유닛 및 상기 보조 기기에 겹쳐 있는 구성이어도 된다. 이에 의해, 스페이스를 유효하게 이용할 수 있다.
상기 보유 지지 기구는, 상기 모터에 연결된 드라이브 샤프트의 축 방향이 상기 보유 지지 기구의 길이 방향으로 되도록 배치되어 있는 구성이어도 된다. 드라이브 샤프트의 축 방향을 길이 방향으로 하여 엔진 룸 내에 배치되는 엔진 대신 보유 지지 기구를 배치할 수 있으므로, 엔진 자동차의 차체를 유용할 수 있다.
상기 전자 기기는, 상기 모터의 횡측부에 대향하는 구성이어도 된다. 이에 의해, 전지, 전자 기기, 보유 지지 기구를 포함하는 전체의 무게 중심의 위치를 가능한 한 낮게 할 수 있어, 보유 지지 기구의 안정성이 향상되어 있다.
상기 전원은 연료 전지 또는 이자 전지도 좋다.
본 발명의 제2 형태는,
보유 지지 기구이며,
전지와 상기 전지로부터 전력이 공급되는 전자 기기를 일체로 보유 지지하는 보유 지지부와,
전기 자동차의 차체에 설치된 서스펜션 멤버에 고정되는 모터에 상기 보유 지지부를 고정하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 형태는,
전기 자동차의 제조 방법이며,
서스펜션 멤버에 모터를 고정하는 것과,
전지와 상기 전지로부터 전력이 공급되는 전자 기기를 보유 지지 기구의 보유 지지부에 일체로 보유 지지시키는 것과,
상기 보유 지지 기구의 고정부를, 상기 모터에 고정하는 것과,
상기 보유 지지 기구의 고정부를 고정한 상기 모터가 고정되어 있는 상기 서스펜션 멤버를 상기 차체에 설치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 형태에 따르면, 차체에의 모터와 전지와 전자 기기의 설치 작업성이 향상된 전기 자동차, 보유 지지 기구 및 전기 자동차의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 동등한 요소들을 동등한 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 이하에 설명된다.
도 1은 본 실시예의 연료 전지차의 차체 내의 모터 룸을 상방에서 본 도면.
도 2는 모터 룸을 전방에서 본 도면.
도 3은 모터 룸을 측방에서 본 도면.
도 4는 차체에 설치하기 전의 서스펜션 멤버 및 서스펜션 멤버에 고정된 모터의 상면도.
도 5는 모터에 고정되기 전의 보유 지지 랙의 상면도.
도 6은 모터에 보유 지지 랙을 설치하는 상태를 도시한 도면.
도 7은 서스펜션 멤버에 고정된 모터에 보유 지지 랙을 고정한 상태를 도시한 도면.
도 8은 본 실시예의 모식도.
도 9는 비교예의 모식도.
도 10은 전방 충돌 시에서의 서스펜션 멤버의 탈락의 설명도.
본 실시예에서는, 전기 자동차의 일례로서 연료 전지차(1)에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시예의 연료 전지차(1)의 차체(2) 내의 모터 룸(3)을 상방에서 본 도면이다. 도 2는 모터 룸(3)을 전방에서 본 도면이다. 도 3은 모터 룸(3)을 측방에서 본 도면이다. 또한, 도 1, 도 3에서는, 차체(2)의 외형선을 간략화하고 있고, 도 2에서는 생략되어 있다. 모터 룸(3)은, 차체(2)의 전방측에 설치되어 있다. 모터 룸(3)에는, 서스펜션 멤버(10), 한 쌍의 사이드 멤버(23, 24), 모터(30), 연료 전지 스택(이하, 연료 전지라 칭함)(51) 등의 부품 및 보유 지지 랙(70)이 배치되어 있다.
서스펜션 멤버(10)는, 금속제이며 상면에서 볼 때 프레임 형상으로 형성되어 있다. 서스펜션 멤버(10)는, 차폭 방향으로 연장되고 차체(2)의 전방측에 있는 전방 크로스부(12), 차폭 방향으로 연장되고 차체(2)의 전후 방향에 있어서, 전방 크로스부(12)보다도 후방측의 위치에 있는 후방 크로스부(15)를 포함한다. 서스펜션 멤버(10)는, 차체(2)의 하방측에 있고, 한 쌍의 사이드 멤버(23, 24)에 매달려 있다.
구체적으로는, 서스펜션 멤버(10)의 전방 크로스부(12)로부터 전방으로 돌출된 우측의 고정편(12M)은, 사이드 멤버(24)의 전방측으로부터 하방으로 연장된 기둥부(242)에, 인슐레이터(I)를 통해 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 고정되어 있다. 서스펜션 멤버(10)의 후방 크로스부(15)로부터 후방으로 돌출된 우측의 고정편(15M)은, 사이드 멤버(24)의 후방측의 하부에 설치된 지지 패널(245)에, 인슐레이터(I)를 통해 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 고정되어 있다. 지지 패널(245)에 대해서는 후술한다. 전방 크로스부(12)로부터 전방으로 돌출된 좌측의 고정편(12M), 후방 크로스부(15)로부터 후방으로 돌출된 좌측의 고정편(15M)도, 상기한 바와 마찬가지의 방법으로, 사이드 멤버(23)에 고정되어 있다.
사이드 멤버(23, 24)는, 차체측의 골격을 구성하는 골격 부재이며 길이 방향을 차체 전후 방향으로 하여 배치되어 있다. 사이드 멤버(23, 24)는, 각각 각통 형상으로 형성되어 있다. 도 1∼도 3에서는, 사이드 멤버(23, 24)는 점선으로 나타내고 있다.
모터(30)는, 연료 전지차(1)의 주행용 모터이다. 모터(30)는, 모터부(M)와, 모터부(M)의 동력을 드라이브 샤프트(DS)에 연결된 차륜(W)에 전달하는 트랜스액슬부(T)가 일체화되어 있다. 트랜스액슬부(T)는, 감속 기구 및 차동 기구를 포함하는 동력 전달 기구이다. 모터(30)는, 마운트 인슐레이터(M32, M33, M35)를 통해 서스펜션 멤버(10)에 고정되어 있다. 마운트 인슐레이터(M32, M33, M35)는, 모터(30)와 서스펜션 멤버(10) 사이의 진동을 흡수한다.
연료 전지(51)는, 모터부(M)를 구동하기 위한 전지의 일례이다. DC-DC 컨버터(이하, 컨버터라 칭함)(53)는, 연료 전지(51)로부터의 출력 전압을 승압하여 전력을 파워 컨트롤 유닛(이하, PCU라 칭함)(55)에 출력한다. PCU(55)는, 컨버터(53)에 의해 승압된 전력의 직류 출력을 교류로 변환하여, 모터부(M), 에어 컴프레서(57), 펌프(59)에 공급하는 인버터이다. 에어 컴프레서(57)는, 차체(2)의 탑승원실 내의 공조에 사용된다. 펌프(59)는, 연료 전지(51)를 냉각하는 냉매를 순환시키기 위한 것이다. 연료 전지(51)로부터 공급되는 전력에 의해, 에어 컴프레서(57), 펌프(59) 및 모터부(M)가 구동된다.
도 2에는 화살표로 전기가 흐르는 방향을 나타내고 있다. 컨버터(53), PCU(55), 에어 컴프레서(57), 펌프(59)의 각각은, 연료 전지(51)로부터의 전력이 공급되는 전자 기기의 일례이다. 에어 컴프레서(57), 펌프(59)는 연료 전지(51)로부터의 전력에 의해 구동되는 보조 기기의 일례이다.
보조 기기는, 예를 들어 캐소드 가스를 연료 전지(51)에 공급하기 위한 컴프레서, 캐소드 가스 또는 애노드 가스를 연료 전지(51)에 재순환시키기 위한 순환 펌프, 연료 전지(51)의 발전에 공급되는 캐소드 가스 또는 애노드 가스의 유통 경로 상에 배치된 전자 밸브 등이어도 된다. 또한, 컨버터(53)는 반드시 필요한 것은 아니다.
보유 지지 랙(70)은, 복수의 금속제의 부품으로 구성되고, 연료 전지(51), 컨버터(53), 파워 컨트롤 유닛(55), 에어 컴프레서(57), 펌프(59)를 일체로 보유 지지하고 있는 보유 지지 기구의 일례이다. 보유 지지 랙(70)은, 금속제의 보호 프레임(71), 측판(72, 76, 78), 지지판(73, 75, 77), 구획판(74, 79), 후방판(791)이 복수의 빔이나 복수의 볼트 및 너트 등에 의해 서로 조립 장착됨으로써, 일체로 구성되어 있다. 즉, 보유 지지 랙(70)은, 복수의 부재에 의해 일체로 조립 장착되어 있다. 또한, 측판(72, 76)은, 각각, 마운트 인슐레이터(M73, M74)를 통해 사이드 멤버(23, 24)에 지지되어 있다. 마운트 인슐레이터(M73, M74)는, 사이드 멤버(23, 24)와 보유 지지 랙(70) 사이의 진동을 흡수한다.
보호 프레임(71)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 상방에서 볼 때 프레임 형상으로 형성된 금속제이며, 연료 전지(51)의 외주를 둘러싸고 있다. 이에 의해, 예를 들어 연료 전지차(1)의 충돌 사고 등에 의한 파손으로부터 보호되고 있다. 보호 프레임(71)의 내측 테두리(711)로부터는, 지지편(713, 714)이 내측으로 돌출되어 있다. 2개의 지지편(713)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 내측 테두리(711) 중 차체의 전후 방향으로 연장되고 좌측에 있는 부분으로부터 돌출되어 있다. 2개의 지지편(714)은, 내측 테두리(711) 중 차체의 전후 방향으로 연장되고 우측에 있는 부분으로부터 돌출되어 있다. 따라서, 지지편(713, 714)은 서로 대향하는 테두리로부터 각각 돌출되어 있다. 연료 전지(51)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 차폭 방향이 길이 방향으로 되도록 배치되고, 연료 전지(51)의 좌측의 테두리로부터 외측으로 2개의 고정편(513), 우측의 테두리로부터 외측으로 2개의 고정편(514)이 돌출되어 있다. 고정편(513, 514)은, 각각 지지편(713, 714)에 지지되어, 볼트 및 너트에 의해 고정되어 있다.
도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이, 보호 프레임(71)의 하방에는, 측판(72), 구획판(74), 측판(76), 후방판(791)이 대략 수직으로 고정되어 있다. 도 2에서 볼 때, 측판(72)은 좌측에 고정되고, 측판(76)은 우측에 고정되고, 구획판(74)은 그 사이에서 고정되어 있다. 지지판(73)은, 측판(72), 구획판(74) 사이에 대략 수평으로 배치되어 컨버터(53)를 지지하고 있다. 지지판(75)은, 구획판(74)의 하단부, 측판(76)의 하단부에 고정되어 PCU(55)를 지지하고 있다. 즉, 측판(72), 지지판(73), 구획판(74)은, 컨버터(53)를 수납하는 스페이스를 획정하고, 구획판(74), 지지판(75), 측판(76)은, PCU(55)를 수납하는 스페이스를 획정하고 있다. 컨버터(53)는 지지판(73)에, PCU(55)는 지지판(75)에 각각, 볼트 및 너트에 의해 고정되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 컨버터(53)의 전방측에는, 보강용의 2개의 빔이 X자 형상으로 보호 프레임(71), 지지판(73)에 고정되어 있고, 컨버터(53)의 후방측에도 마찬가지의 빔이 설치되어 있다.
지지판(75)의 하방에는, 측판(78), 구획판(79), 후방판(791)이 대략 수직으로 고정되어 있다. 도 2에서 볼 때, 측판(78)은 우측에서 고정되고, 구획판(79)은 지지판(75)의 중간보다도 약간 좌측에서 고정되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 후방판(791)은 후방에 배치되어 있다. 측판(78), 구획판(79)은 대략 평행하게 고정되어 있지만, 후방판(791)은, 측판(78), 구획판(79)에 대해 대략 수직으로 고정되어 있다. 또한, 지지판(77)은, 측판(78)의 하단부, 구획판(79)의 하단부, 후방판(791)의 하단부에 대략 수평으로 고정되어 있고, 지지판(75)보다도 약간 길다.
지지판(77) 상에는, 에어 컴프레서(57), 펌프(59)가 지지되어 있고, 구획판(79)은, 에어 컴프레서(57)가 수납되는 스페이스와 펌프(59)가 수납되는 스페이스를 구분하고 있다. 또한, 지지판(77) 상에는, 에어 컴프레서(57)를 사이에 놓고 위치를 규정하는 2개의 판상의 위치 결정부(77P)가 설치되어 있다. 지지판(77) 상에는, 펌프(59)를 사이에 놓고 위치를 규정하는 2개의 판상의 위치 결정부(79P)가 설치되어 있다. 이들 위치 결정부(77P, 79P)는, 예를 들어 핀 형상이어도 되고 형상이나 개수는 상관없다. 또한, 볼트나 너트에 의해 에어 컴프레서(57), 펌프(59)를 지지판(77) 상에 고정해도 된다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 에어 컴프레서(57), 펌프(59)의 전방측에는 빔은 배치되어 있지 않지만, 설치해도 된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 드라이브 샤프트(DS)는, 지지판(77), 후방판(791), 지지판(75)의 사이를 통과하고, 측판(78)도 드라이브 샤프트(DS)에 접촉하지 않는 크기를 갖고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 측판(76)에는, 경량화를 위한 경감 구멍(76H)이 복수 형성되어 있고, 도시는 하지 않지만 마찬가지로 측판(72), 구획판(74), 후방판(791)에 형성되어 있다. 또한, 이러한 경감 구멍(76H)을 통해, 케이블이나 커넥터에 의한 전자 기기끼리를 전기적으로 접속할 수 있다.
모터(30)의 케이스의 외주면에는, 보유 지지 랙(70)을 고정하기 위한 보스부(B1, B2, B6) 등이 설치되어 있다. 즉, 보유 지지 랙(70)은, 서스펜션 멤버(10)에는 고정되어 있지 않고, 모터(30)에 고정되어 지지되어 있다. 또한, 측판(72), 측판(76)측에 각각 고정된 마운트 인슐레이터(M73, M74)를 통해 각각 사이드 멤버(23, 24) 상에 지지되어 있다.
도 4는 차체(2)에 설치하기 전의 서스펜션 멤버(10) 및 서스펜션 멤버(10)에 고정된 모터(30)의 상면도이며, 도 5는 모터(30)에 고정되기 전의 보유 지지 랙(70)의 상면도이다. 서스펜션 멤버(10)는, 전방 크로스부(12), 후방 크로스부(15), 차체(2)의 전후 방향으로 연장된 한 쌍의 사이드 레일부(13, 14)를 포함한다. 전방 크로스부(12)는, 후방 크로스부(15)보다도 길게 형성되어 있다. 사이드 레일부(13, 14)는, 전방 크로스부(12)측으로부터 후방 크로스부(15)측을 향해 서로 접근하도록 비스듬히 연장되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 사이드 레일부(13, 14)는, 중앙부가 하방측으로 오목하게 들어가 있다[각 사이드 레일부(13, 14)에 있어서, 중앙부의 상면은 다른 부분의 상면으로부터 하방측으로 오목하게 들어가고, 중앙부의 하면은 다른 부분의 하면으로부터 하방측으로 돌출되어 있음].
모터(30)의 케이스 내에는, 전방측에 모터부(M), 후방측에 트랜스액슬부(T)가 배치되어 있다. 드라이브 샤프트(DS)는, 모터(30)가 고정된 서스펜션 멤버(10)가 차체(2)에 조립 장착된 후에, 모터(30)의 트랜스액슬부(T)에 조립 장착된다.
도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 모터(30)의 케이스는, 상부(31), 전방측부(32), 좌측부(33), 우측부(34), 후방측부(35), 저부(36)를 포함한다. 모터(30)는, 전방측부(32)와 우측부(34)의 경계 부근에 위치하는 마운트 인슐레이터(M32), 좌측부(33)측에 위치하는 마운트 인슐레이터(M33), 트랜스액슬부(T)보다도 후방측에 위치하는 마운트 인슐레이터(M35)에 의해, 각각 서스펜션 멤버(10)의 전방 크로스부(12), 사이드 레일부(13), 후방 크로스부(15)로 지지되어 있다.
모터(30)는, 보유 지지 랙(70)을 고정하기 위한, 보스부(B1, B2)가 상부(31)에 설치되고, 보스부(B4)는 우측부(34)의 전방측에 1개 설치되고, 보스부(B41)는 우측부(34)의 후방측에 2개 설치되고, 보스부(B6)는 우측부(34)의 하방측에 설치되어 있다. 또한, 보스부의 수나 위치는 이것에 한정되지 않는다.
다음으로 연료 전지차(1)의 제조 방법의 일부에 대해 설명한다. 서스펜션 멤버(10)에 모터(30)를 고정한다. 다음으로, 보유 지지 랙(70) 내에, 연료 전지(51), 컨버터(53), PCU(55), 에어 컴프레서(57), 펌프(59)를 설치하고, 이들을 전기적으로 접속한다. 다음으로, 도 6에 도시하는 바와 같이, 서스펜션 멤버(10)에 고정된 모터(30)에 보유 지지 랙(70)을 고정한다. 도 6은 모터(30)에 보유 지지 랙(70)을 설치하는 상태를 도시한 도면이다. 이에 의해, 도 7에 도시하는 바와 같이, 서스펜션 멤버(10), 모터(30), 보유 지지 랙(70), 연료 전지(51) 등이 일체화된다. 도 7은 서스펜션 멤버(10)에 고정된 모터(30)에 보유 지지 랙(70)을 고정한 상태를 도시한 도면이다.
다음으로, 모터(30), 보유 지지 랙(70), 연료 전지(51) 등과 함께 서스펜션 멤버(10)를 차체(2)의 하방으로부터 조립 장착한다. 그 때에, 마운트 인슐레이터(M73, M74)가 각각 사이드 멤버(23, 24)에 지지되도록 고정하여, 서스펜션 멤버(10)의 고정편(12M, 15M)을 사이드 멤버(23, 24)에 매단다. 이와 같이 하여 모터(30)가 차체(2)에 조립 장착된 후에, 모터(30)에 드라이브 샤프트(DS)를 삽입한다. 또한, 서스펜션 멤버(10)에 모터(30)를 고정하기 전에, 모터(30)에 보유 지지 랙(70)을 고정하여, 그 후에 보유 지지 랙(70)이 고정된 모터(30)를 서스펜션 멤버(10)에 고정해도 된다. 또한, 모터(30)에 보유 지지 랙(70)을 고정하고 나서, 보유 지지 랙(70) 내에 연료 전지(51) 등을 설치해도 된다.
예를 들어 모터(30)가 고정된 서스펜션 멤버(10)와, 연료 전지(51)나 PCU(55) 등을 개별적으로 차체(2)에 조립 장착하는 경우, 연료 전지(51) 등을 차체(2)의 상방으로부터 좁은 모터 룸(3) 내에 매달아 설치하고, 또한 서스펜션 멤버(10)를 차체(2)의 하방으로부터 설치할 필요가 있다. 이와 같이, 서스펜션 멤버(10)와는 별도로 연료 전지(51) 등을 차체(2)에 설치할 필요가 있어 작업이 번잡하다. 그러나 본 실시예에서는, 서스펜션 멤버(10), 모터(30), 보유 지지 랙(70), 연료 전지(51) 등을 일체화하여 차체(2)에 설치할 수 있으므로, 설치 작업성이 향상되어 있다.
본 실시예에서는 연료 전지(51), PCU(55) 등은 차체(2)의 좁은 모터 룸(3) 내에 설치하기 전에 보유 지지 랙(70)에 설치된다. 따라서, 차체(2)에의 설치 전에, 연료 전지(51)나 그 밖의 전자 기기를 전기적으로 접속해 둘 수 있다. 이로 인해, 이러한 전기적인 접속을, 좁은 모터 룸(3) 내가 아니라 넓은 공간에서 행할 수 있어, 작업성이 향상된다.
또한, 엔진 자동차의 경우와 마찬가지로, 엔진 대신 연료 전지(51) 등을 보유 지지한 보유 지지 랙(70)을 서스펜션 멤버(10)에 고정하여 서스펜션 멤버(10)를 차체(2)에 설치할 수 있다. 이로 인해, 엔진 자동차의 제조 공정과 대략 동일한 공정에서 연료 전지차(1)를 제조할 수 있으므로, 제조 작업이 용이해진다.
연료 전지(51)는 컨버터(53), PCU(55)에 인접하고, 컨버터(53)는 PCU(55)에 인접하고, PCU(55)는 에어 컴프레서(57), 펌프(59), 모터(30)에 인접하고 있다. 이와 같이 서로 전기적으로 접속되는 이들 전자 기기는 보유 지지 랙(70)에 집약되어 있다. 이로 인해, 이들 전자 기기간의 거리를 짧게 할 수 있으므로, 전자 기기간의 거리가 긴 것에 기인하는 송전 효율의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 인접하는 전자 기기끼리는, 케이블을 통해 접속해도 되지만, 전자 기기에 설치된 커넥터끼리를 직접 접속해도 된다.
보유 지지 랙(70) 내의 지지판(73)이나 구획판(74) 등에 의해, 컨버터(53)나 PCU(55)의 배치 위치가 구분되어 있다. 이로 인해, 이들 컨버터(53), PCU(55)를 각각 원하는 위치에 배치하는 작업이 용이해진다. 또한, 컨버터(53) 등을 원하는 위치에 배치할 수 있으므로, 이들 전자 기기의 위치 어긋남에 기인하는 전기적 접속 불량을 억제할 수 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상방에서 볼 때, 연료 전지(51)는, 컨버터(53), PCU(55), 에어 컴프레서(57), 펌프(59), 모터(30)에 겹쳐 있다. 이와 같이, 좁은 공간 내에 PCU(55) 등이 배치되어 모터 룸(3) 내의 스페이스의 유효 이용이 도모되어 있다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 연료 전지(51), 컨버터(53), PCU(55), 에어 컴프레서(57), 펌프(59)보다도 모터(30)의 전방측부(32)는 전방측에 위치하고 있다. 예를 들어 연료 전지차(1)가 전방 충돌한 경우, 연료 전지(51)나 PCU(55) 등보다도 강성이 있는 모터(30)에 먼저 충격이 가해짐으로써, 연료 전지(51)나 PCU(55) 등에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 이에 의해, 연료 전지(51)나 PCU(55) 등의 고전압으로 구동되는 전자 기기의 파손을 억제하여 안전성을 확보할 수 있다.
에어 컴프레서(57), 펌프(59)는, 모터(30)의 우측부(34)에 대향하고, PCU(55)의 부분적으로 우측부(34)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 에어 컴프레서(57), 펌프(59)는, 모터(30)의 상부(31)보다도 낮은 위치에 배치되어 있다. 이에 의해, 연료 전지(51), 컨버터(53), PCU(55), 에어 컴프레서(57), 펌프(59)를 포함하는 보유 지지 랙(70) 전체의 무게 중심의 위치를 가능한 한 낮게 할 수 있어, 보유 지지 랙(70)의 안정성이 향상되어 있다.
또한, 보유 지지 랙(70)은, 연료 전지(51), 컨버터(53), PCU(55), 에어 컴프레서(57), 펌프(59)의 각각보다도 무겁고 강성이 있는 모터(30)에 고정되어 있다. 이로 인해, 모터(30)는 보유 지지 랙(70)을 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 보유 지지 랙(70)은, 드라이브 샤프트(DS)의 축 방향, 즉, 차폭 방향을 길이 방향으로 되도록 배치되어 있다. 일반적으로, 프론트 엔진·프론트 드라이브의 엔진 자동차(FF차)의 엔진은, 드라이브 샤프트의 축 방향인 차폭 방향이 길이 방향으로 되도록 배치되어 있고, 엔진 룸도 그러한 배치가 실현 가능하게 설계되어 있다. 이로 인해, 기존의 프론트 엔진·프론트 드라이브의 엔진 자동차의 차체를 유용하여, 엔진 룸을 모터 룸으로서 이용하여 모터 룸 내에 보유 지지 랙(70)을 배치할 수 있다.
또한, 프론트 엔진·리어 드라이브의 엔진 자동차(FR차)에서는, 드라이브 샤프트의 축 방향은 차체의 전후 방향이며, 엔진도 차체의 전후 방향이 길이 방향으로 되도록 배치되고, 엔진 룸도 그러한 배치가 실현 가능하게 설계되어 있다. 따라서, FR차의 드라이브 샤프트의 축 방향, 즉, 차체의 전후 방향이 길이 방향으로 되도록 보유 지지 랙(70)을 배치함으로써, FR차에 대해서도 본 실시예의 보유 지지 랙(70)을 채용할 수 있다.
다음으로, 보유 지지 랙(70)의 흔들림이 억제되는 구성에 대해 설명한다. 도 8은 본 실시예의 모식도이다. 도 9는 비교예의 모식도이다. 본 실시예에서는, 모터(30)의 상부(31)에는 보스부(B1, B2)에 의해 보유 지지 랙(70)의 지지판(73)이 고정되어 있고, 지지판(73)은, 보유 지지 랙(70)의 최하방에 위치하는 지지판(77)보다도 상방에 위치하고 있다. 지지판(73)은, 모터부(M)의 상부에 고정되어 있다. 비교예에서는, 보유 지지 랙(70)의 최하방에 위치하는 지지판(77)이 서스펜션 멤버(10)에 고정되고, 보유 지지 랙(70)은 모터(30x)에는 고정되어 있지 않다. 본 실시예의 경우, 모터(30)의 상부(31)에 고정된 지지판(73)으로부터도 높은 위치에 있는 연료 전지(51)까지의 높이 방향의 거리를 거리 H로 한다. 비교예의 경우, 서스펜션 멤버(10)에 고정되어 있는 지지판(77)으로부터 가장 높은 위치에 있는 연료 전지(51)까지의 높이 방향의 거리를 거리 Hx로 한다.
비교예에서는 거리 Hx는 길므로, 운전 시에 보유 지지 랙(70)이 크게 흔들릴 우려가 있다. 이러한 보유 지지 랙(70)의 흔들림을 억제하기 위해서는, 서스펜션 멤버(10)에 대해 보유 지지 랙(70)을 강고하게 고정할 필요가 있고, 그에 의해 고정 부재의 중량이 증가하거나 또는 대형화될 우려가 있다. 이에 반해 본 실시예에서의 거리 H는, 비교예에서의 거리 Hx보다도 짧으므로, 보유 지지 랙(70)이 크게 흔들리는 것이 억제되어 있다. 이에 의해, 본 실시예에서는 고정 부재의 중량의 증가나 대형화를 억제할 수 있다.
또한, 모터(30)에 고정되어 있는 보유 지지 랙(70)은, 서스펜션 멤버(10)에는 고정되어 있지 않은 것이 바람직하다. 보유 지지 랙(70)이 모터(30)와 서스펜션 멤버(10)의 양쪽에 고정되어 있는 경우, 모터(30)의 진동과 서스펜션 멤버(10)의 진동이 보유 지지 랙(70)에 전해지고, 보유 지지 랙(70)에 응력이 가해질 우려가 있기 때문이다.
다음으로 전방 충돌 시의 서스펜션 멤버(10)의 탈락 구조에 대해 설명한다. 도 10은 전방 충돌 시에서의 서스펜션 멤버(10)의 탈락의 설명도이다. 전방 충돌 시에는, 사이드 멤버(24)가 압궤되도록 변형된다. 이에 수반하여 서스펜션 멤버(10)의 고정편(15M)을 고정하고 있었던 지지 패널(245)이 파손된다. 지지 패널(245)은, 각통 형상의 사이드 멤버(24)의 하방에 설치된, 다른 부분보다도 박육의 판상의 부재이다. 서스펜션 멤버(10)의 고정편(15M)이 인슐레이터(I)를 통해 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 지지 패널(245)에 매달려 있다. 따라서, 전방 충돌 시에는, 기둥부(242)로부터 고정편(12M)이 이탈되는 것보다도, 지지 패널(245)로부터 고정편(15M)이 이탈되는 쪽이 용이하게 되어 있다. 사이드 멤버(23)에 대해서도 마찬가지이다. 이와 같이, 전방 충돌 시에는 서스펜션 멤버(10)의 후방측이 사이드 멤버(23, 24)로부터 탈락하여, 서스펜션 멤버(10), 모터(30), 보유 지지 랙(70) 등은 후방 하방측으로 안내된다.
예를 들어, 전방 충돌 시에 서스펜션 멤버(10)의 후방측이 사이드 멤버(23, 24)로부터 탈락하지 않은 경우, 사이드 멤버(23, 24)가 후방측에 압궤되는 것에 수반하여 연료 전지(51), 보유 지지 랙(70) 등이 모터 룸(3)보다도 후방측에 있는 탑승원실에 침입할 우려가 있다. 본 실시예에서는, 사이드 멤버(23, 24)가 변형되었을 때에 연료 전지(51) 등이 탑승원실에 침입하기 전에 적극적으로 서스펜션 멤버(10)의 후방측을 사이드 멤버(23, 24)로부터 탈락시킴으로써, 연료 전지(51) 등의 승무실에의 침입을 억제하고 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
연료 전지(51), 컨버터(53), PCU(55), 에어 컴프레서(57), 펌프(59)의 위치 관계는, 상기 실시예에 한정되지 않는다. 컨버터(53)는 없어도 된다.
보유 지지 랙(70)은, 모터(30)와 함께 서스펜션 멤버(10)에 고정되어 있어도 된다. 또한, 보유 지지 랙(70)은, 모터(30)에 고정되어 있지만, 서스펜션 멤버(10)에는 고정되지 않고 부분적으로 지지되어 있어도 된다.
상기 실시예에서는 연료 전지차를 예로 설명하였지만, 본 발명은 연료 전지차 이외의 전기 자동차 또는 하이브리드차에도 적용할 수 있다. 전기 자동차의 경우, 연료 전지 대신 2차 전지를 사용하고, 2차 전지에 전기적으로 접속되는 전자 기기는, 예를 들어 파워 컨트롤 유닛이나, 2차 전지를 냉각하기 위한 공냉식 또는 수냉식의 보조 기기이다. 즉, 전원으로서, 연료 전지도 이차 전지도 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 전기 자동차(1)이며,
    차체(10)에 설치된 서스펜션 멤버(2)와,
    상기 서스펜션 멤버에 고정된 주행용의 모터(30)와,
    상기 모터를 구동하기 위한 전원(51)과,
    상기 전지로부터의 전력이 공급되는 전자 기기(53, 55, 57, 59)와, 상기 전지 및 상기 전자 기기를 일체로 보유 지지하는 보유 지지부, 및 상기 모터에 상기 보유 지지부를 고정하는 고정부를 갖는 보유 지지 기구(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정부는, 상기 모터의 상부에 상기 보유 지지부를 고정하고 있고, 상기 보유 지지 기구의 가장 하방에 위치하는 최하부보다도 높은 위치에 있는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모터의 전단부는, 상기 전지 및 상기 전자 기기보다도 상기 차체의 전후 방향에 있어서 전방측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 기기는,
    상기 전지로부터의 전력에 의해 구동되는 보조 기기와,
    상기 전지로부터의 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 상기 보조 기기에 공급하는 파워 컨트롤 유닛을 포함하고,
    상기 전지는, 상기 파워 컨트롤 유닛에 인접하고, 또한 전기적으로 접속되고,
    상기 파워 컨트롤 유닛은, 상기 보조 기기에 인접하고, 또한 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 기기는,
    보조 기기와,
    파워 컨트롤 유닛을 포함하고,
    상방에서 볼 때, 상기 전지는, 상기 모터, 상기 파워 컨트롤 유닛 및 상기 보조 기기에 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보유 지지 기구는, 상기 모터에 연결된 드라이브 샤프트의 축 방향이 상기 보유 지지 기구의 길이 방향으로 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 기기는, 상기 모터의 횡측부에 대향하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전원은 연료 전지 또는 이차 전지인, 전기 자동차.
  9. 보유 지지 기구이며,
    전지와 상기 전지로부터 전력이 공급되는 전자 기기를 일체로 보유 지지하는 보유 지지부와,
    전기 자동차의 차체에 설치된 서스펜션 멤버에 고정되는 모터에 상기 보유 지지부를 고정하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보유 지지 기구.
  10. 전기 자동차의 제조 방법이며,
    전기 자동차의 차체에 설치되기 전의 서스펜션 멤버에 모터를 고정하는 것과,
    전지와 상기 전지로부터 전력이 공급되는 전자 기기를 보유 지지 기구의 보유 지지부에 일체로 보유 지지시키는 것과,
    상기 보유 지지 기구의 고정부를, 상기 모터에 고정하는 것과,
    상기 보유 지지 기구의 고정부를 고정한 상기 모터가 고정되어 있는 상기 서스펜션 멤버를 상기 차체에 설치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차의 제조 방법.
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