JP2020131833A - 電力変換器の車載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの上に隙間を有して固定される電力変換器の車載構造に関し、電力変換器のケースの突起とハウジングとの干渉に起因するケース破損を防止する技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する車載構造２は、走行用のモータ１１を収容しているハウジング１０と、電力変換器２０を備えている。ハウジング１０と電力変換器２０は、車両のフロントコンパートメントに配置されている。電力変換器２０は、ハウジング１０の上面との間に隙間を確保しつつブラケット２１、２２を介してハウジング１０に支持されている。電力変換器２０のケース２３の側面下方に車幅方向に突出する突起３０が設けられている。突起３０には、脆弱部が設けられている。脆弱部の典型は、突起３０の上面または下面に設けられている切欠であってケースの側面に沿って延びる切欠である。【選択図】図５

Description

本明細書が開示する技術は、電力変換器の車載構造に関する。

電気自動車は、走行用のモータと、バッテリの電力をモータの駆動電力に変換する電力変換器を備えている。モータは車両のフロントコンパートメントに搭載される場合が多い。特許文献１には、モータを収容したハウジングがフロントコンパートメントに収容されているとともに、ハウジングの上に電力変換器が支持されているハイブリッド車が開示されている。なお、本明細書における電気自動車は、走行用のモータを備えている車両を意味する。すなわち、本明細書における電気自動車には、走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車、及び、モータの電源として燃料電池を備えている自動車が含まれる。

特許文献１のハイブリッド車では、電力変換器は、ハウジングの上面との間に隙間が確保されつつ、フロントブラケットとリアブラケットによりハウジングに支持されている。車両が衝突すると電力変換器が衝撃を受ける。電力変換器のケース内の部品には高電圧が印加されているため、衝突の衝撃でケースが破損し、内部の高電圧部品が露出するのは望ましくない。一方、車載の機器は軽量であることが望ましいため、ケースの肉厚を厚くすること以外の構造でケースの強度を高められるとよい。特許文献１の電力変換器は、ケースの側面に、斜めに延びるリブが設けられている。リブは、リアブラケットに向かって延びるように設けられている。特許文献１の電力変換器は、そのようなリブを設けることによりケースの強度を高めている。

車載の機器のケースには突起を設けることがある。衝突の際、突起が車体あるいは車内の別の機器にぶつかると突起が後退してケースを押し破ってしまうおそれがある。特許文献２には、突起に切欠あるいは貫通孔を設けて意図的に突起の一部の強度を低くする。突起が別の機器とぶつかると切欠あるいは貫通孔の付近で突起が破断し、突起がケースを押し破ることが防止される。

特開２０１６−１０７９０７号公報 特開２０１２−２０１２３１号公報

電力変換器がブラケットを介してモータのハウジングの上方に隙間を有して固定されている場合、衝突の衝撃でブラケットが変形／破断し、電力変換器がハウジングと干渉する場合がある。電力変換器のケースの側面下方に突起が設けられていると、突起がハウジングにぶつかり、突起の根元に強い応力が加わり、突起からケースへと亀裂が生じるおそれがある。本明細書は、ハウジングの上に隙間を有して固定される電力変換器の車載構造に関し、電力変換器のケースの突起とハウジングとの干渉に起因するケース破損を防止する技術を提供する。

本明細書が開示する車載構造は、走行用のモータを収容しているハウジングと、電力変換器を備えている。ハウジングと電力変換器は、車両のフロントコンパートメントに配置されている。電力変換器は、ハウジングの上面との間に隙間を確保しつつブラケットを介してハウジングに支持されている。電力変換器のケースの側面下方に車幅方向に突出する突起が設けられている。突起には、脆弱部が設けられている。脆弱部の典型は、突起の上面または下面に設けられている切欠であってケースの側面に沿って延びる切欠である。

本明細書が開示する車載構造では、突起に脆弱部を設ける。衝突の衝撃で電力変換器が移動し、突起がハウジングとぶつかると、脆弱部から先に破断する。破断により突起がケースから分離されるので、ケースが受けるダメージが軽減され、ケースの破損が回避される。

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。

実施例の車載構造が採用されたハイブリッド車のフロントコンパートメントの斜視図である。 ハウジングの上面に支持された電力変換器の斜視図である。 ハウジングの上面に支持された電力変換器の平面図である。 ハウジングの上面に支持された電力変換器の側面図である。 突起周辺の拡大図である。 図５のVI−VI線に沿った断面図である。 ケースに設けられた突起を下面側からみた図である。

図面を参照して実施例の車載構造２を説明する。実施例の車載構造は、ハイブリッド車３に適用されている。図１にハイブリッド車３のフロントコンパートメント４の斜視図を示す。ハイブリッド車３は、走行のためのエンジン５とモータ１１を備えている。モータ１１はギアボックス１２とともにハウジング１０に収容されている。ハウジング１０とエンジン５は、車幅方向（図中の座標系のＨ方向）で連結されているとともに、２本のサイドメンバ６の間に懸架されている。図１では、一方のサイドメンバはエンジン５に隠れて見えない。

ハウジング１０の上部に電力変換器２０が固定されている。電力変換器２０は、フロントブラケット２１とリアブラケット２２によって、ハウジング１０との間に隙間を確保しつつハウジング１０の上方に支持されている。ハウジング１０と電力変換器２０の間の隙間については後に図４にて図示する。ハウジング１０の上面は前下がりに傾斜しており、電力変換器２０も前下がりの姿勢で支持されている。

電力変換器２０は、不図示のメインバッテリの出力電力をモータ１１の駆動電力に変換する。モータ１１は三相交流で動作する。電力変換器２０とモータ１１の距離を短くすることで、電力伝送損失を抑えることができる。それゆえ、電力変換器２０は、モータ１１を収容するハウジング１０の上に配置されている。

フロントコンパートメント４には、サブバッテリ７や他の様々なデバイスが収容されているが、それらの説明は省略する。

図中の座標系について説明する。図中の座標系のＦ軸は車両前後方向に一致しており、Ｈ軸は車幅方向に一致しており、Ｖ軸は上下方向に一致している。＋Ｆ方向が車両の前方を示しており、＋Ｖ方向が上方を示している。＋Ｈ方向は、車両の左側方を示している。図中の座標系の各軸と車両の方向との関係は、以降の図でも同じである。

図２に、フロントブラケット２１とリアブラケット２２によってハウジング１０の上に支持されている電力変換器２０の斜視図を示す。電力変換器２０のケース２３は、上ケース２３１と下ケース２３２に分かれている。ケース２３（下ケース２３２）の左側面２３ａの下方に車幅方向に突出する突起３０が設けられている。突起３０は、ハイブリッド車３の製造過程において電力変換器２０を運搬するのに用いられる。

一方、ハウジング１０の上面１０ａには、リブ１３が設けられている。リブ１３には、３個の孔が設けられている。リブ１３の孔には、運搬用のワイヤの先端のシャックルが取り付けられる。孔が設けられているリブ１３は、ハウジング１０を運搬するのに用いられる。リブ１３は、突起３０の近傍に配置されている。

図３に、ハウジング１０の上に支持されている電力変換器２０の平面図を示し、図４に、ハウジング１０の上に支持されている電力変換器２０の側面図を示す。図４は左側面図である。図３と図４には、衝突の際に電力変換器２０に接触し得る障害物ＯＢが描いてある。障害物ＯＢは、車両同士が衝突した際の相手車両を模擬したものである。なお、図１−図４では、ケース２３とハウジング１０を簡略化して描いてある。突起３０の付近を拡大した詳細図を図５に示す。ケース２３の突起３０の前方には、電力変換器２０の出力電力をハウジング１０の内部のモータ１１に伝達するためのパワーケーブルのコネクタ２５が接続されている。突起３０の上には補強のための縦リブ３３が設けられている。

図３と図４は、障害物ＯＢが車両左斜め前方から衝突した場合を模擬している。図４に示すように、電力変換器２０は、前下がりの姿勢で支持されている。それゆえ、前方から障害物ＯＢが衝突し、フロントブラケット２１とリアブラケット２２が変形あるいは破断すると、電力変換器２０はハウジング１０の上面１０ａにぶつかる可能性が高い。ハウジング１０の上面１０ａのリブ１３は電力変換器２０のケース２３の突起３０の近傍に位置しているため、リブ１３と突起３０が干渉する可能性がある。リブ１３と突起３０が干渉し、突起３０の根元に高い応力が発生すると、突起３０の根元に亀裂が発生する場合がある。亀裂はケース２３に達し、ケース２３の一部が開いてしまうおそれがある。電力変換器２０の内部の部品には高電圧が印加されているため、ケース２３が破損して内部の部品が露出することは望ましくない。

そこで、ケース２３を保護するために、突起３０の下面に切欠３１（図６参照）が設けられている。図６に図５のVI−VI線に沿った断面図を示す。図７に、突起３０を下面側から見た図を示す。図６では、図５で示されている縦リブ３３の図示は省略した。図６、図７に示すように、突起３０の下面３２に切欠３１が設けられている。切欠３１は、ケース２３の左側面２３ａに沿って、突起３０の下面３２の前縁３２ａから後縁３２ｂまで延びている。突起３０の下面３２には、切欠３１のほか、ボルトを固定するネジ孔３５が設けられている。

先に述べたように、突起３０の先端は、ハウジング１０の上面１０ａに設けられたリブ１３と近接している。衝突の衝撃で電力変換器２０が移動し、切欠３１を備えた突起３０が他のデバイス（典型的にはリブ１３）に接触した場合、切欠３１の付近に応力が集中し、破断する。図６、図７の一点鎖線Ｓが、想定される破断箇所である。突起３０が一点鎖線Ｓで破断することで、ケース２３に加わる衝撃が低減される。その結果、ケース２３が破損する可能性を低減できる。

切欠３１は、ケース２３の側面（左側面２３ａ）に近すぎると、切欠３１を基点として発生する亀裂がケース２３へ及ぶ可能性がある。それゆえ、切欠３１は、ケース２３の側面から程々の距離に設けることが好ましい。図６、図７に示されているように、切欠３１は、ケース２３の側面（左側面２３ａ）から突起３０の先端までの間の中間に設けられることが望ましい。

図７に示すように、切欠３１は、ケース２３の側面（左側面２３ａ）に沿っているが、非平行である。切欠３１は、車両後方側（図中の座標系の−Ｆ側）にいくほどケース２３の側面（左側面２３ａ）から離れるように、側面に対して傾斜している。図３で示したように、障害物ＯＢが車両の斜め前方から衝突する場合、電力変換器２０は後退しつつ回転する可能性がある。切欠３１は、衝突時に電力変換器２０が回転する方向にあわせて、ケース２３の側面に対して斜めとなるように設けることが好ましい。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の車載構造２では、切欠３１は、突起３０の下面３２に設けられている。切欠は突起３０の上面に設けられていてもよい。切欠が上面に設けられていても、下面に設けられている場合と同様の効果を奏する。本明細書が開示する車載構造は、ハイブリッド車に限定されない。本明細書が開示する技術は、ハイブリッド車のほか、走行モータ用の電源として燃料電池を備えている電気自動車に適用してもよい。

実施例の車載構造２の切欠３１が脆弱部の一例である。脆弱部は、突起３０に設けられる貫通孔や溝であってもよい。

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：車載構造
３：ハイブリッド車
４：フロントコンパートメント
５：エンジン
１０：ハウジング
１０ａ：上面
１１：モータ
１３：リブ
２０：電力変換器
２１：フロントブラケット
２２：リアブラケット
２３：ケース
２３ａ：左側面
２５：コネクタ
３０：突起
３１：切欠
３２：下面

Claims (3)

1. 車両のフロントコンパートメントに配置されており、走行用のモータを収容しているハウジングと、
   前記ハウジングの上面との間に隙間を確保しつつブラケットを介して前記ハウジングに支持されている電力変換器と、
   を備えており、
   前記電力変換器のケースの側面下方に、車幅方向に突出する突起が設けられているとともに、当該突起に脆弱部が設けられている、電力変換器の車載構造。
2. 前記脆弱部は、前記突起の上面または下面に設けられている切欠であって前記ケースの側面に沿って延びる切欠である、請求項１に記載の車載構造。
3. 前記ケースは上ケースと下ケースに分かれている、請求項１または２に記載の車載構造。

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