JP7056523B2 - 電気機器の搭載構造 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、車両のフロントコンパートメントへの電気機器の搭載構造に関する。

近年の自動車には、様々な電気機器が搭載されるようになってきている。例えば特許文献１には、フロントコンパートメントにインバータを搭載している電気自動車が開示されている。そのインバータは、バッテリの直流電力を走行用モータの駆動電力（交流電力）に変換する。インバータは、ドライブトレインの上に固定されている。衝突の際にインバータを保護するため、インバータの車両前後方向の前方上部の角部にプロテクタが取り付けられている。

特開２０１４－０７６６８５号公報

本明細書は、フロントコンパートメントの電気機器をより確実に保護することのできる搭載構造を提供する。

本明細書が開示する搭載構造は、電気機器の車両前後方向の前方上部に取り付けられているプロテクタを備えている。プロテクタは、電気機器の前方上部を覆っているとともに車両前後方向の後端が車両前方からみて上方へ湾曲している。さらに、プロテクタの電気機器に対向する裏面が、電気機器の車幅方向の両側の上角部に近接している。プロテクタはその後端が上方へ湾曲しているので、正面から衝突した障害物が電気機器の前部上側に覆いかぶさるように変形した場合であっても、プロテクタ後方の上方へ湾曲している部位が電気機器の本体を保護することができる。また、プロテクタが障害物に押されてへこむような場合には、プロテクタの裏面が電気機器の両側の上角部に接することで、さらにへこむことが抑制され、電気機器を保護することができる。

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。

実施例の搭載構造を含むフロントコンパートメントの部品レイアウトの例を示す斜視図である。 ハウジングと電力変換器の側面図である。 図２のIII－III線に沿った断面図である。 図４（Ａ）は、障害物の衝突直前の側面図である。図４（Ｂ）は、障害物の衝突直後の側面図である。 プロテクタの斜視図である。 図６（Ａ）は、プロテクタの正面図であり、図６（Ｂ）は、プロテクタの上面図であり、図６（Ｃ）は、プロテクタの側面図である。

図面を参照して実施例の搭載構造を説明する。実施例の搭載構造は、走行用のモータとエンジンの双方を備えたハイブリッド車に適用されている。図１に、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント９０における部品レイアウトを示す。ハイブリッド車１００は、エンジン９８、モータ３１、及び、電力変換器１０をフロントコンパートメント９０に搭載している。電力変換器１０は、不図示のメインバッテリの電力をモータ３１の駆動電力に変換するデバイスである。フロントコンパートメント９０において、電力変換器１０は、ハウジング３０の上に固定されている。電力変換器１０に、実施例の搭載構造２が適用されている。

ハウジング３０は、モータ３１と動力分配機構３２とデファレンシャルギア３３を収容している。フロントコンパートメント９０には、エンジン９８、電力変換器１０、ハウジング３０の他にも、補機バッテリなど様々なデバイスが配置されているが、それらの説明は省略する。図１ではハウジング３０やエンジン９８などは模式化して描かれていることに留意されたい。図１では、電力変換器１０も簡略化して描かれている。

図中の座標系は、Ｆ軸が車両前方を示しており、Ｖ軸が車両上方を示しており、Ｈ軸は車幅方向（車両の側方）を示している。座標系の記号の意味は、以降の図でも同じである。また、以下では、フロントコンパートメント９０に搭載される部品に対して「前面」、「後面」、「前部」、「後部」などの表現を用いるが、これらの表現における「前」は車両前方側を意味し、「後」は車両後方側を意味する。

エンジン９８とハウジング３０は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン９８とハウジング３０は、車両の構造強度を担保する一対のサイドメンバ９７に懸架されている。図１では１本のサイドメンバ９７のみが描かれているが、図１においてエンジン９８の右下（図の左下）にも別のサイドメンバが延びている。エンジン９８とハウジング３０は、一対のサイドメンバ９７の間に懸架されている。

先に述べたように、電力変換器１０は、不図示のメインバッテリの電力をモータ３１の駆動電力に変換するデバイスである。より詳しくは、電力変換器１０は、メインバッテリの電圧を昇圧した後、モータ３１の回転数に対応した周波数の交流に変換する。また、電力変換器１０は、モータ３１が発電した交流電力（回生電力）を直流電力に変換し、さらに降圧する場合がある。降圧された電力によってメインバッテリが充電される。

電力変換器１０は、フロントブラケット３とリアブラケット４により、ハウジング３０の上方に支持されている。図１では、フロントブラケット３とリアブラケット４も簡略化して描いてある。

電力変換器１０の内部の部品には１００ボルト以上の電圧が印加されるため、電力変換器１０は衝突時に保護される必要がある。電力変換器１０の前方上部には、電力変換器１０を保護するためのプロテクタ２０が取り付けられている。プロテクタ２０が、実施例の搭載構造２を特徴付ける部品である。図１では、プロテクタ２０も簡略化して描かれている。

図２に、ハウジング３０と電力変換器１０を側方（車幅方向）からみた側面図を示す。図２ではハウジング３０の下部は省略した。

先に述べたように、電力変換器１０は、フロントブラケット３とリアブラケット４によって、ハウジング３０の上面との間に隙間ＳＰを確保しつつ支持されている。ハウジング３０の上面は前下がりに傾斜しているため、電力変換器１０も前下がりの姿勢でハウジング３０に支持されている。図２におけるＸＹＺ座標系のＸ軸は、電力変換器１０のケース１１の長手方向に沿っており、Ｚ軸はケース１１の短手方向に沿っており、Ｙ軸は紙面法線方向を向いている。＋Ｘ方向は概ね車両前方を向いており、＋Ｚ方向は概ね上方を向いており、Ｙ軸は車幅方向に沿っている。ＸＹＺ座標系は、後の図で、ケース１１とプロテクタ２０の向きを理解し易くするために付してある。

電力変換器１０の側面から６本のパワーケーブル５が延びている。パワーケーブル５は、ハウジング３０に収容されているモータ３１に接続されている。なお、ハウジング３０には、２個の三相交流モータが収容されており、６本のパワーケーブル５は、２組の三相交流を伝達する。

プロテクタ２０は、電力変換器１０の前方上部を覆っている。プロテクタ２０は、電力変換器１０のケース１１の側面にボルト２９で固定されている。プロテクタ２０は、図２に描かれている側面とは反対側の側面でもボルトで固定されている。また、図２では示されていないが、プロテクタ２０はケース１１の前面でもボルトで固定されている。ケース１１の上部はカバー１２で覆われている。

プロテクタ２０は、車両前後方向の後部が上部へ湾曲しており、上部湾曲部２１を形成している。

図３に、図２のIII－III線に沿った断面図を示す。ケース１１の上部には電子部品を搭載した基板１３が収容されており、カバー１２が基板１３を覆っている。

プロテクタ２０は、ケース１１の一方の側面１１ａに沿って延びるタブ２２を有しており、そのタブ２２がボルト２９でケース１１に固定されている。ケース１１の他方の側面１１ｂ（上記した一方の側面の反対側の側面）には、固定座１１ｃが設けられている。プロテクタ２０には、固定座１１ｃの上面に沿って延びるタブ２３が設けられている。そのタブ２３がボルト２８で固定座１１ｃ（ケース１１）に固定されている。

プロテクタ２０の裏面は、電力変換器１０の車幅方向の両方の上角部１２ａに近接している。図３において矢印Ａの示す箇所が、プロテクタ２０の裏面と上角部１２ａの近接箇所を示している。電力変換器１０の上角部１２ａは、カバー１２の湾曲した部分であり、剛性が高い。

プロテクタ２０は、車両が正面衝突したときに電力変換器１０を保護する。図４に、正面から障害物８０が衝突するときの様子の模式図を示す。図４（Ａ）は、障害物８０の衝突直前の側面図であり、図４（Ｂ）は、障害物８０の衝突直後の側面図である。

電力変換器１０の正面から衝突した障害物８０は、電力変換器１０と衝突する。電力変換器１０は前下がりの姿勢で固定されているので、障害物８０は、電力変換器１０の前方上部と衝突する。電力変換器１０の前方上部はプロテクタ２０で覆われているので、衝突の最初の衝撃はプロテクタ２０が受けることになり、電力変換器１０が保護される。

衝突の衝撃により、障害物８０の上部が車両前後方向の後方へ向かって突出するように変形する。障害物８０の変形した上部が電力変換器１０の前方上部に覆いかぶさるように干渉する。電力変換器１０の前方上部はプロテクタ２０が取り付けられており、プロテクタ２０が、障害物８０と干渉することで、電力変換器１０が保護される。特に、プロテクタ２０の上部湾曲部２１が、障害物８０の変形した上部に干渉することで、電力変換器１０が保護される。

また、障害物８０に押されてプロテクタ２０自体が変形する可能性がある。図３で示したように、プロテクタ２０の電力変換器１０に対向する裏面が、電力変換器１０の車幅方向の両方の上角部１２ａに近接している。それゆえ、プロテクタ２０が押されて変形すると、プロテクタ２０の裏面がまず上角部１２ａに接触する。上角部１２ａは、カバー１２がほぼ直角に湾曲しており、剛性が高い部位である。プロテクタ２０の裏面が剛性の高い上角部１２ａに接触し、裏側から支持されることで、プロテクタ２０のさらなる変形が抑制される。その結果、障害物８０の衝突の衝撃から電力変換器１０が保護される。

図５に、プロテクタ２０の斜視図を示す。図６（Ａ）に、プロテクタ２０の正面図を示し、図６（Ｂ）にプロテクタ２０の上面図を示し、図６（Ｃ）にプロテクタ２０の側面図を示す。プロテクタ２０の前部には、下方へ延びるタブ２４が設けられている。先に述べたように、プロテクタ２０の車幅方向（図中のＹ方向）の両側にもタブ２２、２３が設けられている。タブ２２、２３、２４には貫通孔が設けられており、その貫通孔を通過するボルトがケース１１に固定されることによって、プロテクタ２０がケース１１に固定される。

プロテクタ２０の後方（図中の－Ｘ方向）が上方に湾曲しており、上部湾曲部２１を形成している。図６（Ａ）に描かれているように、上部湾曲部２１の上側の輪郭線は、前方からみて湾曲している。前方からみて上側の縁が湾曲している形状により、上部湾曲部２１の全体の剛性が高まる。上記の構造のプロテクタ２０によって、電力変換器１０が衝突の衝撃から保護される。

本明細書が開示する技術に関する留意点を述べる。本明細書は、車両のフロントコンパートメントへの電気機器の搭載構造を開示する。電気機器は、実施例の電力変換器１０に限られない。

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：搭載構造
１０：電力変換器
１１：ケース
１２：カバー
２０：プロテクタ
２１：上部湾曲部
２２、２３、２４：タブ
３０：ハウジング
８０：障害物
９０：フロントコンパートメント
１００：ハイブリッド車

Claims (1)

1. 車両のフロントコンパートメントへの電気機器の搭載構造であり、
   前記電気機器の車両前後方向の前方上部に取り付けられているプロテクタを備えており、
   前記プロテクタは、前記電気機器の前記前方上部を覆っているとともに車両前後方向の後端が車両前方からみて上方へ湾曲しており、かつ、前記プロテクタの前記電気機器に対向する裏面が、前記電気機器の車幅方向の両方の上角部に近接している、搭載構造。

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