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WO2013073390A1 - 電気自動車 - Google Patents

電気自動車 Download PDF

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Publication number
WO2013073390A1
WO2013073390A1 PCT/JP2012/078492 JP2012078492W WO2013073390A1 WO 2013073390 A1 WO2013073390 A1 WO 2013073390A1 JP 2012078492 W JP2012078492 W JP 2012078492W WO 2013073390 A1 WO2013073390 A1 WO 2013073390A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reserve tank
case
electric
heat sink
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/078492
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
良二 友影
鈴木 雄一
Original Assignee
本田技研工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 本田技研工業株式会社 filed Critical 本田技研工業株式会社
Priority to US13/991,079 priority Critical patent/US20140238765A1/en
Priority to JP2013511466A priority patent/JP5277359B1/ja
Priority to CN201280004341.5A priority patent/CN103298636B/zh
Publication of WO2013073390A1 publication Critical patent/WO2013073390A1/ja

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/10Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle 
    • B60K28/14Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle  responsive to accident or emergency, e.g. deceleration, tilt of vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • B60K11/04Arrangement or mounting of radiators, radiator shutters, or radiator blinds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/61Arrangements of controllers for electric machines, e.g. inverters

Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-248173 for which it applied to Japan on November 14, 2011, and uses the content here.
  • a frontal collision in the case of a frontal collision (hereinafter referred to as a front collision), the peripheral members in front of the PCU are pushed toward the PCU by an impact load input from the front part of the vehicle body.
  • a reserve tank is disposed in front of the electrical component unit, and when the peripheral member is pushed toward the electrical component unit at the time of a front collision, the reserve tank is preceded by the electrical component unit.
  • the structure which makes a reserve tank function as an impact buffering material by contacting is described.
  • the above-described reserve tank is a part whose length in the vehicle width direction is shorter than that of the PCU, but among the peripheral members provided in front of the PCU, in the bulk head or the like, the length in the vehicle width direction is long.
  • the length is at least longer than the reserve tank. Therefore, it may be difficult to protect the entire PCU in the vehicle width direction by the reserve tank when the bulkhead is pushed toward the PCU at the time of the front collision. That is, in the portion of the PCU that overlaps with the reserve tank in front view, the reserve tank can suppress contact between the bulkhead and the PCU, but the portion that does not overlap with the reserve tank may contact the bulkhead and the PCU. There is. As a result, the PCU may be damaged.
  • An object of the present invention is to provide an electric vehicle capable of effectively mitigating an impact applied to the PCU at a front collision or the like by a reserve tank and protecting a power control unit.
  • An aspect of the present invention is an electric vehicle in which a power control unit that houses an electric device in a case is disposed in a vehicle front motor room, and the electric device is fixed to the power control unit. And a heat sink that exchanges heat with the electrical device, and a case that is attached to a surface of the heat sink that covers the electrical device, and is attached to a front end surface of the heat sink.
  • a reserve tank that stores the circulating liquid is attached via a bracket, and a bulkhead frame that holds a radiator is provided in the vehicle width direction in front of the reserve tank.
  • the reserve tank is in front of the bulkhead frame in front view.
  • the power control unit is placed at the overlapping position.
  • the front, at the position overlapping with the reserve tank and the bulkhead frame and front view, has a projection projecting forward.
  • the protrusion is provided in the case, and an electric power for supplying electric power to the electric device is provided in the case at a position overlapping the protrusion in front view.
  • a connector may be arranged.
  • the protruding portion may be thicker than other portions of the case.
  • the protrusion is provided in the case, and is provided in the vehicle at a position overlapping the protrusion in the front view in the case.
  • a contactor for switching an electrical connection between the connected battery and an external power source or an external device may be arranged.
  • the bulkhead frame moves toward the power control unit at the time of a collision such as a front collision, it comes into contact with the reserve tank before the power control unit. For this reason, the collision load acting on the power control unit can be reduced by the reserve tank, and the power control unit can be protected.
  • the power control unit As described above, the impact load can be mitigated by the reserve tank in the front part of the front side of the vehicle, and in the front and rear direction between the bulkhead frame and the power control unit. The distance along can be secured.
  • the bulkhead frame can be prevented from coming into direct contact with the power control unit in the entire vehicle width direction of the power control unit, the power control unit can be protected. Therefore, since it is not necessary to increase the rigidity and strength of the power control unit itself, it is possible to protect the power control unit while reducing the cost and weight.
  • the impact load acting on the electrical connector can be mitigated by the reserve tank by arranging the electrical connector at a position overlapping the protruding portion in front view. Therefore, the electrical connector can be reliably protected.
  • the rigidity of the projecting portion can be increased by increasing the thickness of the projecting portion in the case as compared with other portions. For this reason, even if the impact load input to the reserve tank is transmitted to the protruding portion, it is possible to prevent the power control unit from being damaged.
  • the contactor that is not used during vehicle travel in a position overlapping the protrusion in front view, the other electric device used during vehicle travel is It will be placed at the avoiding position. That is, since the electric device used when the vehicle travels is disposed in a portion where the bulkhead frame is difficult to contact at the time of collision, the power control unit can be reliably protected.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a front portion of an electric vehicle according to the present embodiment as viewed from the side. Note that the directions such as front, rear, left and right in the following description are the same as those in the vehicle unless otherwise specified. Moreover, the arrow marked FR in the figure indicates the forward direction of the vehicle, and the arrow marked UP indicates the upward direction of the vehicle.
  • a motor room (vehicle front motor room) 3 is provided at the front portion of a vehicle body 2.
  • a motor 4 as a drive source, a PCU 5 disposed above the motor 4 to control the driving of the motor 4, and a radiator 6 disposed in front of the motor 4 and the PCU 5 are mainly used. It is stored.
  • a dashboard 8 is provided at the rear of the motor room 3 to partition the vehicle room (not shown) and the motor room 3 in the front-rear direction.
  • the dashboard 8 includes a dashboard lower 9 provided in the vertical direction behind the PCU 5 and a dashboard upper provided from the upper end of the dashboard lower 9 toward the front. 10.
  • the motor 4 is formed in a cylindrical shape, and is elastically supported by the vehicle body 2 via a vibration isolating member (not shown) with its rotating shaft directed in the left-right direction.
  • FIG. 2 is a plan view of the motor room.
  • the radiator 6 is formed in a rectangular plate shape whose thickness direction is the front-rear direction, and the refrigerant circulating between the radiator 6, the motor 4, and the PCU 5 is the refrigerant and traveling wind. It cools by exchanging heat with the outside air.
  • the radiator 6, the motor 4 and the PCU 5 are connected by a refrigerant pipe 13, and the refrigerant flows between the radiator 6, the motor 4 and the PCU 5 by driving a water pump (not shown).
  • the above-described radiator 6 is supported by a bulkhead frame 7.
  • the bulkhead frame 7 has a frame shape arranged so as to surround the radiator 6 when viewed from the front-rear direction in front of the radiator 6.
  • the bulkhead frame 7 is provided above the radiator 6 and along the left-right direction.
  • An upper (bulk head upper) 11 is provided.
  • the bulkhead upper 11 is a member having a closed cross-sectional structure, and the length along the left-right direction is longer than that of the radiator 6.
  • the bulkhead upper 11 is provided with a stay 12 toward the rear, and the radiator 6 is connected via the stay 12.
  • a cooling fan 14 and a fan shroud 15 that covers the space between the cooling fan 14 and the rear side of the radiator 6 are provided behind the radiator 6.
  • FIG. 3 is a perspective view of the inside of the motor room as viewed from the front.
  • the PCU 5 uses three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC power supplied from, for example, a high-voltage battery (not shown) provided below the vehicle interior.
  • the motor 4 is driven and controlled by supplying the converted AC power to the motor 4.
  • the PCU 5 includes a housing 25 in which a plurality of electrical devices are housed, and the housing 25 is supported on the vehicle body 2 via a unit support frame 31.
  • the unit support frame 31 is a pipe-like member, and is provided so as to surround the entire circumference of the PCU 5 in the central portion in the left-right direction in the motor room 3 when viewed from the vertical direction.
  • the unit support frame 31 includes a right side support frame 32 provided on the right side of the PCU 5, a left side support frame 33 provided on the left side, and the front end portions of the side support frames 32, 33.
  • a front support frame 34 to be joined and a rear support frame 35 to join the rear ends of the side support frames 32 and 33 are provided.
  • Leg portions 36 to 39 are provided at the joint portions of the support frames 32 to 35, that is, the respective corner portions of the unit support frame 31 so as to face downward.
  • the unit support frame 31 is fixed to a side frame (not shown) of the vehicle body 2 at the lower ends of the leg portions 36 to 39, so that the posture is maintained.
  • the housing 25 of the PCU 5 is supported inside the unit support frame 31 by being fixed at appropriate positions of the support frames 32 to 35.
  • the casing 25 of the PCU 5 is made of an aluminum material or the like, and is formed in a rectangular parallelepiped shape with the left-right direction (vehicle width direction) as a longitudinal direction.
  • the housing 25 includes an upper case (case) 41, a lower case 42 disposed below the upper case 41, and a heat sink housing that partitions the upper case 41 and the lower case 42 from each other. And a body (heat sink) 43, which is divided into three stages along the vertical direction.
  • the electrical devices described above are covered with an upper case 41 and a lower case 42, respectively.
  • FIG. 4 is a partially broken sectional view of the motor room 3 as viewed from the right side
  • FIG. 5 is a perspective view of the heat sink housing 43 as viewed from below
  • FIG. 6 is a plan view in which a part of the upper cover 64 is removed and the inside of the protruding section is viewed.
  • the heat sink housing 43 is a rectangular plate-like member formed with higher rigidity than the upper case 41 and the lower case 42, and the upper case 41 on the upper surface (fixed surface) 44 side thereof.
  • the lower case 42 is fixed to the lower surface 45 side.
  • a plurality of electrical devices are fixed to the upper surface 44 of the heat sink housing 43.
  • a minus-side contactor 46 and a plus-side contactor 47 are installed side by side in the left-right direction on the right front portion of the upper surface 44 of the heat sink housing 43.
  • These contactors (electric devices) 46 and 47 are connected between the high voltage battery and connectors 48 and 49, which will be described later, for connecting the high voltage battery and the external power source, and the electrical connection between them is established. It is to switch.
  • a concave portion 51 that is recessed upward is formed in a region of the lower surface 45 of the heat sink housing 43 excluding the outer peripheral portion.
  • a space surrounded by the recess 51 and the upper surface of the lower case 42 constitutes a water jacket 52 through which the refrigerant supplied from the radiator 6 flows. That is, in this embodiment, the water jacket 52 is disposed between the cases 41 and 42, and the heat generated in the electrical device stored in the cases 41 and 42 is radiated to the water jacket 52, thereby The electrical device is cooled.
  • a refrigerant inlet port 53 and a refrigerant outlet port 54 for connecting the inside and outside of the water jacket 52 are provided at the front edge portion of the heat sink housing 43 with an interval in the left-right direction.
  • the refrigerant inlet port 53 is provided on the left side of the front edge portion of the heat sink housing 43. Specifically, the base end side opens toward the inside of the water jacket 52, while the distal end side extends downward from the heat sink housing 43, then bends forward, and opens toward the front. .
  • the refrigerant outlet port 54 has the same configuration as the refrigerant inlet port 53 described above, and is provided on the right side of the front edge portion of the heat sink housing 43.
  • a through hole 56 penetrating along the vertical direction is formed on the right side of the refrigerant outlet port 54 in the front edge portion of the heat sink housing 43.
  • An electrical connector 61 for supplying electric power to the contactors 46 and 47 among the above-described electrical devices is attached in the through hole 56.
  • the electrical connector 61 is attached with its attachment port facing downward outside the PCU 5, and an outside power line (not shown) routed outside the PCU 5 is detachable.
  • the electrical connector 61 is connected with an inner power line 62 for electrically connecting various electrical devices in the PCU 5. Therefore, the inner power line 62 and the outer power line are connected via the electrical connector 61, and power is supplied to each electrical device in the PCU 5.
  • the upper case 41 has a rectangular frame shape that opens along the vertical direction, and an upper end opening of the upper case 41 is covered with an upper cover 64.
  • the front right portion of the upper case 41 has a rectangular shape in plan view and constitutes a protruding partition portion 65 that protrudes upward as compared with other portions.
  • the projecting partition 65 surrounds the right front portion of the heat sink housing 43 described above, that is, the periphery of the contactors 46 and 47 and the through hole 56.
  • a minus side connector 48 and a plus side connector 49 connected to each of the contactors 46 and 47 inside the projecting partition part 65 are provided on the rear wall part 65a of the projecting partition part 65 so that the mounting openings are directed rearward. Is provided. These connectors 48 and 49 are provided side by side at positions corresponding to the contactors 46 and 47 in the left-right direction across the rear wall portion 65a. The minus connector 48 and the plus connector 49 are connected to a cable (not shown) extending to charging ports provided at two locations on the vehicle body for connection with a quick charging power source.
  • the part located in the lower part of the front wall part 65b of the projecting partition part 65 constitutes a projecting part 66 projecting forward.
  • the protruding portion 66 is gradually inclined forward from the middle portion of the front wall portion 65b in the vertical direction, and the lower end portion thereof is positioned at the forefront of the front surface of the PCU 5.
  • the through hole 56 described above is disposed in a portion of the heat sink housing 43 described above located below the protrusion 66.
  • board thickness of the protrusion part 66 is formed thicker than another part among the upper cases 41. As shown in FIG.
  • the lower case 42 has a cylindrical shape that is open downward, and is formed of the same material as that of the upper case 41 so that the outer shape in plan view is the same as that of the upper case 41.
  • a lower end opening of the lower case 42 is covered with a lower cover 67, and a plurality of electric devices are housed in a space surrounded by the lower case 42 and the lower cover 67.
  • a reserve tank 71 is disposed in the right front portion of the PCU 5, that is, in a portion overlapping the protruding portion 66 of the upper case 41 and the above-described bulkhead upper 11 in front view.
  • the reserve tank 71 is connected to a circulating liquid passage 70 for exchanging heat with a heater (not shown) used for air conditioning, and stores the circulating liquid.
  • the reserve tank 71 has a vertical direction as a longitudinal direction. It is formed into a mold. In this case, the length of the reserve tank 71 in the left-right direction is shorter than the casing 25 of the PCU 5 and the bulkhead upper 11. And the reserve tank 71 is being fixed to the housing
  • the bracket 72 is a plate-like member provided along the vertical direction through the intermediate portion of the protrusion 66 in the left-right direction.
  • the lower end portion of the bracket 72 is fixed to the front support frame 34 of the unit support frame 31 described above via bolts b.
  • An intermediate portion along the vertical direction of the bracket 72 is fixed to the front edge portion of the heat sink housing 43 via bolts b.
  • the upper end portion of the bracket 72 extends upward while projecting forward with respect to the projecting portion 66, and the reserve tank 71 is fixed to the front surface portion thereof.
  • the reserve tank 71 is separated from the protrusion 66 and the bulkhead upper 11 between the protrusion 66 of the PCU 5 and the bulkhead upper 11 described above, and overlaps the electric connector 61 and the contactors 46 and 47 described above in front view. Placed in position.
  • the reserve tank 71 used for air conditioning of the electric vehicle 1 is attached to the front edge of the heat sink housing 43.
  • the bulkhead frame 7 moves toward the PCU 5 at the time of a collision such as a front collision, it comes into contact with the reserve tank 71 before the PCU 5.
  • the collision load which acts on PCU5 can be relieved by the reserve tank 71, and PCU5 can be protected.
  • a protruding portion 66 that protrudes forward is formed at a position overlapping the reserve tank 71 and the bulkhead frame 7 in the front surface of the PCU 5.
  • the impact load is mitigated by the reserve tank 71 as described above at the portion of the front surface of the PCU 5 that is located in the protruding portion 66 along the left-right direction.
  • a distance along the front-rear direction between the bulkhead frame 7 and the PCU 5 can be secured. Therefore, since the bulkhead frame 7 can be prevented from coming into direct contact with the PCU 5 in the entire left and right direction of the PCU 5, the PCU 5 can be protected. Therefore, since it is not necessary to increase the rigidity and strength of the PCU 5 itself, it is possible to protect the PCU 5 while reducing the cost and weight.
  • the reserve tank 71 to the heat sink casing 43 having relatively high rigidity in the casing 25, even if the impact load input to the reserve tank 71 is transmitted to the heat sink casing 43, the casing It can suppress that 25 is damaged.
  • the impact load acting on the electrical connector 61 can be reduced by the reserve tank 71 by arranging the electrical connector 61 at a position overlapping the protruding portion 66 in front view. Therefore, the electrical connector 61 can be reliably protected. And the rigidity of the protrusion part 66 can be made high by thickening the plate
  • the contactors 46 and 47 that are not used when the vehicle is traveling are arranged at positions where they overlap the projection 66 in front view, so that other electrical devices that are used when the vehicle travels cause the projection 66 to move in the left-right direction. It will be placed at the avoiding position. That is, since the electric device used when the vehicle travels is disposed at a portion where the bulkhead frame 7 is difficult to contact at the time of collision, the PCU 5 (electric device) can be reliably protected.
  • the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention.
  • the configuration described in the above-described embodiment is merely an example, and can be changed as appropriate.
  • the layout in the motor room 3 and the configuration of the PCU 5 can be changed as appropriate.
  • the air-conditioning reserve tank 71 has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a reserve tank provided in the flow path of the circulating liquid for cooling the heat generating components. I do not care.
  • the contactors 46 and 47 for switching the electrical connection between the high voltage battery and the external power source have been described as an example.
  • the contactors 46 and 47 are not limited thereto, and the contactors 46 and 47 are not limited to the battery and the external device.
  • the contactor may be an external power feeding contactor that switches the electrical connection to.
  • the case 25 is configured by the upper case 41, the lower case 42, and the heat sink housing 43.
  • the present invention is not limited thereto, and the heat sink housing 43 to which the electric device is fixed; You may comprise with the case which covers it.
  • the electrical device stored in the housing 25 can be changed as appropriate.
  • SYMBOLS 1 Electric vehicle (vehicle) 3 ... Motor room (vehicle front motor room) 5 ... PCU (power control unit) 6 ... Radiator 7 ... Bulkhead frame 41 ... Upper case (case) 43 ... Heat sink housing (heat sink) 44 ... Upper surface (fixed surface) 46, 47 ... Contactor (electric device) 61 ... Electrical connector 71 ... Reserve tank 72 ... Bracket.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

 パワーコントロールユニットは、電気デバイスが固定されるとともに、前記電気デバイスとの間で熱交換を行うヒートシンクと、前記ヒートシンクの、前記電気デバイスを固定する面に取り付けられ、前記電気デバイスを覆うケースと、を備え、前記ヒートシンクの前端面に、循環液体を貯留するリザーブタンクがブラケットを介して取り付けられ、前記リザーブタンクの前方に、ラジエータを保持するバルクヘッドフレームが車幅方向に設けられ、前記リザーブタンクは、前記バルクヘッドフレームと前面視で重なる位置に配置され、前記パワーコントロールユニットの前面は、前記リザーブタンク及び前記バルクヘッドフレームと前面視で重なる位置で、前方に突出する突出部を有する電気自動車。

Description

電気自動車
 本発明は、電気自動車に関する。
 本願は、2011年11月14日に日本国に出願された特願2011-248173号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来から、バッテリ等の蓄電池や燃料電池を搭載する電動車両において、車体前部に配置されたモータルーム内には、例えばモータと、モータの上方に設けられてモータの駆動を制御するパワーコントロールユニット(以下、PCUという)と、が収納されている(例えば、特許文献1参照)。
 このような車両においては、例えば前面衝突(以下、前突という)等した場合に、車体前部から入力される衝撃荷重によりPCU前方の周辺部材がPCUに向けて押し込まれることになる。
 これに対して、例えば特許文献2では、電気部品ユニットの前方にリザーブタンクを配置し、前突時に周辺部材が電気部品ユニットに向けて押し込まれた際に、電気部品ユニットよりも先にリザーブタンクに接触することで、リザーブタンクを衝撃緩衝材として機能させる構成が記載されている。
日本国特開2004-181979号公報 日本国特開2007-99239号公報
 ところで、上述したリザーブタンクは、車幅方向に沿う長さがPCUに対して短い部品であるのに対して、PCU前方に設けられる周辺部材のうち、バルクヘッド等においては車幅方向に沿う長さが少なくともリザーブタンクよりも長い部品である。
 そのため、前突時においてバルクヘッドがPCUに向けて押し込まれた際に、リザーブタンクによりPCUの車幅方向全体を保護するのは難しいことがある。すなわち、PCUのうち、前面視でリザーブタンクと重なる部分においては、リザーブタンクによりバルクヘッドとPCUとの接触を抑制できるものの、リザーブタンクと重ならない部分においてはバルクヘッドとPCUとが接触する可能性がある。その結果、PCUが損傷する等の可能性がある。
 本発明に係る態様は、前突時等においてPCUに加わる衝撃をリザーブタンクにて効果的に緩和でき、パワーコントロールユニットを保護できる電気自動車を提供することを目的とする。
 本発明に係る態様の電気自動車では、上記目的を達成するために以下の構成を採用した。
(1)本発明に係る一態様は、電気デバイスをケース内に収容するパワーコントロールユニットを車両フロントモータルーム内に配置した電気自動車であって、前記パワーコントロールユニットは、前記電気デバイスが固定されるとともに、前記電気デバイスとの間で熱交換を行うヒートシンクと、前記ヒートシンクの、前記電気デバイスを固定する面に取り付けられ、前記電気デバイスを覆う前記ケースと、を備え、前記ヒートシンクの前端面に、循環液体を貯留するリザーブタンクがブラケットを介して取り付けられ、前記リザーブタンクの前方に、ラジエータを保持するバルクヘッドフレームが車幅方向に設けられ、前記リザーブタンクは、前記バルクヘッドフレームと前面視で重なる位置に配置され、前記パワーコントロールユニットの前面は、前記リザーブタンク及び前記バルクヘッドフレームと前面視で重なる位置で、前方に突出する突出部を有する。
(2)上記(1)の態様において、前記突出部は、前記ケースに設けられ、前記ケース内において、前記突出部と前面視で重なる位置には、前記電気デバイスに電力を供給するための電気コネクタが配置されてもよい。
(3)上記(1)または(2)の態様において、前記突出部は、前記ケースの他の部位に比べて板厚が厚くてもよい。
(4)上記(1)から(3)いずれか一項の態様において、前記突出部は、前記ケースに設けられ、前記ケース内において、前記突出部と前面視で重なる位置には、車両に設けられたバッテリと、外部電源または外部機器と、の間の電気的な接続を切り替えるコンタクタが配置されてもよい。
 上記(1)の態様によれば、前突等の衝突時においてバルクヘッドフレームがパワーコントロールユニットに向けて移動した場合に、パワーコントロールユニットよりも先にリザーブタンクに接触する。このため、パワーコントロールユニットに作用する衝突荷重をリザーブタンクにより緩和でき、パワーコントロールユニットを保護できる。
 特に、パワーコントロールユニットの前面のうち、リザーブタンク及びバルクヘッドフレームと重なる位置に、前方に向けて突出する突出部を形成することで、バルクヘッドフレームがリザーブタンクに接触した場合に、パワーコントロールユニットの前面うち車幅方向に沿う突出部に位置する部分では、上述したようにリザーブタンクにより衝撃荷重を緩和でき、突出部以外の部分では、バルクヘッドフレームとパワーコントロールユニットとの間の前後方向に沿う距離を確保できる。したがって、パワーコントロールユニットの車幅方向全体において、バルクヘッドフレームがパワーコントロールユニットに直接接触するのを抑制できるので、パワーコントロールユニットを保護できる。したがって、パワーコントロールユニット自体の剛性や強度を高くする必要がないので、低コスト化及び軽量化を図った上で、パワーコントロールユニットを保護できる。
 上記(2)の態様によれば、ケースにおいて、突出部と前面視で重なる位置に電気コネクタを配置することで、電気コネクタに作用する衝撃荷重をリザーブタンクにより緩和できる。したがって、電気コネクタを確実に保護できる。
 上記(3)の態様によれば、ケースのうち、突出部の板厚を他の部位に比べて厚くすることで、突出部の剛性を高くできる。このため、リザーブタンクに入力された衝撃荷重が仮に突出部に伝達されたとしても、パワーコントロールユニットが破損するのを抑制できる。
 上記(4)の態様によれば、電気デバイスのうち、車両走行時に用いられないコンタクタを突出部と前面視で重なる位置に配置することで、車両走行時に用いる他の電気デバイスは、突出部を回避した位置に配置されることになる。すなわち、衝突時にバルクヘッドフレームが接触しにくい部分に、車両走行時に用いる電気デバイスが配置されるので、パワーコントロールユニットを確実に保護できる。
本実施形態における電気自動車の前部側面を示す概略構成図である。 モータルームの平面図である。 モータルームを前方から見た斜視図である。 モータルームを右側から見た一部破断断面図である。 ヒートシンク筐体を下方から見た斜視図である。 アッパカバーの一部を取り外して突出区画部内を見た平面図である。
 次に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
(電気自動車)
 図1は本実施形態における電気自動車の前部を側方から見た概略構成図である。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中にFRと記した矢印は、車両の前方向を示し、UPと記した矢印は、車両の上方向を示す。
 図1に示すように、本実施形態の電気自動車(車両)1において、車体2の前部にはモータルーム(車両フロントモータルーム)3が設けられている。モータルーム3内には、駆動源としてのモータ4と、モータ4の上方に配置されてモータ4の駆動を制御するPCU5と、モータ4及びPCU5の前方に配置されたラジエータ6と、が主に収納されている。
 なお、モータルーム3の後部には、図示しない車室とモータルーム3とを前後方向で区画するダッシュボード8が設けられている。このダッシュボード8は、PCU5の後方において上下方向に沿って設けられたダッシュボードロア(dashboard lower)9と、ダッシュボードロア9の上端部から前方に向かって設けられたダッシュボードアッパ(dashboard upper)10と、を備えている。
 モータ4は、円筒状に形成され、その回転軸を左右方向に向けた状態で、図示しない防振部材を介して車体2に弾性的に支持されている。
 図2はモータルーム内の平面図である。
 図1,2に示すように、ラジエータ6は、厚さ方向を前後方向とする矩形板状に形成され、ラジエータ6、モータ4及びPCU5の間を循環する冷媒を、この冷媒と走行風である外気との間で熱交換することにより、冷却する。ラジエータ6、モータ4及びPCU5の間は、冷媒配管13により接続されており、図示しないウォータポンプの駆動によりラジエータ6、モータ4及びPCU5の間を冷媒が流れるようになっている。
 図1に示すように、上述したラジエータ6は、バルクヘッドフレーム7により支持されている。バルクヘッドフレーム7は、ラジエータ6の前方において、前後方向から見てラジエータ6を取り囲むように配置された枠型形状のものであり、ラジエータ6よりも上方で左右方向に沿って設けられたバルクヘッドアッパ(bulc head upper)11を備えている。バルクヘッドアッパ11は、閉断面構造の部材であり、左右方向に沿う長さがラジエータ6よりも長く形成されている。そして、バルクヘッドアッパ11には、後方に向けてステー(stay)12が設けられており、このステー12を介してラジエータ6が連結されている。なお、ラジエータ6の後方には、冷却ファン14、及びラジエータ6の後方と冷却ファン14との間を覆うファンシュラウド(fan shroud)15が設けられている。
 図3はモータルーム内を前方から見た斜視図である。
 図2,3に示すように、PCU5は、例えば車室内の下方に設けられた高電圧バッテリ(不図示)から供給される直流電力を三相(U相、V相、W相)の交流電力に変換し、変換した交流電力をモータ4に供給することでモータ4を駆動制御している。具体的に、PCU5は、複数の電気デバイスが収納された筐体25を備え、この筐体25がユニット支持フレーム31を介して車体2に支持されている。
 ユニット支持フレーム31は、パイプ状の部材であり、上下方向から見てモータルーム3内の左右方向中央部において、PCU5の全周を取り囲むように設けられている。具体的に、ユニット支持フレーム31は、PCU5に対して右側に設けられた右サイド支持フレーム32と、左側に設けられた左サイド支持フレーム33と、各サイド支持フレーム32,33の前端部同士を接合するフロント支持フレーム34と、各サイド支持フレーム32,33の後端部同士を接合するリア支持フレーム35と、を有している。
 各支持フレーム32~35の結合部分、すなわちユニット支持フレーム31の各角部には、それぞれ下方に向けて脚部36~39が設けられている。ユニット支持フレーム31は、各脚部36~39の下端部において、車体2の図示しないサイドフレームに固定されることで、姿勢が保持されている。そして、PCU5の筐体25は、各支持フレーム32~35の適所に固定されることで、ユニット支持フレーム31の内側に支持されている。
 図2に示すように、PCU5の筐体25は、アルミ材料等からなり、左右方向(車幅方向)を長手方向とした直方体形状に形成されている。具体的に、筐体25は、アッパケース(upper case)(ケース)41と、アッパケース41の下方に配置されたロアケース(lower case)42と、アッパケース41及びロアケース42の間を仕切るヒートシンク筐体(ヒートシンク)43と、を備え、上下方向に沿って三段に分割構成されている。そして、上述した電気デバイスは、アッパケース41及びロアケース42によりそれぞれ覆われている。
 図4はモータルーム3を右側から見た一部破断断面図であり、図5はヒートシンク筐体43を下方から見た斜視図である。また、図6は、アッパカバー(upper cover)64の一部を取り外して突出区画部内を見た平面図である。
 図4~6に示すように、ヒートシンク筐体43は、アッパケース41及びロアケース42よりも剛性が高く形成された矩形板状の部材であり、その上面(固定面)44側にはアッパケース41が固定され、下面45側にはロアケース42が固定されている。また、ヒートシンク筐体43の上面44には、複数の電気デバイスが固定されている。具体的に、ヒートシンク筐体43の上面44のうち、右前部分にはマイナス側コンタクタ46、及びプラス側コンタクタ47が左右方向に並んで設置されている。これらコンタクタ(電気デバイス)46,47は、高電圧バッテリと外部電源との接続を行うための後述するコネクタ48,49と、高電圧バッテリとの間に接続され、両者間の電気的な接続を切り替えるものである。
 また、図4,5に示すように、ヒートシンク筐体43の下面45のうち外周部を除く領域には、上方に向けて窪んだ凹部51が形成されている。そして、この凹部51とロアケース42の上面とで囲まれた空間は、ラジエータ6から供給される冷媒が流れるウォータジャケット52を構成している。すなわち、本実施形態では、各ケース41,42間にウォータジャケット52が配置されており、各ケース41,42に収納される電気デバイスで発生した熱は、ウォータジャケット52に放熱されることで各電気デバイスが冷却される。
 また、図5に示すように、ヒートシンク筐体43の前縁部には、ウォータジャケット52の内外を接続させる冷媒入口ポート53、及び冷媒出口ポート54が左右方向に間隔をあけて設けられている。冷媒入口ポート53は、ヒートシンク筐体43の前縁部のうち、左側に設けられている。具体的には、基端側がウォータジャケット52内に向けて開口する一方、先端側はヒートシンク筐体43から下方に向けて延びた後、前方に向けて屈曲され、前方に向けて開口している。冷媒出口ポート54は、上述した冷媒入口ポート53と同様の構成からなり、ヒートシンク筐体43の前縁部のうち、右側に設けられている。
 これにより、冷媒配管13を通ってラジエータ6から供給される冷媒は、冷媒入口ポート53を介してウォータジャケット52内に供給され、冷媒出口ポート54を介してウォータジャケット52から排出される。
 また、図4,5に示すように、ヒートシンク筐体43の前縁部のうち、冷媒出口ポート54の右側には、上下方向に沿って貫通する貫通孔56が形成されている。この貫通孔56内には、上述した電気デバイスのうちコンタクタ46,47等に電力を供給するための電気コネクタ61が取り付けられている。この電気コネクタ61は、その取付口がPCU5の外部において下方を向いた状態で取り付けられており、PCU5の外部を引き回される図示しない外側電力線が着脱可能に構成されている。また、電気コネクタ61には、PCU5内において各種電気デバイスとの間を電気的に接続するための内側電力線62が接続されている。したがって、電気コネクタ61を介して内側電力線62と外側電力線とが接続され、PCU5内の各電気デバイスに電力が供給されるようになっている。
 図6に示すように、アッパケース41は、上下方向に沿って開口する矩形枠型のものであり、その上端開口部がアッパカバー64により覆われている。アッパケース41のうち右前部分は、平面視矩形状で、かつ他の部分に比べて上方に向けて突出する突出区画部65を構成している。この突出区画部65は、上述したヒートシンク筐体43の右前部分、すなわちコンタクタ46,47や貫通孔56の周囲を取り囲んでいる。
 また、突出区画部65の後壁部65aには、突出区画部65の内部で各コンタクタ46,47に接続されるマイナス側コネクタ48及びプラス側コネクタ49が、後方に取付口を向けるようにして設けられている。これらコネクタ48,49は、後壁部65aを挟んで各コンタクタ46,47と左右方向で対応する位置に並んで設けられている。なお、マイナス側コネクタ48及びプラス側コネクタ49には、急速充電用電源との接続のために車体2箇所に設けられた充電口まで延びる図示しないケーブルが接続される。
 一方、突出区画部65の前壁部65bのうち、下部に位置する部分は、前方に向けて突出する突出部66を構成している。この突出部66は、前壁部65bの上下方向中間部分から下方に向かうに従い前方に向けて徐々に傾斜しており、その下端部がPCU5の前面のうち最前に位置している。そして、上述したヒートシンク筐体43のうち、突出部66の下方に位置する部分には、上述した貫通孔56が配置されている。また、アッパケース41のうち、突出部66の板厚は、他の部分よりも厚く形成されている。
 図4に示すように、ロアケース42は、下方に向けて開放された有頂筒状とされ、アッパケース41と同様の材料により、平面視外形がアッパケース41と同等に形成されている。ロアケース42の下端開口部はロアカバー(lower cover)67により覆われており、ロアケース42とロアカバー67とで囲まれた空間内に複数の電気デバイスが収納されている。
 ここで、図2~4に示すように、PCU5の右前部分、すなわちアッパケース41の突出部66及び上述したバルクヘッドアッパ11と前面視で重なる部分には、リザーブタンク71が配置されている。このリザーブタンク71は、空調用に用いられる図示しないヒータとの間で熱交換を行う循環液体の流路70上に接続されて循環液体を貯留するものであり、上下方向を長手方向とする箱型に形成されている。この場合、リザーブタンク71における左右方向の長さは、PCU5の筐体25及びバルクヘッドアッパ11に比べて短くなっている。そして、リザーブタンク71は、ブラケット72(図4参照)を介してPCU5の筐体25に固定されている。
 図4に示すように、ブラケット72は、左右方向において突出部66の中間部分を通り、上下方向に沿って設けられた板状のものである。ブラケット72の下端部は、上述したユニット支持フレーム31のうちフロント支持フレーム34にボルトbを介して固定される。ブラケット72の上下方向に沿う中間部分は、ヒートシンク筐体43の前縁部にボルトbを介して固定される。
 また、ブラケット72の上端部は、突出部66に対して前方に突出した状態で上方に向けて延びており、その前面部分にリザーブタンク71が固定されている。
 したがって、リザーブタンク71は、PCU5の突出部66と上述したバルクヘッドアッパ11との間において、突出部66とバルクヘッドアッパ11から離れ、上述した電気コネクタ61やコンタクタ46,47と前面視で重なる位置に配置されている。
 このように、本実施形態では、ヒートシンク筐体43の前端縁に、電気自動車1の空調用に用いられるリザーブタンク71を取り付ける構成とした。
 この構成によれば、前突等の衝突時においてバルクヘッドフレーム7がPCU5に向けて移動した場合に、PCU5よりも先にリザーブタンク71に接触することになる。このため、PCU5に作用する衝突荷重をリザーブタンク71により緩和でき、PCU5を保護できる。
 特に、本実施形態では、PCU5の前面のうち、リザーブタンク71及びバルクヘッドフレーム7と重なる位置に、前方に向けて突出する突出部66を形成する構成とした。
 この構成によれば、バルクヘッドフレーム7がリザーブタンク71に接触した場合に、PCU5の前面のうち左右方向に沿う突出部66に位置する部分では、上述したようにリザーブタンク71により衝撃荷重を緩和でき、突出部66以外の部分では、バルクヘッドフレーム7とPCU5との間の前後方向に沿う距離を確保できる。したがって、PCU5の左右方向全体において、バルクヘッドフレーム7がPCU5に直接接触するのを抑制できるので、PCU5を保護できる。したがって、PCU5自体の剛性や強度を高くする必要がないので、低コスト化及び軽量化を図った上で、PCU5を保護できる。
 また、リザーブタンク71を、筐体25の中でも比較的剛性の高いヒートシンク筐体43に取り付けることで、リザーブタンク71に入力された衝撃荷重が仮にヒートシンク筐体43に伝達されたとしても、筐体25が破損するのを抑制できる。
 また、アッパケース41において、突出部66と前面視で重なる位置に電気コネクタ61を配置することで、電気コネクタ61に作用する衝撃荷重をリザーブタンク71により緩和できる。したがって、電気コネクタ61を確実に保護できる。
 しかも、アッパケース41のうち、突出部66の板厚を他の部位に比べて厚くすることで、突出部66の剛性を高くできる。このため、リザーブタンク71に入力された衝撃荷重が仮に突出部66に伝達されたとしても、筐体25が破損するのを抑制できる。
 また、電気デバイスのうち、車両走行時に用いられないコンタクタ46,47を突出部66と前面視で重なる位置に配置することで、車両走行時に用いる他の電気デバイスは、突出部66を左右方向に回避した位置に配置されることになる。すなわち、衝突時にバルクヘッドフレーム7が接触しにくい部分に、車両走行時に用いる電気デバイスが配置されるので、PCU5(電気デバイス)を確実に保護できる。
 なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
 例えば、モータルーム3内でのレイアウトや、PCU5の構成等については適宜変更可能である。
 また、上述した実施形態では空調用のリザーブタンク71を例にして説明したが、これに限らず、発熱部品の冷却用の循環液体の流路に設けられるリザーブタンクに本発明を適用しても構わない。
 さらに、上述した実施形態では、高電圧バッテリと外部電源との間の電気的な接続を切り替えるコンタクタ46,47を例にして説明したが、これに限らず、コンタクタ46,47はバッテリと外部機器との電気的な接続を切り替える外部給電用のコンタクタであっても構わない。
 また、上述した実施形態では、アッパケース41、ロアケース42、及びヒートシンク筐体43により筐体25を構成する場合について説明したが、これに限らず、電気デバイスが固定されるヒートシンク筐体43と、それを覆うケースで構成しても構わない。
 さらに、筐体25内に収納する電気デバイスは、適宜変更が可能である。
 その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
1…電気自動車(車両) 3…モータルーム(車両フロントモータルーム) 5…PCU(パワーコントロールユニット) 6…ラジエータ 7…バルクヘッドフレーム 41…アッパケース(ケース) 43…ヒートシンク筐体(ヒートシンク) 44…上面(固定面) 46,47…コンタクタ(電気デバイス) 61…電気コネクタ 71…リザーブタンク 72…ブラケット。

Claims (4)

  1.  電気デバイスをケース内に収容するパワーコントロールユニットを車両フロントモータルーム内に配置した電気自動車であって、
     前記パワーコントロールユニットは、前記電気デバイスが固定されるとともに、前記電気デバイスとの間で熱交換を行うヒートシンクと、
     前記ヒートシンクの、前記電気デバイスを固定する面に取り付けられ、前記電気デバイスを覆う前記ケースと、を備え、
     前記ヒートシンクの前端面に、循環液体を貯留するリザーブタンクがブラケットを介して取り付けられ、
     前記リザーブタンクの前方に、ラジエータを保持するバルクヘッドフレームが車幅方向に設けられ、
     前記リザーブタンクは、前記バルクヘッドフレームと前面視で重なる位置に配置され、
     前記パワーコントロールユニットの前面は、前記リザーブタンク及び前記バルクヘッドフレームと前面視で重なる位置で、前方に突出する突出部を有する
     ことを特徴とする電気自動車。
  2.  前記突出部は、前記ケースに設けられ、
     前記ケース内において、前記突出部と前面視で重なる位置には、前記電気デバイスに電力を供給するための電気コネクタが配置されている
     ことを特徴とする請求項1記載の電気自動車。
  3.  前記突出部は、前記ケースの他の部位に比べて板厚が厚いことを特徴とする請求項1または請求項2記載の電気自動車。
  4.  前記突出部は、前記ケースに設けられ、
     前記ケース内において、前記突出部と前面視で重なる位置には、車両に設けられたバッテリと、外部電源または外部機器と、の間の電気的な接続を切り替えるコンタクタが配置されている
     ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の電気自動車。
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