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技術 電力変換装置の搭載構造

出願人 日産自動車株式会社
発明者 横山敦明野崎幹生和田裕紀黒澤隆浩濱本剛史林安奈鎌田知也吉川隆
出願日 2016年5月25日 (3年3ヶ月経過) 出願番号 2018-518858
公開日 2019年4月18日 (5ヶ月経過) 公開番号 WO2017-203621
状態 未登録
技術分野 車両の推進装置の配置または取付け 車両用電気・流体回路 車両用車体構造
主要キーワード 保持脚 内側延 外側延 振動減衰部材 マウント部品 半導体スイッチング 電流センサ値 駆動室
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この項目の情報は公開日時点(2019年4月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題・解決手段

本発明に係る電力変換装置搭載構造は、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)の前端後端との間に配置されている。

概要

背景

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。

概要

本発明に係る電力変換装置搭載構造は、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)の前端後端との間に配置されている。

目的

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

効果

実績

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請求項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後端との間に配置された電力変換装置の搭載構造

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

本発明は、電力変換装置搭載構造に関する。

背景技術

0002

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。

先行技術

0003

特開2012−144227号公報

発明が解決しようとする課題

0004

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。

0005

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。

課題を解決するための手段

0006

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。

発明の効果

0007

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。

図面の簡単な説明

0008

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。

実施例

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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PWM出力し、相電流を検出する電流センサ値目標に合うようにフィードバック制御を行う。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。

0022

(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。

0023

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。

0024

(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。

0025

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。

0026

(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。

0027

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。

0028

(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。

0029

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。

0030

(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。

0031

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。

0032

(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。

0033

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。

0034

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。

0035

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)

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