JP6992558B2 - インバータの保護構造 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、車両の後部に配置されているインバータの保護構造に関する。

電気自動車は、様々な電気部品を搭載している。特許文献１の電気自動車は、ポンプ用インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ユニット用インバータを車両後部に搭載している。それらのデバイスは、カバーで覆われている。特許文献２の電気自動車は、前輪を駆動するモータに電力を供給するインバータが車両前部に搭載されている。インバータはカバーに覆われている。特許文献３の電気自動車は、後輪を駆動するモータに電力を供給するリアインバータが車両後部に配置されている。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る自動車を意味し、モータとともにエンジンを備えるハイブリッド車、電源として燃料電池を備える燃料電池車を含む。

特開２０１７－０６５４７４号公報 特開２０１３－２３７４１３号公報 特開２０１６－１５９７８３号公報

特許文献１、２に開示された電気自動車のように、重要な電気部品は、保護のためカバー（保護カバー）で覆われることがある。車両後部に配置されたインバータも、保護カバーで覆われる場合がある。保護カバーの強度を高めるために、保護カバーに凹凸を設けることがある。一方、インバータの上面にボルトが取り付けられる場合がある。保護カバーの下面に凹凸が形成されており、凹凸の突出部分がインバータの上面のボルトと上下方向で重なるように配置されていると、車両後方から衝突した別の車両によって保護カバーが押しつぶされたときに保護カバー下面の突出部分がボルトに衝突する。その場合、突出部分とボルトを介して上方から荷重がインバータの筐体に伝わることになり、ボルトの周囲に荷重を集中する。その結果、ボルトの周辺でインバータの筐体が破損するおそれがある。

本明細書は、車両の後部に配置されているインバータの保護構造に関する。本明細書が開示する保護構造は、走行用のモータに駆動電力を供給するインバータと、インバータを覆っている保護カバーを備える。保護カバーは、インバータの前方と後方と夫々の側方で車両に固定されているとともに、隙間を隔ててインバータの上面全体を覆っている。保護カバーのインバータの上面と対向する面（保護カバー下面）に凹凸が設けられている。保護カバー下面の凹凸の窪んでいる部位の下方に、インバータの上面に取り付けられているボルトが位置している。この保護構造では、保護カバー下面の凹凸の突出部がインバータの上面のボルトを避けるように配置されている。そのような保護カバーは、保護カバーが上から押しつぶされても保護カバー下面の凹凸の突出部がボルトに当接することがなく、インバータのボルト周辺に荷重が集中することがない。保護カバー下面の凹凸は、典型的には、保護カバーをプレス加工で作るときに同時に形成されるビードでよい。

保護カバーは、インバータよりも後方の車両の骨格部材に別のボルトで固定されているとともに、別のボルトによる固定位置から車両前方へ向かって前上がりに傾斜しているとよい。車両後方から衝突する別の車両から受ける衝撃を斜め上方へそらすことができ、衝撃による保護カバーの変形を抑えることができる。その結果、インバータ上面のボルトと保護カバー下面の凹凸との位置関係が保たれ、凹凸の突出部がボルトに当たることを回避できる。

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。

実施例の保護構造を採用した電気自動車の後部側面図である。 電気自動車の後部の平面図である。 図２のIII－III線に沿った断面図である。 図３の断面の一部拡大図である。 変形例の保護カバーの断面図である。

図面を参照して実施例の保護構造２を説明する。図１は、実施例の保護構造２を採用した電気自動車９０の後部側面図である。図２に電気自動車９０の後部の平面図を示す。図１では、インバータ３の配置が良くわかるように、電気自動車９０とリアモータ９５を仮想線で描いてある。図２は、車両後部のトランクリッドを取り外した状態を示している。図中の座標系におけるＦｒ軸の正方向が車両前方を示している。座標系のＶ軸は車両上方を示している。Ｈ軸は、車両左側方を示している。車両に対する座標系の各軸の向きは全ての図で同じである。

電気自動車９０は、車両の前部空間に走行用のフロントモータ（不図示）を搭載しており、後部空間９１に、リアモータ９５を搭載している。リアモータ９５は、後輪を駆動する。後部空間９１に配置されているインバータ３は、不図示のバッテリから出力される直流電力を、リアモータ９５を駆動するための交流電力に変換し、リアモータ９５に供給する。

インバータ３は、保護カバー１０で覆われている。保護カバー１０は、１００ボルト以上の高電圧が印加されるインバータ３を、衝突の衝撃から保護するために備えられている。ここで想定されている衝撃は、車両後方から別の車両が追突するケースである。後方から別の車両が追突すると、別の車両が電気自動車９０の後部に乗り上がり、インバータ３の上方へ進出する可能性がある。保護カバー１０は、そのような場合に別の車両による荷重からインバータ３を保護するために備えられている。

保護カバー１０は、リアのフロアパネル９２と、リアのクロスメンバ２０にボルトで固定されている。クロスメンバ２０は、車両ボディの強度を担保する骨格部材であり、車両前後方向に延びている一対のリアサイドメンバ９３の間に掛け渡されている。リアサイドメンバ９３も車両の骨格部材である。

保護カバー１０の後部が２本のボルト１２によってクロスメンバ２０に固定されている。保護カバー１０の前部は、２本のボルト１４によってフロアパネル９２に固定されている、保護カバー１０の夫々の側方も、ボルト１３によってフロアパネル９２に固定されている。

図１に示されているように、保護カバー１０の後部１０ｂは、クロスメンバ２０に固定されているボルト１２から車両前方に向かって前上がりに傾斜している。保護カバー１０の後部１０ｂの傾斜により、車両後方から衝突する別の車両から受ける衝撃を斜め上方へそらすことができる。その結果、保護カバー１０の前部１０ａの変形を抑えることができる。保護カバー１０の前部１０ａの変形を抑えることの利点は後述する。

保護カバー１０の前部１０ａは、インバータ３の上面を覆っている。保護カバー１０の前部１０ａの裏面（インバータ３の上面と対向する面）には、３本のＵ字形状のリブ１５ａ－１５ｃが設けられている。図２では、理解を助けるために、保護カバー１０の裏面に設けられているリブ１５ａ－１５ｃをグレーで示している。リブ１５ａ－１５ｃは、保護カバー１０の強度を高めるために設けられている。リブ１５ａ－１５ｃによって、保護カバー１０の裏面に凹凸が形成される。

インバータ３の上面には２個のボルト４、５が取り付けられており、リブ１５ａ－１５ｃは、ボルト４、５を避けるように設けられている。より詳しくは、インバータ３と保護カバー１０を上から平面視したときに、リブ１５ａ－１５ｃは、ボルト４、５と重ならないように設けられている。なお、保護カバー１０は、プレス加工で成形されるが、リブ１５ａ－１５ｃは、プレスで成形されるビードである。

図３に、図２のIII－III線に沿った断面図を示す。図３では、図中左側のボルト４の左右のリブを符号１５ａ１、１５ａ２で表しており、図中右側のボルト５の左右のリブを符号１５ｃ１、１５ｃ２で表している。リブ１５ａ１、１５ａ２は、図２において左側のＵ字のリブ１５ａの一部であり、リブ１５ｃ１、１５ｃ２は、図２において右側のＵ字のリブ１５ｃの一部である。図３のリブ１５ｂ１、１５ｂ２は、図２における中央のリブ１５ｂの一部である。

先に述べたように、リブ１５ａ－１５ｃによって、保護カバー１０の裏面に凹凸が形成される。リブ１５ａ－１５ｃは、凹凸の突出部に相当し、リブとリブの間は、凹凸の窪みに相当する。ここで、リブ１５ａ１とリブ１５ａ２の間の窪んだ部位を窪み１６ａと称し、リブ１５ｃ１とリブ１５ｃ２の間の窪んだ部位を窪み１６ｂと称する。

図３に示されているように、リブ１５ａ１、１５ａ２は、ボルト４の左右に位置している。リブ１５ｃ１、１５ｃ２は、ボルト５の左右に位置している。別言すれば、ボルト４は、２本のリブ１５ａ１、１５ａ２の間に位置しており、ボルト５は、２本のリブ１５ｂ１、１５ｂ２の間に位置している。さらに別言すれば、ボルト４は、保護カバー１０の下面の凹凸の窪み１６ａの下方に位置しており、ボルト５は、凹凸の窪み１６ｂの下方に位置している。

先に述べたように、保護カバー１０は、車両後方から別の車両が追突したときにインバータ３を保護するために設けられている。車両後方から追突した別の車両は、保護カバー１０の上に乗り上げる可能性がある。その場合、保護カバー１０は上から大きな荷重を受け、押しつぶされるおそれがある。保護カバー１０は、衝突した車両がインバータ３に直接に接することを防止するため、インバータ３に取り付けられているコネクタなどを破損から保護することができる。

一方、仮に、保護カバー１０のリブ１５ａ－１５ｃがボルト４あるいはボルト５の上方に位置していると、上からの荷重をリブ１５ａ－１５ｃとボルト４、５がインバータ３に伝えることになる。リブ１５ａ－１５ｃとボルト４、５は極めて硬いから、それらを介して別の車両の自重による荷重がインバータ３の筐体に伝わると、ボルト４、５の周囲に荷重が集中し、筐体が破損するおそれがある。実施例の保護構造２では、リブ１５ａ－１５ｃによって保護カバー１０の下面に凹凸が形成されるが、インバータ３の上面のボルト４、５は、下面の凹凸の窪んだ部位（窪み１６ａ、１６ｂ）に位置する。リブ１５ａ－１５ｃとボルト４、５のそのような位置関係により、保護カバー１０の上方から加わる荷重がインバータ３のボルト４、５の周囲に集中しないようになっている。

先に、保護カバー１０の後部１０ｂが前上がりに傾斜していることで、後方から別の車両が追突したときに保護カバー１０の前部１０ａの変形が抑えられると述べた。保護カバー１０の前部１０ａが変形すると、リブ１５ａ－１５ｃとボルト４、５が重なってしまうおそれがある。保護カバー１０の後部１０ｂが前上がりに傾斜していることで、保護カバー１０の前部１０ａの変形が抑えられ、リブ１５ａ－１５ｃとボルト４、５の位置関係が保たれる。その結果、先に述べたように、リブ１５ａ－１５ｃとボルト４、５が重なったところへ荷重が加わることによるボルト周辺への荷重集中を避けることができる。

図４に、図３のボルト４の周囲の拡大図を示す。ボルト４のヘッド４ａの両側に位置するリブ１５ａ１、１５ａ２の高さＨ１は、ヘッド４ａの高さＨ２よりも高いことが望ましい。そのような高さ関係を有することで、保護カバー１０が上から押しつぶされたときに、ヘッド４ａが保護カバー１０に当接するよりも先に、リブ１５ａ１、１５ａ２がインバータ３の上面に当接する。上から荷重を受けたときに保護カバー１０がボルト４をインバータ３の筐体に押し込む力を減じることができる。なお、リブ１５ａ１、１５ａ２の高さＨ１は、リブ１５ａ１、１５ａ２によって形成される凹凸の突出部の高さに相当する。

図５に、変形例の保護カバー１１０の断面図を示す。図５は、図３の断面図に対応する。保護カバー１１０は、２枚の金属板（上金属板１１０ａと下金属板１１０ｂ）が重ねられたものである。下金属板１１０ｂは、波打っており、保護カバー１１０の下面に凹凸が形成される。インバータ３の上面に固定されているボルト４は、保護カバー１１０の下面の凹凸の窪み１１６ａの下方に位置している。インバータ３の上面に固定されているボルト５は、保護カバー１１０の下面の凹凸の窪み１１６ｂの下方に位置している。図５の保護構造２ａによっても、実施例の保護構造２と同様の効果を得ることができる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。保護カバー１０の裏面に設けられる凹凸の形状に制限はない。インバータ３の上面のボルトの位置も、凹凸の窪んだ部位の下方であればどこでもよい。また、保護カバーは、２枚の金属板を重ねたものであり、下側の金属板の下面に凹凸が設けられるとともに、上側の金属板にも凹凸が設けられていてもよい。その場合、下側の金属板の凸部（リブ）の延びる方向と、上側の金属板の凸部（リブ）の延びる方向が交差しているとよい。上から平面視したときにリブが交差していると、保護カバーの強度を顕著に高めることができる。保護カバーの下面の凹凸は、保護カバーをプレス加工で作るときに同時に形成されるビードでよい。

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、２ａ：保護構造
３：インバータ
４、４、１２、１３、１４：ボルト
１０、１１０：保護カバー
１５ａ－１５ｃ：リブ
１６ａ、１６ｂ、１１６ａ、１１６ｂ：窪み
２０：クロスメンバ
９０：電気自動車
９１：後部空間
９２：フロアパネル
９３：リアサイドメンバ
９５：リアモータ

Claims (2)

1. 車両の後部に配置されており、走行用のモータに駆動電力を供給するインバータと、
   前記インバータを覆っている保護カバーと、
   を備えており、
   前記保護カバーの前記インバータの上面と対向する面に凹凸が設けられており、
   前記凹凸の窪んでいる部位の下方に、前記上面に取り付けられているボルトが位置しており、
   前記保護カバーは、前記インバータの前方と後方と夫々の側方で前記車両に固定されているとともに、隙間を隔てて前記インバータの上面全体を覆っている、インバータの保護構造。
2. 前記保護カバーは、前記インバータよりも後方の車両の骨格部材に別のボルトで固定されているとともに、前記別のボルトによる固定位置から車両前方へ向かって前上がりに傾斜している、請求項１に記載の保護構造。

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