(57)【要約】【課題】本明細書は、衝突対策として電力変換装置を電動車両のフロアパネル下に配置する技術に関し、電力変換装置が従来の技術よりも衝突の衝撃対して強い構造を提供する。【解決手段】ハイブリッド車２は、バッテリ２５の直流電力を交流電力に変換して走行用のモータ２２に供給する電力変換装置３を備える運転席シート９２と助手席シート９１の一方のシート下にてフロアパネル４に、運転席の床を構成する平面から隆起している隆起部７が設けられている。その隆起部７の下をサイドフレーム５ｂが車両前後方向に伸びている。電力変換装置３は、その隆起部７の下であってサイドフレーム５ｂよりも車幅方向の車両中心側に配置されている。【選択図】図３
2015137001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの直流電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給する電力変換装置を備える電動車両であり、
運転席シートと助手席シートの一方のシート下にてフロアパネルに車室の床を構成する平面から隆起している隆起部が設けられており、
前記隆起部の下に、水平方向からみて前記隆起部の下端と重なるようにサイドフレームが車両前後方向に伸びており、
前記電力変換装置が、前記隆起部の下であって前記サイドフレームよりも車幅方向の車両中心側に配置されていることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前記電力変換装置の側面が前記サイドフレームと対向していることを特徴とする請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記電力変換装置の下面が、前記サイドフレームの下端よりも上方に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動車両。
【請求項４】
車幅方向の車両中心線の一方側に前記電力変換装置が配置されているとともに他方側にエンジンが配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項５】
燃料タンクの燃料を前記エンジンに供給する燃料供給管が前記一方側に配置されているとともに、前記バッテリと前記モータを接続するパワーケーブルが前記他方側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電動車両。
【請求項６】
前記電力変換装置は、車幅方向に伸びる２本のクロスメンバの間に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項７】
前記電力変換装置の車両前後方向を向く側面が前記２本のクロスメンバの夫々と対向していることを特徴とする請求項６に記載の電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に関する。本明細書における「電動車両」には、走行用のモータを備えるがエンジンは備えない電気自動車のほか、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車や燃料電池車を含む。
【背景技術】
【０００２】
電動車両は、バッテリや、その電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給する電力変換装置などの高電圧装置を備える。比較的にサイズの大きいそのような装置の搭載場所として、車室空間がある。例えば特許文献１、２には、電力変換装置を車室空間に設置する技術が開示されている。
【０００３】
また、車載の高電圧装置は衝突対策も重要である。衝撃に強い搭載場所として車室空間を利用する技術が例えば特許文献３に開示されている。さらに、特許文献３には、フロアパネルを隆起させ、その下方（即ち車室空間の外）にバッテリボックスを配置する技術も開示されている。また、車室空間ではないが、特許文献４には、衝突対策として、バッテリボックスを車両前後方向に伸びる２本のサイドフレームと車幅方向に伸びる２本のクロスメンバで囲まれた領域に配置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０６２３９号公報
【特許文献２】特開２００５−００１６５５号公報
【特許文献３】特開２００９−０２９１５９号公報
【特許文献４】特開２０１２−００６５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２の技術は、フロアパネルの上に高電圧装置を設置する。具体的には、助手席のシート下に高電圧装置を設置する。特許文献３では、リアシートの下でフロアパネルを隆起させ、その下にバッテリボックスを配置する。バッテリボックスは、車幅方向に伸びる２本のクロスメンバの間に配置される。
【０００６】
本明細書も、衝突対策として電力変換装置を電動車両のフロアパネル下に配置する技術に関し、電力変換装置が従来の技術よりも衝突の衝撃対して強い構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する電動車両の一実施形態は、次の通りである。電動車両は、バッテリの直流電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給する電力変換装置を備える。その電動車両において、運転席シートと助手席シートの一方のシート下にてフロアパネルに隆起部が設けられている。なお、隆起部は、フロアパネルの一部であって、車室の床を構成する平面から隆起している部位を意味する。そして、その隆起部の下をサイドフレームが車両前後方向に伸びている。サイドフレームは、水平方向からみたときに隆起部の下端と重なるように配置されている。電力変換装置は、隆起部の下であって、車両を上方からみたときにサイドフレームよりも車幅方向の車両中心側に配置されている。なお、サイドフレームとは、車体（車台、シャシ）の構造強度を支える骨格部材である。また、「電力変換装置がサイドフレームよりも車幅方向の車両中心側に配置されている」とは、車両を上方から見たときに電力変換装置がサイドフレームよりも車幅方向の車両中心に近い位置に配置されていることを意味する。また、車幅方向の車両中心とは、車両を正面からみたときの車両の右端から左端までの範囲の中央を意味する。あるいは、「車幅方向の車両中心」とは、車幅方向に沿った計測した車両重心位置のことであってもよい。
【０００８】
上記の構造は、フロアパネルに隆起部を設けるとともに、その隆起部の下方にてサイドフレームの側方（車両中心線側の側方）に位置するように、電力変換装置を配置する。より具体的には、電力変換装置の側面がサイドフレームの側面と対向するように電力変換装置を配置する。前述したようにサイドフレームは車体の構造強度を支える剛性の高い部材であり、その車幅方向の内側に電力変換装置を配置することで電力変換装置の耐衝突衝撃性が向上する。さらに、電力変換装置はスイッチング素子やリアクトルを含み、それらの素子が騒音と振動を発生するが、そのような電力変換装置をフロアパネルの下（隆起部の下）に配置することによって、騒音や振動の車室内への影響を抑制することができる。
【０００９】
なお、電力変換装置の下面が、サイドフレームの下端よりも上方に位置していると一層良い。この構造は、起伏の激しい悪路を走行する場合にサイドフレームが電力変換装置よりも先に地面の起伏に当たり、電力変換装置が保護される。
【００１０】
また、上記の技術をハイブリッド車に適用する場合、車両を上方からみたときの車幅方向の車両中心線の一方側に電力変換装置を配置するとともに他方側にエンジンを配置するとよい。この構造は、比較的に重量が嵩む電力変換装置を車幅方向でエンジンと反対側に配置することで、車両全体の好適な重量バランスが得られる。
【００１１】
また、上記の技術をハイブリッド車に適用する場合、車両を上方からみたときに、燃料タンクの燃料をエンジンに供給する燃料供給管を上記の一方側（エンジン側）に配置し、バッテリとモータを接続するパワーケーブルを上記した他方側（電力変換装置側）に配置することも好適である。燃料系とパワーケーブル（高電圧ケーブル）を車幅方向の左右に配分することで安全性が一層向上する。
【００１２】
また、本明細書が開示する電動車両では、電力変換装置を、車幅方向に伸びる２本のクロスメンバの間に配置するとよい。電力変換装置の車両前後方向の安全性が一層高まる。特に、電力変換装置の車両前後方向を向く側面が、それぞれクロスメンバの側面と対向するように電力変換装置を配置するのがよい。クロスメンバも、サイドフレームと同様に車体の構造強度を支える剛性の高い部材の一種である。サイドフレームやクロスメンバなどの強度支持部材は、例えば、鉄あるいは鋼で作られる。
【００１３】
なお、特許文献４にも、バッテリボックスを２本のサイドフレームと２本のクロスメンバで囲まれた領域に配置する技術が開示されているが、特許文献４の技術は車幅方向に伸びる車軸上にバッテリボックスを配置するのであって車室の下方に配置するものではない。特許文献４の技術を車室に適用するにはフロアパネルの存在が障害となる。
【発明の効果】
【００１４】
本明細書が開示する技術によれば、従来の技術よりも電力変換装置の衝突安全性を一層高めた電動車両を実現することができる。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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例の電動車両（ハイブリッド車）の模式的な平面図である。
【図２】実施例の電動車両（ハイブリッド車）の模式的な側面断面図である（図１のII−II線における断面図）。
【図３】実施例の電動車両（ハイブリッド車）の模式的な正面断面図である（図１のIII−III線における断面図）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して実施例の電動車両を説明する。実施例の電動車両は、走行用にモータとともにエンジンを備えるハイブリッド車２である。図では、実際の車両には必須の部品であっても発明の説明に不要な部品のいくつかは図示を省略していることに留意されたい。その意味で、図１−図３は模式図である。例えば、図１は車両の平面図であるが、車両を覆うボディの図示は省略し、発明に必要な部品のレイアウトだけを示してある。図１に描かれている一点鎖線ＣＬは、車両を上から見たときに車幅方向の中心を通り車両前後方向に伸びる線（中心線ＣＬ）を示している。
【００１７】
図１に、ハイブリッド車２の模式的な平面図を示す。図１は、車両を上方からみたときのエンジンなどのデバイスのレイアウトを示している。図２は、図１のII−II線における模式的な側面断面図を示し、図３は図１のIII−III線における模式的な正面断面図を示す。図２と図３は断面図であるが、理解を助けるために断面を示すハッチングは省略している。さらに、理解を助けるため、図１では車体の外形を表す線、及びシートを表す線を２点鎖線で描き、図２と図３では、車体の外形と車輪を表す線とシートを表す線を２点鎖線で描いてある。また、図２と図３ではエンジンとモータの図示を省略している。
【００１８】
前述したように、実施例のハイブリッド車２は、走行用にモータ２２とエンジン２１を備える。モータ２２とエンジン２１は、フロントコンパートメントに搭載される。エンジン２１に供給する燃料を蓄える燃料タンク２６はリアコンパートメントに搭載される。また、モータ２２を駆動する電力を蓄えるバッテリ２５は車室に搭載される。バッテリ２５は、リアシート９３のシート下に配置される。バッテリ２５の直流電力を交流電力に変換してモータ２２に供給する電力変換装置３は車室下に配置される。また、燃料を燃料タンク２６からエンジン２１まで輸送する燃料供給管２３が、図１に示すように燃料タンク２６からエンジン２１まで配索されている。さらに、バッテリ２５から電力変換装置３へ送電するパワーケーブル２４ｂ、及び、電力変換装置３からモータ２２へ送電するパワーケーブル２４ａが図１の通りに配索されている。
【００１９】
図中の符号５ａ、５ｂはサイドフレームを示している。また、図中の符号６ａ、６ｂはクロスメンバを示している。サイドフレーム５ａ、５ｂは、車両の前後方向（図中のＸ軸方向）に伸びており、クロスメンバ６ａ、６ｂは、車幅方向（図中のＹ軸方向）に伸びている。サイドフレーム５ａ、５ｂ、クロスメンバ６ａ、６ｂは、途中で湾曲していることもあるが、図ではサイドフレーム、クロスメンバの形状を簡略化し、細長の長方形で描いてある。なお、図中のＺ軸は鉛直方向に沿っている。
【００２０】
クロスメンバ６ａ、６ｂは、その両端の夫々で２本のサイドフレーム５ａ、５ｂと連結されている。サイドフレーム５ａ、５ｂ、及び、クロスメンバ６ａ、６ｂは、いずれも、車体の構造強度を支える部材であり、鉄、あるいは、鋼材で作られている。図２ではサイドフレーム５ａの図示を省略している。図１の符号IIが示す矢印線の位置から理解されるように、サイドフレーム５ｂは、図２の断面よりも紙面手前に位置するために描かれていない。図３では、クロスメンバ６ｂの図示を省略している。図１の符号IIIが示す矢印線の位置から理解されるように、クロスメンバ６ａは、図３の断面よりも紙面手前に位置するために描かれていない。
【００２１】
符号４は、フロアパネルを示している。フロアパネル４は、車室の床を構成する金属板材であり、鋼板で作られている。図２、図３に示すように、フロアパネル４は、助手席シート９１のシート下にて隆起している。その隆起している領域を隆起部７と称する。隆起部７は、フロアパネル４において車室の床を構成する平面４ａ（フロアパネル平面４ａ）から上方に隆起している部位である。その隆起部７の下方、隆起部７に包まれるように、電力変換装置３が配置されている。電力変換装置３は、その前後方向をクロスメンバ６ａ、６ｂに挟まれている。電力変換装置３は、不図示のブラケットにより、クロスメンバ６ａ、６ｂに支持されている。また、図１に示されているように、電力変換装置３は、サイドフレーム５ｂよりも車幅方向の車両中心側に配置されている。別言すれば、電力変換装置３は、車両を上方からみたときに車幅方向でサイドフレーム５ｂよりも車両中心線ＣＬに近い側に配置されている。さらに別言すれば、電力変換装置３は、車両上方からみたときに、車幅方向でサイドフレーム５ｂと車両中心線ＣＬの間に配置されている。さらにまた、図３によく示されているように、電力変換装置３の一側面（車幅方向を向く側面の一つ）がサイドフレーム５ｂの側面と対向している。また、電力変換装置３の車両前後方向を向く一対の側面はそれぞれ、クロスメンバ６ａ、６ｂの夫々と対向している。さらにまた、図３に示されているように、サイドフレーム５ｂは、水平方向（図中のＹ方向）からみたときに、隆起部７の下端７ａと重なるように配置されている。
【００２２】
電力変換装置３に関する上記の構造は、次の利点を有する。電力変換装置３は、その車両前後方向がクロスメンバ６ａ、６ｂで保護されており、車幅方向の外側（中心線ＣＬから遠い側）をサイドフレーム５ｂで保護されている。クロスメンバ６ａ、６ｂ、サイドフレーム５ｂは車両強度を支える部材であり高い強度を有する。それゆえ、上記のレイアウトは、車両が障害物に衝突した際の電力変換装置３の耐衝突衝撃性能を高める。特に、電力変換装置３の３つの側面がクロスメンバ６ａ、６ｂ、及び、サイドフレーム５ｂの側面に面しているので、障害物がクロスメンバやサイドフレームを超えて電力変換装置３と衝突する可能性が低く、電力変換装置３の高い安全性が確保される。
【００２３】
電力変換装置３をクロスメンバ６ａ、６ｂ、及び、サイドフレーム５ｂに対向するように配置できるのは、フロアパネル４の一部を隆起させているからである。フロアパネル４を隆起させ、クロスメンバ６ａ、６ｂとサイドフレーム５ｂとともに電力変換装置３をフロアパネル下に配置することで、それらの対向配置が実現している。
【００２４】
さらに、助手席シート９１の下方に電力変換装置３を配置するので、乗員スペースに影響を与えることなく電力変換装置３を配置することができる。また、電力変換装置３は、スイッチング素子やリアクトルを含み、それらのデバイスが騒音や振動を起こす。実施例のハイブリッド車２は、騒音や振動を発生する電力変換装置３をフロアパネル４の下（隆起部７の下）に配置することによって、騒音や振動の車室内への影響を抑制する。
【００２５】
また、図３に示されているように、電力変換装置３は、その下面がサイドフレーム５ｂの下端よりも上方（鉛直上方）に位置している。サイドフレーム５ｂの方が低いので、車両が悪路を走行した場合、サイドフレーム５ｂが先に路面と隆起と衝突し、電力変換装置３を保護する。さらにまた、図２に示されているように、電力変換装置３は、その下面がクロスメンバ６ａ、６ｂの下端よりも上方（鉛直上方）に位置している。この構造も、サイドフレーム５ｂと同様に電力変換装置３の下面を保護することに寄与する。
【００２６】
また、実施例の車両は走行用にエンジン２１とモータ２２を備えるハイブリッド車２であり、図１によく示されているように、エンジン２１が車幅方向で中心線ＣＬよりも車両右側に位置し、電力変換装置３が中心線ＣＬよりも車両左側に位置する。電力変換装置３は比較的に重量が大きいデバイスであり、その電力変換装置３を車幅方向で中心線ＣＬを挟んでエンジン２１とは反対側に配置することで、車両の車幅方向の良好な重量バランスが得られている。エンジンが車幅方向で中心線ＣＬよりも左側に位置し電力変換装置３が中心線ＣＬよりも右側に位置していても同様の効果が得られる。その場合、運転席シート９２のシート下でフロアパネル４に隆起部を形成し、その下方に電力変換装置３を配置することになる。
【００２７】
さらに、図１によく示されているように、車両を上方からみたときに、燃料タンク２６の燃料をエンジン２１に供給する燃料供給管２３が車幅方向でエンジン２１と同じ側に配置されており、バッテリ２５とモータ２２を電力変換装置３と接続するパワーケーブル２４ａ、２４ｂが車幅方向で電力変換装置３と同じ側に配索されている。このように燃料系とパワーケーブル（高電圧ケーブル）を車幅方向の左右に配分することで安全性が一層向上する。図３は車両を前方からみた図であり、図３において符号２ａが示す範囲が車両の右側の範囲であり、符号２ｂが示す範囲が車両の左側の範囲である。なお、図３に示されているように、パワーケーブル２４ａは、フロアパネル４の下方を通っている。パワーケーブル２４ａは、フロントコンパートメントに入ったところで上方に湾曲し、モータ２２へと繋がっている。
【００２８】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のハイブリッド車２では、電力変換装置３を助手席シート９１のシート下方に配置した。そのような構造に代えて、運転席シート９２のシート下にてフロアパネル４に隆起部を形成し、隆起部下方に電力変換装置を配置してもよい。また、実施例では、走行用にモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車に本明細書が開示する技術を適用した。本明細書が開示する技術は、走行用にモータは備えるがエンジンは備えない電気自動車や燃料電池車に適用することも好適である。
【００２９】
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。
【符号の説明】
【００３０】
２：ハイブリッド車
３：電力変換装置
４：フロアパネル
４ａ：フロアパネル平面部
５ａ、５ｂ：サイドフレーム
６ａ、６ｂ：クロスメンバ
７：隆起部
７ａ：隆起部下端
２１：エンジン
２２：モータ
２３：燃料供給管
２４ａ、２４ｂ：パワーケーブル
２５：バッテリ
２６：燃料タンク
９１：助手席シート
９２：運転席シート
９３：リアシート
ＣＬ：車両中心線
【図１】
2015137001.tif 000003
【図２】
2015137001.tif 000004
【図３】
2015137001.tif 000005