АВТОМОБИЛЬ
VEHICLE

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники
[0001] Техническое решение, раскрытое в настоящем описании изобретения, относится к автомобилю. В частности, техническое решение относится к автомобилю, оснащенному электромоторами для ведущих колес.
2. Раскрытие предшествующего уровня техники
[0002] Автомобиль, оснащенный электромоторами для ведущих колес, содержит блок управления мощностью, использующий источник электрической энергии таким образом, чтобы регулировать приводную электрическую мощность электромоторов. Далее по тексту автомобиль, содержащий электромоторы для ведущих колес, в некоторых случаях называется электромобилем, а электромоторы для ведущих колес в некоторых случаях называются просто «электромоторами». В электромобилях блоки управления мощностью в некоторых случаях крепятся на электромоторных кожухах для того, чтобы уменьшить длину кабелей, передающих электрическую энергию на электромоторы (опубликованная заявка на патент Японии №2015-204688 и опубликованная заявка на патент Японии №2013-066259).
[0003] Как блок управления мощностью в заявке JP 2015-204688 А, так и блок управления мощностью в заявке JP 2013-066259 А содержат: пакетированный блок, в котором множество силовых модулей, включающих силовые полупроводниковые элементы для трансформации энергии, и множество охладительных устройств, расположены в пакете; и реактивные элементы. Пакетированный блок расположен внутри корпуса блока управления мощностью таким образом, чтобы направление пакетирования силовых модулей и охладительных устройств проходило вдоль продольного направления автомобиля. Реактивные элементы расположены позади пакетированного блока.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В электромобиле, оснащенном мощными электромоторами, блок управления мощностью регулирует большую электрическую мощность. По мере увеличения электрической мощности, регулируемой блоком управления мощностью, нагрузка на каждый силовой полупроводниковый элемент возрастает. Чтобы понизить нагрузку на каждый силовой полупроводниковый элемент, в некоторых случаях два или несколько силовых полупроводниковых элементов соединены параллельно. В другом случае в электромобиле, оснащенном множеством электромоторов, в каждом из электромоторов требуется использование инвертирующей цепи и прочих элементов, и таким образом, требуется использование еще большего количества силовых полупроводниковых элементов. То есть существуют такие электромобили, которые требуют использования многих силовых модулей, содержащих силовые полупроводниковые элементы. По мере увеличения количества силовых модулей, установленных в пакетированном блоке, длина в направлении пакетирования увеличивается. Если пакетированный блок и реактивные элементы установлены в направлении пакетирования, общая длина блока управления мощностью увеличивается. Если блок управления мощностью установлен в автомобиле таким образом, что направление пакетирования силовых модулей и охладительных устройств проходит продольно автомобилю, существенное ограничение для установки может возникать при удлинении блока управления мощностью в продольном направлении. Возникает необходимость в техническом решении, позволяющем уменьшить длину блока управления мощностью, установленного в автомобиле, в продольном направлении автомобиля.
[0005] Объектом настоящего изобретения является автомобиль. Автомобиль содержит: источник электрической энергии, электромоторный кожух и блок управления мощностью. В электромоторном кожухе размещены электромоторы для ведущих колес. Блок управления мощностью закреплен на электромоторном кожухе. Блок управления мощностью сконфигурирован для управления приводной электрической мощностью электромоторов с использованием электрической энергии источника электрической энергии. Блок управления мощностью содержит реактивные элементы и пакетированный блок, в котором уложены множество силовых модулей и множество охладительных устройств. Множество силовых модулей содержит силовые полупроводниковые элементы для преобразования электрической энергии. Пакетированный блок расположен так, что в корпусе блока управления мощностью направление пакетирования силовых модулей и охладительных устройств направлено вдоль продольного направления автомобиля. Реактивные элементы расположены в этом корпусе в таком местоположении, при котором они не перекрывают пакетированный блок, если смотреть в направлении пакетирования. При описанной выше конфигурации можно уменьшить в продольном направлении автомобиля длину блока управления мощностью, установленного в автомобиле. Далее по тексту для удобства описания поверхность корпуса блока управления мощностью, установленного в автомобиле, расположенная в направлении вперед относительно автомобиля, называется передней поверхностью, а поверхность корпуса блока управления мощностью, расположенная в направлении назад относительно автомобиля, называется задней поверхностью. Дополнительно, поверхность этого корпуса, установленного в автомобиле, расположенная в направлении направо относительно автомобиля, называется правой боковой поверхностью, а поверхность этого корпуса, установленного в автомобиле, расположенная в направлении налево относительно автомобиля, называется левой боковой поверхностью. В данном описании «в направлении направо относительно автомобиля (правая боковая поверхность)» означает «направо (правую боковую поверхность)» в ориентации вперед относительно автомобиля, а «в направлении налево относительно автомобиля (левая боковая поверхность)» означает «левую сторону (левую боковую поверхность)» в ориентации вперед относительно автомобиля. Если либо правая поверхность, либо левая поверхность упоминаются без указания отличия между ними, они называются просто «продольной боковой поверхностью».
[0006] В описанном выше автомобиле блок управления мощностью может содержать первые цепи преобразования напряжения и инвертирующие цепи. Первые цепи преобразования напряжения могут быть сконфигурированы для повышения напряжения источника электрической энергии. Инвертирующие цепи могут быть сконфигурированы для преобразования выходной электрической мощности первых цепей преобразования напряжения в переменный ток. Первый конденсатор может быть подсоединен между контактом первого положительного электрода и контактом первого отрицательного электрода, расположенными на источнике электрической энергии со стороны первых цепей преобразования напряжения. Второй конденсатор может быть подсоединен между контактом второго положительного электрода и контактом второго отрицательного электрода, расположенными на инвертирующей цепи со стороны первых цепей преобразования напряжения. Первый конденсатор и второй конденсатор могут быть расположены в корпусе на одной стороне в поперечном направлении автомобиля так, чтобы они были расположены рядом с пакетированным блоком. В вышеупомянутом автомобиле, раскрытом в патентной заявке JP 2015-204688 А, первый конденсатор расположен рядом с пакетированным блоком в поперечном направлении автомобиля, при этом пакетированный блок, реактивные элементы и второй конденсатор расположены в направлении пакетирования. Первый конденсатор и второй конденсатор расположены на одной стороне в поперечном направлении автомобиля рядом с пакетированным блоком для того, чтобы еще больше уменьшить длину блока управления мощностью, установленного в автомобиле, в продольном направлении автомобиля.
[0007] Описанный выше автомобиль может дополнительно содержать задний электромотор и аккумуляторную батарею вспомогательных устройств. Электромоторы могут предназначаться для ведущих передних колес. Электромоторный кожух может располагаться в переднем отделении автомобиля. Блок управления мощностью может дополнительно содержать заднюю инвертирующую цепь; и вторую цепь преобразования напряжения. Задняя инвертирующая цепь может быть сконфигурирована для преобразования электрической энергии постоянного тока в приводную электрическую мощность заднего электромотора для ведущих задних колес. Вторая цепь преобразования напряжения может быть сконфигурирована для понижения напряжения источника электрической энергии и передачи этого напряжения на аккумуляторную батарею вспомогательных устройств. Вторая цепь преобразования напряжения может располагаться в корпусе с задней стороны реактивных элементов. На поверхности корпуса может быть расположен разъем заднего электромотора, подсоединенный к кабелю питания заднего электромотора, передающему электрическую энергию на задний электромотор, при этом поверхность корпуса с разъемом заднего электромотора, может быть направлена назад относительно автомобиля. На поверхности корпуса может быть расположен разъем аккумуляторной батареи вспомогательных устройств, подсоединенный к кабелю питания аккумуляторной батареи вспомогательных устройств, передающему электрическую энергию от второй цепи преобразования напряжения на аккумуляторную батарею вспомогательных устройств, и такая поверхность с разъемом аккумуляторной батареи вспомогательных устройств может быть направлена в поперечном направлении автомобиля. Размещая разъем заднего электромотора на задней поверхности корпуса, можно уменьшить длину кабеля электромотора. Кроме этого, размещение разъема заднего электромотора, расположенного в предшествующем уровне техники на продольной боковой поверхности корпуса, на задней поверхности позволяет разместить разъем аккумуляторной батареи вспомогательных устройств на продольной боковой поверхности корпуса. Это облегчает соединение второй цепи преобразования напряжения и разъема аккумуляторной батареи вспомогательных устройств, расположенных внутри задней части корпуса. В результате становится возможным устранить провод для подключения монтажной платы, расположенной в верхней части корпуса, и разъема низкого напряжения ко второй цепи преобразования напряжения.
[0008] Описанный выше автомобиль может дополнительно содержать систему кондиционирования воздуха. На поверхности корпуса блока управления мощностью может находиться основной разъем питания, подсоединенный к основному кабелю питания, передающему электрическую энергию от источника электрической энергии на блок управления мощностью, и поверхность с основным разъемом питания может быть направлена назад относительно автомобиля. Разъем системы кондиционирования воздуха может быть размещен в задней части боковой поверхности корпуса, и боковая поверхность с разъемом системы кондиционирования воздуха может быть направлена в поперечном направлении автомобиля и размещена ближе к основному разъему питания. Разъем системы кондиционирования может быть электрически подсоединен к основному разъему питания внутри корпуса. Разъем системы кондиционирования воздуха может быть подсоединен к кабелю системы кондиционирования воздуха, передающему электрическую энергию от источника электрической энергии к системе кондиционирования воздуха. Основной разъем питания и разъем системы кондиционирования воздуха расположены рядом друг с другом и разделены углом блока управления мощностью, чтобы таким образом сократить путь их соединения.
[0009] В описанном выше автомобиле основной разъем питания, подсоединенный к основному кабелю питания, передающему электрическую энергию от источника электрической энергии на блок управления мощностью, может быть расположен на поверхности корпуса, и поверхность с основным разъемом питания может быть направлена назад относительно автомобиля. Первый конденсатор может находиться спереди от основного разъема питания, если смотреть сверху, и первый конденсатор и основной разъем питания могут быть соединены друг с другом. В такой конфигурации можно сократить расстояние для соединения между первым конденсатором и основным разъемом питания.
[0010] В автомобиле реактивные элементы могут располагаться под пакетированным блоком. Блок управления мощностью может дополнительно содержать монтажную плату, на которой смонтирована цепь управления электропитанием, при этом монтажная плата расположена над пакетированным блоком. Пакетированный блок и реактивные элементы, производящие существенное количество тепла, в некоторых случаях используются совместно с охладительными устройствами, использующими жидкий хладагент. Монтажная плата, на которой смонтированы цепи управления электропитанием, расположена над реактивными элементами и пакетированным блоком для того, чтобы предохранить монтажную плату от контакта с жидкостью, даже в случае утечки из охладительных устройств. Монтажная плата находится в верхней части внутри корпуса (непосредственно под верхней крышкой), тем самым облегчая работы по замене и обслуживанию монтажной платы.
[0011] Электромоторный кожух и блок управления мощностью обычно размещаются в переднем отделении автомобиля. Подробности и дополнительные модификации технического решения, раскрытого в настоящем описании, приведены ниже в подробном описании примеров осуществления изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] Отличительные признаки, преимущества, техническая и промышленная значимость примеров осуществления настоящего изобретения раскрыты ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых одинаковые обозначения относятся к одинаковым элементам:
На ФИГ. 1 представлена блок-схема системы электропитания электромобиля (гибридного автомобиля) согласно примеру осуществления изобретения;
На ФИГ. 2 представлена схема расположения электрических устройств в гибридном автомобиле (вид сверху);
На ФИГ. 3 представлена схема расположения устройств в переднем отделении автомобиля (вид сверху);
На ФИГ. 4 представлена схема расположения устройств внутри корпуса блока управления мощностью (вид сверху);
На ФИГ. 5 представлена схема расположения устройств внутри корпуса блока управления мощностью (вид сбоку);
На ФИГ. 6 представлена схема расположения устройств внутри корпуса блока управления мощностью (вид спереди);
На ФИГ. 7 представлен первый вариант схемы расположения устройств внутри корпуса блока управления мощностью (вид спереди);
На ФИГ. 8 представлен второй вариант схемы расположения устройств внутри корпуса блока управления мощностью (вид сверху); и
На ФИГ. 9 представлен второй вариант схемы расположения устройств внутри корпуса блока управления мощностью (вид сбоку).
ДЕТАЛЬНОЕ РАСКРЫТИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0013] Ниже со ссылками на чертежи приводится описание автомобиля, соответствующего примеру осуществления настоящего изобретения. Согласно примеру осуществления изобретения электромобиль является гибридным автомобилем, содержащим двигатель внутреннего сгорания и три электромотора в качестве источников привода для движения. В первую очередь дается описание системы электропитания гибридного автомобиля 100. На ФИГ. 1 представлена блок-схема системы электропитания гибридного автомобиля 100. Гибридный автомобиль 100 содержит два электромотора (первый передний электромотор 91а, второй передний электромотор 91b), приводящие в движение передние колеса, и задний электромотор 91с, приводящий в движение задние колеса. Далее по тексту в целях упрощения раскрытия первый передний электромотор 91а называется первым П электромотором 91а, а второй передний электромотор 91b называется вторым П электромотором 91b. Кроме этого, при упоминании передних и заднего электромоторов без указания отличия между ними они называются просто электромоторами 91. Следует отметить, что электромобиль или гибридный автомобиль является одним примером автомобиля согласно настоящему описанию.
[0014] Три электромотора 91 управляются блоком управления мощности (БУМ) 2. БУМ 2 создает приводную электрическую мощность для трех соответствующих электромоторов 91, используя электрическую энергию основной аккумуляторной батареи 80. БУМ 2 содержит три цепи 10а, 10b, 14 преобразования напряжения, три инвертирующих цепи 12а, 12b, 13 и цепь 15 управления электропитанием. Основная аккумуляторная батарея 80 является одним примером источника электрической энергии согласно настоящему описанию.
[0015] Ниже приводится описание цепей 10а, 10b преобразования напряжения. Цепи 10а, 10b преобразования напряжения подсоединены параллельно. Цепи 10а, 10b преобразования напряжения могут выполнять повышающую функцию для повышения напряжения основной аккумуляторной батареи 80, и передавать его на инвертирующие цепи 12а, 12b, 13, и понижающую функцию для понижения напряжения регенерируемой электрической энергии (вырабатываемой электромоторами 91), направляемой от инвертирующих цепей 12а, 12b, 13, и передавать ее на основную аккумуляторную батарею 80. Цепи 10а, 10b преобразования напряжения являются так называемыми двунаправленными DC/DC-преобразователями. Контакты цепей 10а, 10b преобразования напряжения со стороны основной аккумуляторной батареи 80 называют контактом 11а положительного электрода низкого напряжения и контактом 11b отрицательного электрода низкого напряжения; а контакты цепей 10а, 10b преобразования напряжения со стороны инвертирующих цепей 12а, 12b, 13 называют контактом 11с положительного электрода высокого напряжения и контактом 11d отрицательного электрода высокого напряжения.
[0016] Цепь 10а преобразования напряжения содержит два силовых транзистора 5а, 5b, два диода 8а, 8b обратной цепи и реактивный элемент 4а. Два силовых транзистора 5а, 5b соединены последовательно, а диоды 8а, 8b обратной цепи соединены встречно-параллельно относительно соответствующих силовых транзисторов 5а, 5b. Реактивный элемент 4а подсоединен между средней точкой последовательного соединения двух силовых транзисторов 5а, 5b и контактом 11а положительного электрода низкого напряжения. Два последовательно соединенных силовых транзистора 5а, 5b подсоединены между контактом 11с положительного электрода высокого напряжения и контактом 11d отрицательного электрода высокого напряжения. Контакт 11b отрицательного электрода низкого напряжения подсоединен непосредственно к контакту 11d отрицательного электрода высокого напряжения. Силовой транзистор 5b, расположенный на ФИГ. 1 снизу, в основном выполняет повышающую функцию, а силовой транзистор 5а, расположенный на чертеже сверху, в основном выполняет понижающую функцию. Функционирование цепи 10а преобразования напряжения, представленной на ФИГ. 1, хорошо известно, и его описание будет опущено.
[0017] Цепь 10b преобразования напряжения содержит два силовых транзистора 5с, 5d, и два диода 8с, 8d обратной цепи и реактивный элемент 4b. Цепь 10b преобразования напряжения обладает такой же структурой, как и цепь 10а преобразования напряжения, и ее описание будет опущено.
[0018] Контакт 11а положительного электрода низкого напряжения цепи 10а преобразования напряжения и контакт 11b отрицательного электрода низкого напряжения цепи 10b преобразования напряжения подсоединены к основному разъему 24 питания БУМ 2. Основной кабель 31 питания, передающий электрическую энергию от основной аккумуляторной батареи 80 на БУМ 2, подсоединен к основному разъему 24 питания. Другими словами, основная аккумуляторная батарея 80 подсоединена к цепям 10а, 10b посредством основного кабеля 31 питания и основного разъема 24 питания.
[0019] Фильтрующий конденсатор 3 подсоединен между контактом цепей 10а, 10b преобразования напряжения на стороне основной аккумуляторной батареи 80, т.е. контактом 11а положительного электрода низкого напряжения (один пример контакта первого положительного электрода) и контактом 11b отрицательного электрода низкого напряжения (один пример контакта первого отрицательного электрода). Сглаживающий конденсатор 7 подсоединен между контактами цепей 10а, 10b преобразования напряжения на стороне инвертирующей цепи, т.е. контактом 11с положительного электрода высокого напряжения (один пример контакта второго положительного электрода) и контактом 11d отрицательного электрода высокого напряжения (один пример контакта второго отрицательного электрода).
[0020] Причиной, по которой БУМ 2 содержит две подсоединенные параллельно цепи 10а, 10b преобразования напряжения, является необходимость в снижении нагрузки на каждый из силовых транзисторов.
[0021] Два силовых транзистора 5а, 5b, соединенные последовательно, и два диода 8а, 8b обратной цепи размещены в едином пакете, называемом силовым модулем 6а. Два силовых транзистора 5с, 5d, соединенные последовательно, и два диода 8с, 8d обратной цепи также размещены в едином пакете, называемом силовым модулем 6b.
[0022] Ниже приводится описание инвертирующей цепи 12а. Инвертирующая цепь 12а содержит шесть силовых модулей с 6с по 6h, каждый из которых аналогичен силовому модулю 6а. На ФИГ. 1 показано только внутреннее устройство силовых модулей 6с, 6d, и изображения внутреннего устройства других силовых модулей с 6е по 6h опущены. Силовые модули с 6с по 6h соединены параллельно. Как показано на Фиг. 1, силовые транзисторы 5е, 5f соединены последовательно в силовом модуле 6с и силовом модуле 6d. Диод 8е обратной цепи подсоединен встречно-параллельно к силовому транзистору 5е, а диод 8f свободного хода подсоединен встречно-параллельно к силовому транзистору 5f соответственно. Соответствующие средние точки последовательных соединений силовых транзисторов 5е, 5f соединены друг с другом. Соответствующие два силовых транзистора 5е силовых модулей 6с, 6d, расположенные на ФИГ. 1 сверху, управляются синхронно. Соответствующие два силовых транзистора 5f силовых модулей 6с, 6d, расположенные на ФИГ. 1 снизу, управляются синхронно. Иными словами, соответствующие силовые модули 6с, 6d управляются синхронно для того, чтобы они функционировали как единый силовой модуль. Два силовых модуля 6с, 6d управляются синхронно для снижения нагрузки на каждый из силовых транзисторов.
[0023] Соответствующие силовые модули 6е, 6f имеют аналогичную структуру соединения, что и силовые модули 6с, 6d. Соответствующие силовые модули 6g, 6h имеют такую же структуру соединения, что и силовые модули 6с, 6d. Переменный ток выдается из средней точки последовательного соединения между силовыми транзисторами 5е, 5f силового модуля 6с и средней точкой последовательного соединения между силовыми транзисторами 5е, 5f силового модуля 6d. Переменный ток также выдается из средней точки последовательного соединения между силовыми транзисторами силового модуля 6е и средней точкой последовательного соединения между силовыми транзисторами силового модуля 6f. Переменный ток выдается из средней точки последовательного соединения между силовыми транзисторами силового модуля 6g и средней точкой последовательного соединения между силовыми транзисторами силового модуля 6h. Переменные токи каждого из этих трех типов имеют фазовый сдвиг 120 градусов, и переменные токи этих трех типов формируют трехфазный ток. Регулируя синхронное функционирование силовых модулей 6е, 6f и синхронное функционирование силовых модулей 6g, 6h, можно снизить нагрузку на каждый силовой транзистор.
[0024] Внутренний кабель, передающий трехфазный ток от инвертирующей цепи 12а, подсоединен к разъему 27 передних электромоторов. Далее по тексту, если силовые модули с 6е по 6h упоминаются без указания отличия между ними, такие силовые модули называются просто силовыми модулями 6. Соответствующие инвертирующие цепи 12b, 13, описание которых дается ниже, также содержат аналогичные силовые модули. Такие силовые модули также называются «силовыми модулями 6».
[0025] Инвертирующая цепь 12b имеет такое же устройство, что и инвертирующая цепь 12а, и изображение конфигурации инвертирующей цепи 12b опущено. 1. Инвертирующая цепь 12b также содержит шесть силовых модулей 6. Внутренний кабель, передающий трехфазный ток от инвертирующей цепи 12b, также подсоединен к разъему 27 передних электромоторов. Разъем 27 передних электромоторов является разъемом, к которому подсоединен кабель 32 питания передних электромоторов, который подает электрическую энергию к двум электромоторам (первому переднему электромотору 91а и второму переднему электромотору 91b), участвующим в приводе передних колес 81 (см. ФИГ. 2). Первый передний электромотор 91а и второй передний электромотор 91b получают электроэнергию от БУМ 2 посредством разъема 27 передних электромоторов и кабеля 32 питания передних электромоторов.
[0026] Инвертирующая цепь 13 производит приводную электрическую энергию заднего электромотора 91с, приводящего в движение задние колеса 82 (см. ФИГ 2). Инвертирующая цепь 13 подсоединена к контакту 11с положительного электрода высокого напряжения цепи 10а преобразования напряжения и контакту 11d отрицательного электрода высокого напряжения цепи 10b преобразования напряжения. Инвертирующие цепи 12а, 12b сконфигурированы таким образом, чтобы два силовых модуля 6 функционировали параллельно, а инвертирующая цепь 13 содержит три силовых модуля для того, чтобы производить переменные токи, каждый из которых имеет фазовый сдвиг 120 градусов. Это вызвано тем, что задний электромотор 91с обладает меньшей мощностью по сравнению с мощностью первого переднего электромотора 91а и второго переднего электромотора 91b. Внутренний кабель, передающий трехфазный ток от инвертирующей цепи 13, подсоединен к разъему 23 заднего электромотора. Разъем 23 заднего электромотора является разъемом, на который по кабелю 33 питания заднего электромотора подается электрическая энергия, предназначенная для электромотора 91с, приводящего в движение задние колеса 82. Задний электромотор 91с снабжается электрической энергией БУМ 2 посредством разъема 23 заднего электромотора и кабеля питания 33 заднего электромотора.
[0027] Ниже приводится описание цепи 14 преобразования напряжения. Цепь 14 преобразования напряжения является преобразователем с электроизоляцией, преобразующим напряжение посредством преобразователя, отличного от цепей 10а, 10b преобразования напряжения. Конструкция преобразователя с электроизоляцией хорошо известна, и его электрическая схема опущена. Цепь 14 преобразования напряжения подсоединена к основной аккумуляторной батарее 80 посредством основного разъема 24 питания. Цепь 14 преобразования напряжения понижает напряжение основной аккумуляторной батареи 80 до напряжения аккумуляторной батареи 97 вспомогательных устройств и передает его на аккумуляторную батарею 97 вспомогательных устройств. Аккумуляторная батарея 97 вспомогательных устройств является аккумуляторной батареей, снабжающей электрической энергией устройства, работающие от пониженного напряжения, такие как автомобильная аудиосистема и освещение салона. Устройства, получающие электрическую энергию для функционирования от аккумуляторной батареи 97 вспомогательных устройств, совместно именуются вспомогательными устройствами. Цепь 15 управления электропитанием (описана ниже) БУМ 2 относится к «вспомогательным устройствам».
[0028] Цепь 14 преобразования напряжения подсоединена к аккумуляторной батарее 97 вспомогательных устройств посредством разъема 25 AMD на корпусе БУМ 2. Цепь 14 преобразования напряжения функционирует по сигналу блока 95 управления ВН (высоким напряжением), являющимся вышестоящим блоком управления для БУМ 2. Цепь 14 преобразования напряжения и блок 95 управления ВН соединены друг с другом посредством разъема 26 сигнала DDC на корпусе БУМ 2.
[0029] Силовые транзисторы цепей 10а, 10b преобразования напряжения, инвертирующих цепей 12а, 12b, 13 функционируют по сигналам, получаемым от цепи 15 управления электропитанием. Цепь 15 управления электропитанием подсоединена к блоку 95 управления ВН и аккумуляторной батарее 97 вспомогательных устройств посредством разъема 22 низкого напряжения. Цепь 15 управления электропитанием получает электропитание от аккумуляторной батареи 97 вспомогательных устройств и функционирует по сигналу, получаемому от блока 95 управления ВН.
[0030] БУМ 2 выполняет функцию реле, передающего электрическую энергию от основной аккумуляторной батареи 80 на систему 94 кондиционирования воздуха. Разъем 21 системы кондиционирования воздуха находится на корпусе БУМ 2. Разъем 21 системы кондиционирования воздуха подсоединен к основному разъему 24 питания внутри корпуса. БУМ 2 передает электрическую энергию от основной аккумуляторной батареи 80 на систему 94 кондиционирования воздуха.
[0031] БУМ 2, первый передний электромотор 91а и второй передний электромотор 9lb установлены вместе с двигателем внутреннего сгорания в переднем отделении автомобиля. На ФИГ. 2 представлен вид сверху гибридного автомобиля 100.
[0032] Описание системы координат каждого чертежа приводится ниже. Стрелка по оси F соответствует направлению вперед относительно автомобиля, стрелка по оси V соответствует направлению вверх относительно автомобиля, а стрелка по оси Н соответствует направлению вправо относительно автомобиля. Определение «правой стороны» и «левой стороны» основано на ориентации, направленной вперед относительно автомобиля. Направление оси Н может быть выражено как поперечное направление автомобиля.
[0033] Двигатель 96 внутреннего сгорания, трансмиссия 90, система 94 кондиционирования воздуха и аккумуляторная батарея 97 вспомогательных устройств установлены в переднем отделении 99 гибридного автомобиля 100. Первый передний электромотор 91а и второй передний электромотор 9lb находятся в кожухе трансмиссии 90. Следовательно, кожух трансмиссии 90 можно рассматривать как электромоторный кожух. Трансмиссия 90 и двигатель 96 внутреннего сгорания соединены друг с другом и подвешены за два боковых элемента (не показаны). Ось 98 передних колес выходит через кожух трансмиссии 90 и кожух двигателя 96 внутреннего сгорания.
[0034] БУМ 2 закреплен на кожухе трансмиссии 90 (электромоторном кожухе). Поскольку БУМ 2 расположен на кожухе трансмиссии 90, кабель 32 питания передних электромоторов (см. ФИГ. 1), соединяющий БУМ 2 с первым и вторым передними электромоторами 91а, 91b, может быть короче.
[0035] Аккумуляторная батарея 97 вспомогательных устройств расположена в левой передней части (правая нижняя часть ФИГ. 2) переднего отделения 99, а система 94 кондиционирования воздуха подсоединена к его правой передней части (левая нижняя часть ФИГ. 2).
[0036] Основная аккумуляторная батарея 80 находится под задними сиденьями, а задний электромотор 91с находится в пространстве позади задних сидений автомобиля. Сплошными линиями на ФИГ. 2 показаны кабели питания, сигнальные и прочие кабели. БУМ 2 соединен с различными устройствами. Как показано со ссылкой на ФИГ. 3 ниже приводится описание разъемов, содержащихся в БУМ 2.
[0037] На ФИГ. 3 представлена схема размещения устройств в переднем отделении 99 (вид сверху) и схема соединений между БУМ 2 и другими устройствами. В первую очередь дается описание соответствующих поверхностей корпуса 20 БУМ 2. В переднем отделении 99 поверхность корпуса 20 БУМ 2, закрепленного на трансмиссии 90, направленная вперед относительно автомобиля, называется передней поверхностью 20а. Поверхность корпуса 20, направленная назад относительно автомобиля, называется задней поверхностью 20b. Поверхность корпуса 20, направленная вправо относительно автомобиля (в поперечном направлении автомобиля), называется правой боковой поверхностью 20с, а поверхность корпуса 20, направленная влево относительно автомобиля (в поперечном направлении автомобиля), называется левой боковой поверхностью 20d. Если правая боковая поверхность 20с и левая боковая поверхность 20d упоминаются без указания отличия между ними, они называются просто боковыми поверхностями.
[0038] Корпус 20 имеет семь разъемов. Основной разъем 24 питания и разъем 23 заднего электромотора находятся на задней поверхности 20b корпуса 20. Разъем 27 передних электромоторов, разъем 25 AMD и разъем 26 сигнала DDC находятся на левой боковой поверхности 20d корпуса 20. Разъем 21 системы кондиционирования воздуха находится на правой боковой поверхности 20с корпуса 20. Разъем 22 низкого напряжения находится на верхней поверхности корпуса 20.
[0039] Основной кабель 31 питания, передающий электрическую энергию от основной аккумуляторной батареи 80, подсоединен к основному разъему 24 питания. Кабель 33 питания заднего электромотора, передающий электрическую энергию на задний электромотор 91с, подсоединен к разъему 23 заднего электромотора. Кабель 32 питания передних электромоторов, передающий электрическую энергию на первый передний электромотор 91а и второй передний электромотор 91b, подсоединен к разъему 27 передних электромоторов. Следует отметить, что кабель 32 питания передних электромоторов проложен под разъемом 27 передних электромоторов, и потому кабель 32 питания передних электромоторов не виден на ФИГ. 2 и ФИГ. 3.
[0040] Кабель (один пример кабеля аккумуляторной батареи вспомогательных устройств) 34, передающий электрическую энергию от цепи 14 преобразования напряжения внутри БУМ 2 на аккумуляторную батарею 97 вспомогательных устройств, подсоединен к разъему 25 AMD. Аккумуляторная батарея 97 вспомогательных устройств и БУМ 2 соединены друг с другом посредством разъема 22 низкого напряжения. Электрическая энергия подается от аккумулятора 97 вспомогательных устройств через разъем 22 низкого напряжения на цепь 15 управления электроэнергией (см. ФИГ. 1) внутри корпуса 20.
[0041] Коммуникационный кабель, связанный с блоком 95 управления ВН, подсоединен к разъему 26 сигнала DDC. Блок 95 управления ВН и цепь 14 преобразования напряжения соединены друг с другом посредством разъема 26 сигнала DDC. Блок 95 управления ВН и БУМ 2 соединены друг с другом посредством разъема 22 низкого напряжения. Сигнал поступает от блока 95 управления ВН через разъем 22 низкого напряжения на цепь 15 управления электропитанием (см. ФИГ. 1) внутри корпуса 20.
[0042] Кабель, передающий электрическую энергию на систему 94 кондиционирования воздуха, подсоединен к разъему 21 системы кондиционирования воздуха. Разъем 21 системы кондиционирования воздуха подсоединен к основному разъему 24 питания внутри корпуса 20. Корпус 20 БУМ 2 выполняет функцию передачи, передавая электрическую энергию от основной аккумуляторной батареи 80 на систему 94 кондиционирования воздуха.
[0043] В гибридном автомобиле 100 кабели 31, 33, подсоединенные к устройствам (основная аккумуляторная батарея 80, задний электромотор 91с), находящимся в задней части автомобиля, подсоединены к разъемам (основной разъем 24 питания, разъем 23 заднего электромотора) на задней поверхности 20b корпуса 20 БУМ 2. Кабель 35, подсоединенный к системе 94 кондиционирования воздуха, расположенной в правой передней части автомобиля (левая нижняя часть ФИГ. 3), подсоединен к разъему (разъем 21 системы кондиционирования воздуха) на правой боковой поверхности 20 с корпуса 20. Кабель 34, подсоединенный к аккумуляторной батарее 97 вспомогательных устройств, расположенной в левой передней части автомобиля (правая нижняя часть ФИГ. 3), подсоединен к разъему (разъем 25 AMD) на левой боковой поверхности 20d корпуса 20. Таким образом, в гибридном автомобиле 100 многие разъемы БУМ 2 находятся на поверхностях БУМ 2 рядом с устройствами, являющимися адресатами кабельных соединений.
[0044] Два трубопровода (линия 31а подачи хладагента и линия 31b отвода хладагента) подсоединены к передней поверхности 20а корпуса 20. Два трубопровода подсоединены к устройству циркуляции хладагента (не показан).
[0045] Со ссылками на ФИГ. 4 - ФИГ. 6 ниже описано размещение устройств внутри корпуса 20 БУМ 2. На ФИГ. 4 представлен вид сверху корпуса 20 с удаленной верхней крышкой корпуса 20. На ФИГ. 5 представлен вид сбоку корпуса 20 с удаленной левой боковой стороной корпуса 20. На ФИГ. 6 представлен вид спереди корпуса 20 с удаленной передней стороной корпуса 20. На ФИГ. 4 не показана монтажная плата 45 (описание приведено ниже), расположенная над пакетированным блоком 40. На ФИГ. 5 не показан блок 44 датчиков тока (описание приведено ниже). На ФИГ. 4 - ФИГ. 6 представлены чертежи, объясняющие размещение устройств внутри корпуса 20 и схематически показывающие соответствующие устройства. Соединения между соответствующими устройствами и компонентами, используемыми для крепления устройств, не показаны.
[0046] Пакетированный блок 40, конденсаторный блок 42, блок 44 датчиков тока, два реактивных элемента 4а, 4b, блок 41 преобразования напряжения размещены внутри корпуса 20.
[0047] Ниже описан пакетированный блок 40. Пакетированный блок 40 составлен из множества силовых модулей 6 и множества охладительных устройств 46. На ФИГ. 4 и ФИГ. 5 номером 6 обозначены только два крайних слева силовых модуля, номера остальных силовых модулей опущены. Кроме этого, на ФИГ. 4 и ФИГ. 5 номером 46 обозначены только два крайних слева охладительных устройства, номера остальных охладительных устройств опущены. Множество силовых модулей 6 пакетированного блока 40 соответствуют силовым модулям от 6а до 6h, силовому модулю, содержащемуся в инвертирующей цепи 12b и силовому модулю, содержащемуся в инвертирующей цепи 13.
[0048] В пакетированном блоке 40 охладительные устройства 46 и силовые модули 6 расположены поочередно друг за другом и охладительные устройства 46 соприкасаются обеими сторонами с соответствующими силовыми модулями 6. Внутри охладительных устройств 46 сформированы проточные каналы, по которым течет хладагент. Трубопровод 31а подачи хладагента и трубопровод 31b отвода хладагента проходят через множество охладительных устройств 46 пакетированного блока 40. Хладагент распределяется устройством циркуляции хладагента (не показан) по трубопроводу 31а подачи хладагента. Хладагент поглощает тепло от прилегающих силовых модулей 6 по мере протекания внутри соответствующих охладительных устройств 46. Поглотивший тепло хладагент отводится по трубопроводу 31и за пределы пакетированного блока 40 и затем возвращается в устройство циркуляции хладагента (не показано).
[0049] Пакетированный блок 40 размещен в корпусе 20 таким образом, чтобы направление пакетирования силовых модулей 6 и охладительных устройств 46 проходило в продольном направлении автомобиля, если смотреть на корпус 20 сверху. На ФИГ. 4 представлен вид сверху корпуса 20. Два реактивных элемента 4а, 4b расположены под пакетированным блоком 40 (см. ФИГ. 5, ФИГ. 6). Блок 41 преобразования напряжения расположен с задней стороны реактивных элементов 4а, 4b (см. ФИГ. 5). Блок 41 преобразования напряжения содержит цепь 14 преобразования напряжения, представленную на ФИГ. 1.
[0050] Конденсаторный блок 42 расположен на правой боковой стороне (верхняя часть ФИГ. 4, левая часть ФИГ. 6) пакетированного блока 40. В конденсаторном блоке 42 расположены фильтрующий конденсатор 3 и сглаживающий конденсатор 7, представленные на ФИГ. 1. Другими словами, внутри корпуса 20 фильтрующий конденсатор 3 и сглаживающий конденсатор 7 прилегают к пакетированному блоку 40 с одной и той же стороны (с правой стороны автомобиля) в поперечном направлении автомобиля.
[0051] Основной разъем 24 питания расположен справа на задней поверхности 20b корпуса 20. Разъем 21 системы кондиционирования воздуха расположен сзади на правой боковой поверхности 20с корпуса 20. Согласно ФИГ. 1, основной разъем 24 питания соединен с разъемом 21 системы кондиционирования воздуха внутри корпуса 20. Другими словами, разъем 21 системы кондиционирования воздуха находится на продольной боковой поверхности корпуса 20, на задней части этой продольной боковой поверхности (правая боковая поверхность 20с) ближе к основному разъему 24 питания. Разъем 21 системы кондиционирования воздуха соединяет кабель (35) системы кондиционирования воздуха, подающий электрическую энергию от основной аккумуляторной батареи 80 на систему 94 кондиционирования воздуха.
[0052] Как ясно показано на ФИГ. 4, фильтрующий конденсатор 3 расположен перед основным разъемом 24 питания, если смотреть сверху. Как показано на ФИГ. 1, основной разъем 24 питания и фильтрующий конденсатор 3 соединены друг с другом. Жирные пунктирные линии L1 на ФИГ. 4 показывают на пути соединения между основным разъемом 24 питания, разъемом 21 системы кондиционирования воздуха и фильтрующим конденсатором 3. Как показано жирными пунктирными линями L1 на ФИГ. 4, показанная схема размещения позволяет сократить длину соединений между основным разъемом 24 питания, разъемом 21 системы кондиционирования воздуха и фильтрующим конденсатором 3. В частности, поскольку основной разъем 24 питания и разъем 21 системы кондиционирования воздуха расположены рядом друг с другом с углом корпуса 20 между ними, длины их соединений становятся короче.
[0053] Как показано на Фиг. 4 и ФИГ. 6, блок 44 датчиков тока расположен на левой стороне пакетированного блока 40. Шины (не показаны), подающие трехфазный переменный ток от инвертирующих цепей 12а, 12b, проходят через блок 44 токоизмерительного датчика и достигают разъема 27 передних электромоторов. Блок 44 датчиков тока измеряет ток, проходящий через соответствующие шины (т.е. трехфазный переменный ток, подаваемый на первый и второй передние электромоторы 91а, 91b).
[0054] Как показано на Фиг. 5, ФИГ. 6, монтажная плата 45 расположена над пакетированным блоком 40. Монтажная плата 45 является электронным компонентом, на котором смонтирована цепь 15 управления электропитанием, показанная на ФИГ. 1. Разъем 22 низкого напряжения находится на верхней поверхности корпуса 20 и, как описано выше, цепь 15 управления электропитанием, смонтированная на монтажной плате 45, получает электрическую энергию от аккумуляторной батареи 97 вспомогательных устройств через разъем 22 низкого напряжения. Кроме этого, цепь 15 управления электропитанием получает сигнал от блока 95 управления ВН через разъем 22 низкого напряжения. Поскольку монтажная плата 45 и разъем 22 низкого напряжения расположены поблизости друг от друга, становится возможным сократить длину соединения между монтажной платой 45 и разъемом 22 низкого напряжения.
[0055] Как показано на Фиг. 5 и ФИГ. 6, внутри корпуса 20 реактивные элементы 4а, 4b расположены в местоположениях, в которых реактивные элементы 4а, 4b не перекрывают пакетированный блок 40, если смотреть в направлении пакетирования (направление оси F на ФИГ. 5 и ФИГ. 6) пакетированного блока 40. Соответствующие два конца пакетированного блока 40 в направлении пакетирования находятся напротив внутренних поверхностей корпуса 20. Другими словами, оба конца пакетированного блока 40 в направлении пакетирования находятся вблизи внутренних поверхностей корпуса 20. Пакетированный блок 40 составлен из множества силовых модулей 6 и множества охладительных устройств 46 и имеет большую длину в направлении пакетирования. Если, по крайней мере, один из реактивных элементов 4а, 4b расположен так, что он перекрывается с пакетированным блоком 40 в направлении пакетирования, длина корпуса 20 в продольном направлении будет больше. БУМ 2 гибридного автомобиля 100 согласно примеру осуществления изобретения имеет такую схему размещения, при которой оба реактивных элемента 4а, 4b не перекрываются с пакетированным блоком 40, если смотреть в направлении оси F (направление пакетирования), а соответствующие концы пакетированного блока 40 в направлении пакетирования находятся напротив внутренних поверхностей корпуса 20, для того чтобы уменьшить длину корпуса 20 в продольном направлении автомобиля.
[0056] Описание «реактивные элементы 4а, 4b расположены в местоположениях, в которых реактивные элементы 4а, 4b не перекрывают пакетированный 40, если смотреть в направлении пакетирования пакетированного блока 40» может быть выражено следующим образом. Другими словами, реактивные элементы 4а, 4b расположены отдельно от обвода пакетированного блока 40. В альтернативном варианте реактивные элементы 4а, 4b находятся в местоположении, отклоняющемся от направления пакетирования пакетированного блока 40. Реактивные элементы 4а, 4b, используемые в БУМ 2 для привода колес, обладают большим размером и поэтому могут существенно влиять на длину корпуса 20 в продольном направлении. В БУМ 2 согласно примеру осуществления изобретения, улучшая схему размещения описанных выше реактивных элементов 4а, 4b, можно успешно уменьшить длину корпуса 20 в продольном направлении автомобиля.
[0057] Два конденсатора (фильтрующий конденсатор 3, сглаживающий конденсатор 7) размещены таким образом, чтобы не перекрываться с пакетированным блоком 40, если смотреть в направлении пакетирования (направление оси F на ФИГ. 5 и ФИГ. 6). Такое отношение помогает уменьшить длину корпуса 20 БУМ 2 в продольном направлении автомобиля.
[0058] В БУМ 2 согласно примеру осуществления изобретения монтажная плата 45, на которой смонтированы цепи, расположена над пакетированным блоком 40. Как упомянуто выше, жидкий хладагент протекает через пакетированный блок 40. Жидкость может утекать из пакетированного блока 40. Поскольку монтажная плата 45 расположена над пакетированным блоком 40, попадание на монтажную плату 45 жидкости предотвращается, даже в случае ее утечки из пакетированного блока 40.
[0059] Ниже будет описан первый вариант размещения устройств внутри корпуса БУМ 2. На ФИГ. 7 представлена схема размещения устройств внутри корпуса 20 БУМ 102 (вид спереди). Аналогичные номера присвоены таким же компонентам, что и на ФИГ. 6. В этом примере реактивный элемент 4а расположен на пакетированном блоке 40 с правой стороны автомобиля (левая сторона ФИГ. 7), если смотреть в направлении пакетирования (направление оси F на ФИГ. 7). Реактивный элемент 4b расположен ближе к задней части автомобиля, чем реактивный элемент 4а. В дополнение, конденсаторный блок 42 (фильтрующий конденсатор 3, сглаживающий конденсатор 7) расположен под пакетированным блоком 40. Кроме этого, реактивные элементы 4а, 4b расположены так, чтобы они не перекрывались с пакетированным блоком 40, если смотреть в направлении пакетирования (направление оси F на ФИГ. 7). Конденсаторный блок 42 (фильтрующий конденсатор 3 и сглаживающий конденсатор 7) также расположен так, чтобы не перекрываться с пакетированным блоком 40, если смотреть в направлении пакетирования. Оба соответствующих конца пакетированного блока 40 в направлении пакетирования находятся напротив внутренних поверхностей корпуса 20. Другими словами, оба соответствующих конца пакетированного блока 40 в направлении пакетирования находятся вблизи внутренних поверхностей корпуса 20. В данном варианте, поскольку реактивные элементы 4а, 4b и фильтрующий конденсатор 3, также как и сглаживающий конденсатор 7, не совмещены с пакетированным блоком 40 в направлении пакетирования, можно уменьшить длину БУМ 102 в продольном направлении автомобиля.
[0060] Ниже дается описания второго варианта размещения устройств внутри корпуса БУМ 2. На ФИГ. 8 представлена схема размещения устройств внутри корпуса 20 БУМ 202 (вид сверху). На ФИГ. 9 представлена схема размещения устройств внутри корпуса 20 БУМ 202 (вид сбоку). Аналогичные номера присвоены таким же компонентам, что и компонентам БУМ 2 на ФИГ. 4 и ФИГ. 5. БУМ 202 смонтирован в компактном электромобиле с приводом на два колеса. Данный электромобиль содержит только один электромотор в качестве источника привода для движения. Следовательно, пакетированный блок 240 БУМ 202 имеет меньшее количество силовых модулей 6, чем в пакетированном блоке 40 раскрытого выше БУМ 2. Соответственно, длина пакетированного блока 240 в направлении пакетирования меньше длины пакетированного блока 40 в направлении пакетирования. В то же время, корпус 20 БУМ 202 аналогичен корпусу раскрытого выше БУМ 2. Следовательно, в корпусе 20 БУМ 202 больше пространства Sp в непосредственной близости к пакетированному блоку 240 в направлении пакетирования (направление F на ФИГ. 8 и ФИГ. 9). Таким образом, поскольку ни один реактивный элемент не установлен в направлении пакетирования пакетированного блока, становится проще увеличивать или уменьшать количество силовых модулей в пакетированном блоке. Следует обратить внимание на то, что в пространстве Sp БУМ 202 можно размещать устройства, отличные от реактивных элементов (такие как, например, конденсаторы и кабельные жгуты).
[0061] Ниже приведены замечаний, относящихся к техническому решению, изложенному в данном примере осуществления изобретения. Преобразователь напряжения может быть установлен в заднем пространстве автомобиля.
[0062] Разъем 25 AMD по данному примеру осуществления изобретения является одним примером разъема аккумуляторной батареи вспомогательных устройств. Фильтрующий конденсатор 3 по данному примеру осуществления изобретения является одним примером второго конденсатора. Кожух трансмиссии 90 по данному примеру осуществления изобретения является одним примером электромоторного кожуха. Инвертирующая цепь 13 является одним примером задней инвертирующей цепи. Цепи 10а, 10b преобразования напряжения по данному примеру осуществления изобретения являются одним примером первой цепи преобразования напряжения. Цепь 14 преобразования напряжения, расположенная в блоке 41 преобразования напряжения, по данному примеру осуществления изобретения является одним примером второй цепи преобразования напряжения.
[0063] Общее направление пакетирования силовых модулей 6 и охладительных устройств 46 в пакетированном блоке 40 продольно автомобилю считается достаточным. Например, направление пакетирования может незначительно отклоняться от горизонтальной линии, если смотреть в поперечном направлении автомобиля, или незначительно отклоняться от прямой линии, проходящей продольно автомобилю, если смотреть сверху.
[0064] Электромобиль (гибридный автомобиль 100) по данному примеру осуществления изобретения содержит два передних электромотора 91а, 91b и задний электромотор 91с для движения. Техническое решение, раскрытое в настоящем описании, не ограничено количеством электромоторов для движения. Техническое решение, раскрытое в настоящем описании, можно применять к электромобилю, не оснащенному задним электромотором. Техническое решение, раскрытое в настоящем описании, можно применять к автомобилю или автомобилю на топливных элементах, содержащему электромоторы, но не содержащему двигатель внутреннего сгорания.
[0065] Электромобиль (гибридный автомобиль 100) по данному примеру осуществления изобретения содержит два реактивных элемента 4а, 4b. Техническое решение, раскрытое в настоящем описании, можно применять к электромобилю, содержащему один реактивный элемент, или к автомобилю, содержащему три или большее количество реактивных элементов.
[0066] Как указано выше, были раскрыты конкретные примеры настоящего изобретения, но данные примеры всего лишь иллюстрируют некоторые возможности принципов и не ограничиваются формулой изобретения. Техническое решение, раскрытое в формуле изобретения, включает изменения и модификации конкретных примеров, как раскрыто выше. Технические элементы, раскрытые в настоящем описании или чертежах, могут демонстрировать технические преимущества индивидуально или в разных типах комбинаций и не ограничиваются комбинациями, описанными в формуле изобретения на момент подачи заявки. Кроме того, техническое решение, показанное на примерах в настоящем описании и чертежах, может преследовать одновременно множество целей, и собственно достижение одной из них имеет технические преимущества.