保护结构和电动车辆的制作方法
【专利摘要】保护结构配置有突出部（24）、保护件（30）和保护件固定部（25）。车载设备配置有拐角部（20d）以及与拐角部相邻的第一面（20a）和第二面（20b）。突出部（24）设置在车载设备的第二面上。保护件（30）覆盖拐角部（20d），并且配置有分别与第一面（20a）和第二面（20b）相对的第一部分（35）和第二部分（36），保护件在其第二部分（36）的边缘处配置有切口（34）。突出部（24）抵接在切口（34）的边缘上。保护件固定部（25）设置在车载设备的第一面（20a）上，并且保护件通过保护件固定部（25）固定至车载设备（20）。
【专利说明】保护结构和电动车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种保护结构以及配备有该保护结构的电动车辆。
【背景技术】
[0002]诸如发动机、马达、以及发动机和马达的控制器等等之类的各种设备(车载设备)安装在机动车辆的发动机舱(也称作前舱)中。近年来，随着混合动力车辆的普及，将电力供给至马达的逆变器也布置在发动机舱中。已经对保护车载设备免受碰撞的冲击的技术进行了研发。例如，在日本专利申请公报N0.2009-38920 (JP-2009-38920A)中，公开了用于以下壳体的技术:所述壳体配备有容置马达的主体以及容置位于主体外侧的连接件的连接件容置部。在此技术中，在车辆发生碰撞的情形下，如果作用于车辆的后部上的外力施加至车辆，则连接件得到保护。
【发明内容】
[0003]当机动车辆与障碍物碰撞时，发动机舱中的车载设备会承受较大的冲击。因此，需要一种结构来保护车载设备本身以及连接件使它们免受碰撞的冲击。作为保护车载设备的方法，可以设想为车载设备安装作为保护件的金属板。然而，如果保护件通过多个螺栓来安装，则操作效率较低。本说明书涉及一种对车载设备提供保护使其免受碰撞的冲击的保护件，并且提供了一种实现其安装可操作性和保护性能的技术。
[0004]根据本发明的第一方面的保护结构以如下方式构造。保护结构配置有突出部、保护件和保护件固定部。车载设备配置有拐角部以及第一面和第二面，所述第一面和第二面与拐角部相邻。突出部设置在车载设备的第二面上。保护件覆盖拐角部，保护件配置有分别与第一面和第二面相对的第一部分和第二部分，保护件在其第二部分的边缘处配置有切口。突出部抵接在切口的边缘上。保护件固定部设置在车载设备的第一面上，并且保护件通过保护件固定部固定至车载设备。
[0005]此外，保护结构也可以如下方式构造。突出部是扁平的，使得当从第二面的前方观察时，突出部的截面的纵向方向与穿过拐角部的直线重合。突出部的靠近拐角部的端部抵接在切口的边缘上。
[0006]此外，保护结构也可以如下方式构造。保护件在第一部分的边缘处配置有凹部，第一部分的边缘从第二部分的边缘延伸。凹部是第一部分的边缘的梯形凹部，并且配置有分别与梯形的一对腰相当的一对侧缘。侧缘设置在从保护件固定部径向延伸的直线上。车载设备在其第一面上配置有抵接在两个侧缘上的凸出部。
[0007]此外，保护结构也可以如下方式构造。保护件在其第一部分上配置有位于穿过凹部的中心和保护件固定部的直线上的长孔。长孔的纵向方向与穿过凹部的中心和保护件固定部的直线重合。车载设备在其第一面上配置有穿过长孔的柱形突出部。
[0008]一种根据本发明的第二方面的电动车辆配置有电池和前述保护结构。车载设备是逆变器，并且逆变器在发动机舱中布置在电池旁边。拐角部位于逆变器的前侧上并且拐角部与电池相对。
【具体实施方式】
[0009]首先，将描述安装在车辆的发动机舱中的一组设备的布置的示例。图1是示出了车辆100的发动机舱5中的设备的布置的示意性立体图，并且图2是示意性俯视图。附带地，在所有附图中，X方向对应于车辆前方的区域，Y方向对应于车辆的横向方向，以及Z方向对应于车辆上方(竖直上方)的区域。
[0010]车辆100是配置有发动机和马达的混合动力车辆。安装在发动机舱5中的主设备是发动机8、传动系6、副电池2、散热器9以及逆变器20，其中传动系6包括马达、行星齿轮和差速齿轮。此外，继电器箱用附图标记92表示，空调的压缩机用附图标记94表示。发动机8和传动系6固定至构成车辆的框架的侧框架4 (侧构件)。散热器9固定至构成框架的一部分的前框架7 (前保险杠加强体)。此外，副电池2经由垫片3固定至侧框架4。
[0011 ] 发动机舱5中的副电池2输出12V的电压。副电池2将电力供给至空调、雨刷、车头灯、以及逆变器20中的电子电路。将驱动电力供给至马达的主电池布置在后舱(行李室)中或后座椅的下部中，而不是布置在发动机舱5中。主电池的输出电压超过100V。通常，主电池的输出电压是大约200V。通常，将与供给至车辆驱动马达的高压电力不同的低压电力供给至电子电路、动力转向装置等等的副电池2被称作辅助电池或附属电池。另一方面，存储有供给至运转马达的电力的电池被称作主电池。例如，高压电力是电压超过100V的电压，并且低压电力是电压低于50V的电压。
[0012]车辆100是混合动力车辆，并且配置有位于传动系6内部的马达-发电机、行星齿轮和差速齿轮。行星齿轮在发动机的输出与马达的输出之间做出转换并且将输出传输至差速齿轮，或者相加这两种输出并将它们传输至差速齿轮。传动系6也可以被称作动力传动系或驱动桥(T/A)。
[0013]用于控制传动系6中的马达的逆变器20固定至传动系6的顶面。这种布置的优点在于:可以缩短将逆变器20和传动系6中的马达彼此联接的高压传导线的长度。逆变器20将从主电池供给的电压转换成适用于马达驱动的电压，然后将此电压转换成交流电压。更具体地，逆变器20配备有电压转换器电路和逆变器电路。此外，逆变器20还具有将制动时的减速能转换成电能的功能。从减速能获得的电力被称作再生能。再生能积累在主电池中。逆变器20包括用于驱动马达的电压转换器电路和逆变器电路以及用于获得再生能的电路。因此，逆变器20也可以被称作电力控制器或电力控制单元。
[0014]在逆变器20中内置有使DCDC转换器电路的输出和逆变器电路的输出平滑的电容器。通常，该电容器具有等于或大于100法拉的电容。此外，逆变器20中配置有在检测碰撞时对电容器进行放电的紧急放电电路。即，本说明书中的“逆变器”包括附有马达控制的附加电路以及逆变器电路。
[0015]如上所述，大量电力在逆变器20中积累。因此，优选的是，在碰撞的情形下最大限度地保护逆变器20免受冲击。副电池2和固定至传动系6的顶面的逆变器20并排布置在发动机舱5中。例如，如果障碍物从如图2所示的箭头F所表示的方向碰撞，则副电池2会与逆变器20碰撞。因此，保护件30附接至逆变器20的壳的拐角部，即面向副电池2的拐角部。例如，逆变器20的壳由铝制成，并且保护件30由比铝更硬的金属(例如铁)制成。逆变器20相当于待保护的车载设备。
[0016]接下来，将描述逆变器20的保护结构。图3是安装有保护件30的逆变器20的立体图。图4、图5和图6分别是当从X方向观察的保护件区域的视图、当从Z方向观察时保护件区域的视图、以及当从Y方向观察时保护件区域的视图。
[0017]如上所述，保护件30是例如由铁制成的金属板。如图4、图5和图6所示，保护件30以覆盖逆变器20的拐角部20d的方式设置。拐角部20d是面向逆变器20的相对于车辆和副电池2指向前方的面20a的上侧的拐角部。拐角部20d是逆变器20的壳的前面20a、侧面20b和顶面20c彼此相交的顶点。侧面20b是面向副电池2的侧面。如图3所示，保护件30例如通过螺栓40固定至前面20a的一个位置。即，保护件30的与逆变器20的前面20a相对的第一部分35以及逆变器20的前面20a彼此通过螺栓40固定。如图5所示，用于固定的基座25从逆变器20的前面20a突出，并且保护件30固定至基座25的顶面。保护件30可以通过单个螺栓40安装，因此具有极好的安装可操作性。另一方面，如果逆变器20和保护件30仅在一个位置处彼此接触，则承受的冲击会集中在保护件固定部处。
[0018]因此，保护件30构造成被在一点处固定，并且在多个位置处抵接在逆变器20上。如图3和图6所示，突出部24设置在逆变器20的侧面20b上。切口 34设置在保护件30的与侧面20b相对的第二部分36的边缘30b中。边缘30b相对于车辆指向后方。切口 34的边缘与突出部24抵接(接合)。参照图6，当从逆变器20的侧面20b的前方一即Y方向——观察时，突出部24沿朝向逆变器20的待保护的拐角部20d延伸的直线BL形成为扁平(长形)形状。即，突出部24的纵向方向与直线BL重合。扁平形状例如是如图6所示的被修圆的矩形。这样，在突出部24的相对于车辆被定位在前方的端部处一即突出部24的靠近拐角部20d的端部处，突出部24抵接在切口 34上。突出部24的一个端部安装在L形切口 34中。附带地，在图6中，为了使附图容易理解，切口 34和突出部24之间绘制有很小的间隙。应当指出的是，切口 34和突出部24实际上彼此抵接。
[0019]如图6所示，突出部24与切口 34接合，所述切口 34通过保护件30的相对于车辆指向后方(沿X轴的负方向)的边缘30b以及保护件30的相对于车辆指向下方(沿Z轴的负方向)的边缘30c夹置。因此，即使在承受来自图6中的通过附图标记F2、F3和F4所表示的任何方向的冲击的情形下，设置在前面20a上的基座25和突出部24对保护件30进行支撑，并且逆变器20的拐角部20d得到保护。保护件30所承受的冲击扩散至基座25和突出部24，并且冲击的载荷不可能集中。特别地，突出部24的刚度相对于逆变器20向前和向上增大。即，突出部24的沿纵向方向的刚度高于其沿与纵向方向垂直的方向的刚度，因此可以很好地耐受来自逆变器20的向前方向和向上方向的冲击。即，突出部24可以抵抗来自由附图标记F3所表示的方向的冲击而很好地支撑保护件30。
[0020]此外，保护件30与设置在逆变器20的前面20a上的凸出部23抵接(接合)。梯形凹部33设置在保护件30的与逆变器20的前面20a相对的第一部分35的边缘30a中。边缘30a相对于车辆指向下方。下边缘30a相当于与逆变器20的前面20a相对并从与侧面20b相对的边缘延伸的边缘。与凹部33的梯形的一对腰相当的一对侧缘33a以与从固定部的中心C径向延伸的直线CL重合的方式设置。中心C是用于螺栓40的穿过基座25设置的螺纹孔的中心。凸出部23是沿X方向延长的突出部，并且凸出部23的两端分别抵接在凹部33的一对侧缘33a上。附带地，在图4中，为了使附图容易理解，凹部33和凸出部23之间绘制有很小的间隙。应当指出的是，凹部33和凸出部23实际上彼此抵接。
[0021]保护件30在一个位置处固定至逆变器20，因此可以围绕其固定点转动。如图4所示，当从逆变器20的前面20a的前方观察时，凹部33和凸出部23的两个抵接部以及在保护件30的固定部中用于螺栓40的螺纹孔的中心形成三角形。因此，即使外力沿图4中的附图标记Rl所示的方向施加至保护件30，保护件30也不会转动。换句话说，即使沿附图标记Rl所指的方向的冲击在车辆碰撞的情形下施加至保护件30，保护件30也保护逆变器20的拐角部20d，而不是相对于逆变器20转动。再换句话说，凸出部23和凹部33限制了螺栓40因保护件30的转动而引起的松动。
[0022]附带地，如图4所示，凸出部23和凹部33的两个抵接部关于沿Z方向的通过固定部的中心C的直线横向地对称地定位。两个抵接部以很好平衡的方式关于固定部的中心C布置。因此，保护件30不可能相对于逆变器20晃动。凸出部23也可以被称作保护件30的制动部。
[0023]此外，在逆变器20的前面20a上设置有柱形突出部22。柱形突出部22穿过以下长孔32:所述长孔32贯穿保护件30的前面设置。长孔32布置在穿过梯形凹部33的中心和固定部的中心C的直线上。长孔32的纵向方向与穿过梯形凹部33的中心和固定部的中心C的直线重合。长孔32和柱形突出部22用于将保护件30安装至逆变器20。在将保护件30安装至逆变器20的过程中，柱形突出部22穿过长孔32，并且保护件30滑动成使得梯形凹部33朝向凸出部23移动。一旦梯形凹部33的一对侧缘33a抵接在凸出部23上，保护件那侧上的螺栓插入孔与车载设备那侧上的螺栓固定孔就彼此重合，并且固定通过使螺栓40穿过这两个螺栓固定孔来完成。这样，柱形突出部22用作长孔32的引导件，使得保护件30的安装可操作性得到提高。
[0024]将对在本发明的实施方式中所描述的技术的要点进行描述。在本发明的实施方式中，保护结构由覆盖车载设备的拐角部的保护件、以及设置在车载设备的侧面上的突出部24、凸出部23和柱形突出部22构成。保护件仅在一个位置处固定至车载设备的第一面。保护结构的一个典型应用示例是对布置在电动车辆的发动机舱中的逆变器进行保护。例如，电池以及具有固定有逆变器的顶面的传动系并排布置在发动机舱中。此时，电池和逆变器在横向方向上彼此相邻。典型的碰撞方式是障碍物从车辆前方的斜对角定位的区域与车辆相撞的方式。如果障碍物与车辆以此方式相撞，则电池与位于逆变器前面并与电池相对的拐角部碰撞。如果保护结构应用于位于逆变器前面并与电池相对的拐角部，则拐角部可以得到保护而使其免受前述方式的碰撞。车载设备不局限于逆变器，而可以是在其中配置有电子部件的设备。如在本发明的实施方式中所描述的，本说明书所公开的技术特别适合于对在发动机舱中与电池并排布置的逆变器进行保护。具体地，本说明书所公开的技术适合于对逆变器的与电池的侧面相对的拐角部进行保护。此外，适当的是，电池具有树脂的侧面。在碰撞的情形下，如果电池的树脂侧面与金属保护件碰撞，则电池被损坏，然而逆变器上产生的冲击由于电池的破坏而减轻。附带地，应当指出的是，术语“电动车辆”包括燃料电池动力车辆以及配备有运转马达和发动机的混合动力车辆。
[0025]根据本发明的实施方式的逆变器20相当于车载设备的示例。此外，基座25相当于保护件固定部的示例，所述基座25设置在逆变器20的前面20a上，并且用于固定保护件30的螺栓40旋入的孔贯穿所述基座25设置。此外，抵接在梯形凹部上的凸出部可以用分别抵接在一对侧缘上的两个凸出部代替。
[0026]如上所述，已详细地描述了本发明的具体示例，但它们仅仅是示例而已，并且不会对权利要求进行限制。在权利要求中描述的技术包括通过以各种方式变更或修改上面列举的具体事例而获得的技术。在本说明书和附图中描述的技术元素单独地或以各种组合的方式来施展技术优势，并且不局限于在提交申请时在权利要求中描述的组合。此外，在本说明书或附图中列举的技术可以同时实现多个目的，并且通过实现其本身的目的中的一个目的而具有技术优势。
【权利要求】
1.一种用于车载设备的保护结构，所述车载设备(20)配置有拐角部(20d)、与所述拐角部相邻的第一面(20a)、以及与所述拐角部相邻的第二面(20b)， 所述保护结构包括: 设置在所述车载设备(20)的所述第二面(20b)上的突出部(24)； 覆盖所述拐角部(20d)的保护件(30)，所述保护件配置有作为与所述第一面相对的面的第一部分(35)以及作为与所述第二面相对的面的第二部分(36)，所述保护件在所述第二部分的边缘处配置有切口(34)，并且所述突出部(24)抵接在所述切口(34)的边缘上；以及 设置在所述车载设备(20)的所述第一面(20a)上的保护件固定部(25)，并且所述保护件(30 )通过所述保护件固定部(25 )固定至所述车载设备(20 )。
2.根据权利要求1所述的保护结构，其中 所述突出部(24)是扁平的，使得当沿垂直于所述第二面(20b)的方向观察时，所述突出部的纵向方向与穿过所述拐角部(20d)的直线重合，并且 所述突出部(24)的靠近所述拐角部(20d)的端部抵接在所述切口(34)的边缘上。
3.根据权利要求1或2所述的保护结构，其中 所述保护件(30)在所述第一部分(35)的边缘处配置有凹部(33)，所述第一部分(35)的所述边缘从所述第二部分(36)的边缘延伸， 所述凹部(33)是所述第一部分的所述边缘的梯形凹部，并且配置有分别相当于梯形的一对腰的一对侧缘(33a)， 所述侧缘(33a)设置在从所述保护件固定部(25)径向延伸的直线上，并且 所述车载设备(20 )在其第一面(20a)上配置有抵接在两个所述侧缘(33a)上的凸出部(23)。
4.根据权利要求3所述的保护结构，其中 所述保护件(30)在其第一部分(35)上配置有位于穿过所述凹部(33)的中心和所述保护件固定部(25)的直线上的长孔(32)， 所述长孔的纵向方向与穿过所述凹部(33)的中心和所述保护件固定部(25)的直线重合，并且 所述车载设备(20)在其第一面(20a)上配置有穿过所述长孔(32)的柱形突出部(22)。
5.—种电动车辆，包括: 电池(2);以及 根据权利要求1至4中任一项所述的保护结构，其中 所述车载设备是逆变器(20 )， 所述逆变器(20)在发动机舱(5)中布置在所述电池旁边， 所述拐角部(20d)位于所述逆变器(20)的前侧上并且所述拐角部(20d)与所述电池(2)相对。
【文档编号】B60K1/04GK103715809SQ201310445655
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2012年10月9日
【发明者】早野胜彦 申请人:丰田自动车株式会社