专利名称：电气设备安装结构及电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气设备安装结构及电动车辆。具体而言，本发明涉及安 装在车辆中封闭空间内的电气设备安装结构，并涉及具有上述结构的电动 车辆。
背景技术：
己经公知具有安装在发动机舱内的包括逆变器等的电气设备的电动车辆。
例如，日本专利早期公开号2005-207241 (专利文献l)揭示了一种在
空气滤清器的壳体内设置有逆变器的混合动力车辆的发动机进气装置。
日本专利早期公开号2004-181979 (专利文献2)揭示了一种电力控制
单元，其中加强构件设置在高压箱的外壁上，而高压接线盒设置在受加强
构件保护的高压箱的内壁上。
日本专利早期公开号2004-161056 (专利文献3)揭示了一种车体结
构，其设置有位移允许空间以在发生碰撞时允许单元箱的位移。
日本专利早期公开号2005-262894 (专利文献4)揭示了一种结构，其
包括随着车辆框架构件的变形而发生变形的支架以及利用该支架固定至车 辆框架构件的逆变器。在这里，逆变器也随着支架的位移而发生位移，以 防止连接至逆变器的高压布线在车辆框架构件与逆变器之间被夹住。
在电动车辆中，希望使用具有相对较高电压的电气设备以例如获得足 够的驱动力。因此，高压电缆会连接至上述电气设备。在此情况下，当因 诸如碰撞等外部因素的原因导致围绕电气设备的结构发生变形或电气设备 移动时，高压电缆可能会在电气设备与其他部件之间被夹住。
在专利文献1中，逆变器设置在空气滤清器的壳体内。由此导致空气 滤清器的结构负载并且成本增加。专利文献2-4也没有揭示任何能够在抑
制成本增加的同时充分保护高压电缆的结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电气设备安装结构，其能够在抑制成本增 加的同时保护布线，并在于提供一种具有上述结构的电动车辆。
根据本发明的电气设备安装结构包括电气设备，其安装在车辆的封 闭空间内；树脂部件，其与所述电气设备具有间隔地安装在所述车辆的所 述封闭空间内；以及布线，其连接至所述电气设备的面对所述树脂部件的表面。
根据上述构造，当因外部因素导致围绕电气设备的结构变形或者电气 设备移动，由此使布线在电气设备与树脂部件之间被夹住时，树脂部件可 以变形以吸收震动。因此，无需设置新构件，在抑制成本增加的同时就可 对布线进行保护。
注意，前述"树脂部件"指包括当接收负载时比电气设备更易变形的 树脂部分的部件。
优选地，在该电气设备安装结构中，多个所述布线连接至所述电气设 备的面对所述树脂部件的表面。 由此，可以对多个布线提供保护。
优选地，在该电气设备安装结构中，所述布线连接至所述电气设备的 位于所述车辆的后侧的表面。
由此，可以保护布线免受来自车辆前侧的负载。
优选地，在该电气设备安装结构中，所述电气设备以及所述树脂部件 被设置为沿横向方向排列。
由此，可以保护布线免受来自横向方向的负载。
作为一个示例，该电气设备安装结构还包括其它布线，其连接至所述 电气设备的与面对所述树脂部件的表面不同的表面。在这里，连接至电气 设备的面对树脂部件的表面的布线的电压高于其它布线的电压。
由此，可优先对高压布线提供保护。
优选地，在该电气设备安装结构中，所述电气设备用于不低于42V的
电压。更优选地，连接至所述电气设备的用于不低于42V电压的布线全部
连接至所述电气设备的面对所述树脂部件的表面。
防止连接至用于电压的电气设备的布线的损坏非常重要。通过上述构 造，可以对上述高压布线提供保护。
在该电气设备安装结构中，作为示例，所述电气设备包括逆变器。
存在相对较高电压的布线连接至安装在电动车辆上的逆变器的情况。 通过上述构造，可以对上述连接至逆变器的布线提供保护。
优选地，在该电气设备安装结构中，所述封闭空间是设置内燃机的发 动机舱，并且所述树脂部件包括设置在所述内燃机的进气通路中的空气滤 清器的壳体。
在这里，作为一个示例，所述空气滤清器包括作为由树脂制成的部件 的所述壳体以及容纳在所述壳体内的过滤器，并在接收负载时比所述电气 设备更易于变形。
作为另一个示例，所述空气滤清器相对于所述电气设备设置在所述车 辆的后侧，并且所述布线连接至所述电气设备的位于所述车辆的所述后侧
的侧表面。
车辆的发动机舱内的空间有限，通常布线被布置在电气设备与其他部 件之间。相反，通过在面对树脂部件的部分处设置电气设备的布线引出部 分，可以对布线提供保护。
作为示例，该电气设备安装结构还包括驱动所述车辆的电动发电机。 所述电气设备对所述电动发电机的工作进行控制。
根据本发明的电动车辆包括上述电气设备安装结构。因此，可以获得 包括能够在抑制成本增加的同时保护布线的电气设备安装结构的电动车 辆。在本说明书中，"电动车辆"包括全部类型的混合动力车辆、燃料电 池车辆以及电动车辆。
根据本发明，如上所述，可以获得能够在抑制成本增加的同时保护布 线的电气设备安装结构。
图1是示出根据本发明一个实施例的电气设备安装结构所应用的混合 动力车辆的构造的示意图。
图2是示出从图1中的箭头II的方向观察的混合动力车辆的构造的示意图。
图3是示出如图1和图2所示的PCU的主要部分的构造的电路图。
图4示出了根据对比示例的电气设备安装结构。
图5示出了根据本发明一个实施例的电气设备安装结构。
图6示出了空气滤清器的结构。
具体实施例方式
以下，将描述根据本发明的电气设备安装结构及电动车辆的实施例。 相同或对应的部分由相同的附图标记来表示，并不再重复对其的描述。
在以下所述的实施例中，除非特别指明，否则对数字或数量的描述并 不必然将本发明的范围限制至特定的数字或数量。此外，在以下实施例 中，除非特别指明，否则构件并不必然构成本发明的必要技术特征。
图1及图2是示出包括根据本发明的一个实施例的电气设备安装结构 的混合动力车辆的构造的示意图。图2示出了从图1中的箭头II的方向观 察的状态。
参考图1及图2，混合动力车辆1包括发动机100、电动发电机200、 动力分配装置300、差动机构400、驱动轴500、作为前轮的驱动轮 600L、 600R、 PCU (电力控制单元)700、空气滤清器800、蓄电池1000 以及A/C (空调)压縮机1100。
如图2所示，发动机IOO、电动发电机200、动力分配装置300、 PCU 700以及A/C压縮机1100布置在发动机舱2内。电动发电机200与PCU 700通过电缆900A连接。PCU 700与蓄电池1000通过电缆900B连接。 PCU 700与A/C压縮机1100通过电缆900C连接。由发动机IOO与电动发 电机200构成的动力输出设备通过动力分配装置300连接至差动机构 400。差动机构400经由驱动轴500连接至驱动轮600L、 600R。
电动发电机200是三相AC (交流电)同步电动发电机，其通过从
PCU 700接收的AC电力而产生驱动力。当混合动力车辆1发生减速等情 况时，电动发电机200还作为发电机。通过发电功能(再生)，电动发电 机200产生输出至PCU 700的AC电力。
PCU 700将从蓄电池1000接收的DC (直流电)电压转换为AC电 压，并对电动发电机200进行控制。PCU 700还将由电动发电机200产生 的AC电压转换为DC电压，并对蓄电池IOOO进行充电。
动力分配装置300被设置为例如包括行星齿轮(未示出)。
从发动机100及/或电动发电机200输出的驱动动力通过差动机构400 从动力分配装置300传递至驱动轴500。传递至驱动轴500的驱动动力被 传递至驱动轮600L、 600R作为转动动力，由此允许车辆行进。因此，电 动发电机200起电动机的作用。
另一方面，在车辆发生减速等情况时，电动发电机200由驱动轮 600L、 600R或发动机100驱动。在这里，电动发电机200起发电机的作 用。由电动发电机200产生的电力通过PCU 700内的逆变器被存储在蓄电 池1000中。
图3是示出PCU 700的主要部分的构造的电路图。参考图3， PCU 700包括变压器710、逆变器720、控制设备730、电容器Cl、 C2、电源 线PL1-PL3以及输出线740U、 740V、 740W。变压器710连接在蓄电池 1000与逆变器720之间。逆变器720通过输出线740U、 740V、 740W连 接至电动发电机200。
连接至变压器710的蓄电池1000是诸如镍氢电池或锂离子电池之类 的可充电电池。蓄电池1000向变压器710供应所产生的DC电压，并由从 变压器710接收到的DC电压充电。
变压器710由功率晶体管Ql、 Q2、 二极管Dl、 D2以及电抗器L形 成。功率晶体管Ql、 Q2串联连接在电源线PL2、 PL3之间，并分别在基 极从控制设备730接收控制信号。二极管Dl、 D2分别连接在功率晶体管 Ql、 Q2的集电极与发射极之间，以使电流从功率晶体管Ql、 Q2的发射 极一侧流向集电极一侧。电抗器L具有连接至电源线PL1 (其连接至蓄电 池1000的正极)的一端，并具有连接至功率晶体管Ql和Q2的连接点的
另一端。
变压器710利用电抗器L对从蓄电池1000接收的DC电压升压，并将 升压后的升压电压供应至电源线PL2。此外，变压器710使从逆变器720 接收的DC电压降压，并对蓄电池1000进行充电。
逆变器720由U相臂750U、 V相臂750V以及W相臂750W形成。 这些相臂并联连接在电源线PL2与PL3之间。U相臂750U包括串联连接 的功率晶体管Q3、 Q4。 V相臂750V包括串联连接的功率晶体管Q5、 Q6。 W相臂750W包括串联连接的功率晶体管Q7、 Q8。 二极管D3-D8分 别连接在功率晶体管Q3-Q8的集电极与发射极之间，以使电流从功率晶体 管Q3-Q8的发射极一侧流向集电极一侧。在各个相臂中，功率晶体管使其 连接点通过输出线740U、 740V、 740W连接至电动发电机200的各个相线 圈的与中性点相反的节点。
基于来自控制设备730的控制信号，逆变器720将从电源线PL2接收 的DC电压转换为AC电压，并将其输出至电动发电机200。逆变器720将 由电动发电机200产生的AC电压调整为DC电压，并将其供应至电源线 PL2。
电容器Cl连接在电源线PL1与PL3之间，并使电源线PL1的电压电 平平滑。电容器C2连接在电源线PL2与PL3之间，并使电源线PL2的电 压电平平滑。
控制设备730根据电动机转矩命令值、电动发电机200的各相电流值 以及逆变器720的输入电压来对电动发电机200的各个相线圈电压进行计 算。根据计算结果，控制设备730生成接通/切断功率晶体管Q3-Q8的 PWM (脉宽调制)信号，并将其输出至逆变器720。
控制设备730根据上述电动机转矩命令值以及电动机转速来计算功率 晶体管Ql、 Q2的占空比以对逆变器720的输入电压进行优化。根据计算 结果，控制设备730生成接通/切断功率晶体管Ql、 Q2的PWM信号，并 将其输出至变压器710。
此外，控制设备730对变压器710及逆变器720中的功率晶体管Ql-Q8的开关操作进行控制，以将由电动发电机200产生的AC电力转换为
DC电力，并对蓄电池IOOO进行充电。
在PCU 700中，根据来自控制设备730的控制信号，变压器710对从 蓄电池IOOO接收的DC电压进行升压，并将其供应至电源线PL2。逆变器 720从电源线PL2接收通过电容器C2平滑后的DC电压。逆变器720将接 收的DC电压转换为AC电压，并将其输出至电动发电机200。
逆变器720将由电动发电机200的再生工作产生的AC电压转换为DC 电压，并将其输出至电源线PL2。然后，变压器710从电源线PL2接收通 过电容器C2平滑后的DC电压。变压器710使接收的DC电压降压，并对 蓄电池IOOO进行充电。
图l及2所示的电缆900 (900A， 900B， 900C)是在相对较高电压情 况下(例如，约不低于200V并不高于600V)使用的高压布线。因此，保 护电缆900并防止电缆900漏电非常重要。
例如，在诸如车辆碰撞等的情况下，车体会变形或者PCU 700会移 动。在此情况下，需要保护位于PCU 700与车辆其他部分(例如，车体 1A、发动机100等)之间的电缆900以防止损坏电缆900。
图4示出了根据对比示例的用于PCU 700的安装结构。参考图4，根 据对比示例的用于PCU 700的安装结构包括PCU 700以及相对于PCU 700 设置在车辆后侧的空气滤清器800。空气滤清器800是设置在通向发动机 IOO的进气通路中的部件。空气滤清器800被供应有来自进气端口 1200的 空气。
如图4所示，在对比示例中，在PCU 700的位于车辆前侧的侧表面 上，设置有将PCU 700与电动发电机200连接的电缆900A的作为对PCU 700的安装部分的连接部分901A (连接器)，以及将PCU 700与蓄电池 1000连接的电缆900B的作为对PCU 700的安装部分的连接部分901B。在 PCU 700的位于当面对从车辆前方至后方的方向的右侧的侧表面上，设置 有将PCU 700与A/C压縮机1100连接的电缆900C的作为对PCU 700的 安装部分的连接部分901C。
在图4所示的对比示例中，例如当负载(例如，碰撞负载)从车辆前 方沿箭头DR1方向施加并且车体1A变形时，连接至连接部分901(901A， 901B， 901C)的电缆900 (具体而言，连接至连接部分901A及 901B的电缆900A及900B)将在车体1A与PCU 700之间被夹住。如果为 了应对这种情况以全面地保护电缆900，则围绕电缆900设置的保护部分 的尺寸会增大，或者上述保护部分的结构会变复杂。因此，成本将增加。
图5示出了根据一个实施例的用于PCU 700的安装结构。参考图5， 与上述对比示例类似，根据本实施例的用于PCU 700的安装结构包括PCU 700以及相对于PCU 700设置在车辆后侧的空气滤清器800。
如图5所示，在本实施例中，在PCU 700的位于车辆后侧的侧表面 上，设置有将PCU 700与电动发电机200连接的电缆900A的作为对PCU 700的安装部分的连接部分901A、将PCU 700与蓄电池1000连接的电缆 900B的作为对PCU 700的安装部分的连接部分901B以及将PCU 700与 A/C压縮机1100连接的电缆900C的作为对PCU 700的安装部分的连接部 分901C。
在本实施例中，例如当负载(例如，碰撞负载)从车辆前侧沿箭头 DR1方向施加并且PCU 700沿箭头DR1方向移动时，连接至连接部分901 (901A， 901B, 901C)的电缆900 (900A， 900B， 900C)将在PCU 700 与空气滤清器800之间被夹住。在这里，因为空气滤清器800是相对较软 的部件，故即使当电缆900在PCU 700与空气滤清器800之间被夹住时， 也可以在无需围绕电缆900设置大尺寸/复杂结构的电缆保护部分的情况 下，防止电缆900被损坏。因此，利用根据本实施例的用于PCU 700的安 装结构，可在抑制成本增加的同时保护电缆900。
注意，虽然在图5所示的示例中，在PCU 700的面对空气滤清器800 的侧表面上设置有三个连接部分901 (901A， 901B， 901C)，但也可在 PCU 700的面对空气滤清器800的侧表面上设置单个连接部分901或者任 意数量(例如，两个)的多个连接部分901。此外，虽然在图5所示的示 例中，全部三个连接部分901A， 901B， 901C均设置在PCU 700的面对空 气滤清器800的侧表面上，但也可将三个连接部分901A， 901B， 901C中 的一部分设置在PCU 700的除面对空气滤清器800的侧表面之外的其他侧 表面上。在此情况下，优选地，与设置在PCU 700的面对空气滤清器800
的侧表面上的连接部分901连接的电缆(布线)的电压高于与设置在PCU 700的其他侧表面上的连接部分901连接的电缆(其它布线)的电压。因 此，可以优先保护高压电缆。此外，虽然在图5所示的示例中，PCU700 与空气滤清器800被设置为沿横向方向(大致水平方向)排列，但也可存 在PCU 700与空气滤清器800沿对角线方向或沿高度方向(大致竖直方 向)排列的情况。
图6示出了空气滤清器800的结构。参考图6，空气滤清器800包括 空气滤清器壳体810及过滤器820。沿箭头DR1方向流入进气端口 1200 的空气沿箭头DR2方向流动，并被引导至空气滤清器壳体810的内部。到 达滤清器壳体810的空气穿过过滤器820。因此，去除了空气中的尘土 等。通过过滤器820的空气沿箭头DR3、 DR4方向流动，并被引导至发动 机100的进气部分。
在图6所示的空气滤清器800中，空气滤清器壳体810是由树脂制成 的部件。容纳在空气滤清器壳体810中的过滤器820是包含纤维的细过滤 纸。因此，空气滤清器800被构造为包括树脂制成部分(空气滤清器壳体 810)，并且其是当接收诸如碰撞负载之类的负载时相较于PCU 700更易 于变形的"树脂部件"。
总而言之，根据本实施例的电气设备安装结构包括安装在作为混合 动力车辆1的"封闭空间"的发动机舱2 (用于内燃机的舱)内的、作为 "电气设备"的PCU 700;与PCU 700具有间隔地安装在混合动力车辆1 的发动机舱2内的、作为"树脂部件"的空气滤清器800;以及连接至 PCU 700的面对空气滤清器800的表面的、作为"布线"的电缆900A、 900B、 900C。
在本实施例中，如上所述，己经描述了以下情况混合动力车辆1的
发动机舱2构成"车辆的封闭空间"；包括变压器710、逆变器720以及 电容器Cl、 C2的PCU 700构成"电气设备"；并且设置在发动机100的 进气通路中的空气滤清器800构成"树脂部件"。通常，车辆的发动机舱 内的空间有限，并且通常布线被布置在PCU 700与其他部件之间。相反， 通过在面对空气滤清器800的部分处设置作为PCU 700的"布线引出部
分"的连接部分901A、 901B、 901C，可以对电缆900提供保护。
但是，需注意，"车辆"、"封闭空间"、"电气设备"以及"树脂 部件"并不限于"混合动力车辆1"、"发动机舱2" 、 "PCU 700"以及 "空气滤清器800"。例如，具有相对较高电压(例如，不小于约42V) 并且其连接布线应受保护的、除PCU 700之外的其他单元也可对应于"电 气设备"。例如，作为"电气设备"，可以使用包括变压器(例如，DC-DC 变压器) 、逆变器以及电容器中至少一者的设备。此外，保护电缆900 的"树脂部件"并不限于空气滤清器800，也可应用包括能够以简单结构 保护电缆900的树脂部分的任意部件。此外，作为"内燃机"的发动机 100可以是汽油发动机或柴油发动机。
利用根据本实施例的PCU安装结构，当因外部因素导致围绕PCU 700 的结构变形或者PCU 700移动，使得电缆900在PCU 700与空气滤清器 800之间被夹住时，空气滤清器800可以变形以吸收冲击。因此，在抑制 成本增加的同时无需设置新的构件就可对电缆900A、 900B、 900C提供保 护。
对于本发明的实施例的以上描述，应当理解这里揭示的实施例在各个 方面均为说明而非限制。本发明的范围由各项权利要求界定，并意在包含 与各项权利要求相等同的范围和含义内的任何改变。
工业实用性
本发明例如可应用于电气设备安装结构以及电动车辆等。
权利要求
1. 一种电气设备安装结构，包括电气设备(700)，其安装在车辆的封闭空间(2)内；树脂部件(800)，其与所述电气设备(700)具有间隔地安装在所述车辆的所述封闭空间(2)内；以及布线(900)，其连接至所述电气设备(700)的面对所述树脂部件(800)的表面。
2. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，其中 多个所述布线(900)连接至所述电气设备(700)的面对所述树脂部件(800)的表面。
3. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，其中所述布线(900)连接至所述电气设备(700)的位于所述车辆的后侧 的表面。
4. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，其中 所述电气设备(700)以及所述树脂部件(800)被设置为沿横向方向排列。
5. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，还包括其它布线，其连接至所述电气设备(700)的与面对所述树脂部件 (800)的表面不同的表面，其中所述布线(900)的电压高于所述其它布线的电压。
6. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，其中 所述电气设备(700)用于不低于42V的电压。
7. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，其中 连接至所述电气设备(700)的用于不低于42V的电压的布线全部连接至所述电气设备(700)的面对所述树脂部件(800)的表面。
8. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，其中 所述电气设备(700)包括逆变器。
9. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，其中所述封闭空间(2)是设置内燃机(100)的发动机舱，并且 所述树脂部件(800)包括设置在所述内燃机(100)的进气通路中的 空气滤清器的壳体(810)。
10. 根据权利要求9所述的电气设备安装结构，其中 所述空气滤清器(800)包括作为由树脂制成的部件的所述壳体(810)以及容纳在所述壳体内的过滤器(820)，并在接收负载时比所述 电气设备(700)更易于变形。
11. 根据权利要求9所述的电气设备安装结构，其中 所述空气滤清器(800)相对于所述电气设备(700)设置在所述车辆的后侧，并且所述布线(900)连接至所述电气设备(700)的位于所述车辆的后侧 的侧表面。
12. 根据权利要求1所述的电气设备安装结构，还包括 驱动所述车辆(1)的电动发电机(200)，其中 所述电气设备(700)对所述电动发电机(200)的工作进行控制。
13. —种电动车辆，其包括根据权利要求1所述的电气设备安装结构。
全文摘要
一种电气设备安装结构，包括PCU(700)，其安装在混合动力车辆(1)的发动机舱(2)内；空气滤清器(800)，其与PCU(700)具有间隔地安装在混合动力车辆(1)的发动机舱(2)内；以及电缆(900A、900B、900C)，其连接至位于PCU(700)的面对空气滤清器(800)的表面上的连接部分(901A、901B、901C)。
文档编号B60K6/40GK101389500SQ20078000655
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月20日 优先权日2006年2月23日
发明者山藤考弘 申请人:丰田自动车株式会社