JP2006344447A - 車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリが電気ユニットの直流端子間に逆接続されるのを防ぐことができる車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体を提供する。
【解決手段】車体に固定されるケース本体２１内にバッテリ８を収容し、ケース本体２１の前面にコントロールユニット（電気ユニット）９を保持する。ケース本体２１の上端の開口部を閉じるカバー２２に正極用バスバーと負極用バスバーとを鋳込んでおき、正極用バスバーをボルトによりバッテリの正極端子８０２及びコントローラの正極側直流端子ｔaに接続する。負極用バスバーをによりバッテリの負極端子８０３及びコントロールユニット９の負極側直流端子ｔbに接続する。バッテリ８が正しい向きでケース本体２１内に収容されている場合にのみ、カバー２２に鋳込まれたバスバーをバッテリ８及びコントロールユニット９の対応する端子に接続し得るように構成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車載用のバッテリと、車両に搭載される電気ユニットとにより構成される車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体に関するものである。

一般に車両駆動用のエンジンには磁石発電機等の発電機が取り付けられ、この発電機の出力で、各種の電装品に電力を供給するバッテリを充電するようにしている。バッテリの両端には各種の電装品のコントロールユニットや電圧調整器等の電気ユニットが接続されるが、バッテリに接続される電気ユニットの中には、大きな電流を流すことが必要とされるものが多い。

最近、エンジンを始動する際にはスタータモータとして動作し、エンジンが始動した後はバッテリ充電用の発電機として動作する回転電機が開発され、実用化されつつある。この種の目的に用いられる回転電機は、スタータモータとバッテリ充電用の発電機とを兼ねるという意味で、スタータジェネレータと呼ばれている。このスタータジェネレータを動作させるためには、バッテリからスタータジェネレータへの通電とスタータジェネレータからバッテリへの通電とを制御するコントロールユニットをバッテリに接続する必要がある。このコントロールユニットにおいては、バッテリからスタータジェネレータに通電してスタータジェネレータをスタータモータとして動作させる際に、１００Ａ程度の大きな電流を流すことが必要とされる。

スタータジェネレータは例えば特許文献１に示されている。特許文献１に示されたスタータジェネレータは、磁石界磁を有してエンジンのクランク軸に取り付けられたロータと、ロータの磁極に対向する磁極部を有する鉄心に多相の電機子コイルを巻装してなるステータとを備えていて、エンジンを始動する際にはブラシレスモータとして運転され、エンジンが始動した後はバッテリ充電用の磁石発電機として運転される。

特許文献１にも示されているように、このスタータジェネレータを動作させるために用いるコントロールユニットは、スタータジェネレータを発電機として運転する際に電機子コイルから与えられる交流出力を整流してバッテリに供給する全波整流回路とスタータジェネレータをモータとして動作させる際にバッテリからスタータジェネレータに駆動電流を供給するインバータ形のスイッチ回路とを有するドライバと、このドライバを制御するコントローラとにより構成される。

通常、バッテリに接続される車載用の電気ユニットは、バッテリから離れた箇所に支持されて、電線を介してバッテリに接続されることが多い。図８はスタータジェネレータを搭載した車両の一例を示したものである。図示の車両１はＡＴＶ（All Terrain Vehicle、いわゆるバギー車）で、エンジン２を搭載した車体３と、ハンドル４により操作される一対の前輪５と、一対の後輪６とを備えており、前輪５及び後輪６がエンジン２により駆動される。７はスタータジェネレータ（ＳＧ）で、磁石界磁を有してエンジン２のクランク軸に取り付けられたロータと、３相の電機子コイルを有してエンジンのケースに固定されたステータとからなる。

図示の例では、車体３の後部及び前部にそれぞれバッテリ８′及びコントロールユニット９′が搭載され、コントロールユニット９′の正極側直流端子及び負極側直流端子とバッテリ８′の正極端子及び負極端子との間がそれぞれ電線１０及び１１を通して接続されている。またコントロールユニット９′の３相の交流側端子が３本の電線１２ｕないし１２ｗを通してスタータジェネレータの３相の電機子コイルの端子に接続されている。

コントロールユニット９′に設けられているドライバは、スタータジェネレータの電機子コイルの交流出力を整流する全波整流回路を備えているため、万一バッテリ８′が誤って逆向きに接続されると、バッテリ８′が全波整流回路を構成するダイオードにより短絡される。このようにしてバッテリ８′が短絡されると、バッテリから全波整流回路を通して大きな短絡電流が流れるため、整流回路を構成する整流素子が一瞬にして破壊してしまう。

この種のコントロールユニットのドライバにおいては、特許文献１に示されているように、インバータ形のスイッチ回路を構成するスイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いて、そのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードにより全波整流回路を構成することが多いが、その場合には、バッテリが逆接続された際に、ＭＯＳＦＥＴ自体が破壊されることになる。このような事故が生じるのを防ぐため、特許文献２に示されているように、バッテリとドライバとの間に接点が挿入されたリレーと、バッテリが正しい向きに接続されている場合にのみ該リレーを励磁して接点を閉じるように制御する制御回路とを備えた保護装置を設けることが提案されている。
特開２０００−２０９８９１号公報 特開２００１−６９７９６号公報

上記のように、従来の車両では、バッテリ８′と電気ユニット（上記の例ではコントロールユニット９′）との間を電線を介して接続していたが、バッテリと電気ユニットとの間を電線で接続すると、車体から伝達される振動により電線が大きく振動するため、電線１０，１１とバッテリ８′との接続部及び電線１０，１１とコントロールユニット９′との接続部に大きな力がかかり、電線１０，１１がバッテリ８′及び（または）コントロールユニット９′から外れたり、接続部が緩んだりするおそれがある。特にＡＴＶのように不整地を走行する車両の場合には、車両から伝達される振動が大きいため、図８に示したように、バッテリとコントロールユニットとの間を長い電線で接続することは好ましくない。特に大電流を流すために電線１０，１１として太径のものを用いた場合には、その質量が大きいため、上記の問題が顕著に生じる。

またバッテリと電気ユニットとの間を電線を介して接続するようにすると、電線の引き回しが面倒であるため、電気ユニットを車両に組み付ける作業の工数が多くなり、車両のコストの上昇を招く。従って、電線を用いる接続箇所はできるだけ少なくしておくことが望ましい。

更に、バッテリと電気ユニットとの間を電線を介して接続するようにした場合には、バッテリと電気ユニットとの間の配線抵抗が大きくなるため、バッテリから電気ユニットに大電流を流す必要がある場合に損失が大きくなるという問題があった。

また特許文献２に示されたように、バッテリが誤って逆接続された場合に備えてコントロールユニット内に保護装置を設けた場合には、コントロールユニット９が大形になるだけでなく、そのコストが高くなるという問題が生じる。

上記の説明では、バッテリの両端に接続される電気ユニットがスタータジェネレータのコントロールユニットである場合を例にとったが、バッテリに接続される電気ユニットが電圧調整器等の他のユニットである場合にも上記と同様の問題が生じる。

本発明の目的は、電線を用いずにバッテリと電気ユニットとの間を接続することができるようにして、コストの低減と、車体への実装の容易化とを図るとともに、車体の振動等によりバッテリと電気ユニットとの間の接続が断たれるおそれを無くすことができるようにした車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体を提供することにある。

本発明の他の目的は、バッテリと電気ユニットとの間の配線抵抗を小さくして、大電流通電時の損失の低減を図ることができるようにした車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、電線を用いずにバッテリと電気ユニットとの間を接続し得るようにするとともに、バッテリを車体に搭載する際にバッテリが逆接続されるのを防ぐ機能をも持たせることができるようにした車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体を提供することにある。

本発明は、エンジンにより駆動される車両の車体に取り付けられるバッテリと、バッテリの正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される正極側直流端子及び負極側直流端子が設けられたユニットケース内にバッテリに接続される電気回路の構成部品が収容された車載用の電気ユニットとを備えた車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体に係わるものである。

本発明においては、電気ユニットがバッテリに隣接した位置に配置され、バッテリの正極端子及び負極端子がそれぞれ正極用バスバー及び負極用バスバーを通して電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子に接続されている。

上記のように、電気ユニットをバッテリに隣接した位置に配置して、バッテリの正極端子及び負極端子をそれぞれ正極用バスバー及び負極用バスバーを通して電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子に接続するようにすると、引き回しが面倒な電線を用いることなくバッテリと電気ユニットとの間を電気的に接続することができるため、電気ユニットを車体に実装する作業の工数を削減して、車両のコストの低減を図ることができる。

更に上記のように構成すると、バッテリと電気ユニットとの間がバスバーを介して至近距離で接続されるため、バッテリと電気ユニットとの間の配線抵抗を最小限に抑えて、配線抵抗での損失を低減し、バッテリから電気負荷に電力を効率的に供給することができる。

またバッテリと電気ユニットとの間を至近距離で接続することができるため、車体から伝達される振動により電気ユニットとバッテリとの間を接続する部材（バスバー）が大きく振動するのを防ぐことができ、バッテリと電気ユニットとの電気的な接続部に無理な力が加わるのを防ぐことができる。従って、バッテリと電気ユニットとの接続部が外れたり、緩んだりするのを防ぐことができ、バッテリと電気ユニットとの間の電気的な接続が不良になったり、接続が断たれたりするおそれを無くすことができる。

本発明の好ましい態様では、バッテリの正極端子及び負極端子がそれぞれ電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子に対して予め定められた位置に配置されているときにのみ正極用バスバー及び負極用バスバーをバッテリ及び電気ユニットの対応する端子に接続し得るように構成される

このように構成しておくと、バッテリが電気ユニットに対して逆向きに接続されることがなくなるため、バッテリが逆向きに接続された場合に備える保護装置を電気ユニット内に設ける必要がなくなる。従って、電気ユニットの小形化とコストの低減とを図ることができる。

本発明の他の好ましい態様では、電気ユニットを保持するユニットホルダを外側に有するバッテリケースが設けられて、該バッテリケース内にバッテリが収容されるとともに、ユニットホルダに電気ユニットが保持され、バッテリケース内にバッテリを収容した際にバッテリの正極端子及び負極端子の位置が一義的に決まり、ユニットホルダに電気ユニットを保持させた際に電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子の位置が一義的に決まるようにバッテリケース及びユニットホルダが構成される。またユニットホルダに保持された電気ユニットの正極側直流端子とバッテリの正極端子との間及び電気ユニットの負極側直流端子とバッテリの負極端子の間がそれぞれ導電板からなる正極用バスバー及び負極用バスバーを介して接続される。

上記のように構成すると、バッテリをバッテリケース内に収容し、電気ユニットをユニットホルダに保持させた際に、バッテリ及び電気ユニットの各端子の位置が一義的に決まるため、電気ユニットに対してバッテリが逆向きに接続されるおそれを無くすことができる。また電気ユニットの正極側直流端子とバッテリの正極端子との間及び電気ユニットの負極側直流端子とバッテリの負極端子の間をそれぞれ導電板からなる正極用バスバー及び負極用バスバーにより接続するので、取り扱いが面倒な電線を用いずにバッテリと電気ユニットとの間を接続することができる。

本発明の更に他の好ましい態様では、電気ユニットを保持するユニットホルダを側面に有し上端が開口したケース本体と、ケース本体の上端の開口部を閉じるように配置される絶縁樹脂製のカバーとを備えて車両の車体に取り付けられるバッテリケースが設けられ、このバッテリケースのケース本体内にバッテリが収容されるとともに、ユニットホルダにより電気ユニットが保持される。

またこの実施形態では、正極側直流端子及び負極側直流端子はユニットホルダにより保持された電気ユニットの上部に設けられ、カバーをケース本体の上端に被せた際に一端及び他端がそれぞれバッテリの正極端子及び電気ユニットの正極側直流端子の上に乗るように設けられた正極用バスバーと、カバーをケース本体の上端に被せた際に一端及び他端がそれぞれバッテリの負極端子及び電気ユニットの負極側直流端子の上に乗るように設けられた負極用バスバーとがカバー内に鋳込まれた状態で設けられる。そして、正極用バスバー及び負極用バスバーのそれぞれの一端がバッテリの正極端子及び負極端子にボルトにより接続されるとともに、正極用バスバー及び負極用バスバーのそれぞれの他端が電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子にボルトにより接続される。

上記のように構成すると、バッテリをバッテリケース内に正しい向きで収容し、電気ユニットを正しい向きでユニットホルダに保持させておかないと、バッテリの正極端子及び負極端子をそれぞれ電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子に接続することができないため、バッテリの誤接続を確実に防止することができる。またバッテリをケース本体内に収容した後、ケース本体にカバーを被せて各バスバーの端部を対応する端子にボルト止めするだけでバッテリと電気ユニットとの間を正しく接続することができるため、車体へのバッテリ・電気ユニット組合せ構造体の取り付け作業を容易にすることができる。

本発明の更に他の好ましい態様では、車両の車体に固定された金属フレームが設けられて、バッテリケースが金属フレームにボルトにより固定され、バッテリケースを金属フレームに固定するボルトが負極用バスバーの一部に電気的に接触させられて負極用バスバーが車両の車体にアースされるように構成される。

このように構成すると、バッテリ・電気ユニット組合せ構造体を車両に取り付けることにより自動的にバッテリの負極端子を車体にアースすることができるため、アース線の接続作業を省略して、車体へのバッテリ・電気ユニット組合せ構造体の取り付けを容易にすることができる。

本発明は、エンジンがスタータジェネレータを備えていて、該スタータジェネレータのコントロールユニットが上記電気ユニットとしてバッテリに接続される場合に特に有用である。スタータジェネレータ用のコントロールユニットには、スタータジェネレータを発電機として運転する際に電機子コイルから交流側端子を通して与えられる交流出力を直流出力に変換して該直流出力を正極側直流端子及び負極側直流端子からバッテリに供給する全波整流回路とエンジンを始動する際にバッテリから正極側直流端子及び負極側直流端子を通して与えられる直流出力をスタータジェネレータをモータとして動作させるために必要な駆動電流に変換して該駆動電流を交流側端子から電機子コイルに供給するインバータ形のスイッチ回路とを有するドライバと、このドライバを制御するコントローラとを構成する電気回路が設けられる。

以上のように、本発明によれば、バッテリと電気ユニットとの間をバスバーを介して接続するようにしたため、引き回しが面倒な電線を用いることなくバッテリとドライバとの間を電気的に接続することができ、電気ユニットを車体に実装する作業の工数を削減して車両のコストの低減を図ることができる。

また本発明によれば、バッテリと電気ユニットとの間をバスバーを介して至近距離で接続するため、バッテリと電気ユニットとの間の配線抵抗を最小限に抑えて、該配線抵抗での損失を低減することができ、バッテリから電気負荷に電力を効率よく供給することができるという利点が得られる。

また本発明によれば、バッテリと電気ユニットとの間をバスバーを介して至近距離で接続するため、車体から伝達される振動により電気ユニットとバッテリとの間を接続する部材が大きく振動するのを防ぐことができ、バッテリと電気ユニットとの電気的な接続部に無理な力が加わるのを防ぐことができる。従って、バッテリと電気ユニットとの接続部が外れたり、緩んだりするのを防ぐことができ、バッテリと電気ユニットとの間の電気的な接続が不良になったり、接続が断たれたりするおそれを無くして信頼性を高めることができる。

特に請求項２，３または４に記載された発明によれば、バッテリが逆向きに接続されるおそれをなくすことができるため、上記の効果に加え、バッテリが逆接続された場合に備えるための保護装置を省略して電気ユニットの小形化とコストの低減とを図ることができるという効果をも得ることができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
図１ないし図６は、バッテリに接続される電気ユニットがスタータジェネレータのコントロールユニットである場合に本発明を適用した実施形態を示したもので、図１は本発明に係わるバッテリ・電気ユニット組合せ構造体の電気的構成を示した回路図、図２は本発明に係わるバッテリ・電気ユニット組合せ構造体を車体に実装した状態の一例を示した斜視図、図３は本実施形態に係わる構造体の組み立てられた状態での斜視図、図４は同構造体の分解斜視図、図５は本実施形態で用いるバッテリケースのカバーを示した斜視図、図６（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態で用いる負極用バスバー及び正極用バスバーを示した斜視図、図７はバッテリケースのカバーとコントロールユニットとの接続部を一部省略して示した断面図である。

図１において、７はスタータジェネレータで、このスタータジェネレータは、エンジンのクランク軸に取り付けられるロータ７Ａと、エンジンのケースに対して固定されるステータ７Ｂとにより構成されている。ロータ７Ａは、エンジンのクランク軸に取り付けられたカップ状の鉄製フライホイール（ロータヨーク）７０１と、フライホイール７０１の周壁部の内周に固定されて、内周側の磁極が異なるように着磁された円弧状の永久磁石７０２及び７０３とからなっている。図示の例では、磁石７０２の内周側の磁極がＮ極となり、磁石７０３の内周側の磁極がＳ極となるように両磁石がフライホイールの径方向に着磁されている。

ステータ７Ｂはロータ７Ａの磁石界磁に対向する３つの磁極部を有する電機子鉄心（図示せず。）と、この電機子鉄心に巻装された３相の電機子コイルＬu，Ｌv及びＬwとからなっている。３相の電機子コイルＬuないしＬwはスター結線されている。スタータジェネレータ７のステータ側には、このスタータジェネレータをブラシレスモータとして駆動する際に電機子コイルＬu，Ｌv及びＬwに対してロータ７の磁極の位置を検出する位置センサｈu，ｈv及びｈwが設けられている。これらの位置センサとしては、周知のブラシレスモータに広く用いられているものと同様のセンサ、例えばホールＩＣが用いられている。位置センサｈuないしｈwは検出しているロータの磁極がＮ極であるときとＳ極であるときとで異なるレベルを示す検出信号ＨuないしＨwを出力する。

なお図示の例では、ロータ７Ａが２極、ステータが３極に構成されているが、エンジンを始動する際に３相ブラシレスモータとして動作させるスタータジェネレータの場合、一般のブラシレスモータと同様に、ロータの磁極は２ｎ（ｎは１以上の整数）、ステータの極数は３ｎとすることができる。

９はスタータジェネレータ用のコントロールユニットで、このコントロールユニットは、ドライバ９０１と、ドライバ９０１を制御するコントローラ９０２とを備えている。

ドライバ９０１は、３相ブラシレスモータに設けられているものと同様のもので、３相ブリッジの上辺及び下辺をそれぞれ構成するダイオードＤuないしＤw及びＤxないしＤzからなるダイオードブリッジ３相全波整流回路と、３相ブリッジの上辺及び下辺をそれぞれ構成するＭＯＳＦＥＴ ＦuないしＦw及びＦxないしＦzからなるインバータ形のスイッチ回路とにより構成されている。この例では、ＭＯＳＦＥＴ ＦuないしＦw及びＦxないしＦzのそれぞれのドレインソース間に形成された寄生ダイオードが全波整流回路を構成するダイオードＤuないしＤw及びＤxないしＤzとして用いられている。

全波整流回路及びスイッチ回路の正極側及び負極側の直流側端子から正極側直流端子ｔa及びｔbが導出され、それぞれの３相の交流側の端子から交流側端子ｔuないしｔwが導出されている。正極側直流端子ｔa及び負極側直流端子ｔbはそれぞれバッテリ８の正極端子及び負極端子に接続されている。また３相の交流側端子ｔuないしｔwはそれぞれ電線１２uないし１２wを通して電機子コイルＬu乃至Ｌwの非中性点側の端子に接続されている。

コントローラ９０２はマイクロプロセッサを備えていて、エンジンを始動させる際に、位置センサｈuないしｈwから得られる位置検出信号ＨuないしＨwから得たロータの回転角度位置情報に基づいてドライバのスイッチ回路を構成するＭＯＳＦＥＴ ＦuないしＦw及びＦxないしＦzに駆動信号を与えて、バッテリ８から電機子コイルＬuないしＬwに所定の相順で転流する駆動電流Ｉdを流し、これにより電機子コイルから回転磁界を生じさせて、エンジンを始動させる方向にロータ７Ａを回転させる。

エンジンが始動した後は、スタータジェネレータ７が発電機として運転され、電機子コイルＬuないしＬwからドライバ９０１の全波整流回路を通してバッテリ８に充電電流Ｉcが与えられる。コントローラ９０２は、エンジンが始動した後、ドライバ９０１のスイッチ回路のブリッジの下辺を構成するＭＯＳＦＥＴ ＦxないしＦzまたはブリッジの上辺を構成するＭＯＳＦＥＴ ＦuないしＦwを同時にオンオフさせることにより、電機子コイルＬuないしＬwからドライバ９０１の全波整流回路を通してバッテリ８の両端に印加される電圧が設定値を超えないように、全波整流回路の出力電圧を制御する。この制御においては、例えば、バッテリ８の両端の電圧が設定値を超えたときにＭＯＳＦＥＴ ＦxないしＦzを同時にオン状態にしてこれらのＭＯＳＦＥＴと全波整流回路を構成する何れかのダイオードとを通して発電機の出力端子間を短絡することによりバッテリの両端の電圧を低下させる。バッテリ８の両端の電圧が設定値以下になった場合には、ドライバのスイッチ回路を構成するすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして電機子コイルＬuないしＬwの全波整流出力電圧をそのままバッテリ８に印加するように、ドライバ９０１のスイッチ回路を制御する。

コントローラ９０２には、位置検出信号ＨuないしＨwの他に、バッテリ８の両端の電圧を検出する検出回路の出力信号などが入力されるが、これらの信号の入力の図示は省略されている。なお本実施形態では、ドライバ９０１のスイッチ回路のブリッジの各辺を構成するスイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いているが、バイポーラ形のパワートランジスタや、ＩＧＢＴ（ゲート絶縁形トランジスタ）等の他の電力用スイッチ素子を用いてドライバのスイッチ回路を構成することもできる。スイッチ回路を構成するスイッチ素子の両端に大電流を流すことができる寄生ダイオードが形成されていない場合には、スイッチ回路のブリッジの各辺を構成するスイッチ素子に必要な電流容量を有するダイオードを逆並列接続して電機子コイルＬuないしＬwの出力を整流する全波整流回路を構成する。

上記ドライバ９０１の構成部品及びコントローラ９０２の構成部品は、図３及び図４に示されたように、絶縁樹脂からなる扁平な直方体状のユニットケース９０３内に収容されてコントロールユニット（電気ユニット）９としてユニット化される。ユニットケース９０３には、ヒートシンク９０４が鋳込まれていて、その放熱フィンがユニットケースの前面から外部に突出させられ、ケース内に位置するヒートシンクの電子部品取付け面に放熱を要する半導体素子が取り付けられている。

図示のコントロールユニット９は、そのユニットケース９０３の一つの長辺９０３ａを上方に向けた状態で配置される。図４に示されているように、正極側直流端子ｔa及び負極側直流端子ｔbはユニットケース９０３の上端に一定の間隔を隔てて設けられており、これらの直流端子にはそれぞれネジ孔９０５及び９０６が設けられている。またユニットケース９０３の長手方向の一端側の側面に３相の交流側端子ｔuないしｔwが設けられている。これらの交流側端子にもネジ孔が設けられていて、コントローラと電機子コイルＬuないしＬwの端子との間を接続する電線１２uないし１２wのそれぞれの一端に設けられた端子金具が交流側端子ｔuないしｔwにネジ止めされるようになっている。またユニットケース９０３の下端には、コントローラ９０２に各種の信号を与える信号線を接続するためのカプラ９０７，９０８が取り付けられている。

なお図３及び図４において、ユニットケース９０３の前面に設けられたほぼ円筒状の膨らみ９０９は、ドライバ９０１の直流側端子間に接続されたコンデンサ（図１には図示せず。）が収容されている部分である。

バッテリ８は、電槽８０１内に極板群と電解液とを収容したもので、電槽８０１の上面には、その幅方向の一端寄り（電槽の前面寄り）の位置させた状態で、かつ電槽８０１の長手方向の両端付近に位置させた状態で、正極端子８０２及び負極端子８０３が設けられている。正極端子８０２及び負極端子８０３のそれぞれの軸心部にはネジ孔８０２ａ及び８０３ａが形成されている。電槽８０１の上面の中央部には複数の液口栓８０４，８０４，…が並べて設けられている。電槽８０１上面には、該電槽の前面寄りに位置させた状態で、正極端子８０２と負極端子８０３との間を電槽の長手方向に長く延びる直方体状の突出部８０５が形成され、突出部８０５の長手方向の両端には、正極端子８０２と液口栓との間及び負極端子８０３と液口栓との間をそれぞれ仕切る仕切り壁８０５ａ及び８０５ｂが一体に形成されている。また電槽の背面寄りの上面には該電槽の長手方向のほぼ全長に亘って延びるほぼ直方体状の突出部８０６が形成され、この突出部８０６の一端には該突出部の長手方向に突出した位置合わせ用突起８０６ａが形成されている。

本発明においては、コントロールユニット９がバッテリ８に隣接した位置に配置されて、バッテリ８とコントロールユニット９とにより車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体２０が構成されている。バッテリ８の正極端子及び負極端子がそれぞれ導電板からなる正極用バスバー及び負極用バスバーを通してコントロールユニット９の正極側直流端子ｔa及び負極側直流端子ｔbに接続される。

本実施形態では、図３及び図４に示したように、上端が開口したケース本体２１と、ケース本体２１の上端の開口部を閉じるように配置される絶縁樹脂製のカバー２２とを備えたバッテリケース２３が設けられて、このバッテリケースが、図２に示すように、エンジン２により駆動される車両１に取り付けられる。

図２に示された車両１は図８に示されたものと同様なＡＴＶで、エンジン２を搭載した車体３と、ハンドル４により操作される一対の前輪５と、一対の後輪６とを備えており、前輪５及び後輪６がエンジン２により駆動される。またエンジン２にはスタータジェネレータ７が取り付けられている。

ケース本体２１は、バッテリ８をほぼ隙間なく挿入し得る形状の内部空間を有する直方体の形状に形成されていて、その上端の周縁部には外フランジ２１ａが形成されている。ケース本体の背面側に位置するフランジ２１ａの両端角部に貫通孔２１ｂ，２１ｂが形成され、ケース本体の前面側に位置するフランジ２１ａの両端角部には貫通孔２１ｂ′，２１ｂ′が形成されている。これらの貫通孔はケース本体を後記するフレームに固定するためのボルトを通すために用いられる。ケース本体２１の補強を図るため、その側面には多数のひだ２１ｃが形成されている。

またケース本体２１の前面側の側面には、コントロールユニット９のユニットケース９０３を抱え込んだ状態で保持する第１及び第２のステー２１ｄ及び２１ｄ′と、ユニットケース９０３の下端側の両端角部に下方から当接して該ユニットケースを支える一対の支持具２１ｅとからなるユニットホルダが取り付けられている。ステー２１ｄ，２１ｄ′及び支持具２１ｅは金属からなっていて、ケース本体２１に鋳込まれた状態でケース本体２１に対して固定されている。

第１のステー２１ｄは舌片状に形成されていて、ケース本体の前面の一端側に上下に所定の間隔を隔てて一対設けられ、これらのステー２１ｄはユニットケース９０３の交流側端子ｔuないしｔwが設けられた側の側面９０３ｂに当接させられる。また第２のステー２１ｄ′は、先端２１d1′が第１のステー２１ｄ側に直角に折れ曲がったＬ字形の部材からなっていて、ケース本体の前面の他端側に上下に間隔を隔てて一対設けられ、これらのステー２１ｄ′がユニットケース９０３の側面９０３ｂと反対側の側面９０３ｃとユニットケース９０３の前面とに係合させられる。コントロールユニット９は、ユニットケース９０３の下部の両端を支持具２１ｅの上に載せ、ユニットケース９０３の側面９０３ｂ及び９０３ｃにそれぞれステー２１ｄ，２１ｄ′を当接させた状態でケース本体２１に保持される。

ケース本体２１の内面には、バッテリ８に設けられた位置合わせ用突起８０６ａを嵌合させるための溝２１ｆが形成され、バッテリ８が正しい向きでケース本体２１内に挿入される場合にのみ突起８０６ａが溝２１ｆに嵌合して、バッテリ８のケース本体２１内への挿入を許容するようになっている。

カバー２２は、矩形状の天板部２２ａと、該天板部の外周部から下方に突出した側壁部２２ｂとを有する浅い箱形の樹脂成形品からなっていて、ケース本体２１の上端に被せた際に、その側壁部２２ｂがケース本体２１の上端のフランジ２１ａの外周に隙間なく嵌合するように側壁部２２ｂの寸法が設定されている。カバー２２の前面側の側壁部には、該カバーをケース本体２１の上端に取り付けた際に、ケース本体２１のユニットホルダに保持されたコントロールユニット９の上方に張り出した状態になる張出し部２２ｃが形成されている。張出し部２２ｃはカバー２２の他の部分よりも厚みが小さく形成されていて、カバー２２の他の部分と張出し部２２ｃとの間には段差が形成されている。

張出し部２２ｃと、カバーの前面側の側壁部の一部とに跨って、コントロールユニット９の正極側直流端子ｔa及び負極側直流端子ｔbにそれぞれ整合する凹部２２d及び２２eが形成されている。またカバー２２の天板部２２ａの前面寄りの部分に、ケース本体内に挿入されたバッテリの正極端８０２及び負極端子８０３にそれぞれ整合する凹部２２ｆ及び２２ｇが形成されている。またカバー２２の背面寄りの部分の両端にケース本体のフランジに設けられた貫通孔２１ｂ，２１ｂにそれぞれ整合する貫通孔２２ｈ，２２ｈが形成されている。張出し部２２ｃの両端には、カバー２２を後記するフレーム固定するボルトを通すための貫通孔２２ｈ′，２２ｈ′が形成されている。

カバー２２にはまた銅等の良導電材料からなる導電板により形成された正極用バスバー２５と負極用バスバー２６とが鋳込まれている。正極用バスバー２５は、図６（Ｂ）に示すように、Ｌ字形の第１の部分２５ａと、第１の部分２５ａの先端側の部分の板面と直交する板面を有して第１の部分２５ａの先端に後端部寄りの幅方向端部がつながった第２の部分２５ｂとを一体に有するように成形された導電板からなっていて、第１の部分２５ａの後端部及び第２の部分２５ｂの先端部をそれぞれ貫通させて孔２５ｃ及び２５ｄが形成されている。

また負極用バスバー２６は、図６（Ａ）に示すように、Ｌ字形に成形された第１の部分２６ａと、この第１の部分の板面と直交する板面を有して後端部寄りの部分の幅方向の一端が第１の部分２６ａの先端部に一体化された帯状の第２の部分２６ｂと、第２の部分２６ｂの先端に後端部が一体化されたＬ字形の第３の部分２６ｃとを有するように成形された導電板からなっている。負極用バスバー２６の第１の部分２６ａの後端部を貫通させて孔２６ｄが形成され、第２の部分２６ｂの後端部及び第３の部分２６ｃの先端部をそれぞれ貫通させて孔２６ｅ及び２６ｆが形成されている。

正極用バスバー２５はその孔２５ｃをカバーの凹部２２ｆ内に位置させ、孔２５ｄを凹部２２ｄ内に位置させた状態でカバー２２に鋳込まれている。また負極用バスバー２６は、その孔２６ｄ及び２６ｅをそれぞれカバーの凹部２２ｇ及び２２ｅ内に位置させるとともに、図７に示されているように、孔２６ｆを凹部２２ｅ寄りに設けられたカバーの孔２２ｈ′に整合させ、かつ孔２６ｆの周辺部を張出し部２２ｃの下面に露呈させた状態でカバー２２内に鋳込まれている。

そして、カバー２２をケース本体２１に取り付けた状態で、正極用バスバー２５の孔２５ｃ及び２５ｄがそれぞれケース本体内に挿入されたバッテリ８の正極端子８０２の軸心部のネジ孔８０２ａ及びユニットホルダに保持されたコントロールユニット９の正極側直流端子ｔaのネジ孔９０５に整合し、負極用バスバー２６の孔２６ｄ及び２６ｅがそれぞれバッテリ８の負極端子８０３の軸心部のネジ孔８０３ａ及びコントロールユニット９の負極側直流端子ｔbのネジ孔９０６に整合するように、正極側バスバー２５及び負極側バスバー２６が位置決めされている。

バッテリケース２３を車体に取り付けるために、互いに平行に延びる腕部２４Ａ，２４Ｂとこれらの腕部の一端を連結する連結部２４ＣとからなるＵ字形の金属フレーム２４がスタータジェネレータ７の近傍に位置させた状態で（図２参照）車体３の一部に該車体と一体に設けられている。フレーム２４は、その腕部２４Ａ及び２４Ｂの間にバッテリケースのケース本体２１を嵌合させ、腕部２４Ａ，２４Ｂと連結部２４Ｃの上にケース本体２１の上端のフランジ２１ａを載せた状態でバッテリケース２３を保持する。フレーム２４の腕部２４Ａ，２４Ｂには、ケース本体２１のフランジ部に設けられた貫通孔２１ｂ，２１ｂにそれぞれ整合するネジ孔２４ｂ，２４ｂと、ケース本体２１のフランジ部に設けられた貫通孔２１ｂ′，２１ｂ′にそれぞれ整合するネジ孔２４ｂ′，２４ｂ′と、カバーの張出し部２２ｃの両端に形成された貫通孔２２ｈ，２２ｈ′にそれぞれ整合するネジ孔２４ｈ′，２４ｈ′とが形成されている。

本実施形態においては、フレーム２４により車体３に対して固定されたケース本体２１内にバッテリ８を収容するとともにケース本体の前面のユニットホルダにコントロールユニット９を保持させ、カバー２２をケース本体２１に取り付けて、正極用バスバー２５及び負極用バスバー２６によりバッテリの正極端子８０２とコントロールユニットの正極側直流端子ｔaとの間及びバッテリの負極端子８０３とコントロールユニットの負極側直流端子ｔbとの間を接続することにより車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体２０を構成している。

本実施形態に係わるバッテリ・電気ユニット組合せ構造体２０の車体３への取付けは次の手順により行なう。先ずフレーム２４の腕部２４Ａ，２４Ｂの間にケース本体２１を挿入して、そのフランジ２１ａをフレーム２４の上に載せ、フランジ２１ａに設けられた貫通孔２１b′，２１b′に通したボルト３１，３１をフレーム２４のネジ孔２４b′，２４b′にねじ込むことによりケース本体２１をフレーム２１に固定する。次いでバッテリ８の位置合わせ用突起８０６ａをケース本体２１の溝２１ｆ内に挿入しながらバッテリ８をケース本体２１内に挿入し、コントロールユニット９をケース本体の前面のユニットホルダに保持させる。ケース本体内へのバッテリの挿入と電気ユニットの取付とはどちらを先に行なってもよい。

次にケース本体２１の上端にカバー２２を被せ、正極用バスバー２５の孔２５ｃ及び負極用バスバー２６の孔２６ｄをそれぞれ貫通させたボルト３２及び３２′をバッテリ８の正極端子８０２及び負極端子８０３のネジ孔８０２ａ及び８０３ａにねじ込んでバスバー２５及び２６をバッテリの正極端子８０２及び８０３に接続する。また正極用バスバー２５の孔２５ｄ及び負極用バスバー２６の孔２６ｅをそれぞれ貫通させたボルト３３及び３３′を電気ユニットの正極側直流端子ｔa及び負極側直流端子ｔbのネジ孔９０５及び９０６にねじ込むことにより正極用バスバー２５及び負極用バスバー２６を正極側直流端子ｔa及び負極側直流端子ｔbに接続する。

しかる後、カバー２２の貫通孔２２ｈ，２２ｈとケース本体２１のフランジの貫通孔２１ｂ，２１ｂとを貫通させたボルト３４，３４をフレーム２４のネジ孔２４ｂ，２４ｂにねじ込み、カバー２２の貫通孔２２ｈ′，２２ｈ′を貫通させたボルト３５，３５をフレーム２４のネジ孔２４ｈ′，２４ｈ′にねじ込むことによりカバー２２をケース本体２１のフランジ２１ａとフレーム２４とに締結してバッテリ・電気ユニット組合せ構造体２０の組み立てを完成する。ボルト３５をフレーム２４のネジ孔２４ｈ′，２４ｈ′にねじ込むことにより、負極用バスバー２６が金属製のフレーム２４に電気的に接続され、これによりバッテリ８の負極端子が車体３にアースされる。

上記のようにしてバッテリ・電気ユニット組合せ構造体２０を組み立てた後、コントロールユニット９の３相の交流端子ｔuないしｔwとスタータジェネレータ７との間を３相の電線１２ｕないし１２ｗを通して接続する。

上記のように、バッテリ８とコントロールユニット（電気ユニット）９との間を至近距離でバスバーを介して接続するようにすると、バッテリ８とコントロールユニットとの間の配線抵抗を最小限に抑えることができるため、該配線抵抗での損失の低減を図って、バッテリから電気負荷に電力を効率よく供給することができる。上記の実施形態では、エンジンの始動時に、バッテリ８からコントロールユニットのドライバを通して１４０Ａ程度の大電流を流す必要があるが、このような大電流を流す際には、バッテリとコントロールユニットとの間の配線抵抗での損失がきわめて大きくなる。本発明によれば、バッテリとコントロールユニットとの間をバスバーを介して至近距離で接続することができるため、バッテリとコントロールユニットとの間の配線抵抗を最小限に抑えて、大電流通電時の損失を最小限に抑えることができる。

上記のように、バッテリ８とコントロールユニット９との間を導電板からなるバスバー２５及び２６を介して接続すると、引き回しが面倒な太径の電線を用いることなくバッテリ８と電気ユニットのドライバとの間を電気的に接続することができる。

また、バッテリ８とコントロールユニット９とを至近距離で導電板からなるバスバーを介して接続することができるので、車両から伝達される振動によりバスバー２５，２６が大きく振動してバッテリと電気ユニットとの間の接続部が緩んだり、接続が外れたりするのを防ぐことができる。

更に、上記の実施形態では、バッテリ８を正しい向きにしないとケース本体２１内に挿入することができず、またバッテリ８が正しい向きでケース本体２１内に挿入されていないと、カバー２２に鋳込まれたバスバー２５及び２６をバッテリの正極端子及び負極端子に接続することができないため、バッテリが電気ユニットに逆向きで接続されるおそれを無くすことができる。従って、バッテリが逆接続された場合に備えるための保護装置をコントロールユニット９内に設ける必要性を無くして、コントロールユニット９の小形化とコストの低減とを図ることができる。

上記の実施形態では、バッテリの電槽に位置合わせ用の突起８０６ａを設けて、この突起８０６ａをケース本体２１の内面の溝２１ｆに嵌合させることによりバッテリ８が常に正しい向きでケース本体２１内に挿入されるようにしたが、上記の実施形態においては、バッテリの正極端子及び負極端子を電槽の幅方向の同じ端部側に片寄せて設けることにより、バッテリ８を逆向きにしてケース本体２１内に挿入した場合に、カバー２２に鋳込まれたバスバー２５及び２６をバッテリの正極端子８０２及び負極端子８０３に接続できないようになっているので、位置合わせ用突起８０６ａ及び溝２１ｆを省略してもバッテリの逆接続を防止することができる。

上記の実施形態では、負極用バスバー２６を金属フレーム２４に固定するためのボルト３５を通すために負極用バスバー２６に設けた孔２６ｆの周辺部を、カバーの張出し部２２ｃの下面に露呈させた状態にして、カバーをボルト３５で金属フレーム２４に締結した際に、負極用バスバー２６が金属フレーム２４に接触するようにしてあるため、ボルト３５としては絶縁性のものを用いても負極用バスバー２６をフレーム２４を通して車体３にアースすることができる。

なお負極用バスバーを車体にアースするための構造は上記の例に限定されるものではない。例えば、カバーを金属フレーム２４に締結するためのボルト３５を通すために負極用バスバー２６に設ける孔２６ｆの周辺部をカバーの張出部２２ｃの上面に露呈させるように設けるとともに、ボルト３５として金属製のものを用いて、該ボルト３５の頭部を負極用バスバーの孔２６ｆの周辺部に接触させることによっても、負極用バスバー２６をフレーム２４に電気的に接続して車体にアースすることができる。

上記の実施形態では、バッテリケースに保持させる電気ユニットがスタータジェネレータのコントロールユニットである場合を例にとったが、バッテリケースに保持させる電気ユニットは、発電機からバッテリに整流回路を通して与えられる電圧を設定値以下に保つように制御する電圧調整器ユニット等の他のユニットであってもよい。特に電気ユニットが大電流を流す必要があるユニットである場合に本発明が有用である。

本発明の実施形態で用いるスタータジェネレータとそのコントロールユニットとの電気的構成を示した回路図である。 本発明に係わるバッテリ・電気ユニット組合せ構造体を車体に実装した状態の一例を示した斜視図である。 本実施形態に係わるバッテリ・電気ユニット組合せ構造体の組み立てられた状態での斜視図である。 同バッテリ・電気ユニット組合せ構造体の分解斜視図である。 本実施形態で用いるバッテリケースのカバーを示した斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態で用いる負極用バスバー及び正極用バスバーを示した斜視図である。 本実施形態で用いるバッテリケースのカバーとコントローラとの接続部を一部省略して示した断面図である。 バッテリに接続される電気ユニットをバッテリから離して配置して車両に取り付けた状態を示した斜視図である。

符号の説明

１ 車両
２ エンジン
３ 車体
７ スタータジェネレータ
８ バッテリ
８０２ 正極端子
８０３ 負極端子
９ コントロールユニット（電気ユニット）
９０１ ドライバ
９０２ コントローラ
２０ 車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体
２１ ケース本体
２２ カバー
２３ バッテリケース
２４ フレーム
２５ 正極用バスバー
２６ 負極用バスバー

Claims (6)

1. エンジンにより駆動される車両の車体に取り付けられるバッテリと、前記バッテリの正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される正極側直流端子及び負極側直流端子が設けられたユニットケース内に前記バッテリに接続される電気回路の構成部品が収容された車載用の電気ユニットとを備えた車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体であって、
   前記電気ユニットは前記バッテリに隣接した位置に配置され、
   前記バッテリの正極端子及び負極端子がそれぞれ正極用バスバー及び負極用バスバーを通して前記電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子に接続されているバッテリ・電気ユニット組合せ構造体。
2. 前記バッテリの正極端子及び負極端子がそれぞれ前記電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子に対して予め定められた位置に配置されているときにのみ前記正極用バスバー及び負極用バスバーを前記バッテリ及び電気ユニットの対応する端子に接続し得るように構成されている請求項１に記載の車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体。
3. エンジンにより駆動される車両の車体に取り付けられるバッテリと、前記バッテリの正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される正極側直流端子及び負極側直流端子が設けられたユニットケース内に前記バッテリに接続される電気回路の構成部品が収容された車載用の電気ユニットとを備えた車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体であって、
   前記電気ユニットを保持するユニットホルダを外側に有するバッテリケースが設けられて、該バッテリケース内に前記バッテリが収容されるとともに、前記ユニットホルダに前記電気ユニットが保持され、
   前記バッテリケース内に前記バッテリを収容した際に前記バッテリの正極端子及び負極端子の位置が一義的に決まり、前記ユニットホルダに前記電気ユニットを保持させた際に前記電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子の位置が一義的に決まるように前記バッテリケース及びユニットホルダが構成され、
   前記ユニットホルダに保持された電気ユニットの正極側直流端子と前記バッテリの正極端子との間及び前記電気ユニットの負極側直流端子と前記バッテリの負極端子の間がそれぞれ導電板からなる正極用バスバー及び負極用バスバーを介して接続されている車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体。
4. エンジンにより駆動される車両の車体に取り付けられるバッテリと、前記バッテリの正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される正極側直流端子及び負極側直流端子が設けられたユニットケース内に前記バッテリに接続される電気回路の構成部品が収容された車載用の電気ユニットとを備えた車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体であって、
   前記電気ユニットを保持するユニットホルダを側面に有し上端が開口したケース本体と、前記ケース本体の上端の開口部を閉じるように配置される絶縁樹脂製のカバーとを備えて前記車両の車体に取り付けられるバッテリケースが設けられ、
   前記バッテリケースのケース本体内に前記バッテリが収容されるとともに、前記ユニットホルダにより前記電気ユニットが保持され、
   前記正極側直流端子及び負極側直流端子は前記ユニットホルダにより保持された電気ユニットの上部に設けられ、
   前記カバーを前記ケース本体の上端に被せた際に一端及び他端がそれぞれ前記バッテリの正極端子及び前記電気ユニットの正極側直流端子の上に乗るように設けられた正極用バスバーと、前記カバーを前記ケース本体の上端に被せた際に一端及び他端がそれぞれ前記バッテリの負極端子及び前記電気ユニットの負極側直流端子の上に乗るように設けられた負極用バスバーとが前記カバー内に鋳込まれた状態で設けられ、
   前記正極用バスバー及び負極用バスバーのそれぞれの一端が前記バッテリの正極端子及び負極端子にボルトにより接続されるとともに、前記正極用バスバー及び負極用バスバーのそれぞれの他端が前記電気ユニットの正極側直流端子及び負極側直流端子にボルトにより接続されている車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体。
5. 前記車両の車体に固定された金属フレームが設けられて、前記バッテリケースが前記金属フレームにボルトにより固定され、
   前記バッテリケースが前記金属フレームに固定された際に前記負極用バスバーが前記金属フレームを介して前記車両の車体にアースされるように構成された請求項４に記載の車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体。
6. 前記エンジンはスタータジェネレータを備え、
   前記電気ユニットの電気回路は、前記スタータジェネレータを発電機として運転する際に前記電機子コイルから前記交流側端子を通して与えられる交流出力を直流出力に変換して該直流出力を前記正極側直流端子及び負極側直流端子から前記バッテリに供給する全波整流回路と前記エンジンを始動する際に前記バッテリから前記正極側直流端子及び負極側直流端子を通して与えられる直流出力を前記スタータジェネレータをモータとして動作させるために必要な駆動電流に変換して該駆動電流を前記交流側端子から前記電機子コイルに供給するインバータ形のスイッチ回路とを有するドライバと、前記ドライバを制御するコントローラとを構成する回路である請求項１，２，３，４または５に記載の車載用バッテリ・電気ユニット組合せ構造体。
   

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