JP2007290616A - 車両用高電圧ケーブルの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧ケーブル１８の長さを短くし、コストを低減すると共に、後部座席の乗員の居住性を向上することである。
【解決手段】自動車室内で後部座席よりも前側で、エンジンルームよりも後側の中間領域１２に、電池パック１４を設ける。電池パック１４の前端よりも前側に、電池パック１４に接続した端子台２２を設ける。エンジンルーム内に設置したインバータに接続した高電圧ケーブル１８の端部を、端子台２２に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両室内で後部座席よりも前側で、原動機室よりも後側の中間領域に高電圧機器を設け、原動機室内に設置した前側機器と高電圧機器とを、高電圧ケーブルにより直接接続するか、または中間領域に設けた接続端子を介して前側機器と高電圧機器とを高電圧ケーブルにより接続した、車両用高電圧ケーブルの接続構造に関する。

例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車では、図８に示すように、自動車室内の後席よりも前側で、エンジンルーム１０よりも後側の中間領域１２において、高電圧の電力を蓄電する二次電池である電池パック１４を設けることが考えられている。また、図８に示す構造の場合には、エンジンルーム１０内に設置した前側機器である走行用モータ１６と、電池パック１４とを、高電圧ケーブル１８により電気的に接続している。なお、本明細書および特許請求の範囲では、特に断らない限り、「前」側および「後」側は、自動車の前後方向に関する側をいう。また、走行用モータ１６は、自動車を駆動するために使用するが、ハイブリッド自動車用の走行用モータ１６は、制動時に発電する発電機と併用する。

また、図８に示す構造では、電池パック１４から供給される直流電流を交流電流に変換するためのインバータ２０をエンジンルーム１０内に設け、このインバータ２０を介して、電池パック１４と走行用モータ１６とを接続している。図８に示す構造の場合、インバータ２０が、請求項に記載した前側機器に対応する。

さらに、図９に詳しく示すように、電池パック１４と走行用モータ１６とを電気的に接続するために、上記中間領域１２に接続端子である端子台２２を設け、この端子台２２と電池パック１４とを図示しない電線により直接接続したり、または、電池の電圧状態を監視する図示しない電池監視ユニット、リレー機器等の電機機器（図示せず）を介して、端子台２２と電池パック１４とを電気的に接続することが考えられている。この場合、走行用モータ１６（図８参照）に一端を接続した高電圧ケーブル１８の他端寄り部分は、フロアパネル２４において、電池パック１４の後端（図９の右端）よりも後側で上側に突き抜けるように導出させ、電池パック１４の後側に設けた端子台２２に接続している。

トヨタ自動車株式会社、ＥＳＴＩＭＡ ＨＹＢＲＩＤ 新型車解説書、平成１３年６月、ｐ.１−５３

図８に示した自動車では、自動車の前寄り部分に設けたエンジンルーム１０内に、走行用モータ１６を設けている。このため、図９に示したように、電池パック１４の後端よりも後側に設けた端子台２２に、走行用モータ１６に接続した高電圧ケーブル１８の端部を接続すると、この高電圧ケーブル１８が過度に長くなる。高電圧ケーブル１８が過度に長くなることは、コストおよび重量が上昇する原因となる。

また、図９に示したように、電池パック１４の後端よりも後側に端子台２２が存在すると、高電圧ケーブル１８の端部寄りでフロアパネル２４よりも上側に導出する部分が、後部座席に乗車した後側の乗員の足２６と干渉しないようにしなければならない。このため、図９の構造では、高電圧ケーブル１８の端部寄りでフロアパネル２４よりも上側に導出する部分の上方を保護カバー２８により覆っている。この保護カバー２８を設定すれば、高電圧ケーブル１８の保護を図り、後側の乗員が高電圧ケーブル１８につまずくことを防止できる。

ただし、このような保護カバー２８を設けると、後側の乗員の足下空間が狭くなり、後側の乗員の居住性が悪化する。特に、電池パック１４の真後ろの後部座席、例えば自動車の幅方向中央部に電池パック１４を搭載する場合において、後部座席の自動車の幅方向中央部に後側の乗員が乗車すると、この後側の乗員の足元空間がより狭くなる。なお、図９で後側の乗員の足２６を表す線のうち、二点鎖線は電池パック１４の後端よりも後側に高電圧ケーブル１８がない場合の足２６の位置を表しており、実線は高電圧ケーブル１８がある場合の足２６の位置を表している。

なお、非特許文献１には、図１０に示すように、運転席３０および助手席３２の後に後部座席３４，３５を前後方向に２列設けた、いわゆる３列シートのハイブリッド自動車で、リヤシートＮＯ．２と呼ばれる最後部の後部座席３５の下側に電池パック１４を設けた構造が記載されている。そして、この電池パック１４の、自動車の幅方向片側（図１０の表側）において前寄り（図１０の左寄り）に設けた端子台２２と、エンジンルーム１０内に設けたインバータ２０とを高電圧ケーブル１８により接続している。このように最後部の後部座席３５の下側に電池パック１４を設ける場合、高電圧ケーブル１８がさらに長くなってしまい、コストがさらに上昇する原因となる。

本発明の目的は、高電圧ケーブルの長さを短くし、コストを低減できると共に、後部座席の乗員の居住性を向上できる、車両用高電圧ケーブルの接続構造を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用高電圧ケーブルの接続構造は、車両室内で後部座席よりも前側で、原動機室よりも後側の中間領域に高電圧機器を設け、原動機室内に設置した前側機器と高電圧機器とを、高電圧ケーブルにより直接接続するか、または中間領域に設けた接続端子を介して前側機器と高電圧機器とを高電圧ケーブルにより接続した、車両用高電圧ケーブルの接続構造であって、高電圧機器の後端よりも前側で、高電圧ケーブルを高電圧機器または接続端子に接続した、車両用高電圧ケーブルの接続構造である。

また、好ましくは、高電圧機器の前端よりも前側で、高電圧ケーブルを高電圧機器または接続端子に接続する。

また、好ましくは、原動機室内に設置した前側機器を、走行用モータまたはインバータとする。

また、好ましくは、運転席と助手席との間に高電圧機器を設ける。

また、好ましくは、運転席と助手席との間の床上に設置し、上部に開閉可能な蓋部を設けたコンソールボックスの内側下部に高電圧機器を設ける。

また、好ましくは、自動車の幅方向に関して高電圧機器の中央部よりも片側に片寄った位置で、高電圧ケーブルを高電圧機器または接続端子に接続する。

また、好ましくは、高電圧機器を電池パックとする。

また、好ましくは、高電圧機器の前面よりも前側に、電池の電圧状態を監視する電池監視ユニットと、ジャンクションブロックと、接続端子とを設け、高電圧ケーブルを接続端子に接続する。

本発明に係る車両用高電圧ケーブルの接続構造によれば、高電圧ケーブルの長さを短くし、コストを低減できると共に、後部座席の乗員の居住性を向上できる。

［第１の発明の実施の形態］
以下において、図１から図６を用いて本発明に係る第１の実施の形態につき詳細に説明する。図１は、本実施の形態の略構成図であり、図２から図６は、本実施の形態を詳しく示す図である。なお、図１では、上側が自動車の前側であり、図４，５では左側が自動車の前側である。

本実施の形態の車両用高電圧ケーブルの接続構造は、図８から図９に示した構造と同様のハイブリッド自動車または電気自動車において、自動車室内で後部座席３４（図８参照）よりも前側で、エンジンルーム１０（図８参照）よりも後側の中間領域１２に、高電圧機器である電池パック１４と、接続端子である端子台２２とを設けている。本実施の形態の場合、自動車の座席は前後２列である。ただし、上記図１０に示した従来構造のように、前後２列の後部座席３４，３５を設けた自動車で、前側の後部座席３４よりも前側で、エンジンルーム１０よりも後側の中間領域に電池パック１４を設けることもできる。

電池パック１４は、自動車の前後方向に長くなる縦置き配置としている。この電池パック１４は、運転席３０と助手席３２（図６）との間に設けている。なお、電池パック１４は自動車の幅方向（図１の左右方向）に複数列配置しても、上下方向（図１の表裏方向）に複数列配置してもよい。

そして、電池パック１４の前端Ｆ（図１，５）よりも前側（図１の上側、図５の左側）に、端子台２２と、ジャンクションブロック３７とを設けている。ジャンクションブロック３７は、リレー機器等を含む電子部品を有する。また、ジャンクションブロック３７の自動車の幅方向片側（図１の左側）に端子台２２を結合している。この端子台２２は、後で詳しく説明するように、ジャンクションブロック３７と電気的に接続している。そして、電池パック１４とジャンクションブロック３７との間、サービスプラグ３８と電池パック１４との間を、それぞれ図１に簡略化して示すように２本ずつの電線４０で接続している。

また、電池監視ユニット３６を、図示しない電線により電池パック１４等と接続している。電池監視ユニット３６は、電池の電圧、電流等の状態を監視する。端子台２２、ジャンクションブロック３７、電池監視ユニット３６、サービスプラグ３８は、図４、５に示すような第１の筐体部４２により覆っている。また、電池パック１４は、図４、５に詳しく示すような第２の筐体部４４により覆っており、第１の筐体部４２と結合している。なお、本発明は、図１に示すような配線構造で端子台２２と電池パック１４とを接続する場合に限定するものではなく、別の配線構造で端子台２２と電池パック１４、および他の部品を接続してもよい。

端子台２２は、自動車の幅方向に関して電池パック１４の中央部（図１の一点鎖線ａ）よりも片側（図１の左側）である、助手席３２側に片寄った位置に設けている。そして、エンジンルーム１０内に設置したインバータ２０（図８参照）と、端子台２２とを、高電圧ケーブル１８により接続している。高電圧ケーブル１８の端子台２２側の端部は、自動車の幅方向に向かうように端子台２２に接続している。

端子台２２は、図２から図３に詳しく示すように、それぞれコ字形の開口端を上側に向けた断面形状を有する、１対の樹脂製の枠部４６を備える。この枠部４６の底部を貫通したボルト４８にナット５０を結合することにより、ボルト４８の頭部とナット５０との間で、枠部４６と、枠部４６の両側に設けた、高電圧ケーブル１８の端子５２および金属板５４とを一体的に結合している。そして、端子５２と金属板５４とを電気的に接続している。金属板５４は、ジャンクションブロック３７の回路と接続している。

図４から図５に示すように、端子台２２に一端を接続した高電圧ケーブル１８は、第１の筐体部４２の前面よりも前側で、フロアパネル２４を下方に貫通し、フロアパネル２４の下側を通って、インバータ２０（図８参照）に接続している。インバータ２０と走行用モータ１６とは、別の高電圧ケーブル１８ａ（図８参照）により接続している。

また、本実施の形態の場合、図６に示すように、運転席３０と助手席３２との間の床上に設置し、上部に開閉可能な蓋部５６を設けたコンソールボックス５８の内側下部に、第１の筐体部４２および第２の筐体部４４（図４、５参照）を設けている。したがって、コンソールボックス５８の内側下部に、電池パック１４、端子台２２、ジャンクションブロック３７、サービスプラグ３８、電池監視ユニット３６（図１参照）が存在する。また、高電圧ケーブル１８において、フロアパネル２４（図４，５）の上面よりも上側に導出した部分で、コンソールボックス５８の外側に位置する部分を、インストルメントパネル（図示せず）の下部とコンソールボックス５８とをつなぐ樹脂製パネル（図示せず）により覆っている。

このような本実施の形態の車両用高電圧ケーブルの接続構造の場合、電池パック１４の後端よりも前側に端子台２２を設け、インバータ２０（図８参照）に接続した高電圧ケーブル１８の端部を端子台２２に接続している。このため、この高電圧ケーブル１８の長さを短くして、コストを低減できる。特に、本実施の形態の場合には、電池パック１４の前端よりも前側に端子台２２を設けているため、高電圧ケーブル１８の長さを短くして、コストを低減できるといった効果が顕著になる。

さらに、本実施の形態によれば、電池パック１４の後端よりも後側に、端子台２２およびこの端子台２２に接続する高電圧ケーブル１８が存在しなくなるため、電池パック１４の後端よりも後側の後部座席３４に乗車する後側の乗員の足元空間が狭くなることがなくなり、後側の乗員の居住性を向上できる。

また、本実施の形態のように、高電圧ケーブル１８において、フロアパネル２４の上面よりも上側に導出した部分を、コンソールボックス５８と、上記樹脂製パネルとにより覆うことができるため、運転席３０および助手席３２に乗車する前側の乗員の足元空間が過度に狭くなることを防止できる。すなわち、樹脂製パネルは、インストルメントパネルの下部とコンソールボックス５８とをつなぐために多く使用される部品であり、樹脂製パネルを設けることにより前側の乗員の足元空間が通常よりも過度に狭くなることはない。また、乗員の足と高電圧ケーブル１８とが干渉するのを防止するために、上記の図９に示した従来構造における保護カバー２８のような部品を設ける必要がない。このように、高電圧ケーブル１８の、フロアパネル２４の上面よりも上側に導出した部分は、コンソールボックス５８、または樹脂製パネル、またはコンソールボックス５８と樹脂製パネルとの両方により覆うことができる。

さらに、自動車の幅方向に関して電池パック１４の中央部よりも片側（助手席３２側）に片寄った位置に端子台２２を設けているため、助手席３２側から自動車の幅方向に向かって高電圧ケーブル１８を端子台２２に接続できる。このため、高電圧ケーブル１８の接続作業または取り外し作業を行う際に、助手席３２を後側に移動させる等により広い作業空間を確保でき、作業を容易に行える。

［第２の発明の実施の形態］
次に、図７は、第２の発明の実施の形態を示している。本実施の形態の場合には、ジャンクションブロック３７の前端（図７の上端）に端子台２２を結合している。そして、この端子台２２に接続して、第１の筐体部４２の前面よりも前方に導出させた高電圧ケーブル１８を、上記の図４に示した第１の実施の形態における、フロアパネル２４を貫通させた位置と同様の位置で、フロアパネル２４を下方に貫通させている。

このような本実施の形態によれば、高電圧ケーブル１８において、フロアパネル２４の上面よりも上側に導出する部分が、自動車の幅方向に関する電池パック１４の両側面よりも外側にはみ出すのをなくすか、または少なくすることができ、前側の乗員の居住性をより有効に向上できる。
その他の構成および作用は、上記の第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明および図示は省略する。

なお、図示は省略するが、電池パックを、コンソールボックスの内側下部に上下２段設け、２段の電池パック同士を電気的に直列に接続すると共に、上側の電池パックのさらに上側の前端部に、ジャンクションブロックと電池監視ユニットと端子台とを設置することもできる。そして、ジャンクションブロックの前面に、上記の図７に示した第２の実施の形態の場合と同様の位置で端子台を結合し、この端子台に高電圧ケーブル１８の端部を接続する。このように構成した場合も、上記の第２の実施の形態の場合と同様に、高電圧ケーブルにおいて、フロアパネルの上面よりも上側に導出する部分が、自動車の幅方向に関する電池パックの両側面よりも外側にはみ出すのをなくすか、または少なくすることができ、前側の乗員の居住性をより有効に向上できる。

なお、図１から図７に示した各実施の形態においては、高電圧機器を電池パック１４としているが、本発明では、高電圧機器を、燃料電池スタック等の電池パック１４以外の高電圧電源部品、または、インバータ、走行用モータの作動を制御する制御部、低圧変換器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）等の高電圧を受ける機器としてもよい。また、本実施の形態においては、原動機室内に設置する前側機器をインバータ２０としているが、本発明においては、前側機器を、走行用モータ、走行用モータの作動を制御する制御部であるＰＣＵ（パワーコントロールユニット）、低圧変換器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）等とすることもできる。

例えば、図示は省略するが、自動車室内で、運転席と助手席との間のコンソールボックス５８（図６参照）の内側下部にＰＣＵを設けると共に、このＰＣＵの自動車の幅方向片側で助手席の下側に、電池パックとインバータとを前後方向に設けることもできる。そして、インバータとＰＣＵとの間、インバータと電池パックとの間を高電圧ケーブルにより接続し、ＰＣＵの後端よりも前側、例えばＰＣＵの前端よりも前側で、ＰＣＵとエンジンルーム内に設けた走行用モータとを、高電圧ケーブルを直接接続するか、またはＰＣＵに接続した接続端子と走行用モータとを接続することもできる。この場合には、ＰＣＵが請求項に記載した高電圧機器に対応し、走行用モータが前側機器に対応する。

第１の発明の実施の形態を示す、電池パックと、ジャンクションブロックと、端子台と、電池監視ユニットと、サービスプラグとを上から見た模式図。 図１から、ジャンクションブロックと端子台と高電圧ケーブルとを取り出して、高電圧ケーブルの端部を端子台に接続する状態を詳しく示す図。 端子台に高電圧ケーブルを接続した状態での、図２のＡ−Ａ断面相当図。 フロアパネル上に設置し、電池パックを覆った第１の筐体部、第２の筐体部、端子台、高電圧ケーブルを、一部を透視して示す斜視図。 図４のＢ−Ｂ断面図。 運転席と助手席との間に、電池パックおよびその周辺の機器を覆うコンソールボックスを設けた状態を示す斜視図。 第２の発明の実施の形態を示す、図１と同様の図。 自動車に電池パックと走行用モータとインバータとを搭載した状態を示す模式図。 電池パックの後端よりも後側において、端子台に高電圧ケーブルを接続した状態を示す断面図。 後部座席を前後２列とした自動車の後部座席下に電池パックを搭載した場合での、従来構造の１例を示す略透視斜視図。

符号の説明

１０ エンジンルーム、１２ 中間領域、１４ 電池パック、１６ 走行用モータ、１８，１８ａ 高電圧ケーブル、２０ インバータ、２２ 端子台、２４ フロアパネル、２６ 足、２８ 保護カバー、３０ 運転席、３２ 助手席 、３４ 後部座席、３５ 後部座席 、３６ 電池監視ユニット、３７ ジャンクションブロック、３８ サービスプラグ、４０ 電線、４２ 第１の筐体部、４４ 第２の筐体部、４６ 枠部、４８ ボルト、５０ ナット、５２ 端子、５４ 金属板、５６ 蓋部、５８ コンソールボックス。

Claims (8)

1. 車両室内で後部座席よりも前側で、原動機室よりも後側の中間領域に高電圧機器を設け、原動機室内に設置した前側機器と高電圧機器とを、高電圧ケーブルにより直接接続するか、または中間領域に設けた接続端子を介して前側機器と高電圧機器とを高電圧ケーブルにより接続した、車両用高電圧ケーブルの接続構造であって、高電圧機器の後端よりも前側で、高電圧ケーブルを高電圧機器または接続端子に接続した、車両用高電圧ケーブルの接続構造。
2. 請求項１に記載の車両用高電圧ケーブルの接続構造において、高電圧機器の前端よりも前側で、高電圧ケーブルを高電圧機器または接続端子に接続した車両用高電圧ケーブルの接続構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用高電圧ケーブルの接続構造において、原動機室内に設置した前側機器を、走行用モータまたはインバータとした車両用高電圧ケーブルの接続構造。
4. 請求項１から請求項３に記載のいずれか１項に記載の車両用高電圧ケーブルの接続構造において、運転席と助手席との間に高電圧機器を設けた車両用高電圧ケーブルの接続構造。
5. 請求項４に記載の車両用高電圧ケーブルの接続構造において、運転席と助手席との間の床上に設置し、上部に開閉可能な蓋部を設けたコンソールボックスの内側下部に高電圧機器を設けた車両用高電圧ケーブルの接続構造。
6. 請求項４または請求項５に記載の車両用高電圧ケーブルの接続構造において、自動車の幅方向に関して高電圧機器の中央部よりも片側に片寄った位置で、高電圧ケーブルを高電圧機器または接続端子に接続した車両用高電圧ケーブルの接続構造。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用高電圧ケーブルの接続構造において、高電圧機器を電池パックとした車両用高電圧ケーブルの接続構造。
8. 請求項７に記載の車両用高電圧ケーブルの接続構造において、高電圧機器の前面よりも前側に、電池の電圧状態を監視する電池監視ユニットと、ジャンクションブロックと、接続端子とを設け、高電圧ケーブルを接続端子に接続した車両用高電圧ケーブルの接続構造。

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