JP2010208461A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種類の蓄電手段を隣接させた状態で配置した場合であっても蓄電手段の容量を確保可能な車両用電源装置を提供する。
【解決手段】略直方体状に形成された第１の蓄電手段１００と、略直方体状に形成され側面が第１の蓄電手段の側面と対向した状態で第１の蓄電手段と隣接して配置される第２の蓄電手段２００と、第１の蓄電手段の上面１０１及び前記第２の蓄電手段の上面２１１にわたして設けられ、第１の蓄電手段及び第２の蓄電手段を保持する保持部材３１０と、車体から上方へ突き出して形成され、その上端部が保持部材と連結される連結部材３３０とを備える車両用電源装置であって、第２の蓄電手段は第１の蓄電手段側と反対側の側面部２１２を凹ませて形成され上下方向に略沿って延びた溝部２１３が設けられ、連結部材の少なくとも一部が溝部内に収容される構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電源装置に関し、特に複数種類の蓄電手段を隣接させて構成されるものに関する。

自動車等の車両において、低燃費化を図るため、停車時に自動的にエンジンを停止するとともに、再発進操作に応じて自動的にエンジンを始動するアイドルストップシステム（ＩＳＳ）を搭載することが提案されている。
このようなシステムを搭載した車両では、通常の車両に設けられる鉛蓄電池等のバッテリに加えて、例えば電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）等の電源を設けて、再始動時におけるスタータモータの駆動電力や各種電装品のバックアップ電力を負担させることが知られている。

例えば、特許文献１には、このような用途に適用可能な蓄電モジュールとして、正極及び負極をそれぞれ有する複数の電極体ユニットを相互に隔離して配列した状態で枠体内に収容したものが記載されている。

特開２００６−１２８００９号公報

従来、上述したようなバッテリを補助するキャパシタ等の補助蓄電手段は、例えばキャビン後方のラゲッジルームや座席の下側等、通常はエンジンルーム内に搭載されるバッテリとは異なった場所に収容場所を設けて搭載することが一般的であったが、既存の車両に搭載する場合のスペース設定や、配線の引き回しを考慮すると、バッテリ及びキャパシタ等を隣接させて同じ場所に搭載することが望ましい。特に、補助蓄電手段を持たないタイプの車両においてバッテリを搭載しているスペースに、バッテリ及び補助蓄電手段をともに配置し、既存のバッテリ固定具を用いて固定することができれば、設計工数の低減、部品の共通化、製造工程の簡素化等多くのメリットがある。
しかし、単に従来のバッテリ容積と同じスペース内に、バッテリ、キャパシタ等の複数種類の蓄電手段を収容した場合、キャパシタのサイズと同じだけバッテリのサイズを小さくする必要があり、電源装置の容量が不足する懸念がある。
本発明の課題は、複数種類の蓄電手段を隣接させた状態で配置した場合であっても蓄電手段の容量を確保可能な車両用電源装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、略直方体状に形成された第１の蓄電手段と、略直方体状に形成され側面が前記第１の蓄電手段の側面と対向した状態で前記第１の蓄電手段と隣接して配置される第２の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の上面及び前記第２の蓄電手段の上面にわたして設けられ、前記第１の蓄電手段及び前記第２の蓄電手段を保持する保持部材と、車体から上方へ突き出して形成され、その上端部が前記保持部材と連結される連結部材とを備える車両用電源装置であって、前記第２の蓄電手段は前記第１の蓄電手段側と反対側の側面部を凹ませて形成され上下方向に略沿って延びた溝部が設けられ、前記連結部材の少なくとも一部が前記溝部内に収容されることを特徴とする車両用電源装置である。

請求項２の発明は、前記第１の蓄電手段は２次電池を備え、前記第２の蓄電手段はキャパシタを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置である。
請求項３の発明は、前記第２の蓄電手段は単数又は複数のセルをそれぞれ有する複数のモジュールを備え、前記複数のモジュールは、前記第２の蓄電手段の前記溝部が設けられた側面部を正面から見たときに前記溝部を挟んで振り分けて配置されることを特徴とする請求項２に記載の車両用電源装置である。
請求項４の発明は、前記溝部を挟んで配置された複数の前記モジュールを連結し通電を可能とするバスバーを備え、前記バスバーの前記溝部と隣接する領域に、他の部分よりも破壊強度を低くした脆弱部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の車両用電源装置である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）保持部材を車体に連結する連結部材を、第２の蓄電手段に設けた溝部内に配置することによって、バッテリのみを搭載する車両におけるバッテリ固定具をそのまま本発明の保持部材及び連結部材として利用するとともに、溝部を設けない場合に対して、溝部の深さ方向（保持部材の長手方向）における第１の蓄電手段及び第２の蓄電手段の寸法を溝部の深さだけ増すことができ、従来はデッドスペースとなっていた連結部材の両側の空間を利用して蓄電手段の収容スペースを増大し、容量を確保できる。
また、バッテリのみを搭載する既存の車両の設計を変更して本発明の車両用電源装置を搭載する場合に、新たに搭載スペースや配線の貫通穴、固定点などを設定する必要がなく、配線の引き回しも電源装置の周囲のみで完結するため、車両の設計や製造にかかる工数を低減できる。
（２）第１の蓄電手段として２次電池を用い、第２の蓄電手段としてキャパシタを用いる構成としたことから、既存の車両に対して２次電池のサイズを小さくした場合であっても、短時間に大電力を発生することに適したキャパシタをバッテリと同時に放電させることによって、例えばエンジン始動時等における瞬間的な出力を既存車両並みかそれ以上とし、エンジン始動性等を確保することができる。
（３）車両の衝突時等には、第２の蓄電手段のケーシングは溝部において破断する可能性が高いことから、溝部を挟んで複数のモジュールを振り分けて配置することによって、第２の蓄電手段の破壊時における各モジュールの破損を防止することができる。
（４）溝部を挟んだモジュール間のバスバーにおける溝部と隣接する領域に脆弱部を設けることによって、車両の衝突等によって第２の蓄電手段のケーシングが破壊される際に、バスバーを破断させることによって、ショートすることを防止できる。

本発明を適用した車両用電源装置の実施例を車両に搭載した状態を上方から見た平面図である。 図１の車両用電源装置に設けられるキャパシタユニットの二面図である。

本発明は、複数種類の蓄電手段を隣接させた状態で配置した場合であっても蓄電手段の容量を確保可能な車両用電源装置を提供する課題を、バッテリと隣接させて搭載されるキャパシタユニットの側面に溝部を形成し、固定具のロッドを溝部内に配置することによって解決した。

以下、本発明を適用した車両用電源装置の実施例について説明する。実施例の車両用電源装置は、例えば、アイドルストップシステムを備えた乗用車等の自動車に搭載されるものである。車両用電源装置は、車体の前部に設けられたエンジンルーム内に配置される。
図１は、実施例の車両用電源装置を車両に搭載した状態を上方から見た平面図である。

電源装置１は、車両のメインフレーム１０の上部であって、ラジエータアッパサポート２０の後方側に配置される。また、電源装置１の後方側には、ヒューズボックス３０が配置される。
メインフレーム１０は、車両の前後方向に略沿って延びた車両の構造部材であって、エンジンルームの左右両側部にそれぞれ配置されている。電源装置１は、例えば左側のメインフレーム１０の上部に搭載される。
ラジエータアッパサポート２０は、車幅方向に略沿って延びた横梁状の車体構造部材である。ラジエータアッパサポート２０は、図示しないラジエータコア及びヘッドランプユニット等の上部を支持するものである。
ヒューズボックス３０は、車両の各種電装品への最大供給電流を規制するヒューズを収容する樹脂製の容器である。

電源装置１は、バッテリ１００、キャパシタユニット２００、固定具３００等を備えて構成されている。
バッテリ１００は、例えば鉛蓄電池等の２次電池であって、エンジンによって駆動されるオルタネータによって充電されるとともに、スタータモータその他の車両の電装品に電力を供給するものである。バッテリ１００は、本発明にいう第１の蓄電手段として機能する。
バッテリ１００は、その外形を略直方体状に形成されている。図１に示すように、バッテリ１００の上面１０１は矩形状に形成され、その長辺方向は車幅方向外側が内側に対してやや車両前方側となるように車幅方向に対して傾斜して配置されている。
バッテリ１００は、上面１０１から突出したプラス端子１０２、マイナス端子１０３を備えている。プラス端子１０２は、上面部１０１の車両後方側かつ車幅方向内側のコーナ部近傍に配置されている。また、マイナス端子１０３は、上面部１０１の車両後方側かつ車幅方向外側のコーナ部付近に配置されている。

キャパシタユニット２００は、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）を備え、平常時に充電され、例えばスタータモータの駆動時のように瞬間的に大電流が必要とされる場合に放電する補助蓄電手段である。キャパシタユニット２００は、本発明にいう第２の蓄電手段として機能する。なお、実施例においては、スタータモータの駆動時にはバッテリ１００及びキャパシタユニット２００がともに放電するようになっており、その結果、既存の車両に対してバッテリ１００を小型化してもエンジン始動性能は確保されている。
キャパシタユニット２００は、バッテリ１００の車両後方側に配置され、図示しないトレーに載せられた状態で後述する固定具３００によって固定される。

図２は、キャパシタユニット２００の二面図であって、図２（ａ）は車載状態における上方から見た平面図であって、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるｂ−ｂ部矢視図である。
キャパシタユニット２００は、ケーシング２１０、第１キャパシタモジュール２２１、第２キャパシタモジュール２２２、第３キャパシタモジュール２２３、第４キャパシタモジュール２２４、第１バスバー２３１、第２バスバー２３２、第３バスバー２３３、プラス端子２４０、マイナス端子２５０等を備えている。

ケーシング２１０は、例えば樹脂によって形成された略直方体状の容器（筐体）である。ケーシング２１０は、その内部に第１から第４キャパシタモジュール２２１〜２２４、第１から第３バスバー２３１〜２３３等を収容する。
ケーシング２１０は、上面２１１がバッテリ１００の上面１０１と略同じ高さに配置されている。ケーシング２１０の車両前方側の面は、バッテリ１００の車両後方側の面と微小な間隔を隔てて対向し、隣接して配置されている。バッテリ１００の上面１０１の長手方向に沿ったケーシング２１０の寸法は、バッテリ１００と略同じに設定されている。

ケーシング２１０の側面のうち、車両後方側に配置された面（後面）２１２には、溝部２１３が形成されている。
後面２１２は、ヒューズボックス３０と間隔を隔てて対向して配置されている。
溝部２１３は、後面２１２の中央部を凹ませて形成され上下方向に延びて配置されている。溝部２１３を水平面で切って見た横断面形状は略矩形に形成されている。

第１から第４キャパシタモジュール２２１〜２２４は、それぞれＥＤＬＣの単数又は複数セルをモジュール化したものであって、それぞれ上下方向に延びた略角柱状に形成されている。
図２に示すように、第１から第４キャパシタモジュール２２１〜２２４は、ケーシング２１０の後面２１２に沿って、水平方向に配列されている。
また、第２キャパシタモジュール２２２と第３キャパシタモジュール２２３とは、ケーシング２１０の後面２１２を正面（法線方向）から見たときに、溝部２１３を挟んで両側に振り分けて配置されている。

さらに、図２（ａ）に示すように、溝部２１３は、キャパシタユニット２００を上方から見たときに、第２キャパシタモジュール２２２と第３キャパシタモジュール２２３との間に入り込むように形成されている。すなわち、第１から第４キャパシタモジュール２２１〜２２４の後面部（図２（ａ）における下側の面部）は、溝部２１３に収容される後述するリアロッド３３０よりも反バッテリ１００側（図２（ａ）における下方）に張り出して配置されている。

第１から第３バスバー２３１〜２３３は、第１から第４キャパシタモジュール２２１〜２２４を電気的に接続する板金製の部材である。第１から第３バスバー２３１〜２３３は、第１から第４キャパシタモジュール２２１〜２２４の上面部に沿わせて配置されている。
第１バスバー２３１は、第１キャパシタモジュール２２１の負極と第２キャパシタモジュール２２２の正極とを連結するものである。
第２バスバー２３２は、第２キャパシタモジュール２２２の負極と第３キャパシタモジュール２２３の正極とを連結するものである。なお、第２バスバー２３２には、その中央部に、他の部分よりも破壊強度を小さく設定された図示しない脆弱部が設けられる。このような脆弱部は、例えば、部分的に第２バスバー２３２の厚みを小さくしたり、切り欠き部を設けることによって構成することができる。この脆弱部は、ケーシング２１０の後面２１２を正面から見たときに、溝部２１３と重なるように配置される。
第３バスバー２３３は、第３キャパシタモジュール２２３の負極と第４キャパシタモジュール２２４の正極とを連結するものである。

プラス端子２４０及びマイナス端子２５０は、ケーシング２１０の上面２１１から突き出して形成された外部出力端子である。
プラス端子２４０は、第１キャパシタモジュール２２１の正極に接続されている。
マイナス端子２５０は、第４キャパシタモジュール２２４の負極に接続されている。

固定具３００は、ホルダ３１０、フロントロッド３２０、リアロッド３３０等を備えて構成されている。
ホルダ３１０は、バッテリ１００及びキャパシタユニット２００の上面部にわたして設けられ、これらを下方へ押圧して保持する略帯板状の保持部材である。
ホルダ３１０は、バッテリ１００の上面１０１の短辺方向に沿って延びるとともに、バッテリ１００の上面１０１の長辺方向における中央部を跨ぐようにして配置されている。

フロントロッド３２０及びリアロッド３３０は、それぞれ上下方向に延びたロッド状に形成され、下端部が車体に係止されるとともに、上端部がホルダ３１０の前端部及び後端部とそれぞれ連結された連結部材である。
フロントロッド３２０は、バッテリ１００の前面部における中央部に沿って配置されている。
リアロッド３３０は、その中間部がキャパシタユニット２００の溝部２１３内に配置されている。
フロントロッド３２０及びリアロッド３３０は、その上端部にネジ部が形成され、このネジ部はホルダ３１０の両端部に形成された開口に挿入され、ナットによって締結されている。

以上説明した実施例によれば、キャパシタを搭載せず、バッテリのみを搭載する車両においてバッテリを固定するものと共用の固定具３００を用いて電源装置１を車両に搭載することができる。このとき、固定具３００のリアロッド３３０がキャパシタユニット２００の溝部２１３内に収容されることによって、従来はデッドスペースとなっていたリアロッド３３０の両側のスペースも、第１から第４キャパシタモジュール２２１〜２２４を入り込ませてキャパシタユニット２００の容量を拡大するために用いることができる。
ここで、図１にキャパシタを搭載しない車両におけるバッテリＢの外形を破線で図示する。このバッテリＢのホルダ３１０長手方向における寸法Ｌ１に対して、本実施例のバッテリ１００の寸法Ｌ２とキャパシタユニット２００の寸法Ｌ３との和は大きくなっており、このような溝部２１３を設けない場合よりもバッテリ１００及びキャパシタユニット２００の容量を大きくできることがわかる。

また、実施例によれば、キャパシタを搭載しない車両と共通の固定具３００を使用できることに加え、電源装置関連の配線がバッテリ周辺で完結するため、それ以外の部分における車両内の配線引き回しや配線貫通穴及び配線固定具の配置等に影響を与えることがない。

また、実施例のキャパシタユニット２００のケーシング２１０は、車両の衝突時等には、溝部２１３を起点として折れるように損壊することから、溝部２１３を挟んで配置された第１から第４キャパシタモジュール２２１〜２２４の破壊が防止される。
さらに、溝部２１３に隣接する第２バスバー２３２に脆弱部を設けたことによって、第２バスバー２３２がケーシング２１０の損壊時に破断し、第２キャパシタモジュール２２２と第３キャパシタモジュール２２３との電気的接続が遮断させることから、ショートが発生することを防止できる。これによって、発煙や火災の発生を防止できる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
例えば、車両用電源装置の詳細な構成や各部材の形状、材質、配置等は適宜変更することができる。例えば、車両用電源装置を車両に搭載する際の方向や、搭載箇所も特に限定されない。実施例の車両用電源装置は、一例としてエンジンルーム内に搭載されるものであったが、本発明はこれに限らず、例えばキャビン後方のラゲッジルーム内等に配置されるものにも適用することができる。
さらに、各蓄電手段の具体的構成も鉛バッテリと電気二重層キャパシタには限定されず、各蓄電手段のセル数や各セルの配置等も特に限定されない。

１ 電源装置 １０ メインフレーム
２０ ラジエータアッパサポート ３０ ヒューズボックス
１００ バッテリ １０１ 上面
１０２ プラス端子 １０３ マイナス端子
２００ キャパシタユニット ２１０ ケーシング
２１１ 上面 ２１２ 後面
２１３ 溝部
２２１ 第１キャパシタモジュール ２２２ 第２キャパシタモジュール
２２３ 第３キャパシタモジュール ２２４ 第４キャパシタモジュール
２３１ 第１バスバー ２３２ 第２バスバー
２３３ 第３バスバー ２４０ プラス端子
２５０ マイナス端子 ３００ 固定具
３１０ ホルダ ３２０ フロントロッド
３３０ リアロッド

Claims (4)

1. 略直方体状に形成された第１の蓄電手段と、
   略直方体状に形成され側面が前記第１の蓄電手段の側面と対向した状態で前記第１の蓄電手段と隣接して配置される第２の蓄電手段と、
   前記第１の蓄電手段の上面及び前記第２の蓄電手段の上面にわたして設けられ、前記第１の蓄電手段及び前記第２の蓄電手段を保持する保持部材と、
   車体から上方へ突き出して形成され、その上端部が前記保持部材と連結される連結部材と
   を備える車両用電源装置であって、
   前記第２の蓄電手段は前記第１の蓄電手段側と反対側の側面部を凹ませて形成され上下方向に略沿って延びた溝部が設けられ、
   前記連結部材の少なくとも一部が前記溝部内に収容されること
   を特徴とする車両用電源装置。
2. 前記第１の蓄電手段は２次電池を備え、
   前記第２の蓄電手段はキャパシタを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記第２の蓄電手段は単数又は複数のセルをそれぞれ有する複数のモジュールを備え、
   前記複数のモジュールは、前記第２の蓄電手段の前記溝部が設けられた側面部を正面から見たときに前記溝部を挟んで振り分けて配置されること
   を特徴とする請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記溝部を挟んで配置された複数の前記モジュールを連結し通電を可能とするバスバーを備え、
   前記バスバーの前記溝部と隣接する領域に、他の部分よりも破壊強度を低くした脆弱部を設けたこと
   を特徴とする請求項３に記載の車両用電源装置。

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