JP2010241291A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】充電時の作業性に優れた車両、を提供する。
【解決手段】ハイブリッド自動車は、外部電源から車両本体に電力を供給するための充電ケーブル２１と、発熱体であるエンジン１０４が配置されるエンジンルーム４２と、エンジンルーム４２に設けられ、充電ケーブル２１を収容するケーブル収容部３１とを備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、一般的には、車両に関し、より特定的には、外部電源から車両本体に電力を供給するための充電ケーブルを搭載する車両に関する。

従来の車両に関して、たとえば、特開２０００−２５５２４８号公報には、寒いが故に起こすであろう事故などの社会損失を未然に防止するとともに、暖機運転を少なくして公害を防止することを目的とした車両用暖機装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された車両用暖機装置においては、自動車の後部のバンパー内部に、ケーブルを巻き取るリールが設けられている。リールから引き出されたケーブルが外部電源に接続されることによって、電気エネルギが、車両の暖機運転制御回路に導かれる。

また、特開平８−３３１２１号公報には、各家庭に供給されている商用電源を充電電源として、電気自動車のバッテリの充電に利用でき、さらに小型で設置スペースをとらない電気自動車用充電装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された充電装置においては、リールタイプの充電ケーブル収納装置がガレージ内に設置されている。

また、特開２００３−２４４８３２号公報には、充電コードの収納スペースを小さくしながら、充電時のコードの発熱を抑制することを目的とした電気自動車が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示された電気自動車には、バッテリ充電用のコードとして用いられる巻取り式コードが搭載されている。

特開２０００−２５５２４８号公報 特開平８−３３１２１号公報 特開２００３−２４４８３２号公報

近年、環境に配慮した自動車として、車輪の駆動にモータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車が注目を集めている。このようなハイブリッド自動車において、外部から充電可能な構成にすることが検討されている。この場合、家庭用電源などを用いて充電を行なうことにより、燃料補給にガソリンスタンドに出向く回数が減り、ドライバーにとって便利になるとともに、安価な深夜電力等の利用によりコスト面でも見合うことも考えられる。

一方、上述の特許文献１に記載の自動車においては、充電用のケーブルを車両に搭載し、このケーブルを用いて外部電源から車両本体側に電力を供給している。しかしながら、ケーブルを巻き取るためのリールが自動車の後部のバンパー内部に設けられているため、たとえば寒冷地において充電を行なう場合などには、ケーブルが冷たくなったり、低温のためケーブルを覆う樹脂が硬くなったりする。その結果、充電を行なう者がケーブルを取り扱い難くなり、充電時の作業性が損なわれるおそれがある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、充電時の作業性に優れた車両を提供することである。

この発明に従った車両は、外部電源から車両本体に電力を供給するための充電ケーブルと、発熱体が配置されるエンジンルームと、エンジンルームに設けられ、充電ケーブルを収容するケーブル収容部とを備える。

このように構成された車両によれば、発熱体から発生する熱によって温度上昇するエンジンルームに、ケーブル収容部が設けられる。これにより、充電ケーブルの温度低下や硬化を防ぎ、充電ケーブルを取り扱う際の作業性を向上させることができる。

また好ましくは、ケーブル収容部は、発熱体の直上に設けられる。このように構成された車両によれば、発熱体で発生した熱を効率よく、充電ケーブルの温度低下の防止に寄与させることができる。

また好ましくは、ハイブリッド自動車は、エンジンルームの開口部を覆うエンジンフードをさらに備える。ケーブル収容部は、エンジンフードの裏面に設けられる。このように構成された車両によれば、エンジンフードは、発熱体から発生する熱によって常時、高温に保たれている。このため、そのエンジンフードの裏面にケーブル収容部を設けることによって、充電ケーブルの温度低下や硬化をより効果的に防ぐことができる。

また好ましくは、ケーブル収容部は、ケーブルリールを有する。ケーブルリールは、回転可能な軸部材を含み、その軸部材の外周上に充電ケーブルが巻回される。このように構成された車両によれば、充電ケーブルの取り出し時もしくは収容時の作業性を向上させることができる。

また好ましくは、車両は、エンジンルームに配置され、冷媒を供給するために設けられるアクチュエータをさらに備える。軸部材は、そのアクチュエータにより回転駆動される。このように構成された車両によれば、冷媒供給用という別の目的で設けられたアクチュエータを利用して、ケーブルリールを駆動させることができる。

また好ましくは、車両は、エンジンルームに配置されるパワーステアリング駆動用のモータをさらに備える。軸部材は、そのモータにより回転駆動される。このように構成された車両によれば、パワーステアリング駆動用という別の目的で設けられたモータを利用して、ケーブルリールを駆動させることができる。

また好ましくは、発熱体は、エンジンもしくはインバータである。このように構成された車両によれば、エンジンもしくはインバータから発生する熱によって、充電ケーブルの温度低下や硬化を防ぐことができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、充電時の作業性に優れた車両を提供することができる。

この発明の実施の形態１におけるハイブリッド自動車の外観を示す斜視図である。 図１中のハイブリッド自動車の概略構成を示すブロック図である。 図１中のハイブリッド自動車のエンジンルームを示す平面図である。 図３中のエンジンルームを車両側方から見た断面図である。 この発明の実施の形態２におけるハイブリッド自動車のエンジンルームを示す平面図である。 図５中のエンジンルームを車両側方から見た断面図である。 図５および図６中に示すケーブルリールの自動巻き取り装置を模式的に表わした図である。 図７中の自動巻き取り装置の制御の流れを示すフローチャート図である。 図５中のハイブリッド自動車の第１変形例を示す平面図である。 図５中のハイブリッド自動車の第２変形例を示す平面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるハイブリッド自動車の外観を示す斜視図である。図２は、図１中のハイブリッド自動車の概略構成を示すブロック図である。

図１および図２を参照して、ハイブリッド自動車１００は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリ（２次電池）から電力供給されるモータとを動力源とする。

まず、ハイブリッド自動車１００の全体構成について説明すると、ハイブリッド自動車１００は、エンジン１０４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構１０３と、バッテリＢと、コンデンサＣと、リアクトルＬと、コンバータ１１０およびインバータ１２０，１３０と、車両ＥＣＵ（electronic control unit）１６０とを有する。

動力分割機構１０３は、エンジン１０４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されており、これらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構１０３としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構が用いられる。この３つの回転軸は、エンジン１０４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸に接続されている。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空とし、その中心にエンジン１０４のクランク軸を通すことによって、動力分割機構１０３にエンジン１０４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪１０２に結合されている。動力分割機構１０３の内部には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機がさらに組み込まれてもよい。

モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１０４によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン１０４の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車１００に組み込まれている。モータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド自動車１００の駆動輪である車輪１０２を駆動する電動機としてハイブリッド自動車１００に組み込まれている。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、三相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルからなる三相コイルをステータコイルとして含む。

モータジェネレータＭＧ１は、エンジン出力を用いて三相交流電圧を発生し、その発生した三相交流電圧をインバータ１２０へ出力する。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ１２０から受ける三相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジン１０４の始動を行なう。

モータジェネレータＭＧ２は、インバータ１３０から受ける三相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、三相交流電圧を発生してインバータ１３０へ出力する。

バッテリＢとしては、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池などの２次電池を用いることができる。また、バッテリＢに替えて、大容量の電気２重層コンデンサを用いることもできる。

本実施の形態におけるハイブリッド自動車１００は、家庭用電源などの外部電源からの電力供給を受けることによってバッテリＢに充電可能なように構成されている。

より具体的には、ハイブリッド自動車１００は、充電部１９１をさらに有する。充電部１９１とバッテリＢとの間には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０および切り替え機構１５０が設けられている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０は、充電部１９１を通じて外部電源から供給された交流電流を直流電流に変換するとともに、所定の電圧とする。切り替え機構１５０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０とバッテリＢとの間に設けられている。切り替え機構１５０は、車両ＥＣＵ１６０からの信号に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０およびバッテリＢ間の通電状態のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

本実施の形態におけるハイブリッド自動車１００においては、充電部１９１が、ドライバーシート側のフロントフェンダに設けられている。充電部１９１の設置場所は、ドライバーシート側のフロントフェンダに限られず、たとえば、パッセンジャーシート側のフロントフェンダやリヤフェンダなどであってもよい。

ハイブリッド自動車１００は、充電ケーブル２１をさらに有する。充電ケーブル２１は、長尺の電気ケーブルから形成されており、その両端にそれぞれコネクタ２２およびコネクタ２３を有する。

コネクタ２２は、家庭用電源のコンセント等、外部電源に対して接続可能に設けられている。コネクタ２３は、車両本体側に設けられた充電部１９１に対して接続可能に設けられている。バッテリＢの充電作業時、コネクタ２２およびコネクタ２３がそれぞれ外部電源および充電部１９１に差し込まれ、充電ケーブル２１を通じて、外部電源から車両本体側に電力が供給される。

充電ケーブル２１は、常時ハイブリッド自動車１００に搭載されており、バッテリＢの充電作業時にその搭載場所から降ろされて使用される。続いて、ハイブリッド自動車１００に設けられた充電ケーブル２１の搭載構造について説明する。

図３は、図１中のハイブリッド自動車のエンジンルームを示す平面図である。図４は、図３中のエンジンルームを車両側方から見た断面図である。

図３および図４を参照して、ハイブリッド自動車１００の車両前方部には、エンジン１０４を収容するエンジンルーム４２が設けられている。エンジンルーム４２は、上面に開口部を有して形成されている。エンジンルーム４２には、その開口部を覆うように開閉自在なエンジンフード（ボンネット）４１が設けられている。エンジンルーム４２の車両前方側には、エンジンルーム４２内に外気を取り込むためのフロントグリル４４が設けられている。エンジンルーム４２の車両側方側には、左右のフロントフェンダ４３が設けられている。

ハイブリッド自動車１００は、充電ケーブル２１を収容するためのケーブル収容部３１をさらに有する。ケーブル収容部３１は、エンジンルーム４２に設けられている。

ケーブル収容部３１の構造についてより具体的に説明すると、ケーブル収容部３１は、ケーブル収容ボックス３２を有して構成されている。ケーブル収容ボックス３２は、箱形状を有し、エンジンフード４１の裏面（エンジンルーム４２の内側に面する表面）に設けられている。ケーブル収容ボックス３２は、エンジン１０４の直上に設けられている。すなわち、ケーブル収容ボックス３２は、エンジンフード４１とエンジン１０４との間に設けられている。充電ケーブル２１は、束ねられた状態でケーブル収容ボックス３２の内部に収容されている。

なお、エンジンルーム４２には、エンジン１０４に加えて、図２中のインバータ１２０，１３０が配置されている。ケーブル収容ボックス３２は、発熱体としてのインバータ１２０，１３０の直上に設けられてもよい。

外部電源からの電力供給が可能に構成されたハイブリッド自動車において、充電ケーブル２１を屋外や車両室内以外の車両上に搭載する場合が想定される。しかしながら、この場合、時期が冬季であったり、場所が寒冷地であったりすると、ケーブル自体が低温となり、硬くなってしまう。これにより、充電ケーブル２１を延ばし難くなって、充電作業時の作業者への負担が増大したり、硬くなった充電ケーブル２１によって車両を傷付けたりするおそれがある。このような問題を解決するために空調された車両室内に充電ケーブル２１を保管する方法も考えられるが、この場合、汚れてしまった充電ケーブル２１を車両室内に保管することとなり、埃や泥によって室内を汚してしまう可能性がある。

これに対して、本実施の形態におけるハイブリッド自動車１００においては、ケーブル収容ボックス３２が、エンジン１０４もしくはインバータ１２０，１３０からの放熱によって高温となったエンジンルーム４２に設けられている。これにより、ケーブル収容ボックス３２に収容された充電ケーブル２１が低温になり、ケーブルが硬くなることを防ぐことができる。特に本実施の形態では、ケーブル収容ボックス３２が、常に高い温度に維持されるエンジンフード４１の裏面に設けられるとともに、発熱体であるエンジン１０４の直上に配置されている。このため、充電ケーブル２１の温度低下や硬化を防ぐ上記効果をより有効に奏することができる。

さらに、ケーブル収容ボックス３２が設けられるエンジンフード４１の付近は、乗用車の場合、大人のひざから腰にかけての高さとなる。このため、充電ケーブル２１の取り出し時もしくは収容時の操作が行ない易く、充電時の作業者の負担を軽減することができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるハイブリッド自動車１００の構造についてまとめて説明すると、車両としてのハイブリッド自動車１００は、外部電源から車両本体に電力を供給するための充電ケーブル２１と、発熱体としてのエンジン１０４が配置されるエンジンルーム４２と、エンジンルーム４２に設けられ、充電ケーブル２１を収容するケーブル収容部３１とを備える。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるハイブリッド自動車１００によれば、ケーブル収容部３１をエンジンルーム４２に設けることによって、充電ケーブル２１の温度低下や硬化を防ぐことができる。これにより、充電ケーブル２１の取り扱いを容易とし、充電時の作業性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、充電ケーブル２１を車両本体側および外部電源側のそれぞれにコネクタを有するタイプとして説明したが、充電ケーブル２１は外部電源側にのみコネクタを有するタイプであってもよい。この場合、ケーブル収容部３１に収容された充電ケーブル２１がコネクタ２２側の端部から引き出され、コネクタ２２が外部電源に接続されることによって、充電作業が実施される。

（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２におけるハイブリッド自動車のエンジンルームを示す平面図である。図６は、図５中のエンジンルームを車両側方から見た断面図である。本実施の形態におけるハイブリッド自動車は、実施の形態１におけるハイブリッド自動車１００と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り返さない。

図５および図６を参照して、本実施の形態では、ケーブル収容部３１として、図４中のケーブル収容ボックス３２に替えてケーブルリール３５が設けられている。ケーブルリール３５は、回転可能に支持されたリールシャフト３６を有する。充電ケーブル２１は、リールシャフト３６の外周上に巻回されている。ケーブルリール３５から充電ケーブル２１が引き出された状態でリールシャフト３６を所定の方向に回転させることによって、充電ケーブル２１がリールシャフト３６に巻き取られる。

本実施の形態では、ケーブルリール３５が、リールシャフト３６の回転軸が車両前後方向に延びるように配置されている。すなわち、本実施の形態では、充電作業時に充電ケーブル２１が、エンジンルーム４２の車両側方に設けられたフロントフェンダ４３側から引き出される。

図７は、図５および図６中に示すケーブルリールの自動巻き取り装置を模式的に表わした図である。図５から図７を参照して、ケーブルリール３５には、充電完了後、充電ケーブル２１をリールシャフト３６に自動的に巻き取るための巻き取り装置が設けられている。以下、その巻き取り装置の構造について説明する。

エンジンルーム４２には、発熱するエンジン１０４やインバータ１２０，１３０などに冷却水を供給するためのウォータポンプ５１が設けられている。ウォータポンプ５１は、ウォータポンプ用モータ５２と、ウォータポンプ用モータ５２の駆動に伴って冷却水を圧送するウォータポンプ本体５３とから構成されている。

本実施の形態では、リールシャフト３６に対してその回転軸方向に被駆動軸３８が連設されている。被駆動軸３８は、連結機構としての電磁クラッチ５７を介して、ウォータポンプ用モータ５２の駆動軸５４に接続されている。電磁クラッチ５７は、被駆動軸３８および駆動軸５４間を連結し、もしくはその連結を解除する。電磁クラッチ５７によって被駆動軸３８および駆動軸５４間が連結されたとき、ウォータポンプ用モータ５２の回転力が電磁クラッチ５７を通じてリールシャフト３６に伝達される。

図８は、図７中の自動巻き取り装置の制御の流れを示すフローチャート図である。図７および図８を参照して、ハイブリッド自動車には、自動巻き取り用スイッチ６２および制御装置としてのＥＣＵ６１が設けられている。

充電終了後に充電ケーブル２１をリールシャフト３６に巻き取る場合、作業者は、自動巻き取り用スイッチ６２を操作してＯＮとする。自動巻き取り用スイッチ６２がＯＮにされると、電磁クラッチ５７は、ＥＣＵ６１からの連結信号を受けて、被駆動軸３８および駆動軸５４間を連結させる。次に、ウォータポンプ用モータ５２は、ＥＣＵ６１からのトルク指令を受けて、充電ケーブル２１を巻き取る際に適したトルクＡにより回転する。これにより、ウォータポンプ用モータ５２の回転力がリールシャフト３６に伝達され、充電ケーブル２１が順次、リールシャフト３６に巻き取られていく。

一方、自動巻き取り用スイッチ６２がオフにされているとき、被駆動軸３８および駆動軸５４間の連結が解除されている。この場合、ウォータポンプ用モータ５２は、ＥＣＵ６１からのトルク指令を受けて、冷却水を圧送する際に適したトルクＢにより回転する。

このような構成によれば、ケーブル収容部３１としてケーブルリール３５を利用することによって、作業者は、充電ケーブル２１の引き出し、収容を行ない易くなるため、充電時の作業性をさらに向上させることができる。この際、ケーブルリール３５の自動巻き取り装置として、エンジンルーム４２内に備え付けのウォータポンプ用モータ５２を流用するため、簡易な構成によって充電時の作業性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、ケーブルリール３５の自動巻き取り装置に、ウォータポンプ用モータ５２を用いたが、本発明はこれに限られるものではない。たとえば、自動巻き取り装置として、エアコンディショナの冷媒を圧縮し、循環させるためのコンプレッサを用いてもよいし、パワーステアリング駆動用のモータを用いてもよい。

図９は、図５中のハイブリッド自動車の第１変形例を示す平面図である。図９を参照して、本変形例では、ケーブルリール３５が、リールシャフト３６の回転軸が車両幅方向に延びるように配置されている。すなわち、本変形例では、充電作業時に充電ケーブル２１が、エンジンルーム４２の車両前方に設けられたフロントグリル４４側から引き出される。

図１０は、図５中のハイブリッド自動車の第２変形例を示す平面図である。図１０を参照して、本変形例では、フロントグリル４４に、ケーブル引き出し口６６が設けられている。ケーブル引き出し口６６は、エンジンルーム４２内と外部空間とを連通させる開口部により形成されている。ケーブルリール３５に巻回された充電ケーブル２１は、エンジンルーム４２からケーブル引き出し口６６を通じて外側に引き出される。このような構成によれば、充電作業時、エンジンフード４１を開けることなく、充電ケーブル２１をエンジンルーム４２から引き出すことができる。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるハイブリッド自動車によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

なお、以上に説明した実施の形態１〜２に記載のハイブリッド自動車の構造を適宜組み合わせて、新たな車両を構成してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、エンジンと、バッテリから電力供給されるモータとを動力源として備えるハイブリッド自動車に利用される。

２１ 充電ケーブル、２２，２３ コネクタ、３１ ケーブル収容部、３２ ケーブル収容ボックス、３５ ケーブルリール、３６ リールシャフト、３８ 被駆動軸、４１ エンジンフード、４２ エンジンルーム、４３ フロントフェンダ、４４ フロントグリル、５１ ウォータポンプ、５２ ウォータポンプ用モータ、５３ ブレードウォータポンプ本体、５４ 駆動軸、５７ 電磁クラッチ、６２ 自動巻き取り用スイッチ、６６ ケーブル引き出し口、１００ ハイブリッド自動車、１０２ 車輪、１０３ 動力分割機構、１０４ エンジン、１１０ コンバータ、１２０，１３０ インバータ、１４０ コンバータ、１５０ 切り替え機構、１９１ 充電部。

Claims (7)

1. 外部電源から車両本体に電力を供給するための充電ケーブルと、
   発熱体が配置されるエンジンルームと、
   前記エンジンルームに設けられ、前記充電ケーブルを収容するケーブル収容部とを備える、車両。
2. 前記ケーブル収容部は、前記発熱体の直上に設けられる、請求項１に記載の車両。
3. 前記エンジンルームの開口部を覆うエンジンフードをさらに備え、
   前記ケーブル収容部は、前記エンジンフードの裏面に設けられる、請求項１または２に記載の車両。
4. 前記ケーブル収容部は、回転可能な軸部材を含み、前記軸部材の外周上に前記充電ケーブルが巻回されるケーブルリールを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両。
5. 前記エンジンルームに配置され、冷媒を供給するために設けられるアクチュエータをさらに備え、
   前記軸部材は、前記アクチュエータにより回転駆動される、請求項４に記載の車両。
6. 前記エンジンルームに配置されるパワーステアリング駆動用のモータをさらに備え、
   前記軸部材は、前記モータにより回転駆動される、請求項４に記載の車両。
7. 前記発熱体は、エンジンもしくはインバータである、請求項１から６のいずれか１項に記載の車両。

Images