JP5211081B2

JP5211081B2 - 電気自動車の電気部品搭載構造

Info

Publication number: JP5211081B2
Application number: JP2010005092A
Authority: JP
Inventors: 誠岩佐; 宣大森; 健二田村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2030-01-13
Also published as: JP2011006050A

Description

本発明は、電気自動車の電気部品搭載構造に関する。

従来、電動モータや、インバータ、充電器等の電気部品を車両の前部に集約させて配置した電気自動車が知られている（特許文献１）。

特開平６−３０３７０４号公報

しかしながら、上記従来技術のように、電動モータや、インバータ、充電器等、比較的重い電気部品を多数集約させて配置すると、車両の重量バランスをとりにくくなるという問題があった。

そこで、本発明は、より車両の重量バランスをとりやすくすることが可能な電気自動車の電気部品搭載構造を得ることを目的とする。

本発明にあっては、低電圧電力を高電圧に変換するトランスを含む充電器と、回路ボックスと、これらの充電器および回路ボックスとは別の強電部品と、複数のバッテリを一体に含むバッテリアセンブリと、を車体に搭載した電気自動車の電気部品搭載構造であって、前記充電器の車両前後方向の前方端は、前記バッテリアセンブリの車両前後方向の後方端よりも後方側に配置され、前記強電部品と前記回路ボックスとを、前記バッテリアセンブリに対して車両前後方向の前方側に配置したことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、充電器と強電部品とが車両の前後に分散して配置される分、車両の重量バランスをとりやすくなる。

図１は、本発明の実施形態にかかる電気自動車の電気部品搭載構造の概略構成を示す側面図（一部断面図）である。図２は、本発明の実施形態にかかる電気自動車の電気部品搭載構造の概略構成を示す上方から見た平面図である。図３は、本発明の実施形態にかかる電気自動車の電気部品搭載構造の前部の側面図である。図４は、本発明の実施形態にかかる電気自動車の電気部品搭載構造の前部の車体の斜視図である。図５は、本発明の実施形態にかかる電気自動車の電気部品搭載構造の電気部品の回路構成の概要を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。各図中、ＦＲは車両前方、ＵＰは車両上方、ＷＤは車幅方向を示す。

本実施形態にかかる車両１では、車体２の前部に搭載された車両駆動用の電動モータ３Ｍによって前輪Ｗｆが駆動される。また、図１，図２等に示すように、車体２には、比較的重量の大きい電気部品として、電動モータ３Ｍの他、インバータ４、回路ボックス５、充電器６、バッテリアセンブリ７、空調システム等で用いられるＰＴＣヒータ２５（図５参照）、空調システムで用いられる電動コンプレッサ２６（図５参照）などが搭載されている。本実施形態では、これらのうち、電動モータ３Ｍ、インバータ４、回路ボックス５、ＰＴＣヒータ２５、および電動コンプレッサ２６は、車両前後方向の前部に配置され、バッテリアセンブリ７は車両前後方向の中央部に配置され、充電器６は車両前後方向の後部に配置されている。このように複数の電気部品を車両前後方向に適宜に分散して配置することによって、車両１の前後方向の重量バランスをとりやすくなっている。

図３，図４等に示すように、車両１の前部には、フロントコンパートメント８が形成されている。フロントコンパートメント８は、後側のダッシュパネル９と、車幅方向両側のフェンダパネル（図示せず）と、前側のバンパ１０ａやグリル１０ｂ等と、で囲まれた空間であり、その上側開口部をフードパネル１０ｃで開閉可能に塞がれている。そして、このフロントコンパートメント８内に、車両駆動用の電動モータ３Ｍと減速機３Ｒとを一体化したパワーユニット３や、インバータ４、回路ボックス５、ＰＴＣヒータ２５等の各種部品が収容されている。回路ボックス５は、図５に示すように、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａや、ヒューズ５ｂ、電圧計５ｃ、リレー５ｄ，５ｄａ等を筐体５ｅ（図３参照）内に収容したものとして構成することができる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａで低電圧に変換された電力はバッテリ（低電圧バッテリ）２７（図５参照）等に供給される。

そして、図４に示すように、フロントコンパートメント８の車幅方向両側には、前後方向に略沿うフロントサイドメンバ１１が延設され、フロントサイドメンバ１１の上方の車幅方向両側で、前後方向に略沿うフードリッジメンバ１２が延設されている。また、左右のフロントサイドメンバ１１間には、車幅方向に略沿うクロスメンバ１３Ｆ，１３Ｒが前後に間隔をあけて架設されている。これら二つのクロスメンバ１３Ｆ，１３Ｒには、サブメンバ１３ａ，１３ｂが取り付けられており、クロスメンバ１３Ｆ，１３Ｒの補強や、インバータ４や、回路ボックス５、ＰＴＣヒータ２５、電動コンプレッサ２６等の各種部品の取り付けなどに利用されている。本実施形態では、フロントサイドメンバ１１や、フードリッジメンバ１２、クロスメンバ１３Ｆ，１３Ｒ、サブメンバ１３ａ，１３ｂ等が、車両１の前部の車体骨格部材（車体２）に相当する。なお、電気部品の車体２への取り付けに際しては適宜にボルトやナット等の締結具やブラケット等が利用されている。

そして、本実施形態では、車両１の前部（本実施形態では前端部）に、外部から電力を供給する給電コード１４のプラグ１４ａ（図５参照）を差し込むコネクタとしての充電ポート１５が設けられている。充電ポート１５の前方は、グリル１０ｂの少なくとも一部に形成された可動蓋（図示せず）で覆われており、充電を行う際には、可動蓋を開いて充電ポート１５を前方に向けて露出できるようになっている。充電ポート１５にはハーネス１６が接続されており、給電コード１４から、プラグ１４ａ、充電ポート１５、ハーネス１６、充電器６等を介して、バッテリアセンブリ７（に収容された複数のバッテリ７ｂ）に電力が供給されるようになっている。

また、図５等に示すように、充電ポート１５としては、比較的低電圧（例えば１００Ｖ、２００Ｖ等）で充電する低電圧充電ポート１５Ｌと、高電圧（例えば５００Ｖ等）で充電する高電圧充電ポート１５Ｈと、が設けられており、充電ポート１５のそれぞれにハーネス１６が接続されている。低電圧充電ポート１５Ｌからの低電圧の電力は、低電圧を高電圧に変換するトランス（図示せず）を含む充電器６で高電圧に変換され、回路ボックス５を介してバッテリアセンブリ７内のバッテリ７ｂに供給される。また、高電圧充電ポート１５Ｈからの高電圧の電力は、回路ボックス５を介してバッテリアセンブリ７内のバッテリ７ｂに供給される。このように高電圧充電ポート１５Ｈを設けることで、充電をより急速に完了させることができる。なお、充電器６には、トランスの他、交流を直流に変換する整流回路やフィルタ等も装備される。

バッテリアセンブリ７は、図１に示すように、矩形枠状あるいはラダー状に形成されたフレーム７ａに、複数のバッテリ（高電圧バッテリ）７ｂを搭載してカバー７ｃで被覆したものとして構成されている。また、バッテリアセンブリ７内には、図５に示すように、ハーネス１６の他、コンタクタ７ｄや、スイッチボックス７ｅ、バッテリコントローラ７ｆ等も収容されている。そして、バッテリアセンブリ７は、車両１の前後方向中央部のフロアパネル１７の下方で、車体骨格部材（サイドメンバ１８や、サイドシル１９、クロスメンバ（図示せず）等）に、下方から着脱可能に取り付けてある。

また、充電器６は、図１，図２等に示すように、車両１の後部（車室１ａおよびバッテリアセンブリ７より後方）のフロアパネル１７上に配置されている。本実施形態では、リヤサイドメンバ２０間で架設されて車幅方向に略沿って伸びるクロスメンバ２１や、リヤホイールハウス２２間で架設されて車幅方向に略沿って伸びるクロスバー２３等の車体骨格部材（車体２）に、直接あるいはブラケットを介して固定されている。

図５は、本実施形態にかかる車両１（電気自動車）における回路構成の概略を示している。図中、高電圧が印加される導体部分２４を実線で示し、低電圧が印加される導体部分２４を破線で示している。また、線の太さは導体部分２４の断面積に対応しており、線が太いほど導体部分２４の断面積が大きいことを示している。また、図中、二点鎖線Ａ内は、車両１の走行中に高電圧が印加される領域を示している。

図５からもわかるように、本実施形態では、高電圧が印加される強電部品として、電動モータ３Ｍ、インバータ４、回路ボックス５、充電器６、バッテリアセンブリ７、ＰＴＣヒータ２５、電動コンプレッサ２６等が設けられているが、本実施形態では、図１に示すように、これら強電部品のうち、充電器６を車両１の後部（前後方向の車両重心Ｃｇより後方）に配置し、バッテリアセンブリ７を車両１の前後方向中央部に配置し、それら以外の強電部品（すなわち、電動モータ３Ｍ、インバータ４、回路ボックス５、ＰＴＣヒータ２５、および電動コンプレッサ２６）を車両１の前部（車両重心Ｃｇより前方）に配置している。

このように、充電器６を車両重心Ｃｇの後方に配置し、かつ、充電器６とは別の強電部品（本実施形態では、電動モータ３Ｍ、インバータ４、回路ボックス５、ＰＴＣヒータ２５、および電動コンプレッサ２６）を車両重心Ｃｇの前方に配置することで、充電器６と当該強電部品とを車両重心Ｃｇに対して前方または後方に集約して配置した場合に比べて、車両１の前後の重量バランスをとりやすくなる。

また、充電器６と、充電器６とは別の強電部品（本実施形態では、電動モータ３Ｍ、インバータ４、回路ボックス５、ＰＴＣヒータ２５、および電動コンプレッサ２６）とを、バッテリアセンブリ７を挟んで前後に配置することで、充電器６と当該強電部品とをバッテリアセンブリ７に対して前方または後方に集約して配置した場合に比べて、車両１の前後の重量バランスをとりやすくなる。また、バッテリアセンブリ７は比較的重量が大きいため、かかるレイアウトは、バッテリアセンブリ７が車両１の前後方向中央部に配置されることになる分、バッテリアセンブリ７を車両１の前部または後部に配置された場合に比べて、車両１の前後の重量バランスをとりやすくなると言うことができる。

また、低電圧の給電コード１４ならびに低電圧充電ポート１５Ｌを介して充電を行う際、充電器６ならびに充電器６に繋がるハーネス１６ａ，１６ｂには、比較的電流値の低い電流が流れる。このため、充電器６に繋がるハーネス１６ａ，１６ｂの導体部分２４の断面積は、高電圧充電ポート１５Ｈに繋がるハーネス１６ｃの導体部分２４の断面積に比べて小さくしてある。すなわち、ハーネス１６ａ，１６ｂは、ハーネス１６ｃに比べて細くすることができる。

そして、本実施形態では、図１，図２等からわかるように、低電圧充電ポート１５Ｌを車両１の前部に配置する一方、充電器６を車両１の後部に配置しているため、これらの間を接続するハーネス１６ｂは比較的長くなる。さらに、本実施形態では、ハーネス１６ａの一端をフロントコンパートメント８内にある回路ボックス５の中に導き、充電器６で生じた高電圧電力を、ハーネス１６ａ（すなわち第二のハーネス）、回路ボックス５、ならびに回路ボックス５とバッテリアセンブリ７との間のハーネス１６ｄ（すなわち第一のハーネス）を介してバッテリアセンブリ７に供給する構成となっている。このため、ハーネス１６ａも車両１の前部と後部との間で配索されて比較的長くなる。

しかし、ハーネス１６ａ，１６ｂは、上述したように、他のハーネス１６（ハーネス１６ｃ，１６ｄ等）に比べて細くすることができるため、太いハーネスを配索する場合に比べると、充電器６と充電ポート１５とを車両１の前後に離間して配置しても、ハーネス１６ｂの重量増を抑制することができるし、充電器６と回路ボックス５とを車両１の前後に離間して配置しても、ハーネス１６ａの重量増を抑制することができる。また、ハーネス１６ａ，１６ｂの設置作業も比較的容易に行うことができる。

また、仮に、充電器６に接続される高電圧のハーネス１６ａを、回路ボックス５を経由せずにバッテリアセンブリ７に直接接続する構成にすると、ハーネス１６ａの長さをより短くすることはできるが、かかる構成では、車体２に固定される強電部品と当該車体２に着脱されるバッテリアセンブリ７との間の導電経路が２系統となるため、１系統である場合に比べて、接触部分の位置合わせが難しくなる。この点、本実施形態では、充電器６からの電力を、ハーネス１６ａ（第二のハーネス）、回路ボックス５、ならびにハーネス１６ｄ（第一のハーネス）を介してバッテリアセンブリ７に供給する構成としたため、車体２に固定される強電部品（本実施形態では回路ボックス５）と車体２に対して着脱されるバッテリアセンブリ７との間の導電経路を１系統のみとすることができて、当該導電経路の接触部分の構成をより簡素化できるとともに接触部分の位置合わせがより容易になる。

また、図５を参照すれば明らかとなるように、ハーネス１６ａの回路ボックス５側（本実施形態では回路ボックス５の筐体５ｅ（図３，図５参照）内であり、かつフロントコンパートメント８内）に、充電時には接点同士が接続して非充電時には接点同士が離間するリレー５ｄａを設け、充電中にはハーネス１６ａに高電圧が印加されるが、走行中などの非充電中にはハーネス１６ａに高電圧が印加されないようにしてある。よって、比較的前後に長くなるハーネス１６ａが走行時の車両１の衝突等によって損傷を受けたとしても、このハーネス１６ａはリレー１５ｄａによって電流が流れている部分から遮断されているため、ハーネス１６ａで短絡が生じたり、ハーネス１６ａの損傷部分から車体２に漏電が生じたりすることを抑制し、安全性を向上することができる。

このように、充電器６と充電器６以外の強電部品とを車両１の前後に分けて配置するレイアウトは、車両１の前後の重量バランスと、走行時における安全性のさらなる向上とを両立することが可能な好適なものであると言える。なお、リレー５ｄの動作は図示しない制御ユニットによって電気的に制御するのが好適である。この場合、センサ等を設けて低電圧充電ポート１５Ｌへの給電コード１４の接続を検知してリレー５ｄを動作させるようにしてもよい。

そして、本実施形態では、充電器６とバッテリアセンブリ７とを除く強電部品をフロントコンパートメント８内に配置するとともに、充電ポート１５を車両１の前部に配置したため、高電圧充電ポート１５Ｈと強電部品とを接続するハーネス１６ｃの長さをより短くすることができ、比較的太いハーネス１６ｃによる重量増を抑制できるとともに、ハーネス１６ｃの配索の手間を減らすことができる。

以上、説明したように、本実施形態では、低電圧電力を高電圧に変換するトランスを含む充電器６と、充電器６とは別の強電部品（本実施形態では、電動モータ３Ｍ、インバータ４、回路ボックス５、ＰＴＣヒータ２５、および電動コンプレッサ２６）とを、車両重心Ｃｇを挟んで前後に配置した。このため、充電器６と強電部品とが車両１の前後に分散して配置される分、車両１の重量バランスをとりやすくなる。

また、本実施形態では、充電器６と当該充電器６とは別の強電部品とを、バッテリアセンブリ７を挟んで前後に配置した。かかる構成によれば、比較的重量の嵩むバッテリアセンブリ７を車両前後方向の中央部に配置するとともに、充電器６と当該強電部品とを前後に分けて配置することができるため、車両１の重量バランスをとりやすくなる。

また、本実施形態では、充電ポート１５を、充電器６よりも、当該充電器６とは別の強電部品に近い位置に、配置した。このため、充電ポート１５から充電器６を介さずにバッテリアセンブリ７を充電する導電経路を、当該強電部品（本実施形態では回路ボックス５）とバッテリアセンブリ７との間のハーネス１６ｄを利用して構成することができる分、充電ポート１５と当該強電部品（すなわち回路ボックス５）との間のハーネス１６ｃを短くし、当該ハーネス１６ｃによる重量増を抑制し、かつ配索の手間を減らすことができる。そして、ハーネス１６ｃが短くなる分、当該ハーネス１６ｃを太くしやすくなり、その分、電気抵抗を減らしてエネルギロスを減らすことができる上、電流値を上げて充電完了までの時間を短縮しやすくなるという効果もある。

また、本実施形態では、充電器６とは別の強電部品を前方に、かつ充電器６を後方に配置し、充電ポート１５を車両前部に配置した。すなわち、充電器６とは別の強電部品が車両前部のフロントコンパートメント８内に配置され、充電器６が車両後部に配置されるレイアウトにおいて、充電ポート１５からバッテリアセンブリ７に充電器６を介さずに充電する導電経路をなすハーネス１６ｃをより短くし、当該ハーネス１６ｃによる重量増を抑制し、かつその配索の手間を減らすことができる。

また、本実施形態では、充電器６とは別の強電部品（本実施形態では回路ボックス５）とバッテリアセンブリ７のバッテリ７ｂとを電気的に接続する第一のハーネスとしてのハーネス１６ｄと、充電器６とハーネス１６ｄとを電気的に接続する第二のハーネスとしてのハーネス１６ａと、ハーネス１６ａがハーネス１６ｄに対して接続された状態と遮断された状態とを切り替えるリレー５ｄａと、を設けた。よって、リレー５ｄａを制御することで、車両走行時等の非充電中には、比較的前後に長く配置されることになるハーネス１６ａに対して、高電圧が印加されないようにすることができ、車両衝突等でハーネス１６ａが損傷した場合にあっても、短絡したり漏電したりするのを抑制することができる。

また、リレー５ｄａは、強電部品（本実施形態では回路ボックス５）内に収容するのが好適である。これにより、リレー５ｄａを当該強電部品の筐体５ｅによって保護することができるとともに、ハーネス１６ａのうち筐体５ｅから露出する部分について、非充電時におけるリレー５ｄａによる遮断効果をより確実に得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、後輪駆動車にも適用することができる。また、充電器を車両前部に配置し、充電器とは別の強電部品を車両後部に配置してもよいし、充電ポートを車両後部に配置してもよい。また、充電ポートは車両前端または後端に設けることは必須ではなく、車両前部の側面や、車両後部の側面に露出するように設けてもよい。また、充電器や、バッテリアセンブリ、充電器とは別の強電部品を車体に取り付ける位置や構成についても、上記実施形態には限定されない。

Ｃｇ重心
１車両
２車体
３Ｍ電動モータ（強電部品）
４インバータ（強電部品）
５回路ボックス（強電部品）
５ｄａリレー
５ｅ筐体
６充電器
７バッテリアセンブリ
７ｂバッテリ
１４給電コード
１４ａプラグ
１５充電ポート
１５Ｈ高電圧充電ポート
１５Ｌ低電圧充電ポート
１６，１６ａ〜１６ｄハーネス
１６ａハーネス（第二のハーネス）
１６ｄハーネス（第一のハーネス）
２５ＰＴＣヒータ（強電部品）
２６電動コンプレッサ（強電部品）

Claims

外部から供給された低電圧電力を高電圧に変換するトランスを含む充電器と、回路ボックスと、高電圧が印加される、前記充電器および前記回路ボックスとは別の強電部品と、複数のバッテリを一体に含むバッテリアセンブリと、を車体に搭載した電気自動車の電気部品搭載構造において、
前記充電器の車両前後方向の前方端は、前記バッテリアセンブリの車両前後方向の後方端よりも後方側に配置され、前記強電部品と前記回路ボックスとは、前記バッテリアセンブリに対して車両前後方向の前方側に配置されたことを特徴とする電気自動車の電気部品搭載構造。
外部から電力を供給するための給電コードのプラグを接続する充電ポートを、前記充電器よりも前記強電部品に近い位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の電気部品搭載構造。
前記充電ポートを車両前部に配置したことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の電気部品搭載構造。
前記強電部品と前記バッテリアセンブリとを電気的に接続する第一のハーネスと、
前記充電器と前記第一のハーネスとを電気的に接続する第二のハーネスと、
前記第二のハーネスが前記第一のハーネスに対して接続された状態と遮断された状態とを切り替えるリレーと、
を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の電気自動車の電気部品搭載構造。