JP5690787B2 - 車両の電力制御部配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の電力制御部配置構造に関し、特に、接続及び遮断を切り替えることにより、電力装置と電力受給部との電力供給状態を制御する電力制御部を備えた車両の電力制御部配置構造に関する。

特許文献１に記載の車両用バッテリの周辺部品搭載構造では、フロアパネルの上に、組バッテリ（電力装置）と、リレー、電流センサ、及びヒューズ等を備えた電気制御ボックス（電力制御部）と、ＥＣＵボードと、を有して、衝突エネルギの一部をＥＣＵボードで吸収することで、組バッテリを保護することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１７８０８号公報

ところで、特許文献１に記載の車両用バッテリの周辺部品搭載構造では、組バッテリへの衝突時のエネルギを伝わりにくくすることが記載されているが、衝突によって組バッテリと電気制御ボックスとが干渉してしまう可能性がある。また、ＥＣＵボードの代わりに電気制御ボックスを組バッテリの外側に配置して、衝突エネルギの一部を電気制御ボックスで吸収してもよいことが記載されており、衝撃に対する電気制御ボックスの保護について十分に考慮されていない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、衝突のエネルギが加わっても、電力制御部と電力装置とが互いに干渉するのを防止することができ、電力制御部を保護することができる車両の電力制御部配置構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
車両の駆動エネルギを発生可能な電力装置（例えば、後述の実施形態におけるバッテリーユニット３１）と、
前記電力装置と電力授受可能に接続され、前記電力装置の電力を受電及び／又は前記電力装置に電力を給電可能な電力受給部（例えば、後述の実施形態における給電コネクタ６０）と、
前記電力装置と前記電力受給部との電力伝達経路上に配置され、接続及び遮断を切り替えることにより、前記電力受給部の前記電力装置からの電力の受電及び前記電力装置の前記電力受給部からの給電を制御する電力制御部（例えば、後述の実施形態におけるコンタクタユニット４２）と、
を備える車両の電力制御部配置構造であって、
前記電力制御部の少なくとも一部は、前記電力装置の鉛直下方投影面（例えば、後述の実施形態における鉛直下方投影面Ｖ）内に配置され、
前記電力装置は、前記車両の左右方向に延在する支持部材（例えば、後述の実施形態におけるＩＰＵメインフレーム３４）によって支持され、
前記支持部材は、前記車両の前後方向に延在する前後方向支持部材（例えば、後述の実施形態におけるサイドフレーム２４，２５）に固定され、
前記電力制御部は、前記支持部材から前記車両の前後方向に延在する延在部（例えば、後述の実施形態における懸架プレート４５）によって支持され、
前記延在部の鉛直方向下方には前記電力制御部が配置され、
前記延在部の鉛直方向上方には前記電力装置が配置されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記電力制御部は、前記電力装置の前記左右方向の左端よりも右方で、前記左右方向の右端よりも左方に配置され、且つ、
前記電力制御部は、前記電力装置の前記前後方向の前端よりも後方で、前記前後方向の後端よりも前方に配置されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成に加えて、
前記車両は、前記電力装置の鉛直方向下方に荷物を収容可能な第２荷室を形成する凹部（例えば、後述の実施形態における凹部領域１６ａ）を備え、
前記電力制御部は、前記凹部に配置されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３の構成に加えて、
前記電力制御部は、前記凹部の底面（例えば、後述の実施形態における底面１６ｂ）と離間して配置されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかの構成に加えて、
前記電力受給部は、前記電力装置の電力を受電し前記電力装置の電力を外部に給電及び／又は前記電力装置に電力を外部から給電し前記電力装置に電力を充電可能な接続部（例えば、後述の実施形態における給電コネクタ６０）を含み、
前記電力制御部と前記接続部とは、前記車両の前後方向視で互いにオフセットして配置されることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項３又は４の構成に加えて、
前記車両は、前記第２荷室の鉛直方向上方に開閉自在な開閉部によって仕切られた第１荷室を備え、
前記電力受給部は、前記第２荷室内に配置されることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１から５のいずれかの構成に加えて、
前記電力装置は、前記車両の荷室（例えば、後述の実施形態における荷室Ｓ）内に配置
されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電力制御部の鉛直方向上方に電力装置が配置されるので、車両の前後左右方向から衝突のエネルギが加わっても、電力制御部と電力装置とが互いに干渉するのを防止することができる。

また、電力制御部は電力装置と同じ支持部材を介して、前後方向支持部材に支持されるので、電力装置と電力制御部とに衝突エネルギが加わっても、支持部材及び前後方向支持部材で吸収することができる。

さらに、電力制御部が延在部の鉛直方向下方に配置されて、該延在部によって支持される一方、電力装置が延在部の鉛直方向上方に配置されるので、電力装置と電力制御部とが延在部によって鉛直方向に仕切られることで、衝突エネルギが加わっても電力装置と電力制御部とが干渉するのを防止することができる。

請求項２の発明によれば、電力装置の鉛直投影面から電力制御部がはみ出して配置されないので、前後方向若しくは左右方向において電力装置と電力制御部とをコンパクトに配置することができる。

請求項３の発明によれば、車両に形成された凹部の中に電力制御部が配置されるので、凹部を形成せずに電力制御部を配置した場合に比べて、前後左右方向の衝撃から電力制御部を保護することができる。

請求項４の発明によれば、電力制御部は凹部の底面と離間して配置されるので、凹部の下側からの衝撃に対して電力制御部を保護することができる。

請求項５の発明によれば、電力制御部と接続部とは前後方向視で互いにオフセットして配置されるので、接続部が前後方向に動いて電力制御部と接触するのを防止することができる。

請求項７の発明によれば、荷室内に電力装置が配置され、その鉛直方向下方に電力制御部が配置されるので、電力装置の鉛直方向上方に電力制御部が配置される場合に比べて、荷物の出し入れから電力制御部を保護することが可能で、さらに、電力制御部によって荷物を収容する空間が狭まることも防止することができる。

本実施形態の車両の概略側面図である。 本実施形態の車両後部の概略断面図である。 フロアボードを取り外した状態で示す荷室内の上面図である。 図３からバッテリーユニットを取り外した状態を示す上面図である。 荷室の後面図である。 給電コネクタの配置構造を説明するための要部斜視図である。

以下、本発明の車両の電力制御部配置構造に係る一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両１は、駆動源としての電動機２を備え、動力伝達可能に接続された駆動輪である前輪３に駆動力を伝達する。なお、本発明の車両１は、駆動源として電動機２のみを備えた電気自動車であってもよいし、駆動源として、エンジンと電動機２の両方を備えたハイブリッド車両であってもよい。

また、図１及び図２に示すように、後部座席１１のシートバック１２の後部に設けられた荷室Ｓには、電力ケーブル１３を介して電動機２と接続される電装部品ユニット３０が設けられている。荷室Ｓは、後部座席１１の後方で、開口部としてのトランクリッド１４によって、車両１１の外側と連通及び遮断可能な空間であり、本実施形態では、後部座席１１の後端部１１ａと、フロアパネル１５、下方に凹むタイヤパン１６、車両の上部を形成するルーフ部材１７、リヤウィンドウガラス１８、トランクリッド１４、左右の側壁部１９、２０又は後輪４を覆うべく車内側に膨出するホイールハウス２１、２２などによって画成されている（図２及び図３参照）。

電装部品ユニット３０は、電動機２と電力授受可能に接続され、車両１の駆動エネルギを発生可能な電力装置としてのバッテリーユニット３１と、バッテリーユニット３１の入出力電力を制御する電力制御ブロック３２と、バッテリーユニット３１と電力制御ブロック３２とを電気的に接続する配電ブロック３３と、を備える。

電力制御ブロック３２は、バッテリーユニット３１の上部に配置され、電動機２を制御するインバータ（図示せず）や、バッテリーユニット３１と電動機２との間で電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）等を備える。

配電ブロック３３は、バッテリーユニット３１及び電力制御ブロック３２の前方に設けられており、電力ケーブル１３を介して電動機２に接続されるとともに、接続端子（図示せず）や接続ケーブル２３等を介してバッテリーユニット３１及び電力制御ブロック３２に接続される。

また、図３に示すように、電装部品ユニット３０は、車両１の左右方向に延在するＩＰＵメインフレーム３４と、車両前後方向に延在する左右のＩＰＵサブフレーム３５、３６と、を介して、車両１に支持されている。図４に示すように、ＩＰＵメインフレーム３４は、タイヤパン１６の左右側縁がそれぞれ接続されて、車両前後方向に延在する左右のサイドフレーム２４，２５に固定されており、タイヤパン１６内を通過するように左右に掛け渡されている。また、ＩＰＵサブフレーム３５，３６は、後端部がＩＰＵメインフレーム３４に固定される一方、前端部がフロアパネル１５に対して左右方向に接続されたクロスメンバ２６に固定されている。バッテリーユニット３１は、その下部がＩＰＵサブフレーム３５，３６、及びＩＰＵサブフレーム３５，３６によって支持されるサポート３８に取り付けられており、従って、バッテリーユニット３１は、ＩＰＵメインフレーム３４及びＩＰＵサブフレーム３５，３６によって、クロスメンバ２６とサイドフレーム２４，２５に支持されている。

また、クロスメンバ２６とサイドフレーム２４，２５には、電装部品ユニット３０を囲うように複数の梁部材を接続することによって構成されたユニット保持枠３７が取り付けられている（図２参照）。

また、本実施形態の車両１では、バッテリーユニット３１より後方で荷室Ｓに載置されて、一端側がバッテリーユニット３１と接触または近接対向し、且つ、車両１の前後方向に延びる前後方向鉛直平面Ｐ（図５参照）と交差するように配置される仕切部材としてのフロアボード５０が設けられている。これにより、フロアボード５０は、荷室Ｓを鉛直方向に仕切り、トランクリッド１４が臨む、荷物を出し入れするための第１荷室Ｓ１と、フロアボード５０より下方の第２荷室Ｓ２とに分割される。

さらに、第２荷室Ｓ２には、バッテリーユニット３１と電力授受可能に接続され、バッテリーユニット３１の電力を受電しバッテリーユニットの電力を外部に給電するための給電コネクタ６０が設けられている。給電コネクタ６０は、高圧ケーブル４１を介して配電ブロック３３に接続されている。

図４〜図６に示すように、給電コネクタ６０は、コネクタブラケット６１及び補強プレート６２を用いて、サイドフレーム２４とＩＰＵメインフレーム３４に支持されている。具体的に、コネクタブラケット６１の右端部は、補強プレート６２とボルト締結されており、この補強プレート６２がサイドフレーム２４の側面にボルト締結されることで、コネクタブラケット６１が補強プレート６２を介してサイドフレーム２４に支持される。また、コネクタブラケット６１の前端部は、ＩＰＵメインフレーム３４に接合されて下方に延在する補助プレート６３に接合されており、コネクタブラケット６１が、補助プレート６３を介してＩＰＵメインフレーム３４に支持される。従って、給電コネクタ６０は、サイドフレーム２４とＩＰＵメインフレーム３４によって形成されるコーナー部分で、サイドフレーム２４とＩＰＵメインフレーム３４に強固に固定される。

また、コネクタブラケット６１は、板状部材を折り曲げ加工することで形成されており、コネクタブラケット６１の給電コネクタ取付面６１ａは、図２及び図５に示すように、給電コネクタ６０が指向する方向Ｌ１が、車両１の前後方向鉛直平面Ｐと平行で、且つ、トランクリッド１４を向くようにして、サイドフレーム２４とＩＰＵメインフレーム３４に支持される。これにより、第２荷室Ｓ２が開放されるようにフロアボード５０を開いた状態で、給電コネクタ６０への給電ガン７０の脱着作業を確実に行うことができ、給電コネクタ６０が破損するのを防止することができる。

また、図２に戻って、バッテリーユニット３１と給電コネクタ６０との電力伝達経路となる高圧ケーブル４１の途中には、連通と遮断とを切り替えることにより、バッテリーユニット３１と給電コネクタ６０との電力供給状態を制御する電力制御部としてのコンタクタユニット４２が設けられている。

コンタクタユニット４２は、図５に示すように、コンタクタボード（図示せず）と、コンタクタボードを収容するユニットケース４３と、ユニットケース４３の上方を覆うケースカバー４４と、を備える。図４にも示すように、このコンタクタユニット４２は、ＩＰＵメインフレーム３４から車両１の前後方向に延在する延在部としての懸架プレート４５にケースカバー４４を取り付けることで、懸架プレート４５によって支持されている。また、懸架プレート４５が、フロアパネル１５とＩＰＵメインフレーム３４とに掛け渡されることで、コンタクタユニット４２は、第２荷室、特に、ＩＰＵメインフレーム３４に対して前方のタイヤパン１６内に、タイヤパン１６の壁面から離間した状態で収容される。具体的には、図２に示すように、コンタクタユニット４２は、タイヤパン１６内で、バッテリーユニット３１の鉛直方向下方に設けられた凹部領域１６ａに配置され、また、この凹部領域１６ａの底面１６ｂから離間して配置される。

従って、図５に示すように、ＩＰＵサブフレーム３５，３６と懸架プレート４５は、ＩＰＵメインフレーム３４の上面に固定されて略水平に前後方向に延在し、バッテリーユニット３１は、ＩＰＵサブフレーム３５，３６の上面に、コンタクタユニット４２は、懸架プレート４５の下面にそれぞれ固定される。これにより、コンタクタユニット４２が懸架プレート４５の鉛直方向下方に配置される一方、バッテリーユニット３１は、懸架プレート４５の鉛直方向上方に配置されることになる。

また、コンタクタユニット４２は、図３に示すように、バッテリーユニット３１の鉛直方向投影面Ｖ内に配置される。即ち、コンタクタユニット４２は、バッテリーユニット３１の左右方向の左端３１Ｌよりも右方で、左右方向の右端３１Ｒよりも左方に配置され、且つ、バッテリーユニット３１の前後方向の前端３１Ｆよりも後方で、前後方向の後端３１Ｂよりも前方に配置される。特に、コンタクタユニット４２は、その左右側面がＩＰＵサブフレーム３５，３６の外側面よりも左右方向において内側となるような大きさに形成されている。

ケースカバー４４は、懸架プレート４５に締結固定された状態でＩＰＵサブフレーム３５，３６と干渉しないように、左右方向両側部が懸架プレート４５との取付け部分に対して下方となるように屈曲して形成されている。また、コンタクタユニット４２と給電コネクタ６０とは、車両１の前後方向視で互いにオフセットして配置されている。

また、図４に示すように、コンタクタユニット４２に対して給電コネクタ側の上流側高圧ケーブル４１ａは、コンタクタユニット４２の側面に接続され、また、配電ブロック３３側の下流側高圧ケーブル４１ｂは、コンタクタユニット４２の前面に接続されている。

また、図２及び図３に示すように、フロアボード５０の鉛直方向よりも下方の第２荷室Ｓ２、即ち、ＩＰＵメインフレーム３４に対して車両の前後方向後方のタイヤパン１６内で、給電コネクタ６０が配置されている以外のスペースには、フロアボックス７５が配置されている。このフロアボックス７５には、パンク修理キット（図示せず）や充電ガン（図示せず）などを収容するための収容凹部７６，７７が形成されている。
なお、図２に示すように、タイヤパン１６の底面の中央位置には、ドレンバルブ８０が取り付けられている。

以上説明したように、本実施形態に係る車両１の電力制御部配置構造によれば、車両１の駆動エネルギを発生可能なバッテリーユニット３１と、バッテリーユニット３１と電力授受可能に接続され、バッテリーユニット３１の電力を受電及び／又はバッテリーユニット３１に電力を給電可能な給電コネクタ６０と、バッテリーユニット３１と給電コネクタ６０との電力伝達経路上に配置され、接続及び遮断を切り替えることにより、バッテリーユニット３１と給電コネクタ６０との電力供給状態を制御するコンタクタユニット４２と、を備える。そして、コンタクタユニット４２は、バッテリーユニット３１の鉛直下方投影面Ｖ内に配置される。これにより、コンタクタユニット４２の鉛直方向上方にバッテリーユニット３１が配置されるので、車両１の前後左右方向から衝突のエネルギが加わっても、コンタクタユニット４２とバッテリーユニット３１とが互いに干渉するのを防止することができる。

また、バッテリーユニット３１は、車両１の左右方向に延在するＩＰＵメインフレーム３４によって支持され、ＩＰＵメインフレーム３４は、車両１の前後方向に延在するサイドフレーム２４，２５に固定され、さらに、コンタクタユニット４２は、ＩＰＵメインフレーム３４によって支持される。即ち、コンタクタユニット４２はバッテリーユニット３１と同じＩＰＵメインフレーム３４を介して、サイドフレーム２４，２５に支持されるので、バッテリーユニット３１とコンタクタユニット４２とに衝突エネルギが加わっても、ＩＰＵメインフレーム３４及びサイドフレーム２４，２５で吸収することができる。

また、コンタクタユニット４２は、ＩＰＵメインフレーム３４から車両１の前後方向に延在する懸架プレート４５によって支持され、懸架プレート４５の鉛直方向下方にはコンタクタユニット４２が配置され、懸架プレート４５の鉛直方向上方にはバッテリーユニット３１が配置される。これにより、バッテリーユニット３１とコンタクタユニット４２とが懸架プレート４５によって鉛直方向に仕切られることで、衝突エネルギが加わってもバッテリーユニット３１とコンタクタユニット４２とが干渉するのを防止することができる。

また、コンタクタユニット４２は、バッテリーユニット３１の左右方向の左端３１Ｌよりも右方で、左右方向の右端３１Ｒよりも左方に配置され、且つ、コンタクタユニット４２は、バッテリーユニット３１の前記前後方向の前端３１Ｆよりも後方で、前後方向の後端３１Ｂよりも前方に配置される。これにより、バッテリーユニット３１の鉛直投影面からコンタクタユニット４２がはみ出して配置されないので、前後方向若しくは左右方向においてバッテリーユニット３１とコンタクタユニット４２とをコンパクトに配置することができる。

また、車両１は、バッテリーユニット３１の鉛直方向下方に凹部領域１６ａを備え、コンタクタユニット４２は、凹部領域１６ａに配置される。これにより、凹部を形成せずにコンタクタユニット４２を配置した場合に比べて、前後左右方向の衝撃からコンタクタユニット４２を保護することができる。

また、コンタクタユニット４２は、凹部領域１６ａの底面１６ｂと離間して配置されるので、凹部領域１６ａの下側からの衝撃に対してコンタクタユニット４２を保護することができる。

また、バッテリーユニット３１の電力を受電しバッテリーユニット３１の電力を外部に給電可能な給電コネクタ６０と、コンタクタユニット４２とが、車両１の前後方向視で互いにオフセットして配置されるので、給電コネクタ６０が前後方向に動いてコンタクタユニット４２と接触するのを防止することができる。

また、バッテリーユニット３１は、車両１の荷室Ｓ内に配置される。これにより、荷室Ｓ内にバッテリーユニット３１が配置され、その鉛直方向下方にコンタクタユニット４２が配置されるので、バッテリーユニット３１の鉛直方向上方にコンタクタユニット４２が配置される場合に比べて、荷物の出し入れからコンタクタユニット４２を保護することが可能で、さらに、コンタクタユニット４２によって荷物を収容する空間が狭まることも防止することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明の電力装置としては、本実施形態のバッテリーユニットの代わりに、発電機として機能する電動機が設けられてもよい。

また、本発明の接続部としては、給電コネクタの代わりに、電力装置に電力を外部から給電し電力装置に電力を充電可能な充電コネクタとしてもよい。
また、本発明の電力受給部としては、電力装置の電力を受電及び／又は電力装置に電力を給電可能なものであればよく、給電コネクタや充電コネクタの代わりに、例えば、電動機であってもよい。即ち、電力制御部は、電力装置と給電コネクタとの電力伝達経路上、電力装置と充電コネクタとの電力伝達経路上、電力装置と電動機との電力伝達経路上のいずれに配置される場合にも適用できる。

また、本実施形態では、電力制御部としてのコンタクタユニット４２の全体が、バッテリーユニット３１の鉛直方向投影面Ｖ内に配置されているが、電力制御部の少なくとも一部が、該鉛直方向投影面Ｖ内に配置される構成であっても本発明の効果を奏する。

また、本発明の凹部は、本実施形態のようなタイヤパン１６の凹部領域１６ａに限定されず、タイヤパンと別に形成される凹部であってもよい。

１ 車両
１４ トランクリッド
１６ タイヤパン
１６ａ 凹部領域（凹部）
１６ｂ 底面
２４，２５ サイドフレーム（前後方向支持部材）
３１ バッテリーユニット（電力装置）
３４ ＩＰＵメインフレーム（支持部材）
３５，３６ ＩＰＵサブフレーム
４２ コンタクタユニット（電力制御部）
４５ 懸架プレート（延在部）
５０ フロアボード
６０ 給電コネクタ（電力受給部、接続部）
７０ 給電ガン
Ｐ 前後方向鉛直平面
Ｓ 荷室
Ｓ１ 第１荷室
Ｓ２ 第２荷室
Ｖ 鉛直下方投影面

Claims (7)

1. 車両の駆動エネルギを発生可能な電力装置と、
   前記電力装置と電力授受可能に接続され、前記電力装置の電力を受電及び／又は前記電力装置に電力を給電可能な電力受給部と、
   前記電力装置と前記電力受給部との電力伝達経路上に配置され、接続及び遮断を切り替えることにより、前記電力受給部の前記電力装置からの電力の受電及び前記電力装置の前記電力受給部からの給電を制御する電力制御部と、
   を備える車両の電力制御部配置構造であって、
   前記電力制御部の少なくとも一部は、前記電力装置の鉛直下方投影面内に配置され、
   前記電力装置は、前記車両の左右方向に延在する支持部材によって支持され、
   前記支持部材は、前記車両の前後方向に延在する前後方向支持部材に固定され、
   前記電力制御部は、前記支持部材から前記車両の前後方向に延在する延在部によって支持され、
   前記延在部の鉛直方向下方には前記電力制御部が配置され、
   前記延在部の鉛直方向上方には前記電力装置が配置されることを特徴とする車両の電力制御部配置構造。
2. 前記電力制御部は、前記電力装置の前記左右方向の左端よりも右方で、前記左右方向の右端よりも左方に配置され、且つ、
   前記電力制御部は、前記電力装置の前記前後方向の前端よりも後方で、前記前後方向の後端よりも前方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両の電力制御部配置構造。
3. 前記車両は、前記電力装置の鉛直方向下方に荷物を収容可能な第２荷室を形成する凹部を備え、
   前記電力制御部は、前記凹部に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の電力制御部配置構造。
4. 前記電力制御部は、前記凹部の底面と離間して配置されることを特徴とする請求項３に記載の車両の電力制御部配置構造。
5. 前記電力受給部は、前記電力装置の電力を受電し前記電力装置の電力を外部に給電及び／又は前記電力装置に電力を外部から給電し前記電力装置に電力を充電可能な接続部を含み、
   前記電力制御部と前記接続部とは、前記車両の前後方向視で互いにオフセットして配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両の電力制御部配置構造。
6. 前記車両は、前記第２荷室の鉛直方向上方に開閉自在な開閉部によって仕切られた第１荷室を備え、
   前記電力受給部は、前記第２荷室内に配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の車両の電力制御部配置構造。
7. 前記電力装置は、前記車両の荷室内に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両の電力制御部配置構造。

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