JP5950093B2 - 車両用給電システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両用給電システムに係わり、特に、車輪を駆動する電気モータと、電気モータに電力を供給するバッテリと、を有する車両に搭載され、バッテリから車両外に電力を供給するための車両用給電システムに関する。
従来より、電気自動車やハイブリッド自動車等、バッテリから電気モータに電力を供給し、この電気モータにより車輪を駆動する車両が知られている。
これらの電気自動車やハイブリッド自動車において、近年では、バッテリから車両外に電力を供給するための車両用給電システムも提案されている。例えば、接続装置を介して車両と住宅内の電力線との間において電力を授受可能なように構成された電力システムが知られている(特許文献1)。
また、駐車スペースに設置された電力供給設備を介して電気自動車のバッテリから外部系統設備に電力を供給する電力供給システムも知られている(特許文献2)。
特開2008−054439号公報 特開2007−252117号公報
電力供給設備等の外部設備を介することとすると、給電を行う場所が限られてしまう。外部設備を介さずに、任意の場所で給電を行うためには、バッテリから供給される直流電流を商用電源電圧(例えば100V)の交流電流に変換するインバータや、インバータにより変換された交流電流をコンセントを介して出力するコントロールボックス等の電装品を車両に搭載する必要がある。
これらのインバータやコントロールボックスが備える電子部品は、使用中に発熱することから、これらの電子部品を許容温度以下に維持するために冷却する必要がある。そこで、自然対流や強制対流によりインバータやコントロールボックスの内部に流入させた空気によって電子部品を冷却することが行われる。電子部品から熱を奪うことにより高温となった空気は、インバータやコントロールボックスの外部に排気され、自然対流により上方に流動する。
しかしながら、インバータやコントロールボックスの上に物が置かれた場合、インバータやコントロールボックスから排気された高温の空気の上方への流動が妨げられる可能性がある。この場合、高温の空気はインバータやコントロールボックスの周囲に留まるため、インバータやコントロールボックスが十分に冷却されない可能性があった。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、電力供給設備等の外部設備を介することなく、車両のバッテリから家電製品に電力を直接供給可能であって、且つ、インバータ及びコントロールボックスを効率よく冷却することができる車両用給電システムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明によれば、車両用給電システムは、車輪を駆動する電気モータと、電気モータに電力を供給するバッテリと、を有する車両に搭載され、バッテリから車両外に電力を供給するための車両用給電システムであって、車両のフロア上に配置され、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換するインバータと、車両のフロア上においてインバータに隣接して配置され、インバータにより変換された交流電流の車両外への供給を制御する制御装置と、インバータと制御装置の上方を覆うカバーと、を有し、制御装置は、ほぼ箱状の筐体を備え、この筐体の上面に、インバータにより変換された交流電流を出力するコンセントが設けられており、カバーには、コンセントの上方において、フロアとカバーとによって囲まれた空間の内外に空気を通気させる開口が形成されていることを特徴とする。
このように構成された本発明においては、制御装置の筐体の上面にコンセントが設けられているため、このコンセントの上方から車両外の家電製品等のコンセントプラグが差し込まれる。従って、制御装置の筐体の上方にコンセントプラグやケーブルが突出するので、制御装置の筐体の上面に物が置かれる可能性を低減でき、冷却性能の低下を防止することができる。また、制御装置から発生した熱により加熱された空気は、コンセントの上方においてカバーに形成された開口から上方に排出される。これにより、乗員が誤って高温のインバータに触れたり、制御装置やインバータの内部に異物が侵入したりすることを防止しつつ、制御装置を効率よく冷却することができる。
また、本発明において、好ましくは、制御装置は、コンセントの上方を覆うコンセントカバーであって、上下方向に開閉可能となるように筐体の上面に連結されたコンセントカバーを備える。
このように構成された本発明においては、コンセントにコンセントプラグが差し込まれる場合、コンセントカバーは上方に開いた状態になり、制御装置の上に物を置く妨げとなるので、制御装置の上に物が置かれることを防止でき、制御装置の冷却が妨げられることを防止することができる。また、コンセントにコンセントプラグが差し込まれていない場合には、コンセントはコンセントカバーによって覆われるので、コンセントへの異物侵入が防止される。
また、本発明において、好ましくは、制御装置及びインバータは、フロアの上面側に形成された凹部に配置され、車両用給電システムの不使用時に制御装置及びインバータを覆うように凹部内に設置され、車両用給電システムの使用時に制御装置及びインバータの上方から取り外される平板を有する。
このように構成された本発明においては、車両用給電システムの使用時には、コンセントへのコンセントプラグの差し込みのために、平板が取り外される。これと同時に、平板の上に置かれている物も取り除かれる。従って、車両用給電システムの使用時に、制御装置及びインバータの上に物が置かれることを防止でき、制御装置及びインバータの冷却が妨げられること防止できる。また、車両用給電システムの不使用時には、凹部内において平板の上にパンク修理キット等の各種備品を収納することができ、凹部内の空間を有効活用することができる。
また、本発明において、好ましくは、制御装置は、筐体の上面に配置されたモーメンタリスイッチを備え、このモーメンタリスイッチが所定時間以上連続して操作された場合に、インバータにより変換された交流電流の車両外への供給状態を切り替える。
このように構成された本発明においては、モーメンタリスイッチが所定時間以上連続して操作されない限り、インバータにより変換された交流電流の車両外への供給状態はOFFからONに切り替えられないので、交流電流の車両外への供給状態が不意にONに切り替えられることを防止できる。また、モーメンタリスイッチの上に物が落下すること等による誤作動を防止することができる。
本発明による車両用給電システムによれば、電力供給設備等の外部設備を介することなく、車両のバッテリから家電製品に電力を直接供給可能であって、且つ、インバータ及びコントロールボックスを効率よく冷却することができる。
本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の全体構造を示す概略平面図である。 本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の概略ブロック図である。 本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の荷室フロアを示す平面図である。 本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の荷室フロアの凹部に、カバーが取り付けられた状態を示す平面図である。 本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の荷室フロアの凹部に、中底板が取り付けられた状態を示す平面図である。 本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の荷室フロアを示す図5のVI−VI矢視図である。 本発明の変形例によるコントロールボックスを示す概略斜視図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両用給電システムを説明する。
まず、図1により、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両について説明する。図1は、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の全体構造を示す概略平面図である。
図1に示すように、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両1は、動力源としてモータユニットを搭載する電気自動車である。車両1の車体前部(車室の前方)にあるモータルーム2には、駆動輪4(図1の例では左右の前輪)を駆動するモータユニット6が搭載されている。更に、モータ用インバータ8、ジャンクションボックス10、及び、バッテリチャージャ12が、モータルーム2に配置されている。
また、車体の中央部から後部にかけて、車室フロアの下方に、平面視がほぼT字状となるように形成されたバッテリ搭載フレーム14が設けられている。バッテリ16は、このバッテリ搭載フレーム14上に搭載される。
また、車体の後部左側面には、充電レセプタクル18が設けられている。この充電レセプタクル18は、充電ケーブル20を介してバッテリチャージャ12に接続されている。充電ケーブル20は、車室フロアの下面側において、バッテリ16に沿って配索される。
更に、車両1の車体後部(車室の後方)に、荷室フロア22が設けられている(図1において一部を図示する)。この荷室フロア22の上面側に、凹部24が形成されている。この凹部24の中に、インバータ26と、コントロールボックス28とが配置される。インバータ26とジャンクションボックス10とを接続する電力ケーブル30は、充電ケーブル20と共に、車室フロアの下面側において、バッテリ16に沿って配索される。
次に、図2により、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の電気的構成を説明する。図2は、本発明の実施形態による車両用給電システムを搭載する車両の概略ブロック図である。
図2に示すように、ジャンクションボックス10は、バッテリ16、モータ用インバータ8、及びインバータ26に接続され、バッテリ16からモータ用インバータ8及びインバータ26への直流電流の供給状態を切替える。
モータ用インバータ8は、ジャンクションボックス10を介してバッテリ16から供給される直流電流を交流電流に変換し、モータユニット6に供給する。このモータユニット6により発生される駆動力は、トランスアクスル等の動力伝達機構を介して駆動輪4に伝達される。
バッテリチャージャ12は、充電レセプタクル18から充電ケーブル20を介して供給された電力により、バッテリ16を充電する。即ち、充電スタンド等の外部電源から引き出された充電コードの先端に設けられた充電プラグを、充電レセプタクル18に接続することにより、充電ケーブル20及びバッテリチャージャ12を介してバッテリ16が充電される。
インバータ26は、電力ケーブル30を介してジャンクションボックス10に接続されている。このインバータ26は、バッテリ16からジャンクションボックス10及び電力ケーブル30を介して供給される直流電流を、商用電源電圧(例えば100V)の交流電流に変換し、出力ケーブル32を介してコントロールボックス28に出力する。
コントロールボックス28は、出力ケーブル32を介してインバータ26に接続されており、インバータ26により変換された交流電流の車両外への供給を制御する。また、コントロールボックス28にはコンセント28c(図3参照)が設けられている。出力ケーブル32を介してインバータ26から供給された交流電流は、このコンセントを介して車両外の家電製品等に直接供給される。
次に、図3乃至図6により、荷室フロア22の凹部24における電装品の配置の詳細を説明する。
図3は、荷室フロア22の凹部24に配置されたインバータ26及びコントロールボックス28を示す平面図である。この図3に示すように、荷室フロア22の上面側には、ほぼ円形の平面形状を有する凹部24が形成されている。この凹部24としては、例えば、従来の車両の荷室フロア22に設けられているスペアタイヤパンを流用することができる。そして、インバータ26及びコントロールボックス28は、凹部24の底面24a上に、車幅方向に並べて配置されている。
インバータ26は、ほぼ直方体状に形成されたインバータケース26aと、このインバータケース26a内に収容されたインバータ回路とを備えている。
インバータケース26aは、複数の取付ステー26bを介して凹部24の底面24aに固定される。このインバータケース26aの側面(図3においては左側面)に、電力ケーブル30が接続される入力端子26cが設けられている。更に、インバータケース26aの側面(図3においては右側面)には、インバータ26とコントロールボックス28とを接続する出力ケーブル32が接続される出力端子26dが設けられている。
インバータ26は、バッテリ16から供給される直流電流を商用電源電圧(例えば100V)の交流電流に変換し、出力端子26dから出力ケーブル32を介してコントロールボックス28に出力する。
また、インバータケース26aの側面に、インバータ26の外部から内部に空気を吸気する吸気口26eと、インバータ26の内部から外部に空気を排気する排気口26fとが形成されている。
図3において、吸気口26eは、インバータケース26aの左側面に形成されている。この吸気口26eは、例えば、水平方向に延びる複数のスリットとして形成されている。更に、インバータケース26aの内部において、吸気ファンが吸気口26eに隣接して設けられる。また、排気口26fは、インバータケース26aの右側面に形成されている。この排気口26fは、例えば、水平方向に延びる複数のスリットとして形成されている。
吸気ファンを動作させると、吸気口26eからインバータ26の内部に空気が吸気される。インバータ26の内部に流入した空気は、インバータ回路から熱を奪い、排気口26fからインバータ26の外部に排気される。
コントロールボックス28は、ほぼ箱状に形成された筐体としてのコントロールボックスケース28a、及び、コントロールボックスケース28a内に収容された制御回路を備える。また、コントロールボックスケース28aの上面には、車両外への電力供給のON/OFFを切り替えるためのモーメンタリスイッチ28b、及び、インバータ26により変換された交流電流を出力するコンセント28cが設けられている。
コントロールボックスケース28aは、複数の取付ステー28dを介して凹部24の底面24aに固定される。また、コントロールボックスケース28aの側面(図3においては右側面)に、出力ケーブル32が接続される入力端子28eが設けられている。更に、コントロールボックスケース28aの側面(図3においては左側面)に、車両1に搭載された各種システムを制御する車両制御モジュール(VCM:Vehicle Control Module)とコントロールボックス28とを接続する制御ケーブル36が接続される接続端子28fが設けられている。
図3におけるモーメンタリスイッチ28bは、初期位置と動作位置との間において移動可能なレバー28gを備えたレバー式のモーメンタリスイッチである。このモーメンタリスイッチ28bのレバー28gは、動作位置に保持されていない場合、モーメンタリスイッチ28bに内蔵されたバネの弾性力により初期位置に復帰する。このモーメンタリスイッチ28bが、所定時間以上連続して操作された場合、即ち、モーメンタリスイッチ28bのレバー28gが初期位置から動作位置に移動され、所定時間以上保持された場合、制御回路によって、インバータ26により変換された交流電流の車両外への供給状態がONからOFF又はOFFからONに切り替えられる。
例えば、インバータ26により変換された交流電流が車両外に供給されている間に車両用電力供給システムが再起動される可能性が考えられる。この場合、インバータ26により変換された交流電流の車両外への供給状態は再起動時に強制的にOFFになるため、車両用電力供給システムが再起動された後に、モーメンタリスイッチ28bが再度所定時間以上連続して操作されなければ、交流電流の車両外への供給状態はOFFからONに切り替えられない。
また、凹部24の側壁24bには、インバータケース26aの側面に設けられた入力端子26cにほぼ対向する位置において、荷室フロア22の下面側と上面側とを連通させる連通孔38が形成されている。電力ケーブル30は、車室フロアの下面側において、モータ用インバータ8からバッテリ16に沿って荷室フロア22の下面側まで配索され、この連通孔38を通して凹部24内に引き込まれる。
更に、凹部24内に配置されたインバータ26及びコントロールボックス28を覆うように、凹部24の上方からカバー34が取り付けられる。図4は、荷室フロア22の凹部24にカバー34を取り付けた状態を示す平面図である。
図4に示すように、カバー34は、インバータ26及びコントロールボックス28の前方において、凹部24の側壁24b間を車幅方向につなぐように、凹部24の底面24aに対して垂直に設けられた前方側壁34aと、インバータ26及びコントロールボックス28の後方において、凹部24の側壁24b間を車幅方向につなぐように、凹部24の底面24aに対して垂直に設けられた後方側壁34bと、これらの前方側壁34aの上端と後方側壁34bの上端との間を覆うように設けられた天板34cとを備えている。このカバー34は、前方側壁34aの下端及び後方側壁34bの下端にそれぞれ設けられたフランジ34dを介して、凹部24の底面24aに固定される。
天板34cには、コントロールボックス28のモーメンタリスイッチ28b及びコンセント28cの上方において開口34eが形成されており、カバー34の上方からモーメンタリスイッチ28bの操作やコンセント28cへのコンセントプラグの抜き差しが可能になっている。また、天板34cには、荷室フロア22とカバー34とによって囲まれた配置空間40の内外に空気を通気させる通気口34fとして、複数の孔34gが形成されている。これらの複数の孔34gは、インバータ26の吸気口26e及びコントロールボックス28の上方を覆う長方形の吸気領域34hと、インバータ26の排気口26fの上方を覆う長方形の排気領域34iのそれぞれに、縦横に配列されている。この通気口34fは、例えばパンチングメタルを用いて形成される。
インバータ26の吸気ファンを動作させると、天板34cの吸気領域34hに形成されている孔34gを通って配置空間40の外部から内部に流入した空気は、吸気口26eを通ってインバータケース26aの内部に吸気される。一方、排気口26fを通ってインバータケース26aから排気された高温の空気は、天板34cの排気領域34iに形成されている孔34gを通って配置空間40の内部から外部に排出される。
また、凹部24の底面24aにおいて、カバー34の前方及び後方に、複数の台座42が配置されている。各台座42は、ほぼ直方体状に形成され、上面がカバー34の天板34cよりも高くなるように形成されている。図3及び図4においては、カバー34の前方に1つの台座42が配置され、カバー34の後方に2つの台座42が配置されている。
そして、車両用給電システムの不使用時には、中底板44が、インバータ26及びコントロールボックス28を覆うように凹部24内に設置される。図5は、荷室フロア22の凹部24に中底板44を取り付けた状態を示す平面図である。また、図6は、図5におけるVI−VI矢視図である。
図5及び図6に示すように、中底板44は、凹部24の底面24aとほぼ同じ平面形状を有しており、台座42の上面に載置される。上述したように台座42の上面はカバー34の天板34cよりも高くなるように形成されているので、中底板44は、カバー34の上方においてカバー34を覆うように凹部24内に設置される。
次に、上述した本実施形態の車両用電力供給システムによる作用効果を説明する。
先ず、車両用電力供給システムは、バッテリ16から供給される直流電流を交流電流に変換するインバータ26と、インバータ26により変換された交流電流の車両外への供給を制御するコントロールボックス28と、を有するので、電力供給設備等の外部設備を介することなく、車両1のバッテリ16から家電製品に電力を直接供給することができる。
また、コントロールボックス28の上面にコンセント28cが設けられているので、このコンセント28cの上方から車両外の家電製品等のコンセントプラグが差し込まれる。即ち、コントロールボックス28の上方にコンセントプラグやケーブルが突出するので、コントロールボックス28の上面に物が置かれる可能性を低減でき、冷却性能の低下を防止することができる。
また、コンセント28cの上方において、カバー34に開口34eが形成されているので、コントロールボックス28から発生した熱により加熱された空気は、この開口34eから上方に排出される。これにより、乗員が誤って高温のインバータ26に触れたり、コントロールボックス28やインバータ26の内部に異物が侵入することをカバー34により防止しつつ、コントロールボックス28を効率よく冷却することができる。
また、コントロールボックス28及びインバータ26は、荷室フロア22の上面側に形成された凹部24に配置される。また、中底板44は、車両用給電システムの不使用時にコントロールボックス28及びインバータ26を覆うように凹部24内に設置され、車両用給電システムの使用時にコントロールボックス28及びインバータ26の上方から取り外される。
従って、車両用給電システムの使用時には、モーメンタリスイッチ28bの操作やコンセント28cへのコンセントプラグの差し込みのために、中底板44が取り外される。これと同時に、中底板44の上に収納されている各種備品も取り除かれる。従って、車両用給電システムの使用時に、カバー34の上に物が置かれることを防止でき、インバータ26及びコントロールボックス28の冷却が妨げられること防止することができる。
また、車両用給電システムの不使用時には、凹部24内において中底板44の上にパンク修理キット等の各種備品を収納することができ、凹部24内の空間を有効活用することができる。
また、モーメンタリスイッチ28bが所定時間以上連続して操作されない限り、インバータ26により変換された交流電流の車両外への供給状態はOFFからONに切り替えられないので、交流電流の車両外への供給状態が不意にONに切り替えられることを防止できる。例えば、車両用電力供給システムが再起動されると同時に、交流電流の車両外への供給状態が不意にONに切り替えられることを防止できる。また、モーメンタリスイッチ28bの上に物が落下すること等による誤作動も防止することができる。
最後に、本発明による実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態においては、コントロールボックスケース28aの上面にコンセント28cが設けられている場合について説明したが、更に、このコンセント28cを上方から覆うコンセントカバー28hが設けられてもよい。図7は、コンセントカバー28hを備えたコントロールボックス28の変形例を示す概略斜視図である。図7に示すように、コンセントカバー28hは、上下方向に開閉可能となるようにコントロールボックスケース28aの上面にヒンジ28iを介して連結されている。
コンセント28cにコンセントプラグが差し込まれていない場合には、コンセント28cはコンセントカバー28hによって覆われるので、コンセント28cへの異物侵入が防止される。一方、コンセント28cにコンセントプラグが差し込まれる場合、コンセントカバー28hは上方に開いた状態になる。即ち、コンセントカバー28hは、コントロールボックス28の上に物を置く妨げとなるので、コントロールボックス28の上に物が置かれることを防止でき、コントロールボックス28の冷却が妨げられることを防止することができる。
また、動力源としてモータユニット6及びエンジンを搭載するハイブリッド自動車についても、上述した実施形態と同様に本発明を適用することができる。
1 車両
2 モータルーム
4 駆動輪
6 モータユニット
8 モータ用インバータ
10 ジャンクションボックス
12 バッテリチャージャ
14 バッテリ搭載フレーム
16 バッテリ
18 充電レセプタクル
20 充電ケーブル
22 荷室フロア
24 凹部
24a 底面
24b 側壁
26 インバータ
26a インバータケース
26b 取付ステー
26c 入力端子
26d 出力端子
26e 吸気口
26f 排気口
28 コントロールボックス
28a コントロールボックスケース
28b モーメンタリスイッチ
28c コンセント
28d 取付ステー
28e 入力端子
28f 接続端子
28g レバー
28h コンセントカバー
28i ヒンジ
30 電力ケーブル
32 出力ケーブル
34 カバー
34a 前方側壁
34b 後方側壁
34c 天板
34d フランジ
34e 開口
34f 通気口
34g 孔
34h 吸気領域
34i 排気領域
36 制御ケーブル
38 連通孔
40 配置空間
42 台座
44 中底板

Claims (4)

  1. 車輪を駆動する電気モータと、上記電気モータに電力を供給するバッテリと、を有する車両に搭載され、上記バッテリから車両外に電力を供給するための車両用給電システムであって、
    上記車両のフロア上に配置され、上記バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換するインバータと、
    上記車両のフロア上において上記インバータに隣接して配置され、上記インバータにより変換された交流電流の車両外への供給を制御する制御装置と、
    上記インバータと上記制御装置の上方を覆うカバーと、を有し、
    上記制御装置は、ほぼ箱状の筐体を備え、この筐体の上面に、上記インバータにより変換された交流電流を出力するコンセントが設けられており、
    上記カバーには、上記コンセントの上方において、上記フロアと上記カバーとによって囲まれた空間の内外に空気を通気させる開口が形成されていることを特徴とする車両用給電システム。
  2. 上記制御装置は、上記コンセントの上方を覆うコンセントカバーであって、上下方向に開閉可能となるように上記筐体の上面に連結された上記コンセントカバーを備える請求項1に記載の車両用給電システム。
  3. 上記制御装置及び上記インバータは、上記フロアの上面側に形成された凹部に配置され、
    記車両用給電システムの不使用時に上記制御装置及び上記インバータを覆うように上記凹部内に設置され、上記車両用給電システムの使用時に上記制御装置及び上記インバータの上方から取り外される平板を有する、請求項1又は2に記載の車両用給電システム。
  4. 上記制御装置は、上記筐体の上面に配置されたモーメンタリスイッチを備え、このモーメンタリスイッチが所定時間以上連続して操作された場合に、上記インバータにより変換された交流電流の車両外への供給状態を切り替える、請求項1乃至の何れか1項に記載の車両用給電システム。
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