JP6982799B2

JP6982799B2 - 電動車両の電源装置

Info

Publication number: JP6982799B2
Application number: JP2017254579A
Authority: JP
Inventors: 源太鈴木; 道弘曽我部
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP2019119314A

Description

本発明は、電動車両の電源装置に関する。

電動車両の例えば車体前部には、車輪を駆動するための電動モータが配置されている。電動モータは、車体下部に配置されたバッテリを有する電源装置により電力が供給され、車輪を駆動する。電動モータの周辺には、電源装置を構成する複数の電気機器が配置されている。複数の電気機器は、ケーブルによって電気的に接続されている。

車両走行中の振動や、車体に衝突等が起こることにより、電気機器に荷重が作用すると、ケーブルの揺動や、複数の電気機器の相対的な移動が起こる可能性がある。電気機器が相対的に移動すると、これらの電気機器を接続しているケーブルやケーブルの接続部等に負荷が作用する。そのため、ケーブルやケーブルの接続部を保護する必要がある。

ケーブルの保護については、例えば、特許文献１に開示されているような構造が知られている。この例では、パワーコントロールユニットとモータ式動力装置が電力ケーブルにより接続され、電力ケーブルを保護するガイド部が、車体側の支持フレームに締結されている。

特許第５４５０３５１号公報

上記特許文献１に開示されている例では、ガード部が、パワーコントロールユニットに一体的に形成されている。当該ガード部の設定により、車体の重量が増加してしまう。

また、この例では、ケーブルがガード部により囲われているため、ケーブルが移動できる領域は極めて狭い。このため、例えば衝突等によりケーブルにより繋がれている電気機器が相対的に移動したときに、ケーブル長さが足りなくなり当該移動に対応できず、ケーブル及びその接続部が損傷してしまう可能性がある。また、ケーブルの損傷による感電防止を考慮すると、ガード部や筐体等によるケーブルの保護が困難な場合もある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電動車両の電源装置を構成する複数の電気機器を繋ぐ高電圧配線に作用する負荷を低減させ、高電圧配線及びその接続部の破損を抑制することを可能にすることである。

上記目的を達成するため本発明に係る電動車両の電源装置は、モータルーム内にジャンクションボックス及びインバータが配置されている。当該電動車両の電源装置において、前記ジャンクションボックスと前記インバータとは、車体幅方向に間隔を空けて配置され、前記インバータを臨む前記ジャンクションボックスの第１の側面には、第１の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、前記ジャンクションボックスを臨む前記インバータの第２の側面には、第２の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、前記第１の高電圧配線接続部と前記第２の高電圧配線接続部とは、第１の高電圧配線により接続され、車体上下方向及び車体前後方向のうちの少なくとも一方にずれて配置されており、前記第１の高電圧配線は、Ｓ字形状をなすように湾曲して配置され、前記第１の側面及び前記第２の側面は、並行して配置され、複数の前記第１の高電圧配線接続部は、前記第１の側面に直交して配置され、複数の前記第２の高電圧配線接続部は、前記第２の側面に直交して配置され、複数の前記第１の高電圧配線の前記Ｓ字形状は、前記第１の側面及び前記第２の側面に直交するように形成されている。

本発明によれば、電動車両の電源装置を構成する複数の電気機器を繋ぐ高電圧配線に作用する負荷を低減させ、高電圧配線及びその接続部の破損を抑制することができる。

本発明に係る電動車両の電源装置を有する車体前部の斜視図である。図１のモータルームの上面図である。図２の正面図である。図２のジャンクションボックス等を車両前方側且つ車幅方向外側から見た前方斜視図である。図４のジャンクションボックス等を車両後方側から見た後方斜視図である。

以下、本発明に係る電動車両の電源装置について、図面（図１〜図５）を参照して説明する。なお、図において、矢印Ｆｒ方向は車体前後方向における前方を示し、矢印Ｏ方向は車体幅方向における外側を示している。また、実施形態の説明における「上方、下方」は、特に説明がないときは車体上下方向における上方及び下方に対応する。

本実施形態の電動車両の電源装置は、モータルームＲ内に配置されたジャンクションボックス２０とインバータ４３の一部であるヒューズボックス３０を有し、これらが電動モータ４１を固定しているモータフレーム１２の上方に配置されている。また、本実施形態のジャンクションボックス２０及びヒューズボックス３０は、車幅方向に互いに間隔を空けて配置されている。さらに、当該電源装置は、第１の高電圧配線２４と、第２の高電圧配線２８と、インバータ４３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５を備えている。以下、当該電源装置を構成する機器及び部材について説明する。

図１に示すように、車体前部のモータルームＲの下部の車幅方向両側には、フロントサイドメンバ１０が配置されている。フロントサイドメンバ１０は、車体骨格を構成する剛性の高い部材であり、前輪の内側に配置され、車体前後方向に延びている。この例では、車両後方に向かうに従って車幅方向外側に湾曲している。

電動モータ４１は、モータルームＲ内に配置されている。当該電動モータ４１は、車両室１の下部に配置された２００Ｖ電池（高電圧電池）４７から電力が供給される。電動モータ４１は、図２〜図５に示すように電動モータ４１に連結された減速機４２を介して、車輪２を駆動する。なお、２００Ｖ電池４７については、詳細な図示は省略し、図２、図４及び図５に示すように、第２の高電圧配線２８と２００Ｖ電池４７との接続関係のみを示している。

モータフレーム１２は、フロントサイドメンバ１０の間で、電動モータ４１の上方に配置され、電動モータ４１を支持する剛性の高い金属製の部材である。当該モータフレーム１２は、図２〜図５に示すように、車幅方向に沿って延びている。この例のモータフレーム１２は、枠形状部１２ａと、第２の高電圧配線２８を案内する案内部１２ｂを有する。

枠形状部１２ａは、車幅方向に延びる略長方形状で、電動モータ４１の上方に配置され、電動モータ４１を支持している。案内部１２ｂは、図５に示すように、枠形状部１２ａの後側の長辺に設けられているＵ字形状の部材である。Ｕ字形状の端部が長辺に接合され、該長辺と案内部１２ｂにより、第２の高電圧配線２８を取り囲んでいる。

モータフレーム１２の枠形状部１２ａには、４つの上部ブレース１４がブラケット１４ａ等を介して取り付けられている。上部ブレース１４は、枠形状部１２ａの前後の長辺のそれぞれから２つの上部ブレース１４が取り付けられている。枠形状部１２ａを構成する１つの長辺に取り付けられた２つの上部ブレース１４は、車幅方向に互いに間隔を空けて配置されている。車体前後方向に対向する２つの上部ブレース１４の上端は、車体前後方向に延びるメンバ１５によって接続されている。

ジャンクションボックス２０は、電気機器に接続された電気配線が接続される装置で、内部に配置された複数の端子（図示せず）を保護するための保護箱である。該端子には、例えば、２つの電気配線を連結する端子や、１つの電気配線を複数に分岐する端子や、中継する端子等が含まれる。ジャンクションボックス２０には、入出力の数に合わせた電線通過用の貫通孔（図示せず）設けられ、防湿が必要な場合にはゴムなどのパッキンを用いて湿気の侵入を防止している。

ジャンクションボックス２０は、上部ブレース１４の上端に取り付けられており、この例では、ジャンクションボックス２０の下部が、上部ブレース１４の上端を連結するメンバ１５の上面に設置されている。また、ジャンクションボックス２０の外側には、１２Ｖ電池が配置されている。

ジャンクションボックス２０は、ヒューズボックス３０を臨み、車体前後方向にずれて配置される前側の対向面（第１の側面）２１及び後側の対向面（第３の側面）２５を有している。前側の対向面２１及び後側の対向面２５は、車体幅方向にもずれて配置されており、前側の対向面２１及び後側の対向面２５は、ヒューズボックス３０に対して車幅方向に間隔を空けて配置されている。

前側の対向面２１及び後側の対向面２５は、共に水平方向に対して立設しており、この例では、鉛直面となっている。また、後側の対向面２５は、車幅方向の中心に近い位置に配置され、前側の対向面２１は、後側の対向面２５よりも車幅方向外側に配置されている。すなわち、前側の対向面２１とヒューズボックス３０との距離は、後側の対向面２５とヒューズボックス３０との距離よりも大きい。

前側の対向面２１には、図２〜図５に示すように、２つの第１の高電圧配線接続部２３が設けられている。２つの第１の高電圧配線接続部２３は、水平且つ車体前後方向に互いに間隔を空けて配置されている。第１の高電圧配線接続部２３は、前側の対向面２１に対して直交するように突出している円筒状である。これらの第１の高電圧配線接続部２３は、ゴム等により、湿気等の侵入を防止するシール処理をされた状態で、前側の対向面２１に設けられた貫通孔（図示せず）に取り付けられている。当該２つの第１の高電圧配線接続部２３には、インバータ４３の一部であるヒューズボックス３０に繋がる２本の第１の高電圧配線２４がそれぞれ接続されている。

続いて、ヒューズボックス３０について説明する。インバータ４３の一部であるヒューズボックス３０は、モータフレーム１２の上方に配置されている。本実施形態では、モータフレーム１２の上部にインバータ４３が設置され、該インバータ４３の上部にヒューズボックス３０が取り付けられている。この例では、ヒューズボックス３０は、ジャンクションボックス２０よりも下方に配置されている。

ヒューズボックス３０は、ジャンクションボックス２０を臨む対向面（第２の側面）３２を有している。ヒューズボックス３０の対向面３２は、ジャンクションボックス２０の前側の対向面２１及び後側の対向面２５と同様に、水平方向に対して立設しいる。この例では、ヒューズボックス３０の対向面３２は、鉛直面であり、ジャンクションボックス２０の前側の対向面２１に対して平行に配置されている。

ヒューズボックス３０の対向面３２には、２つの第２の高電圧配線接続部３３が設けられている。２つの第２の高電圧配線接続部３３は、水平且つ車体前後方向に互いに間隔を空けて配置されている。第２の高電圧配線接続部３３は、ヒューズボックス３０の対向面３２に対して直交するように突出している円筒状である。

第１の高電圧配線接続部２３と同様に、第２の高電圧配線接続部３３は、ゴム等により、湿気等の侵入を防止するシール処理をされた状態で、ヒューズボックス３０の対向面３２に設けられた貫通孔（図示せず）に取り付けられている。また、第２の高電圧配線接続部３３には、第１の高電圧配線２４が接続されている。すなわち、第１の高電圧配線接続部２３及び第２の高電圧配線接続部３３は、第１の高電圧配線２４によって接続されている。

また、第１の高電圧配線接続部２３及び第２の高電圧配線接続部３３は、車体上下方向及び車体前後方向のうちの少なくとも一方にずれて配置されている。本実施形態では、車体上下方向及び車体前後方向にずれており、車体上下方向にずれる上下方向シフト量は、車体前後方向にずれる前後方向シフト量よりも大きい。

また、第１の高電圧配線２４は、Ｓ字形状をなすように湾曲して配置されている。ジャンクションボックス２０がヒューズボックス３０の上方に配置されているため、第１の高電圧配線接続部２３は、第２の高電圧配線接続部３３よりも上方に配置されている。そのため、第１の高電圧配線２４は、車体正面視でＳ字形状をなすように湾曲して配置される。

例えば、ヒューズボックス３０及びジャンクションボックス２０の車体上下方向の位置が同じで、第１の高電圧配線２４が平に延びる直線上に配置されている場合は、ヒューズボックス３０及びジャンクションボックス２０が、車両走行時の振動（揺動）等により変位すると、第１の高電圧配線２４の長さが足りなくなり、第１の高電圧配線２４の接続が外れる可能性がある。また、第１の高電圧配線２４の車体上下方向位置及び車体前後方向位置を同じにして、強制的にＳ字形状となるように配置すると、定在的に第１の高電圧配線接続部２３に負担がかかる。

これに対して、本実施形態では、対向する第１の高電圧配線接続部２３及び第２の高電圧配線接続部３３を、車体上下方向等にずらして配置させているため、第１の高電圧配線２４を、自然な状態（ほぼ無負荷な状態）で、Ｓ字形状のように湾曲させることが可能となる。これにより、真っ直ぐ平行に張られた高電圧配線とは異なり、ヒューズボックス３０及びジャンクションボックス２０が、車体上下方向や車体前後方向等のほぼ全方位に多少変位しても、接続状態を維持することが可能となる。

２つの第１の高電圧配線接続部２３が、前側の対向面２１に直交して配置され、２つの第２の高電圧配線接続部３３が、ヒューズボックス３０の対向面３２に直交して配置されているので、２本の第１の高電圧配線２４のＳ字形状は、前側の対向面２１及びヒューズボックス３０の対向面３２に直交するように形成されている。

このため、本の第１の高電圧配線２４は、車幅方向に間隔を空けた状態を保ちながら、並行に配置される。仮に、２本の第１の高電圧配線２４の長さが異なると、互いに干渉する可能性があり、好ましくない。これに対して、本実施形態では、２本の第１の高電圧配線２４は、並行して配置され、ほぼ同じ長さとなるように構成されている。これにより、上記のような干渉を抑制できる。

また、本実施形態では、２つの第１の高電圧配線接続部２３が水平に２つ配置され、２つの第２の高電圧配線接続部３３も水平に配置されている。そして、水平に並行する第１の高電圧配線２４が、上方の第１の高電圧配線接続部２３から下方の第２の高電圧配線接続部３３に向かって延び、車体正面視でＳ字形状となるように配置されるので、ジャンクションボックス２０及びヒューズボックス３０が変位したときでも、その変位によって第１の高電圧配線２４が引っ張られて接続が外れることを抑制することが可能となる。

また、本実施形態のジャンクションボックス２０の後側の対向面２５には、第３の高電圧配線接続部２７が設けられている。第３の高電圧配線接続部２７は、後側の対向面２５に対して直交するように突出している円筒状である。当該第３の高電圧配線接続部２７には、２００Ｖ電池４７から延び、モータフレーム１２の案内部１２ｂを通過するように配置された第２の高電圧配線２８が接続されている。第２の高電圧配線２８における案内部１２ｂを通る部分は、絶縁部材２８ａ等によって保護されている。

第２の高電圧配線２８は、車幅方向で、ヒューズボックス３０とジャンクションボックス２０の間に配置され、第３の高電圧配線接続部２７は、ヒューズボックス３０に対向するように配置されている。その結果、ジャンクションボックス２０の第１及び第３の高電圧配線接続部２３，２７と、ヒューズボックス３０の第２の高電圧配線接続部３３が、ジャンクションボックス２０と、ヒューズボックス３０の間に配置される。これにより、車両走行時において、高電圧配線の撓みによる配線同士もしくは他の機器との干渉や、前突時の配線の保護について、ジャンクションボックス２０及びヒューズボックス３０に挟まれた領域で確保すればよくなるので、安全性の確保が容易になる。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の配置について説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、モータフレーム１２の上部に配置されおり、この例では、モータフレーム１２の枠形状部１２ａの上部に取り付けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の前面部及び後面部は、上部ブレース１４に対向するように配置されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の上部は、上部ブレース１４を繋ぐメンバ１５の下方に間隔を空けて配置されている。その結果、ジャンクションボックス２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の上方に配置される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４５及びインバータ４３は、重量機器なので、モータフレーム１２の枠形状部１２ａの上部に設置されることにより安定する。また、本実施形態では、ジャンクションボックス２０を上部ブレース１４で支持し、ヒューズボックス３０よりも上方に配置している。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の冷却性能を確保することができ、さらに、第１の高電圧配線２４の取出しをＤＣ／ＤＣコンバータ４５の上面（上方）でも行うことが可能となる。その結果、ジャンクションボックス２０がヒューズボックス３０より上方に配置されるため、車体上下方向のずれにより、第１の高電圧配線２４が車体正面視でＳ字形状とすることができる。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の上方にジャンクションボックス２０を配置して、インバータ４３の上方にヒューズボックス３０を配置することで、コンパクトな配置が可能となり、さらに、重量バランスも良好になる。

本実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

本実施形態では、第１の高電圧配線接続部２３及び第２の高電圧配線接続部３３は、第１の高電圧配線２４で接続され、車体上下方向及び車体前後方向にずれて配置されているが、これに限らない。例えば、車体上下方向にのみずれてもよい。

また、本実施形態では、第１の高電圧配線接続部２３及び第２の高電圧配線接続部３３は、ヒューズボックス３０の対向面３２に設けられた貫通孔（図示せず）に取り付けられているとしているが、インバータ４３に対向面を設けて、この対向面に設けられた貫通孔に取り付けられているとしてもよい。

１車両室
２車輪
１０フロントサイドメンバ
１２モータフレーム
１２ａ枠形状部
１２ｂ案内部
１４上部ブレース
１４ａブラケット
１５メンバ
２０ジャンクションボックス
２１前側の対向面（第１の側面）
２３第１の高電圧配線接続部
２４第１の高電圧配線
２５後側の対向面（第３の側面）
２７第３の高電圧配線接続部
２８第２の高電圧配線
２８ａ絶縁部材
３０ヒューズボックス
３２対向面（第２の側面）
３３第２の高電圧配線接続部
４１電動モータ
４２減速機
４３インバータ
４５ＤＣ／ＤＣコンバータ
４７２００Ｖ電池（高電圧電池）
Ｒモータルーム

Claims

モータルーム内にジャンクションボックス及びインバータが配置されている電動車両の電源装置において、
前記ジャンクションボックスと前記インバータとは、車体幅方向に間隔を空けて配置され、
前記インバータを臨む前記ジャンクションボックスの第１の側面には、第１の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、
前記ジャンクションボックスを臨む前記インバータの第２の側面には、第２の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、
前記第１の高電圧配線接続部と前記第２の高電圧配線接続部とは、第１の高電圧配線により接続され、車体上下方向及び車体前後方向のうちの少なくとも一方にずれて配置されており、
前記第１の高電圧配線は、Ｓ字形状をなすように湾曲して配置され、
前記第１の側面及び前記第２の側面は、並行して配置され、
複数の前記第１の高電圧配線接続部は、前記第１の側面に直交して配置され、複数の前記第２の高電圧配線接続部は、前記第２の側面に直交して配置され、
複数の前記第１の高電圧配線の前記Ｓ字形状は、前記第１の側面及び前記第２の側面に直交するように形成されていることを特徴とする電動車両の電源装置。
モータルーム内にジャンクションボックス及びインバータが配置されている電動車両の電源装置において、
前記ジャンクションボックスと前記インバータとは、車体幅方向に間隔を空けて配置され、
前記インバータを臨む前記ジャンクションボックスの第１の側面には、第１の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、
前記ジャンクションボックスを臨む前記インバータの第２の側面には、第２の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、
前記第１の高電圧配線接続部と前記第２の高電圧配線接続部とは、第１の高電圧配線により接続され、車体上下方向及び車体前後方向のうちの少なくとも一方にずれて配置されており、
前記第１の高電圧配線は、Ｓ字形状をなすように湾曲して配置され、
水平方向に延び、電動モータを固定しているモータフレームを設け、前記モータフレームには、車体上下方向に延びている上部ブレースが取り付けられ、
前記ジャンクションボックスは、前記インバータよりも上方に位置するように前記上部ブレースに取り付けられており、
前記第１の高電圧配線接続部は、前記第２の高電圧配線接続部よりも上方に配置され、
前記第１の高電圧配線は、車体正面視でＳ字形状をなして配置されていることを特徴とする電動車両の電源装置。
モータルーム内にジャンクションボックス及びインバータが配置されている電動車両の電源装置において、
前記ジャンクションボックスと前記インバータとは、車体幅方向に間隔を空けて配置され、
前記インバータを臨む前記ジャンクションボックスの第１の側面には、第１の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、
前記ジャンクションボックスを臨む前記インバータの第２の側面には、第２の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、
前記第１の高電圧配線接続部と前記第２の高電圧配線接続部とは、第１の高電圧配線により接続され、車体上下方向及び車体前後方向のうちの少なくとも一方にずれて配置されており、
前記第１の高電圧配線は、Ｓ字形状をなすように湾曲して配置され、
前記ジャンクションボックスは、高電圧電池から延びる第２の高電圧配線が接続される第３の高電圧配線接続部を有し、該第３の高電圧配線接続部は、前記インバータを臨む前記ジャンクションボックスの第３の側面に配置されていることを特徴とする電動車両の電源装置。
モータルーム内にジャンクションボックス及びインバータが配置されている電動車両の電源装置において、
前記ジャンクションボックスと前記インバータとは、車体幅方向に間隔を空けて配置され、
前記インバータを臨む前記ジャンクションボックスの第１の側面には、第１の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、
前記ジャンクションボックスを臨む前記インバータの第２の側面には、第２の高電圧配線接続部が水平方向に突出して設けられ、
前記第１の高電圧配線接続部と前記第２の高電圧配線接続部とは、第１の高電圧配線により接続され、車体上下方向及び車体前後方向のうちの少なくとも一方にずれて配置されており、
前記第１の高電圧配線は、Ｓ字形状をなすように湾曲して配置され、
前記モータルームには、ＤＣ／ＤＣコンバータが設置され、該ＤＣ／ＤＣコンバータの上方に前記ジャンクションボックスが配置され、
前記モータルームには、前記インバータが設置され、該インバータの上方に該インバータの一部としてのヒューズボックスが配置され、
前記ヒューズボックスに前記インバータの前記第２の側面が設けられていることを特徴とする電動車両の電源装置。
水平方向に延び、電動モータを固定しているモータフレームを設け、前記モータフレームには、車体上下方向に延びている上部ブレースが取り付けられ、
前記ジャンクションボックスは、前記インバータよりも上方に位置するように前記上部ブレースに取り付けられており、
前記第１の高電圧配線接続部は、前記第２の高電圧配線接続部よりも上方に配置され、
前記第１の高電圧配線は、車体正面視でＳ字形状をなして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の電源装置。
前記ジャンクションボックスは、高電圧電池から延びる第２の高電圧配線が接続される第３の高電圧配線接続部を有し、該第３の高電圧配線接続部は、前記インバータを臨む前記ジャンクションボックスの第３の側面に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動車両の電源装置。
前記モータルームには、ＤＣ／ＤＣコンバータが設置され、該ＤＣ／ＤＣコンバータの上方に前記ジャンクションボックスが配置され、
前記モータルームには、前記インバータが設置され、該インバータの上方に該インバータの一部としてのヒューズボックスが配置され、
前記ヒューズボックスに前記インバータの前記第２の側面が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電動車両の電源装置。