WO2012108000A1

WO2012108000A1 - ケーブル収容装置および車両

Info

Publication number: WO2012108000A1
Application number: PCT/JP2011/052640
Authority: WO
Inventors: 茂樹木野村
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-16

Abstract

　ケーブル収容装置は、電流が流れる電力線（２２）と、流れる電流量が電力線（２２）よりも少ない低電流線（２３）と、電力線（２２）および低電流線（２３）を被覆する絶縁部材（２４）とを含むケーブル（２０）と、外周面にケーブル（２０）が巻回され、回転可能に設けられた回転軸（３４）と、回転軸（３４）に設けられ、回転軸（３４）に巻回されたケーブル（２０）を支持する支持部材（３６）とを備え、電力線（２２）は、絶縁部材（２４）と支持部材（３６）との接触位置と隣り合うように配置され、低電流線（２３）は、電力線（２２）に対して接触位置と反対側に配置される。

Description

ケーブル収容装置および車両

　本発明は、ケーブル収容装置およびこのケーブル収容装置を備えた車両に関する。

　従来から車両に搭載されたバッテリの電力を利用して車両の駆動輪を駆動させる電動車両が各種提案されている。

　特に近年においては、環境への配慮からバッテリに電力を充電可能な電動車両が注目されている。このような外部充電可能な電動車両において、バッテリを充電する際には、車両外部に設けられた外部電源と、電動車両とをケーブルで接続してバッテリを充電することが考えられる。

　ケーブルを収容する装置としてコードリールが一般的に知られており、長尺なケーブルをコンパクトに収容することが可能なケーブルおよびコードリールについて各種提案されている。

　たとえば、特開２００３－２４２８３９号公報に記載された映像伝送ケーブルは、複数の対撚り線心と、同軸ケーブルとを含み、複数の対撚り線心と同軸ケーブルとが交互に並列配置され、映像伝送ケーブルは平型に形状に形成されている。そして、複数の対撚り線心が間隔をあけて複数配置され、各対撚り線心の間に同軸ケーブルが配置されている。同軸ケーブルは、内部導体と、この内部導体の周囲をとりこ囲むように配置された複数の外部導体とを備える。

特開２００３－２４２８３９号公報

　特開２００３－２４２８３９号公報に記載された映像伝送ケーブルにおいては、たとえば、同軸ケーブルを流れる電流量が対撚り線心を流れる電流量よりも多いときには、映像伝送ケーブル内に熱がこもるおそれがある。

　本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ケーブルの放熱効率の向上が図られたケーブル収容装置およびこのケーブル収容装置を備えた車両を提供することである。

　本発明に係るケーブル収容装置は、一方向に配列する複数の芯線と、複数の芯線を被覆する絶縁部材とを含むケーブルと、外周面を有し、外周面にケーブルが巻回されると共に回転可能に設けられた回転軸と、回転軸に設けられ、回転軸に巻回されたケーブルを支持する支持部材とを備える。上記複数の芯線は、１つまたは複数の電力用芯線と、電力用芯線よりも低電流の電流が流れる１つまたは複数の低電流用芯線とを含み、電力用芯線は、低電流用芯線よりも絶縁部材と支持部材との接触位置に近い位置に配置される。

　好ましくは、上記回転軸は、回転軸の回転中心線が水平面に対して交差するように配置される。上記支持部材は、回転軸の下方側の端部に設けられる。好ましくは、上記回転軸は、回転中心線が鉛直方向に延びるように配置される。

　好ましくは、上記ケーブルの延在方向に垂直なケーブルの断面形状は、上記一方向に長尺な平型形状とされる。

　好ましくは、ケーブル収容装置は、上記支持部材に向けて冷却風を供給する送風機をさらに備える。

　本発明に係る車両は、上記ケーブル収容装置と、背面にケーブルが引き出されるケーブル引出口が形成されたボディとを備える。

　本発明に係るケーブル収容装置および車両によれば、ケーブルの温度が上昇することを抑制することができる。

本実施の形態１に係る車両を示す後方斜視図である。車両１０を示すブロック図である。ケーブル収容装置３０の断面図である。ケーブル収容装置３０の分解斜視図である。ケーブル２０の断面図である。

　図１から図５を用いて、本発明の実施の形態に係るケーブル収容装置および車両について説明する。下記の実施の形態においては、所謂ハイブリッド車両に適用した例について説明するが、電気自動車にも適用することができるのはいうまでもない。

　図１は、本実施の形態１に係る車両を示す後方斜視図である。この図１に示すように、車両１０は、車両の外郭であるボディ１０ａと、車両１０内に搭載されたバッテリＢおよびフューエルタンクＦＴと、車両１０内に搭載され、ケーブル２０が巻回されたケーブル収容装置３０とを備える。

　ボディ１０ａは、ケーブル２０を引き出すケーブル引出口１１が形成された背面１２と、給油部１３が形成された側面１４とを備える。

　バッテリＢは、電力を蓄電可能な蓄電器であって、後述する変換器などを介してケーブル収容装置３０と接続されている。バッテリＢは、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の二次電池を用いることができる。また、バッテリＢに代えて大容量の電気二重層コンデンサを用いることもできる。

　フューエルタンクＦＴは、給油部１３から供給されるガソリンや軽油などの燃料を貯留するタンクである。フューエルタンクＦＴは、バッテリＢよりも車両１０の前方側に配置されている。

　ケーブル収容装置３０は、ケーブル２０と、ケーブル２０の先端部に設けられたプラグ２１とを含む。プラグ２１は、車両１０の外部に設けられた電源１７に接続可能とされている。プラグ２１を電源１７に接続することで、電源１７からの電力でバッテリＢを充電することができる。なお、電源１７は、家庭用電源であったり、充電ステーションなど充電施設に設けられた商用電源などである。

　なお、ケーブル収容装置３０の詳細構造について後述する。図２は、車両１０を示すブロック図である。車両１０は、エンジン１と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構２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４と、インバータ５およびインバータ６と、車両ＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）７と、スイッチング素子８と、変換器９と、ケーブル収容装置３０とを備える。

　動力分割機構２は、エンジン１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２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１、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１のクランク軸を通すことによって、動力分割機構２にエンジン１およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を機械的に接続されている。

　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駆動輪である前輪３に結合されている。動力分割機構２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１によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン１の始動を行ない得る電動機として動作するものとして車両１０に組み込まれている。モータジェネレータＭＧ２は、車両１０の駆動輪である前輪３を駆動する電動機として車両１０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５へ出力する。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ６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１の始動を行なう。

　モータジェネレータＭＧ２は、インバータ６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６へ出力する。

　スイッチング素子８と変換器９とは、バッテリＢとケーブル収容装置３０との間に配置されている。変換器９は、ケーブル収容装置３０に接続され、スイッチング素子８は、バッテリＢと変換器９との間に配置されている。

　スイッチング素子８は、変換器９とバッテリＢとを接続したり、変換器９とバッテリＢとの接続を切断したりする。スイッチング素子８は、車両ＥＣＵ７のコントロール信号ＣＮＴＬ１によってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。

　変換器９は、接続配線３９によってケーブル収容装置３０に接続されており、電源１７からの交流電流を直流電流に変換し、バッテリＢに供給する。また、バッテリＢに蓄積された電力を電源１７に戻すときには、変換器９は、バッテリＢからの直流電流を交流電流に変換してケーブル収容装置３０に供給する。変換器９は、車両ＥＣＵ７のコントロール信号ＣＮＴＬ２に基づいて駆動する。

　バッテリＢを充電するときには、車両ＥＣＵ７は、スイッチング素子８をＯＮにして、バッテリＢと変換器９とを接続する。そして、車両ＥＣＵ７は、電源１７から供給された交流電力を直流電力に変換するように、変換器９を駆動する。

　図３は、ケーブル収容装置３０の断面図であり、図４は、ケーブル収容装置３０の分解斜視図である。この図３および図４を参照して、車両１０は、収容凹部５１が形成されたフロアパネル５０と、収容凹部５１の開口部を覆う床面パネル５２とを含む。フロアパネル５０は、車両外部と車両内部とを区画する部材であって、ボディ１０ａの底面に配置されている。

　この収容凹部５１は、たとえば、図１に示す後輪の間に位置する部分または後輪の間に位置する領域よりも背面１２側に配置されている。収容凹部５１は、図１に示すバッテリＢよりも背面１２側に配置されている。床面パネル５２は、たとえば、ラゲッジルームの床を形成しており、床面パネル５２は、収容凹部５１の開口部を開閉可能に形成されている。収容凹部５１内には、ケーブル収容装置３０が収容されている。

　ケーブル収容装置３０は、ケーブル２０と、ケーブル２０が収容され、内部が空洞状のボビン３１と、ボビン３１を回転可能に支持する中心軸３２と、ボビン３１内に収容された接続装置３３と、ボビン３１などを内部に収容する外郭体４０と、外郭体４０を支持する台４１と、外郭体４０の下方に配置された送風器４２とを備える。

　ケーブル２０は、一方向に配列する複数の電力用芯線２５、電力用芯線２６および信号用芯線２３と、これら複数の芯線を被覆する被覆絶縁部材２４とを含む。ケーブル２０がボビン３１に巻回された状態においては、電力用芯線２５、電力用芯線２６および信号用芯線２３は、鉛直方向に配列するように設けられている。

　複数の芯線のうち、電力用芯線２５および電力用芯線２６は、電力線２２を形成しており、バッテリＢを充電する際には、電力用芯線２５，２６内を流れる電流量は信号用芯線２３内を流れる電流量よりも多く、電力用芯線２５，２６内を流れる電流の電圧は、信号用芯線２３内を流れる電流の電圧よりも高い。

　なお、この図３に示す例においては、電力用芯線２５が最も低い位置に配置されており、電力用芯線２６は電力用芯線２５の上方に間隔をあけて配置され、信号用芯線２３は電力用芯線２６の上方に間隔をあけて配置されている。

　電力用芯線２５、電力用芯線２６および信号用芯線２３が一方向に配列するように形成されているめ、ケーブル２０の延在方向に垂直な方向におけるケーブル２０の断面形状は、電力用芯線２５、電力用芯線２６および信号用芯線２３が配列する配列方向に長尺な平型形状である。

　ケーブル２０は、厚さ方向に配列する主表面２８ａおよび主表面２８ｂと、ケーブル２０の幅方向に配列する側面２９ａおよび側面２９ｂとを含み、主表面２８ａ，２８ｂの面積は、側面２９ａ，２９ｂよりも広くなっている。そして、ボビン３１にケーブル２０が巻回された状態では、内周側に位置するケーブル２０の主表面２８ａ上に外周側に位置するケーブル２０の主表面２８ｂが配置される。

　このように、ケーブル２０の断面形状を平型形状とすることで、ケーブル２０をボビン３１に収容した際に、ケーブル２０の間にデッドスペースが形成されることを抑制することができ、ケーブル収容装置３０の小型化を図ることができる。

　ボビン３１は、外周面にケーブル２０が巻回され、中空状に形成された回転軸３４と、回転軸３４の端部に設けられた支持板３５および支持板３６とを含む。

　回転軸３４は、軸受３７によって中心軸３２に回転可能に支持されており、回転中心線Ｏを中心に回転可能に設けられている。

　回転軸３４は、回転中心線Ｏが水平面に対して交差するように配置されており、この図３に示す例においては、回転中心線Ｏが鉛直方向に延びるように回転軸３４は配置されている。

　支持板３５は、回転軸３４の上方側の端部に設けられている。支持板３６は、回転軸３４の下方側の端部に設けられており、回転軸３４の外周面から張り出すように形成されている。支持板３６は、回転軸３４に巻回されたケーブル２０の側面２９ａを支持する。

　回転軸３４に巻回されたケーブル２０は、自重で下がり、ケーブル２０の側面２９ａが支持板３６と接触している。

　そして、電力用芯線２５および電力用芯線２５は、信号用芯線２３よりも、支持板３６と被覆絶縁部材２４（ケーブル２０）との接触位置２７に近い位置に配置されており、信号用芯線２３は、電力線２２に対して接触位置２７と反対側に配置されている。具体的には、電力用芯線２５が接触位置２７と最も近接しており、電力用芯線２６は、電力用芯線２５に対して接触位置２７と反対側に配置され、信号用芯線２３は、電力用芯線２６に対して接触位置２７と反対側に配置されている。

　バッテリＢを充電する際には、電力用芯線２５，２６内を流れる電流量は、信号用芯線２３内を流れる電流量よりも多いため、電力用芯線２５，２６の発熱量の方が、信号用芯線２３の発熱量よりも多くなる。

　電力用芯線２５からの熱は、支持板３６に伝達され、外部に放熱され、電力用芯線２６も接触位置２７に近接しているため、電力用芯線２６からの熱は支持板３６から外部に放熱される。これにより、ケーブル２０の温度が高温となることが抑制されている。

　支持板３６には、送風器４２からの冷却風を通すための開口部３８が形成されている。このため、送風器４２からの冷却風によってケーブル２０の冷却の促進が図られている。

　接続装置３３は、ケーブル２０の終端部と接続配線３９とを接続する装置である。接続装置３３は、中心軸３２に固定された固定子４３と、中心軸３２に回転可能に設けられた回転子４４を含む。固定子４３と回転子４４とは、中心軸３２上に互いに間隔をあけて配置されている。

　回転子４４は、径方向に間隔をあけて配置された複数の端子４５を備える。端子４５は、回転子４４の表面のうち、固定子４３と対向する部分に設けられている。最も内径側に配置された端子４５は電力用芯線２５に接続されている。電力用芯線２５に接続された端子４５と隣り合う端子４５は、電力用芯線２６に接続されている。最も外径側に配置された電力用芯線２５は、信号用芯線２３に接続されている。各端子４５は、固定子４３に向けて付勢されている。

　固定子４３は、径方向に間隔をあけて配置された複数の環状端子４６を備え、各環状端子４６は接続配線３９に接続されている。各環状端子４６は、回転中心線Ｏを中心に環状に形成されており、各環状端子４６は、固定子４３の表面のうち回転子４４と対向する部分に形成されている。

　複数の環状端子４６のうち、最も内径側に位置する環状端子４６は、電力用芯線２５に接続された端子４５と接触している。この環状端子４６と隣り合う環状端子４６は、電力用芯線２６が接続された端子４５と接触している。最も外径側に配置された環状端子４６は、信号用芯線２３に接続された端子４５と接触している。この接続装置３３によれば、ケーブル２０が引き出され、ボビン３１が回転したとしても、電力線２２および信号用芯線２３と、接続配線３９との接続状態が維持される。

　外郭体４０は、天板部４７と、底壁部４８と、周壁部４９とを含む。天板部４７は支持板３５と対向するように配置され、底壁部４８は支持板３６と対向するように配置されている。

　天板部４７は、中心軸３２の一端を固定しており、底壁部４８は、中心軸３２の他端を固定している。底壁部４８には、開口部５３が形成されており、送風器４２からの冷却風は開口部５３を通して、外郭体４０内に入り込む。外郭体４０内に張り込んだ冷却風は、開口部３８をとおりケーブル２０を冷却する。

　台４１は、外郭体４０の底壁部４８を支持しており、底壁部４８と収容凹部５１の底面との間には、隙間が形成されている。

　送風器４２は、底壁部４８と収容凹部５１の底面との間に配置されており、送風器４２は、支持板３６に向けて冷却風を供給している。支持板３６は、送風器４２からの冷却風によって冷却され、ケーブル２０の冷却効率の向上が図られている。

　なお、この図３に示す例においては、支持板３６を冷却する装置として、送風器４２を設けた例について説明したが、送風器４２に替えて他の機器を採用してもよい。

　たとえば、図１に示すバッテリＢを冷却する冷却ファンから噴出される冷却風の一部を支持板３６に吹き付けるダクトを設けてもよい。

　図５は、ケーブル２０の断面図である。この図５に示すように、側面２９ａと電力用芯線２５との間の距離は、電力用芯線２５および電力用芯線２６の間隔よりも大きい。同様に、側面２９ｂと信号用芯線２３との間の距離は、信号用芯線２３と電力用芯線２６との間の距離よりも大きい。

　主表面２８ａ，２８ｂと、信号用芯線２３、電力用芯線２５および電力用芯線２６との間の距離は、電力用芯線２５および電力用芯線２６の間隔および電力用芯線２６および信号用芯線２３の間隔よりも大きい。

　これにより、ケーブル２０が車両１０の外部に引き出されたときに、ケーブル２０が地面などとこすれたとしても、被覆絶縁部材２４の絶縁性能を維持することができる。

　なお、この図５に示す例においては、ケーブル２０は、電力線２２の他に信号用芯線２３を含む例を採用しているが、電力線２２および信号用芯線２３のほかに、たとえば、グランド用芯線をケーブル２０内に設けてもよい。この場合には、グランド用芯線は、たとえば、電力用芯線２５および電力用芯線２６の間、または、電力用芯線２６および信号用芯線２３の間に配置してもよく、さらには、信号用芯線２３よりも上方に配置してもよい。

　以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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。

　本発明は、ケーブル収容装置および車両に適用することができる。

　１　エンジン、２　動力分割機構、３　前輪、４　コンバータ、５，６　インバータ、８　スイッチング素子、９　変換器、１０　車両、１０ａ　ボディ、１１　ケーブル引出口、１２　背面、１３　給油部、１７　電源、２０　ケーブル、２１　プラグ、２２　電力線、２３　信号用芯線、２４　被覆絶縁部材、２５，２６　電力用芯線、２７　接触位置、２８ａ，２８ｂ　主表面、３０　ケーブル収容装置、３１　ボビン、３２　中心軸、３３　接続装置、３４　回転軸、３５，３６　支持板、３７　軸受、３８，５３　開口部、３９　接続配線、４０　外郭体、４１　台、４２　送風器、４３　固定子、４４　回転子、４５　端子、４６　環状端子、４７　天板部、４８　底壁部、４９　周壁部、５０　フロアパネル、５１　収容凹部、５２　床面パネル、Ｂ　バッテリ、Ｃ　コンデンサ、ＦＴ　フューエルタンク、Ｌ　リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２　モータジェネレータ、Ｏ　回転中心線。

Claims

　一方向に配列する複数の芯線と、前記複数の芯線を被覆する絶縁部材とを含むケーブルと、
　外周面を有し、前記外周面に前記ケーブル（２０）が巻回されると共に回転可能に設けられた回転軸（３４）と、
　前記回転軸（３４）に設けられ、前記回転軸（３４）に巻回された前記ケーブル（２０）を支持する支持部材（３６）と、
　を備えたケーブル収容装置であって、
　前記複数の芯線は、１つまたは複数の電力用芯線と、前記電力用芯線よりも低電流の電流が流れる１つまたは複数の低電流用芯線とを含み、
　前記電力用芯線は、前記低電流用芯線よりも前記絶縁部材（２４）と前記支持部材（３６）との接触位置に近い位置に配置された、ケーブル収容装置。
　前記回転軸（３４）は、前記回転軸（３４）の回転中心線（Ｏ）が水平面に対して交差するように配置され、
　前記支持部材（３６）は、前記回転軸（３４）の下方側の端部に設けられた、請求項１に記載のケーブル収容装置。
　前記回転軸（３４）は、前記回転中心線（Ｏ）が鉛直方向に延びるように配置された、請求項２に記載のケーブル収容装置。
　前記ケーブル（２０）の延在方向に垂直な前記ケーブル（２０）の断面形状は、前記一方向に長尺な平型形状とされた、請求項１に記載のケーブル収容装置。
　前記支持部材（３６）に向けて冷却風を供給する送風機をさらに備えた、請求項１に記載のケーブル収容装置。
　請求項１に記載のケーブル収容装置と、
　背面に前記ケーブル（２０）が引き出されるケーブル引出口（１１）が形成されたボディ（１０ａ）と、
　を備えた、車両。