JP5935988B2 - 車両用給電システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用給電システムに係わり、特に、モータルームに配置され、車輪を駆動する電気モータと、モータルームの前方又は後方に離間して配置され、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

ところで、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、バッテリからインバータへの直流電流の供給を切替える切替装置（ジャンクションボックス）等の電装品を、車両に搭載する必要がある。

この場合、バッテリに接続されたジャンクションボックスや、バッテリとジャンクションボックスとを接続する電力ケーブルには、高電圧（例えば３００Ｖ）の電流がバッテリから通電される。このため、例えば車両の衝突時に、これらのジャンクションボックスや電力ケーブルが損傷し、ジャンクションボックス内部の高電圧回路や電力ケーブルの導線が露出すると、これらの露出した高電圧回路や導線への接触、あるいは車体構造への漏電等により、感電事故が発生する可能性がある。

しかしながら、上述したような従来のシステムにおいては、バッテリから車両外に電力を供給するために必要な各種電装品の構成や具体的な配置については何ら考慮されていない。従って、上述したジャンクションボックスや電力ケーブル等、高電圧の電流がバッテリから通電される電装品が、衝突時においても安全性が確保されるように、適切に配置されない可能性があった。このように、従来の車両用給電システムにおいては、衝突事故発生時の安全性に関して更なる向上の余地があった。

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、衝突時の安全性を向上させ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、モータルームに配置され、車輪を駆動する電気モータと、車両の車体後部に位置するモータルームの前方又は車両の車体前部に位置するモータルームの後方に離間して配置され、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、モータルームに配置された箱状の剛性部材と、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、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、バッテリからインバータへの直流電流の供給を切替える切替装置とを有し、切替装置は、モータルーム内において、剛性部材の上方又は下方において、剛性部材の前端よりも後方且つ剛性部材の後端よりも前方に配置され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、車両の衝突時に、車体の構成部材が切替装置に向かって変形した場合においても、まず剛性部材によって衝撃が吸収されるため、衝突時に切替装置が損傷する可能性を低減することができ、衝突時の安全性を向上させることができる。
また、切替装置と共に車両に搭載されている箱状の電装品や各種装置等を剛性部材として用いることができ、切替装置を保護するための新たな剛性部材を設けることなく、車両の衝突時に切替装置が損傷する可能性を低減することができ、衝突時の安全性を向上させることができる。
また、車両の衝突時に、一層確実に剛性部材によって切替装置を保護することができ、衝突時の安全性を一層向上させることができる。

また、本発明において、好ましくは、切替装置は、車両に前後方向に沿って設けられている左右一対のサイドフレームと、車幅方向に沿って左右一対のサイドフレームを連結するように設けられている前後一対のクロスメンバとによって囲まれた領域に配置されている。
このように構成された本発明においては、車両の衝突時には、これらのサイドフレームやクロスメンバが変形することにより衝撃が吸収されるので、切替装置が損傷を受けることを防止でき、衝突時の安全性を一層向上させることができる。

また、本発明において、好ましくは、剛性部材は、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換して電気モータに供給するモータ用インバータ、又は、バッテリを充電するバッテリチャージャである。
このように構成された本発明においては、車両の衝突時に、車体の構成部材が切替装置に向かって変形した場合においても、まずモータ用インバータ又はバッテリチャージャによって衝撃が吸収されるため、衝突時に切替装置が損傷する可能性を低減することができ、衝突時の安全性を向上させることができる。

また、本発明において、好ましくは、バッテリと切替装置とを接続する電力ケーブルを有し、電力ケーブルは、バッテリと切替装置との間に配索されている。
このように構成された本発明においては、電力ケーブルは、バッテリの前方に配置された切替装置の更に前方に突出しないように、又は、バッテリの後方に配置された切替装置の更に後方に突出しないように配索されているので、車両の衝突時に、変形した車体の構成部材等によって電力ケーブルが損傷する可能性を低減することができ、衝突時の安全性を向上させることができる。

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、衝突時の安全性を向上させることができる。

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前部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前部構造を示す図３のIV−IV矢視図である。

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。この車両１の車室フロアの下方における車体中央部には、前後方向に延びる左右一対のフロアサイドフレーム２ａ、２ｂが設けられている。また、左側フロアサイドフレーム２ａの更に左側に、前後方向に延びる左側サイドシル４ａが形成され、右側フロアサイドフレーム２ｂの更に右側に、前後方向に延びる右側サイドシル４ｂが形成されている。

また、車両１の車体前部（車室の前方）にあるモータルーム６の車幅方向両側には、左右一対のフロントサイドフレーム８ａ、８ｂが、左右のフロアサイドフレーム２ａ、２ｂの前端から前方に延びるように設けられている。更に、モータルーム６の前後においてこれらの左右一対のフロントサイドフレーム８ａ、８ｂを連結するように、車幅方向に沿って前後一対のフロントクロスメンバ１０ａ、１０ｂが設けられている。

また、車両１の車体後部（即ち車室の後方）の車幅方向両側には、左右一対のリアサイドフレーム１２ａ、１２ｂが、サイドシル４ａ、４ｂの後端から後方に延びるように設けられている。更に、これらの左右一対のリアサイドフレーム１２ａ、１２ｂを連結するように、車幅方向に沿ってリアクロスメンバ１４が設けられている。

更に、車体の中央部から後部にかけて、バッテリ搭載フレーム１６が設けられている。バッテリ搭載フレーム１６は、左右のフロアサイドフレーム２ａ、２ｂの間を前後方向に延びる前側搭載部１６ａと、この前側搭載部１６ａの後端において車幅方向両側に延びる後側搭載部１６ｂとを有しており、これらの前側搭載部１６ａと後側搭載部１６ｂとによって、平面視がほぼＴ字状となるように形成されている。バッテリ１８は、車室フロアの下方において、このバッテリ搭載フレーム１６上に搭載される。

また、モータルーム６において、左右一対のフロントサイドフレーム８ａ、８ｂの間に且つ前後一対のフロントクロスメンバ１０ａ、１０ｂの間に、駆動輪２０（図１の例では左右の前輪）を駆動するモータユニット２２が搭載されている。更に、モータ用インバータ２４、ジャンクションボックス２６、及び、バッテリチャージャ２８が、左右一対のフロントサイドフレーム８ａ、８ｂの間に且つ前後一対のフロントクロスメンバ１０ａ、１０ｂの間に配置されている。モータルーム６におけるこれらの電装品の配置の詳細については後述する。

車体後部（例えばトランクルーム）には、インバータ３０と、コントロールボックス３２とが設置される。これらのインバータ３０及びコントロールボックス３２は、例えば、車体後部のフロアに形成された凹部の中に収納される。インバータ３０とジャンクションボックス２６とを接続する電力ケーブル３４は、車室フロアの下面側において、バッテリ１８に沿って配索される。

また、車体の後部左側面には、充電レセプタクル３６が設けられている。この充電レセプタクル３６は、充電ケーブル３８を介してバッテリチャージャ２８に接続されている。充電ケーブル３８は、電力ケーブル３４と共に、車室フロアの下面側において、バッテリ１８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２６は、バッテリ１８、モータ用インバータ２４、及びインバータ３０に接続され、バッテリ１８からモータ用インバータ２４及びインバータ３０への高電圧（例えば３００Ｖ）の直流電流の供給を切替える。例えば、ジャンクションボックス２６は、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）の制御に基づき、バッテリ１８からモータ用インバータ２４及びインバータ３０に直流電流を供給させ、あるいはバッテリ１８からモータ用インバータ２４及びインバータ３０への直流電流の供給を遮断する。

モータ用インバータ２４は、ジャンクションボックス２６を介してバッテリ１８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２２に供給する。このモータユニット２２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２０に伝達される。

バッテリチャージャ２８は、車両１の外部の電源（例えば１００Ｖ又は２００Ｖの家庭用電源）から充電レセプタクル３６及び充電ケーブル３８を介して供給された電力により、バッテリ１８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３６に接続することにより、充電ケーブル３８及びバッテリチャージャ２８を介してバッテリ１８が充電される。

インバータ３０は、電力ケーブル３４を介してジャンクションボックス２６に接続されている。このインバータ３０は、バッテリ１８からジャンクションボックス２６及び電力ケーブル３４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、コントロールボックス３２に出力する。

コントロールボックス３２はインバータ３０に接続されており、インバータ３０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３２には、コンセントが設けられている。インバータ３０からコントロールボックス３２に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及び図４により、モータルーム６における電装品の配置の詳細について説明する。図３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前部構造を示す概略平面図であり、図４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前部構造を示す図３のIV−IV矢視図である。

図３及び図４に示すように、モータルーム６内に配置されたモータユニット２２の前上方且つ前側のフロントクロスメンバ１０ａの後方には、左右のフロントサイドフレーム８ａ、８ｂの間を車幅方向に延びる前側ステー４０が設けられている。この前側ステー４０の両端は、左右のフロントサイドフレーム８ａ、８ｂに固定されている。また、モータユニット２２の後上方且つ後側のフロントクロスメンバ１０ｂの前方には、左右のフロントサイドフレーム８ａ、８ｂの間を車幅方向に延びる後側ステー４２が設けられている。この後側ステー４２の両端は、左右の前輪のサスペンションタワー４４に固定されている。モータユニット２２の上方において、これらの前側ステー４０と後側ステー４２との間に、モータ用インバータ２４、バッテリチャージャ２８、及びジャンクションボックス２６が取り付けられている。

モータ用インバータ２４は、ほぼ箱状に形成された剛性部材としてのインバータケース２４ａと、このインバータケース２４ａ内に収容されたインバータ回路とを有している。このモータ用インバータ２４は、モータユニット２２の上方に配置され、インバータケース２４ａの前端が前側ステー４０に固定され、インバータケース２４ａの後端が後側ステー４２に固定される。

バッテリチャージャ２８は、ほぼ箱状に形成された剛性部材としてのバッテリチャージャケース２８ａと、このバッテリチャージャケース２８ａ内に収容された充電回路とを有している。このバッテリチャージャ２８は、モータユニット２２の上方においてモータ用インバータ２４に隣接して配置され、バッテリチャージャケース２８ａの前端が前側ステー４０に固定され、バッテリチャージャケース２８ａの後端が後側ステー４２に固定される。

ジャンクションボックス２６は、モータユニット２２の上方且つバッテリチャージャ２８の下方に配置され、板状のブラケット２６ａを介して前側ステー４０と後側ステー４２とに固定される。ジャンクションボックス２６の前後方向の長さは、バッテリチャージャ２８の前後方向の長さよりも短くなるように形成されている。

また、ジャンクションボックス２６は、電力ケーブル４６によってバッテリ１８と接続されており、この電力ケーブル４６を介してバッテリ１８から高電圧（例えば３００Ｖ）の直流電流が供給される。電力ケーブル４６は、これらのバッテリ１８とジャンクションボックス２６との間に配索されている。より詳細には、電力ケーブル４６の一端は、バッテリ１８の前端に設けられた接続端子１８ａに接続され、電力ケーブル４６の他端は、ジャンクションボックス２６の後端に設けられた接続端子２６ｂに接続されている。そして、電力ケーブル４６は、これらのバッテリ１８の接続端子１８ａとジャンクションボックス２６の接続端子２６ｂとの間を結ぶように配索される。

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１８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３０と、インバータ３０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３２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１８から家電製品に電力を直接供給することができる。

また、ジャンクションボックス２６は、モータルーム６内において、箱状に形成された剛性部材としてのバッテリチャージャ２８の下方に配置されているので、車両１の衝突時に、フロントサイドフレーム８ａ、８ｂやフロントクロスメンバ１０ａ、１０ｂがジャンクションボックス２６に向かって変形した場合においても、まずバッテリチャージャ２８によって衝撃が吸収されるため、ジャンクションボックス２６を保護するための新たな剛性部材を設けることなく、ジャンクションボックス２６が損傷する可能性を低減することができ、衝突時の安全性を向上させることができる。

また、ジャンクションボックス２６の前後方向の長さは、バッテリチャージャ２８の前後方向の長さよりも短くなるように形成されているので、衝突時に、一層確実にバッテリチャージャ２８によってジャンクションボックス２６を保護することができる。

また、ジャンクションボックス２６は、左右一対のフロントサイドフレーム８ａ、８ｂと、車幅方向に沿ってフロントサイドフレーム８ａ、８ｂを連結するように設けられている前後一対のフロントクロスメンバ１０ａ、１０ｂとによって囲まれた領域に配置されている。従って、車両１の衝突時には、まず、これらのフロントサイドフレーム８ａ、８ｂやフロントクロスメンバ１０ａ、１０ｂが変形することにより衝撃が吸収されるので、ジャンクションボックス２６が損傷を受けることを防止でき、衝突時の安全性を向上させることができる。

また、電力ケーブル４６は、ジャンクションボックス２６の前方に突出しないように配索されているので、車両１の前面衝突時にモータルーム６内に前方から侵入してくる部材（例えば変形したフロントクロスメンバ１０ａ、１０ｂ等）によって電力ケーブル４６が損傷する可能性を低減することができ、衝突時の安全性を向上させることができる。

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。
図３及び図４においては、ジャンクションボックス２６がバッテリチャージャ２８の下方に配置されている場合について説明したが、ジャンクションボックス２６がバッテリチャージャ２８の上方に配置されるようにしてもよい。

また、ジャンクションボックス２６を、剛性部材としてのモータ用インバータ２４や他の電装品の下方又は上方に配置してもよい。この場合、ジャンクションボックス２６の前後方向の長さは、剛性部材の前後方向の長さよりも短くなるように形成されていることが望ましい。

更に、ジャンクションボックス２６を、剛性部材としてのバッテリチャージャ２８やモータ用インバータ２４等の後方に配置してもよい。この場合においても、車両１の衝突時に、フロントサイドフレーム８ａ、８ｂやクロスメンバがジャンクションボックス２６に向かって変形した際、まずバッテリチャージャ２８やモータ用インバータ２４等の剛性部材が衝撃を吸収するため、ジャンクションボックス２６が損傷する可能性を低減することができる。

また、図１乃至図４においては、車両１の車体前部（車室の前方）にモータルーム６がある場合について例示したが、車両１の車体後部（車室の後方）にモータルーム６がある車両１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。この場合、車体中央部のバッテリ１８の後方に位置するモータルーム６の前後において、左右一対のリアサイドフレーム１２ａ、１２ｂを連結するように、車幅方向に沿って前後一対のリアクロスメンバが設けられているものとする。これらの左右一対のリアサイドフレーム１２ａ、１２ｂと、車幅方向に沿って左右一対のサイドフレームを連結するように設けられている前後一対のリアクロスメンバとによって囲まれた領域に、モータ用インバータ２４やバッテリチャージャ２８が配置され、剛性部材としてのこれらのモータ用インバータ２４やバッテリチャージャ２８の上方、下方、又は前方にジャンクションボックス２６が配置される。これにより、上述した実施形態と同様に、車両１の衝突時には、まず、リアサイドフレーム１２ａ、１２ｂやリアクロスメンバ、あるいは剛性部材としてのバッテリチャージャ２８又はモータ用インバータ２４等によって衝撃が吸収されるので、ジャンクションボックス２６が損傷を受けることを防止できる。

また、動力源としてモータユニット２２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
２ａ、２ｂ フロアサイドフレーム
４ａ、４ｂ サイドシル
６ モータルーム
８ａ、８ｂ フロントサイドフレーム
１０ａ、１０ｂ フロントクロスメンバ
１２ａ、１２ｂ リアサイドフレーム
１４ リアクロスメンバ
１６ バッテリ搭載フレーム
１６ａ 前側搭載部
１６ｂ 後側搭載部
１８ バッテリ
１８ａ 接続端子
２０ 駆動輪
２２ モータユニット
２４ モータ用インバータ
２４ａ インバータケース
２６ ジャンクションボックス
２６ａ ブラケット
２６ｂ 接続端子
２８ バッテリチャージャ
２８ａ バッテリチャージャケース
３０ インバータ
３２ コントロールボックス
３４、４６ 電力ケーブル
３６ 充電レセプタクル
３８ 充電ケーブル
４０ 前側ステー
４２ 後側ステー
４４ サスペンションタワー

Claims (4)

1. モータルームに配置され、車輪を駆動する電気モータと、車両の車体後部に位置する上記モータルームの前方又は車両の車体前部に位置する上記モータルームの後方に離間して配置され、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、
   上記モータルームに配置された箱状の剛性部材と、
   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、
   上記バッテリから上記インバータへの直流電流の供給を切替える切替装置とを有し、
   上記切替装置は、上記モータルーム内において、上記剛性部材の上方又は下方において、上記剛性部材の前端よりも後方且つ上記剛性部材の後端よりも前方に配置されることを特徴とする車両用給電システム。
2. 上記切替装置は、上記車両に前後方向に沿って設けられている左右一対のサイドフレームと、車幅方向に沿って上記左右一対のサイドフレームを連結するように設けられている前後一対のクロスメンバとによって囲まれた領域に配置されている請求項１に記載の車両用給電システム。
3. 上記剛性部材は、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して上記電気モータに供給するモータ用インバータ、又は、上記バッテリを充電するバッテリチャージャである請求項１又は２に記載の車両用給電システム。
4. 上記バッテリと上記切替装置とを接続する電力ケーブルを有し、
   上記電力ケーブルは、上記バッテリと上記切替装置との間に配索されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用給電システム。

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