(57)【要約】      （修正有）【課題】前輪にメインのモータを備え、後輪に補助的なモータを備える電動車両において、その後輪の駆動装置の浸水対策を低コストで実現する。【解決手段】電動車両は、メイン駆動源であるフロントモータに電力を供給するフロントインバータと、補助駆動源であるリアモータに電力を供給するリアインバータ５０を備える。リアインバータ５０はリアラゲッジルームに配置されている。リアインバータのケース内には、バッテリの直流電力を交流に変換するインバータ回路５１と、バッテリからの給電経路をインバータ回路とフロントインバータとに分岐させる中継回路５３が収容されている。また、中継回路からインバータ回路までの給電経路にヒューズ５４が設けられている。リアインバータのケース内においてバッテリの電圧が印加される端子のなかでヒューズ５４の両端の端子が鉛直方向の最も下に位置している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単独で車両を走行させることが可能であって前輪を駆動するフロントモータに電力を供給するフロントインバータと、
リアラゲッジルーム内または車室内に配置されており、フロントモータによる走行を補助するように後輪を駆動するリアモータに電力を供給するリアインバータと、
を備えており、
前記リアインバータのケース内に、バッテリの直流電力を交流に変換するインバータ回路と、前記バッテリからの給電経路を前記インバータ回路と前記フロントインバータとに分岐させる中継回路が収容されているともに、前記中継回路から前記インバータ回路までの給電経路にヒューズが設けられており、
前記リアインバータのケース内において前記バッテリの電圧が印加される端子のなかで前記ヒューズの両端の端子が最も低く位置している、
ことを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、電動車両に関する。本明細書における「電動車両」には、走行用のモータを備えるがエンジンは備えない電気自動車、及び、走行用にモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車、さらには燃料電池車を含む。
【背景技術】
【０００２】
電動車両は高電圧（典型的には１００ボルト以上）のバッテリと、そのバッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータを備える。高電圧であるため、バッテリやインバータが浸水しても漏電を防ぐ対策が必要とされる。例えば特許文献１には、浸水センサを備え、浸水センサが浸水を検知したときに高電圧のバッテリをインバータから遮断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２０２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
他方、四輪駆動の電動車両の一つの態様として、車両前方に備えられたモータ（及びエンジン）を通常走行に用い、リアモータを補助的な駆動源として用いる態様が想定される。電動車両としては、車両前方にモータ（あるいはモータとエンジンのハイブリッド駆動源）を備える前輪駆動車が広く普及しているので、そのような前輪駆動の電動車両をベースに四輪駆動の電動車両を設計すれば、既存の部品を流用でき、低コストで四輪駆動の電動車両を実現することができる。
【０００５】
メインの駆動源であるフロントモータとフロントインバータには充分な浸水対策が施される。他方、仮に、補助的な駆動源であるリアモータとリアインバータだけが浸水した場合には、リアインバータをバッテリから遮断すればよく、フロントインバータはバッテリと接続されたままとなることが好ましい。
【０００６】
リアモータとリアインバータの搭載をオプションとする場合、前輪駆動車の既存のスペースにリアモータやリアインバータを搭載することになる。特に、リアインバータの搭載場所としては、リアラゲッジルームか、車室（シート下）である。
【０００７】
車室内でのユーザによる水こぼし、あるいは、ラゲッジルームの浸水などに対して補助的な駆動装置にも浸水対策が求められる。ただし、前述したように、メインの駆動源に影響を与えずに補助的な駆動装置だけをバッテリから遮断できることが望ましい。しかも、オプションの補助的な駆動装置の場合、できるだけ低コストで浸水対策を設けるのがよい。
【０００８】
本明細書が開示する技術は、後輪に補助的なモータ（補助駆動装置）を有する電動車両において、その後輪の駆動装置の浸水対策を低コストで実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書が開示する電動車両は、車両の前後にモータによる駆動装置を備える。車両前方には、単独で車両を走行させることが可能であって前輪を駆動するフロントモータが搭載され、後方には、フロントモータによる走行を補助するように後輪を駆動するリアモータが搭載される。また、その電動車両は、フロントモータに電力を供給するフロントインバータと、リアモータに電力を供給するリアインバータを備える。リアインバータは、リアラゲッジルーム内または車室内に配置される。そして、リアインバータのケース内に、バッテリの直流電力を交流に変換するインバータ回路と、バッテリからの給電経路をインバータ回路とフロントインバータとに分岐させる中継回路が収容されている。さらに、その中継回路からインバータ回路までの給電経路にヒューズが設けられている。そして、リアインバータのケース内においてバッテリの電圧が印加される端子のなかでヒューズの両端の端子を最も低く位置させる。別言すれば、ヒューズの両端の端子が、リアインバータ内においてバッテリの電圧が印加される端子の中で最も鉛直方向の下位に位置している。なお、上記において「給電経路」とは、「電力供給線」と別言してもよい。
【００１０】
上記の電動車両では、リアインバータが浸水する際、ヒューズ両端の端子が最初に水没してヒューズが切れる。従ってリアインバータの他の箇所が漏電することなく、さらには、フロントインバータへの給電経路に影響を与えることなく、リアインバータを安全にバッテリから遮断できる。しかも、上記の技術は、ヒューズの搭載位置に依存しているので、低コストで実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書が開示する技術は、リアインバータが水没しそうなときにリアインバータをバッテリから安全に遮断する仕組みをてコストで実現する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例のハイブリッド車の電力系のブロック図である。
【図２】実施例のハイブリッド車を側方からみたときのインバータとバッテリのレイアウトを示す模式図である。
【図３】実施例のハイブリッド車の後方ラゲッジスペースのタイヤ収容窪みに搭載されるリアインバータの模式的側面図である。
【図４】リアインバータ内部の部品レイアウトを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照して実施例の電動車両を説明する。実施例の電動車両は走行用にモータと共にエンジンを備えるハイブリッド車２である。図１にハイブリッド車２の電力系のブロック図を示す。図１に示すように、ハイブリッド車２は、前輪４２を駆動するための３相交流モータであるフロントモータ３及びエンジン４３を備えている。フロントモータ３及びエンジン４３からの出力トルクは、動力分配機構４により合成され、デファレンシャルギア４１を介して前輪４２に伝達される。なお、動力分配機構４は、エンジン４３の出力トルクを前輪４２とフロントモータ３に分配する場合もある。その場合、ハイブリッド車２は、エンジン４３の動力で走行しつつ、フロントモータ３で発電する。発電された電力は、バッテリ１２に充電される。フロントモータ３は大出力であり、単独で車両を走行させる駆動力を出力することができる。
【００１４】
また、ハイブリッド車２は、後輪４４を駆動するための３相交流モータであるリアモータ５を備えている。リアモータ５は補助的な駆動源であり、メインの駆動源であるフロントモータ３と比較して出力が小さい。例えば、フロントモータ３の最大出力は５０ｋＷであり、リアモータ５の最大出力は５ｋＷである。ハイブリッド車２は、通常はエンジン４３とフロントモータ３で走行し、必要に応じてリアモータ５を補助的に駆動する。例えば雪道で滑り易い時にリアモータ５を駆動し、四輪駆動で走行する。あるいは、坂道発進のときのトルク補助にリアモータ５を駆動する。リアモータ５と後述するリアインバータ５０は、二輪駆動のハイブリッド車２のオプション装備としてユーザの要望に応じて取り付けられる。即ち、ハイブリッド車２では、エンジン４３を別にすると、フロントモータ３が主たる駆動源であり、リアモータ５は補助的な駆動源である。
【００１５】
バッテリ１２に蓄えられた電力は、フロントインバータ１０により直流電力から交流電力に変換され、フロントモータ３に供給される。フロントインバータ１０は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と共に直流電力の電圧を昇圧する電圧コンバータ回路を内蔵している。なお、電圧コンバータ回路は、フロントモータ３からの回生電力を降圧してバッテリ１２に充電するための降圧回路として機能する場合もある。
【００１６】
また、バッテリ１２に蓄えられた電力は、リアインバータ５０により直流電力から交流電力に変換され、リアモータ５にも供給される。リアモータ５は最大出力が小さく、その定格電圧はバッテリ１２の出力電圧と等しい。それゆえ、リアインバータ５０は、フロントインバータ１０と異なり、電圧コンバータ回路は備えない。フロントインバータ１０及びリアインバータ５０はパワーコントロールユニット１３に接続され、ハイブリッド車２の走行状況に応じて制御される。
【００１７】
バッテリ１２のパワーケーブル１４は、リアインバータ５０に接続している。リアインバータ５０のケース内部には、バッテリ１２の電力をリアインバータ５０のインバータ回路５１（後述）とフロントインバータ１０に分配する中継回路５３が備えられている。フロントインバータ１０へは、中継回路５３からパワーケーブル１５を介して電力が供給される。
【００１８】
ハイブリッド車２のフロントインバータ１０及びリアインバータ５０のレイアウトを説明する。図２はハイブリッド車２を車両横方向から視た模式的な断面図である。車両の外郭及びフロントシート３２ａ及びリアシート３２ｂは図面の見易さを考慮して二点鎖線で描かれている。また、インバータ１０、５０やバッテリ１２の断面の詳細は省略してハッチングで描かれていることに留意されたい。図中のＸ軸が車両の前後方向に相当し、Ｚ軸が上下方向に相当する。Ｘ軸の正方向が車両の前方を示しており、Ｚ軸の正方向が鉛直上方を示している。各座標軸の意味は以後の図でも同様である。
【００１９】
図２に示すように、フロントモータ３とフロントインバータ１０は車両前方のフロントコンパートメント内に搭載されている。図２ではフロントコンパートメントの詳細な図は省略されている。また、フロントコンパートメント内には、エンジン４３、動力分配機構４、デファレンシャルギア４１も搭載されているが、図２では動力分配機構４とデファレンシャルギア４１の図示が省略されていることに留意されたい。
【００２０】
リアインバータ５０とリアモータ５は車両の後方に搭載されている。詳しくは、リアインバータ５０はリアシート３２ｂの後方のラゲッジスペース３１の下方に配置されている。リアモータ５もラゲッジスペース３１に搭載されている。ラゲッジスペース３１の下方には、フロアパネル２５とラゲッジスペース３１の床となるデッキボード２３により囲まれたスペアタイヤの収容スペース（以下、収容スペース２１）が設けられている。収容スペース２１の底に相当するフロアパネル２５には、スペアタイヤの形状に合わせて窪み（以下、タイヤ収容窪み２２）が設けられている。通常、スペアタイヤは、タイヤ収容窪み２２に嵌め込まれて固定される。
【００２１】
実施例では、広く普及している前輪駆動のハイブリッド車をベースにリアモータ５とリアインバータ５０を搭載して四輪駆動のハイブリッド車２が実現されている。ただし、前述したようにリアモータ等の駆動源は補助的なものである。図２に示すように、四輪駆動に変更前のハイブリッド車２では、２点鎖線で描かれたスペアタイヤ２４がタイヤ収容窪み２２に搭載されている。しかし、ハイブリッド車２では、スペアタイヤ２４の代わりにリアインバータ５０をタイヤ収容窪み２２に設置する。なお、最近のタイヤは耐久性に優れ、パンクし難いようになっている。また、空気が抜けても継続して走行可能なタイヤも登場している。一方、簡単で高性能なパンク修理キットもある。パンクしても走行可能なタイヤを採用する、あるいはパンク修理キットを搭載することで、スペアタイヤを搭載せずその空間をリアインバータを搭載するという別の目的に利用することが可能となる。
【００２２】
バッテリ１２はリアシート３２ｂの下方で、フロアパネル２５の上面に配置される。バッテリ１２はパワーケーブル１４によりリアインバータ５０と接続されている。先に述べたようにリアインバータ５０のケース内にはバッテリ１２の電力を分配する中継回路５３が備えられているので、リアインバータ５０とフロントインバータ１０もパワーケーブル１５で接続される。なお、パワーケーブル１４と１５は高電圧線とグランド線の２本構成であるが、図２では夫々のパワーケーブルを１本の太線で表していることに留意されたい。また、夫々のパワーケーブル１４、１５の配策レイアウトについても図２では簡略化して描かれていることに留意されたい。
【００２３】
リアインバータ５０の搭載構造について説明する。図３に、図２における収容スペース２１を拡大した図を示す。図３に示すように、リアインバータ５０は、スペアタイヤの収容スペース２１の内部に収められている。収容スペース２１にリアインバータ５０を搭載することで、四輪駆動仕様に変更したときのラゲッジルームの縮小分を抑えている。
【００２４】
収容スペース２１の底のフロアパネル２５には、タイヤ収容窪み２２が設けられている。タイヤ収容窪み２２の車両後側の上縁２２ｂ（以下、後上縁２２ｂ）は、車両前側の上縁２２ａ（以下、前上縁２２ａ）よりも下方に位置している。リアインバータ５０の車両前後方向における長さは、タイヤ収容窪み２２の同方向における長さよりも短く、車両横方向における長さも同様にリアインバータ５０の方がタイヤ収容窪み２２よりも短い。リアインバータ５０は、平板形状のトレイ２８の上に固定されている。トレイ２８はリアインバータ５０の車両前後方向に延伸している。トレイ２８の車両前側は、タイヤ収容窪み２２の前上縁２２ａに隣接するフロアパネル２５の表面２５ａに設けられた前側固定部２６にボルト２９により固定されている。一方、トレイ２８の車両後側は、タイヤ収容窪み２２の底面から上方に向かって突出している突出部２７の上面にボルト２９により固定されている。つまり、リアインバータ５０は前側固定部２６と突出部２７の間を跨ぐように設置されている。突出部２７はタイヤ収容窪み２２の車両前後方向における中央線ＣＬよりも車両前側に設けられている。したがって、リアインバータ５０は、タイヤ収容窪み２２の中央線ＣＬよりも車両前側に位置している。また、突出部２７の高さは、タイヤ収容窪み２２の後上縁２２ｂよりも高く、前上縁２２ａよりも低い。リアインバータ５０は、前側固定部２６及び突出部２７に固定されることにより、リアインバータ５０の車両前側が後側よりも高くなるように設置される。別言すれば、リアインバータ５０は、タイヤ収容窪み２２の底面より高い位置に、後傾姿勢で設置される。
【００２５】
図３を参照して説明したように、リアインバータ５０は後傾姿勢でラゲッジルームの収容スペース２１に搭載される。リアインバータ５０のケースは、雨滴などに対する防水性は有するが、収容スペース２１に水が溜まり、リアインバータ５０が水没するような場合には密封性が保たれない虞がある。そのような状況に備え、リアインバータ５０は水没した場合にバッテリ１２から電気的に遮断するメカニズムを備えている。そのメカニズムを次に説明する。
【００２６】
図４は、リアインバータ５０のケース５９の内部の部品レイアウトを示す模式図である。図４は車両横方向から見た模式図である。符号５２は、バッテリ１２から供給される電流を平滑化するためのコンデンサを示している。符号５１は、バッテリの直流電力を交流に変換するインバータ回路を示している。コンデンサ５２とインバータ回路５１は、バッテリの直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換する回路の主要部品であり、以下では併せて高電圧部品と称することがある。インバータ回路５１からは、リアモータ５（図１参照）へ電力を供給するパワーケーブル１６が伸びている。
【００２７】
符号５３は、バッテリ１２の電力をリアインバータ（インバータ回路５１）とフロントインバータ１０に分配する中継回路を示している。符号５４はヒューズを示している。
【００２８】
符号６１−６７は、バッテリ１２の電圧が加わる端子を示している。符号６１が示す端子は、パワーケーブル１４、１５をリアインバータ５０のケースに接続するコネクタである。符号６２が示す端子は、中継回路内で電力を伝送するバスバを分岐させる端子である。符号６３が示す端子は、リアモータ５のパワーケーブル１６を接続するためのコネクタである。符号６４が示す端子は、インバータ回路５１の入力端子である。符号６５が示す端子は、コンデンサ５２の端子である。符号６７が示す端子は、ヒューズ５４の両端の端子である。
【００２９】
ケース内部には他にも様々な部品が収容されるが、図４では主要な部品だけを模式的に示している。但し、部品相互の位置関係は正しく表されている。なお、バッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路は符号５１が示す矩形で代表して表してある。バッテリ１２の高電圧が加わる端子は図４に示した以外には存在しないものとする。図４にて符号Ｑが示す範囲には、例えば、冷却器や、１２−２４ボルト程度のアクセサリ用電源で駆動するファンや電気回路などが配置され、バッテリ１２の電圧が加わる部品は範囲Ｑには配置されていない。
【００３０】
ヒューズ５４は、電気的には、中継回路５３から高電圧部品（インバータ回路５１とコンデンサ５２）までの給電経路に挿入されている。より詳しくは、ヒューズ５４は、バッテリ１２からの給電経路をフロントインバータ１０とリアインバータ（インバータ回路５１）に分岐させる分岐点（端子６２）から高電圧部品（コンデンサ５２とインバータ回路５１）までの給電経路に嵌挿されている。ヒューズ５４は、その給電経路に過剰な電流が流れると破断する。また、ヒューズ５４は、図４に示すように、空間的には、ケース５９の内部において、バッテリ１２の高電圧が加わる端子と部品の中で最も低い位置に設置されている。図４における破線Ｈは水平な線を表しており、ヒューズ５４とその両端の端子６７だけが破線Ｈよりも下方（鉛直下方）に位置し、それ以外の部品は破線Ｈの上方（鉛直上方）に位置する。別言すれば、ヒューズ５４とその両端の端子６７は、ケース５９に収容された高電圧部品（バッテリ１２の電圧が加わる部品）の中で、鉛直方向の最下位に位置している。さらに別言すれば、ヒューズ５４とその両端の端子６７は、地面からの高さが、ケース５９に収容された高電圧部品（バッテリ１２の電圧が加わる部品）の中で一番低い。
【００３１】
上記のレイアウトにより、仮にリアインバータ５０が浸水した場合、バッテリ１２の高電圧が加わる部品のうち、最初にヒューズ５４とその両端の端子６７が水に浸り、ヒューズ５４が破断する。ヒューズ５４は、中継回路５３とリアインバータの高電圧部品（コンデンサ５２とインバータ回路５１）の間に挿入されているので、ヒューズ５４が破断しても、バッテリ１２からフロントインバータ１０までの給電経路は影響を受けない。従ってハイブリッド車２は、リアインバータ５０が動作不能になってもフロントインバータ１０とフロントモータ３で継続して走行を続けることができる。
【００３２】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の電動車両はモータとエンジンを備えるハイブリッド車であった。実施例の技術は、エンジンを備えない電気自動車に適用することもできる。実施例のリアインバータは、ラゲッジスペース３１に後傾姿勢で搭載されている。図４に示したケース内部の部品レイアウトは、リアインバータ５０を水平に搭載した場合でも、ヒューズ５４とその両端の端子６７は他のいずれの高電圧端子と高電圧部品よりも鉛直方向で最下位に位置する。従ってリアインバータ５０を水平に搭載しても上記した効果を得ることができる。なお、図４において端子６１−６５、６７が高電圧端子に想到し、コンデンサ５２とインバータ回路５１が高電圧回路に相当する。
【００３３】
実施例のハイブリッド車２では、リアインバータ５０は、後傾姿勢でラゲッジスペース３１の収容スペース２１に設置されている。このため、リアインバータ５０の上方で車両後方側の空間を広く確保することができる。したがって、リアインバータ５０を搭載するにも関わらずラゲッジスペースの減少分を小さく抑えることができる。
【００３４】
また、図２によく示されるように、リアインバータ５０はタイヤ収容窪み２２において車体外郭後側から遠い位置に設置されている。したがって、車体後方から衝突された場合でも、リアインバータ５０の安全性が高い。
【００３５】
実施例で説明した技術は、リアインバータがリアシートの下など車室空間に配置されていても適用することができる。
【００３６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３７】
２：ハイブリッド車（電動車両）
３：フロントモータ
４：動力分配機構
５：リアモータ
１０：フロントインバータ
１２：バッテリ
１３：パワーコントロールユニット
１４、１５、１６：パワーケーブル
２１：収容スペース
２３：デッキボード
２４：スペアタイヤ
２５：フロアパネル
２６：前側固定部
２７：突出部
２８：トレイ
２９：ボルト
３１：ラゲッジスペース
３２ａ：フロントシート
３２ｂ：リアシート
４３：エンジン
５０：リアインバータ
５１：インバータ回路
５２：コンデンサ
５３：中継回路
５４：ヒューズ
５９：ケース
６１−６５：端子
６７：端子
【図２】
2015168380.tif 000003
【図３】
2015168380.tif 000004
【図４】
2015168380.tif 000005
【図１】
2015168380.tif 000006