(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロアパネルの下側に複数のバッテリを配置するバッテリ搭載構造において、
複数のバッテリで構成されるバッテリ群と、
前記バッテリ群に関する電気的接続を接続あるいは遮断する接続遮断機器と、を備え、
前記バッテリ群はスペースを挟んで複数配置され、
前記接続遮断機器と前記バッテリの端子とが前記スペースの内側に配置される、
ことを特徴とするバッテリ搭載構造。
【請求項２】
前記接続遮断機器は前記バッテリ群と、前記バッテリ群から電力供給を受ける電気装置とを電気的に接続あるいは遮断するジャンクションボックスを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ搭載構造。
【請求項３】
前記接続遮断機器は複数の前記バッテリ群間を電気的に接続あるいは遮断するスイッチボックスを備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ搭載構造。
【請求項４】
前記車両はフロントシートと、リヤシートと、前記フロントシートと前記リヤシート間に設けられたシート間フロアとを備える車室と、前記車室の車両縦断方向前方に形成されたフロントコンパートメントとを備え、複数の前記バッテリ群を前記フロントシートと前記リアシートと前記シート間フロアとの下方に配置した、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバッテリ搭載構造。
【請求項５】
前記スイッチボックスは前記車室内から手動操作され、前記車室内に露出する操作部材を備え、前記操作部材は前記車両の車両横断方向略中央部に配置される、ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリ搭載構造。
【請求項６】
複数の前記バッテリ群と前記接続遮断機器は、車両のフロアパネルの下側に固定すべく、あらかじめバッテリ搭載フレームにバッテリアセンブリとして取り付けられ、前記バッテリ搭載フレームは矩形の平面形状を成す矩形枠と、前記矩形枠の内側に車両横断方向または車両縦断方向またはその両方に延在する補強部材と、を備え、前記スペースを前記補強部材上に配置した、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のバッテリ搭載構造。
【請求項７】
前記接続遮断機器は複数の前記バッテリ間を電気的に接続あるいは遮断するスイッチボックスと、前記バッテリ群と前記バッテリ群から電力供給を受ける電気機器とを電気的に接続あるいは遮断するジャンクションボックスと、を備え、前記ジャンクションボックスは前記スイッチングボックスよりも前記電気装置の近くに配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ搭載構造。
【請求項８】
車両のフロアパネルの下側に配置される、複数のバッテリを備えたバッテリアセンブリにおいて、
複数のバッテリで構成されるバッテリ群と、
前記バッテリ群に関する電気的接続を接続あるいは遮断する接続遮断機器と、を備え、
前記バッテリ群はスペースを挟んで複数配置され、
前記接続遮断機器と前記バッテリの端子とが前記スペースの内側に配置される、
ことを特徴とするバッテリアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、数多くのバッテリを車両に搭載する際の接続遮断機器の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本国特許庁が 2001 年に発行した特許第 3199296 号は車両にできるだけ多くのバッテリを搭載するために、車両のフロアパネルの下側にバッテリを並べて配置することを教えている。
【０００３】
数多くのバッテリは平面上において車両横断方向と車両縦断方向に並んで配置され、バッテリ群を構成する。
【発明の概要】
【０００４】
この従来技術において、バッテリ群は車両のフロントシートからリヤシートにかけての領域の床下に配置され、バッテリ群から電力供給を受ける車両駆動用の電動モータやインバータ等の電気装置は車両のフロントコンパートメントに搭載されている。
【０００５】
バッテリはハーネスに接続され、ハーネスを介して電気装置に接続される。ハーネスにはスイッチなどの接続遮断機器が介装される。
【０００６】
ここで、バッテリはバッテリ群として密集して配置されているため、接続遮断機器は必然的にバッテリ群と電気装置の間に設けられる。その結果、フロントシートとフロントコンパートメントの間に接続遮断機器を配置するスペースを確保しなければならない。しかしながら、このスペースが最適位置に確保できるとは限らず、最適位置に接続遮断機器を配置するスペースを確保できない場合には、ハーネスの長さが増加することは避けられない。
【０００７】
この発明の目的は、したがって、バッテリ群と電気装置との間に介在する接続遮断機器の配置を最適化することで必要なハーネスの長さを短くすることである。
【０００８】
以上の目的を達成するために、この発明は、車両のフロアパネルの下側に複数のバッテリを配置するバッテリ搭載構造を提供する。バッテリ搭載構造は複数のバッテリで構成されるバッテリ群と、バッテリ群に関する電気的接続を接続あるいは遮断する接続遮断機器と、を備えている。バッテリ群はスペースを挟んで複数配置され、接続遮断機器はスペースの内側に配置される。
【０００９】
この発明はまた、複数のバッテリを備えて車両のフロアパネルの下側に搭載されるバッテリアッセンブリを提供する。バッテリアッセンブリは複数のバッテリで構成されるバッテリ群と、バッテリ群に関する電気的接続を制御する接続遮断機器と、を備えている。バッテリ群はスペースを挟んで複数配置され、接続遮断機器はスペースの内側に配置される。
【００１０】
この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
図 1 はこの発明によるバッテリ搭載構造を示す車両要部の縦断面図である。
図 2 はバッテリ搭載構造を示す車両要部の水平断面図である。
図 3 は図 2 の III-III 線に沿って切り取った車両要部の横断面図である。
図 4 はこの発明によるバッテリアセンブリの平面図である。
図 5 はバッテリアセンブリの斜視図である。
図 6 はこの発明によるバッテリ搭載フレームの斜視図である。
図 7 はこの発明による垂直方向積層部のバッテリ積層プロセスを説明する分解斜視図である。
図 8 はこの発明による車両横断方向積層部のバッテリ積層プロセスを説明する分解斜視図である。
図 9 はバッテリアセンブリを収装するケースの斜視図である。
図 10 はバッテリアセンブリの電気回路図である。
図 11 はこの発明による手動リレーとサポートの斜視図である。
図 12 は図 11 に類似するがこの発明の第 2 の実施例を示す。
図 13 はこの発明の第 3 の実施例によるサポートを示すバッテリーアッセンブリ要部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面の図 1 を参照すると、車両 1 は車室 2 と、車室 2 の前方に形成されたフロントコンパートメント 11 とを備える。図の矢印 UP は垂直方向上向きを示し、図の矢印 FR は車両 1 の走行方向に関して前方を示す。車両 1 は、フロントコンパートメント 11 に収納した電動モータ 12 の動力を用いて走行するいわゆる電気自動車である。車両 1 は電動モータと内燃エンジンとを動力源として走行するハイブリッド駆動車両や、燃料電池が発生する電力で駆動される電動モータの動力で走行する燃料電池車両であっても良い。
【００１３】
電動モータ 12 を駆動するために、車両 1 の車室 2 の床下には数多くのバッテリ 3 が配置される。
【００１４】
図 2 と 3 を参照すると、車両 1 の車体には車室 2 の床面を構成するフロアパネル 16 の下方に、車両縦断方向に延びる一対の平行なサイドメンバ 4 が配置される。図の矢印 WD は車両 1 の横断方向であって、かつ車両 1 の前方に向かって右向きを示す。一対のサイドメンバ 4 の前端は車両横断方向に延びるクロスメンバ 6 に固定される。一対のサイドメンバ 4 の後端には一対のリヤサイドメンバ 9 が固定される。一対のリヤサイドメンバ 9 には車両横断方向に延びるリヤクロスメンバ 10 が固定される。
【００１５】
クロスメンバ 6 の両端とリヤクロスメンバ 10 の両端は、車体の一部として車両のドア用開口部の下端を画成するサイドシル 7 に固定される。一対のサイドメンバ 4 はサイドシル 7 の内側に配置され、一方のサイドメンバ 4 に関して 3 個のアウトリガー 8 によりサイドシル 7 に固定される。なお、図 2 と 3 において部材番号 7 が示す部位は、サイドシルの内側の壁面に相当する。部材 4, 6, 9, 10 はあらかじめ車体の一部としてフロアパネル 16 の下方に配置される。
【００１６】
再び図 1 を参照すると、車両 1 のフロントコンパートメント 11 には、車両 1 の走行動力源としての電動モータ 12 と、関連デバイスとしてバッテリチャージャ 13 とインバータ 14 とが収納される。バッテリチャージャ 13 はバッテリ 3 に充電を行うためのデバイス、インバータ 14 はバッテリ 3 の充放電を制御するためのデバイスである。以下の説明において電動モータ 12 と関連デバイスとを電気装置と総称する。
【００１７】
図 4 と 5 を参照すると、バッテリ 3 はあらかじめ矩形の平面形状をなすバッテリ搭載フレーム 21 の内側に積層され、バッテリアセンブリ 22 として一対のサイドメンバ 4 と、クロスメンバ 6 と、一対のリヤサイドメンバ 9 と、リヤクロスメンバ 10 とに囲まれたスペースに下方から取り付けられる。
【００１８】
図 6 を参照すると、バッテリ搭載フレーム 21 は、矩形枠 23 と、矩形枠 23 の内側に配置された補強部材 24 とからなる。
【００１９】
矩形枠 23 は、前端部材 23f と後端部材 23r、および前端部材 23f の両端と後端部材 23r の両端とを結合する一対の側端部材 23s とからなる。前端部材 23f と後端部材 23r と一対の側端部材 23s とが矩形の 4 つの辺を構成する。なお、バッテリアセンブリ 22 の説明の中で用いる前後あるいは前端 / 後端という用語は、バッテリアセンブリ 22 を車体に取り付けた状態での前後あるいは前端 / 後端を意味する。
【００２０】
前端部材 23f、後端部材 23r、及び一対の側端部材 23s はそれぞれ、縦壁部 28 と縦壁部 28 の下端から水平方向に延びるフランジ部 29 とを備えた逆 T 字形断面の部材で構成される。
【００２１】
補強部材 24 は、矩形枠 23 の内側に車両横断方向に固定されたガーダー 24w と、ガーダー 24w の中間部と前端部材 23f の中間部とを結合するビーム 24c とからなる。補強部材 24 は、ガーダー 24w とビーム 24c を溶接により T 字形に結合し、 さらに T 字の各端部を矩形枠 23 に溶接により結合することで、バッテリ搭載フレーム 21 としてあらかじめ一体化される。
【００２２】
以上の構成により、バッテリ搭載フレーム 21 の内側には、ガーダー 24w により前方の矩形領域と後方の矩形領域 26R が画成される。前方の矩形領域はさらにビーム 24c により、2 つの矩形領域 26F に画成される。前方の 2 つの矩形領域 26F, 26F と後方の矩形領域 26R はほぼ同じ面積を有する。各矩形領域 26F, 26F, 26R は長辺が短辺の略 2 倍の矩形をなすように設計される。
【００２３】
図 7 を参照すると、バッテリ 3 は扁平な直方体に形成される。バッテリ 3 は直方体の 3 つの辺のうちの最短辺の方向に積層される。以下の説明では残りの 2 辺をその長さに応じて長辺と短辺と称する。
【００２４】
前方の 2 つの矩形領域 26F にはバッテリ 3 が、長辺を車両横断方向に向け、短辺を車両横断方向に向けた状態で上向きに積層される。各矩形領域 26F には積層体が車両縦断方向に 4 基並んで配置される。各積層体のバッテリ 3 の積層数は同一ではなく、前方の 2 基については、バッテリ 3 が 4 層に積層され、後方の 2 基についてはバッテリ 3 が 2 層に積層される。このようにして、各矩形領域 26F に 12 個のバッテリ 3 が積層される。
【００２５】
前方の各矩形領域 26F の各積層体において、バッテリ 3 はスペーサ 37b と帯状プレート 37a を介して積層される。スペーサ 37b は円柱状の部材の中間に段差を介して大径部を形成した部材である。バッテリの四隅にはあらかじめ、スペーサ 37b の円柱状部分を受け入れる貫通孔が形成される。帯状プレート 37a の両端にも貫通孔が形成される、バッテリ 3 を積層する際は、スペーサ 37b の大径部の両側の円柱状部分の一方を帯状プレート 37a の貫通孔に貫通させた後にバッテリ 3 の貫通孔に挿入し、円柱状部分のもう一方を別の帯状プレート 37a の貫通孔を貫通させた後に隣接するバッテリ 3 の貫通孔に挿入する。これにより、隣接するバッテリ 3 の間に 2 枚の帯状プレート 37a の介してスペーサ 37b の大径部が挟持され、バッテリ 3 の積層間隔は一定に保たれる。最上端及び最下端のバッテリ 3 には帯状のプレート 37a と円柱状の部材の一端に大径部を形成したスペーサ 37c が取り付けられる。
【００２６】
図面には示されないが、スペーサ 37b と 37c の中心にはあらかじめ軸方向に貫通孔が形成されている。決められた数のバッテリ 3 を積層したのち、スペーサ 37b と 37c の貫通孔を用いてピンを積層したバッテリ 3 に貫通させ、ピンの両端にナットを螺合することで、バッテリ 3 は積層体として一体化される。
【００２７】
図4を参照すると、前方の矩形領域26F,26Fの一方の積層体列と、前方の矩形領域26F, 26Fのもう一方の積層体列の間にスペースGが形成される。スペースGはビーム24cとその周辺領域の上方に位置する。前方の矩形領域26F,26Fに積層されるバッテリ3はすべて端子3aをスペースGに向けた状態で積層される。スペースGには各バッテリ3の端子3aとフロントコンパートメント11内の電気装置とを電気的に接続するハーネス34と、ハーネス34の途中に設けたスイッチボックス35及びジャンクションボックス36とが収装される。
【００２８】
図 8 を参照すると、後方の矩形領域 26R には 24 個のバッテリ 3 が長辺を車両縦断方向に向けた形で車両横断方向に積層される。バッテリ 3 は端子 3a を前方に向け、前述のスペーサ 37b を介して一定間隔で積層される。積層体の両端にはエンドプレート 37e が積層される。
【００２９】
図面には示されないが、スペーサ 37b の中心にはあらかじめ軸方向に貫通孔が形成されている。決められた数のバッテリ 3 を積層したのち、スペーサ 37b の貫通孔を用いてピンを積層したバッテリ 3 に貫通させ、ピンの両端にナットを螺合することで、バッテリ 3 は積層体として一体化される。
【００３０】
積層体の前方及び後方の側面には車両横断方向に延びる支持プレート 37d がねじ 37f により固定される。後方の矩形領域 26R にはこのようにして積層された積層体が 1 基のみ配置される。
【００３１】
図 5 を参照すると、以上の配置により、バッテリ搭載フレーム 21 の内側の前方の 2 つの矩形領域 26F に、バッテリ 3 を垂直方向に 4 層に積層したバッテリ群 S1R, S1L と、バッテリ 3 を垂直方向に 2 層に積層したバッテリ群 S2R, S2L とがそれぞれ設けられる。バッテリ搭載フレーム 21 の内側の後方の矩形領域 26R には、バッテリ 3 を車両横断方向に 24 層に積層したバッテリ群 S3 が設けられる。積層方向に関して言えば、バッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L が垂直方向に積層されたバッテリ 3 の集合体としての第 1 のバッテリユニット 38F を構成し、バッテリ群 S3 が車両横断方向に積層されたバッテリ 3 の集合体としての第 2 のバッテリユニット 38R を構成する。
【００３２】
図 3 と 9 を参照すると、バッテリ搭載フレーム 21 には、バッテリアセンブリ 22 を収容するケース 22a が固定される。バッテリ 3 の積層体は例えばケース 22a にねじを用いて固定される。縦壁部 28 の内側に張り出したフランジ部 29 を積層体の固定に利用することも可能である。ケース 22a はあらかじめバッテリ 3 の積層体の形状に合わせて形成され、積層体の車両縦断方向、車両横断方向、及び垂直方向の変位を阻止する機能を持つ。積層したバッテリ 3 の下方を覆うケース 22a に開口部を形成して、バッテリ 3 の冷却性を高めることも好ましい。その場合に開口部の数や形状は任意に設計可能である。
【００３３】
図 8 を参照すると、一方のエンドプレート 37e の側方のケース 22a の内側に、ジャンクションボックス 36 内の機器の制御を行う、例えばマイクロコンピュータで構成された制御ユニット 45 を配置することも好ましい。
【００３４】
その場合には、バッテリ搭載フレーム 21、ケース 22a、バッテリ 3 の積層体、ハーネス 34、スイッチボックス 35、ジャンクションボックス 36、及び制御ユニット 45 がバッテリアセンブリ 22 を構成する。
【００３５】
図 1-4 を参照すると、バッテリ搭載フレーム 21 は縦壁部 28 の外側に張り出したフランジ部 29 を貫通するボルトとボルトに螺合するナットにより、サイドメンバ 4 と、クロスメンバ 6 と、一対のリヤサイドメンバ 9 と、リヤクロスメンバ 10 とに固定される。この状態で、前端部材 23f の縦壁部 28 はクロスメンバ 6 に、後端部材 23r の縦壁部 28 はリヤクロスメンバ 10 に、一対の側端部材 23s の縦壁部 28 は一対のサイドメンバ 4 とその延長上の一対のリヤサイドメンバ 9 の一部にそれぞれ相対する。一対のサイドメンバ 4 と、クロスメンバ 6 と、一対のリヤサイドメンバ 9 と、リヤクロスメンバ 10 とがバッテリ搭載フレーム 21 を車体に固定するための固定部材を構成する。
【００３６】
固定部材に固定されたバッテリ搭載フレーム 21 は車体の剛性や強度を増やすのに貢献する。矩形枠 23 および補強部材 24 は車両の衝突時に入力される荷重の伝達経路として機能する。
【００３７】
車体には固定部材である一対のサイドメンバ 4 と、クロスメンバ 6 と、一対のリヤサイドメンバ 9 と、リヤクロスメンバ 10 により図 3 に示す下向きの開口部 30 が画成される。開口部 30 の上方はフロアパネル 16 によって覆われ、バッテリアセンブリ 22 を収容する収容凹部 31 が形成される。
【００３８】
バッテリアセンブリ 22 の車体への取り付けはバッテリアセンブリ 22 を車体の下方から収容凹部 31 に挿入し、バッテリ搭載フレーム 21 を固定部材にボルトで固定することで行われる。数多くのバッテリ 3 をあらかじめバッテリアセンブリ 22 に一体化しておくことで、バッテリ 3 の車体への搭載を容易に行うことができる。また、バッテリ 3 の交換などの必要に応じてバッテリ 3 を車体から容易に取り外すことができる。
【００３９】
図 1 に示すよう、車両 1 は車室 2 内に、フロントシート 32F とリヤシート 32R を備える。バッテリアセンブリ 22 を収容凹部 31 に取り付けた状態で、バッテリ群 S1R, S1L がフロントシート 32F の略下方に位置し、バッテリ群 S2R, S2L がフロントシート 32F とリヤシート 32R の間のフロア 33 の下方に位置し、バッテリ群 S3 がリヤシート 32R の下方に位置するように、バッテリアセンブリ 22 の形状と寸法、バッテリ 3 の形状と寸法と積層数、固定部材の位置などをあらかじめ設定する。さらに、バッテリアセンブリ 22 の形状に基づきフロアパネル 16 及びケース 22a の形状を決定する。
【００４０】
バッテリ群 S1R, S1L の高さを h1、バッテリ群 S2R, S2L の高さを h2、バッテリ群 S3 の高さを h3 とすると、h3 > h1 > h2 となる。高さ h1 と h2 は左右の 2 つの矩形領域 26F で同一である。
【００４１】
バッテリ群 S1R, S1L はフロントシート 32F の下方に位置し、バッテリ群 S3 はリヤシート 32R の下方に位置している。バッテリ群 S1R, S1L と S3 の高さ h1 と h3 をフロア 33 の下方に位置するバッテリ群 S2R, S2L の高さ h2 より大きくすることで、車室 2 内のシート下方のスペースをバッテリ 3 の搭載スペースとして有効に利用でき、車室 2 の快適性を損なわずに数多くのバッテリ 3 を車両 1 に搭載することができる。また、バッテリ群 S3 の高さがバッテリ群 S1R, S1L の高さ h1 より大きいことから、車室 2 内においてリヤシート 32R の座面がフロントシート 32F の座面より高くなる。この設定は、リヤシート 32R の乗客の良好な視界を確保するうえで好ましい。
【００４２】
左右のバッテリ群 S1R, S1L は合計 16 個のバッテリ 3 で構成される。左右のバッテリ群 S2R, S2L は合計 8 個のバッテリ 3 で構成される。バッテリ群 S3 は 24 個のバッテリ 3 で構成される。つまり、ガーダー 24w を境として前後に 24 個ずつのバッテリ 3 が配置されることになる。したがって、バッテリ群 S3 のバッテリ重量は左右のバッテリ群 S2R, S2L の合計バッテリ重量と左右のバッテリ群 S1R, S1L の合計バッテリ重量のいずれよりも重く、かつ左右のバッテリ群 S2R, S2L と左右のバッテリ群 S1R, S1L の合計バッテリ重量にほぼ等しい。
【００４３】
結果としてバッテリアセンブリ 22 の重心は、バッテリアセンブリ 22 の平面図の図心位置の後方に位置することになる。図 4 の Cv を車両 1 の図心とすれば、結果としてバッテリアセンブリ 22 の重心は車両の図心 Cv の後方に位置することになる。電動モータ 12、バッテリチャージャ 13、インバータ 14 からなる電気装置が車両 1 の前部のフロントコンパートメント 11 に収装されることを考慮すると、バッテリアセンブリ 22 の重心位置が車両 1 の図心 Cv の後方に位置することは、車両 1 の前後方向の重量バランスを適正に保つうえで好ましい。
【００４４】
バッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L において、バッテリ 3 は長辺を車両横断方向に、短辺を車両縦断方向に向けた状態で積層される。この場合に、図 2 に示す車体下部の幅 W と、図 4 に示すバッテリ 3 の長辺 Wb の長さとに依存して、車両横断方向のバッテリ 3 の密集度、あるいは間隔が決まる。バッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L に関して、一方の矩形領域 26F の積層体列と、もう一方の矩形領域 26F の積層体列との間に設けられたスペース G は、この間隔の調整を容易にする。バッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L においてはバッテリ 3 が垂直方向に積層される。バッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L の高さ h1 と h2 はしたがってバッテリ 3 の最短辺の長さを概略の調整単位とする細かい調整が可能である。
【００４５】
一方、バッテリ群 S3 に関しては、バッテリ 3 は最短の辺に沿って車両横断方向に積層される。このため、車体下部の幅 W に応じてバッテリ 3 の積層数とバッテリ 3 間のスペースとを調整することでバッテリ群 S3 の車両横断方向の長さを細かく調整できる。その結果、リヤシート 32R の下方のスペースを有効に利用して数多くのバッテリ 3 を配置することができる。
【００４６】
また、車種によっては、図 2 に示すリヤホイールハウス 25 やリヤサスペンションのために、車室 2 の後部のスペースに制約が生じる場合がある。車室 2 の後部に位置するバッテリ群 S3 の車両横断方向の寸法が上記のように細かく調整可能なため、車種による車室 2 の後部のスペースの違いへの対応も容易に行える。
【００４７】
この実施形態ではバッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L はともに、車両縦断方向に並んだ 2 個の積層体を備えている。しかしながら、この積層体数は車両 1 の縦断方向の寸法に応じて任意に変数可能である。例えば、バッテリ群 S1R, S1L を各 3 個の積層体で構成し、バッテリ群 S2R, S2L を 1 列のみの積層体で構成することも可能である。
【００４８】
このように、車両 1 のシートレイアウトなどに変更が生じた場合においても、バッテリ搭載フレーム 21 に変更を加えずに、バッテリ群 S1R, S1L, S2R, S2L, S3 の構成を変化させることで容易に対応することができる。したがって、複数の車種でバッテリ搭載フレーム 21 を共用することができる。
【００４９】
以上の構成のもとでは、バッテリ搭載フレーム 21 の後端部材 23r とガーダー 24w が、リヤサスペンションに比較的近くに位置することになる。これらの部材は、車両の背面が衝突した時の車体への入力荷重や、リヤサスペンションから車体への突き上げ荷重に対して、車体の剛性を増大させる作用をもたらす。バッテリ群 S3 において、バッテリ 3 を密着させて積層するとともにし、支持プレート 37d などの部材の強度を増すことで、車体の剛性および強度の向上に寄与させることも可能である。
【００５０】
また、ハーネス 34、スイッチボックス 35 及びジャンクションボックス 36 をスペース G に配置し、端子 3a がスペース G に向くように、バッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L のバッテリ 3 を積層したので、バッテリ 3 の積層に用いられないスペース G をこれらの部材の配置に有効に利用できる。垂直方向積層部を車両横断方向積層部の前方に配置することは、これらの部材の配置スペースを確保する意味でも好ましい。
【００５１】
バッテリ群 S3 では、端子 3a を車両 1 の前方、言い換えればガーダー 24w の上方のスペースに向けてバッテリ 3 が積層される。この配置は車両の衝突に際して端子 3a を保護する上で好ましい。またこの配置により、端子 3a へのハーネス 34 の接続をガーダー 24w の上方のスペースを利用して容易に行える。さらに、ガーダー 24w を利用してハーネス 34 を支持することで、ハーネス 34 の耐久性も向上する。
【００５２】
次に図 10 を参照して、バッテリアセンブリ 22 の電気回路を説明する。
【００５３】
電気回路はバッテリ群 S3 のバッテリ 3 と左右の矩形領域 26F のバッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L とをハーネス 34 により直列に接続する。スイッチボックス 35 はバッテリ群 S3 とバッテリ群 S1R, S1L, S2R, S2L とを接続するハーネス 34 の途中に介在する。ジャンクションボックス 36 は全バッテリ 3 の両端の間に介在する。
【００５４】
スイッチボックス 35 は、直列に接続された手動リレー 35a とヒューズ 35b とからなる。手動リレー 35a は、バッテリ群 S3 とバッテリ群 S1R, S1L, S2R, S2L とを手動操作で電気的に接続あるいは遮断するリレーである。この実施形態では、バッテリアセンブリ 22 の電気回路をスイッチポックス 35 で、バッテリ群 S3 のバッテリ 3 が構成するバッテリユニット 38R と、左右の矩形領域 26F に位置するバッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L のバッテリ 3 が構成するバッテリユニット 38F とに分断している。バッテリユニット 38F とバッテリユニット 38R の端子間電圧は、SAEJ2344 に準じて等しく設定される。バッテリユニット 38F とバッテリユニット 38R のバッテリ 3 の積層数はともに 24 個である。手動リレー 35a とヒューズ 35b とがスイッチング装置を構成する。
【００５５】
ジャンクションボックス 36 は、バッテリユニット 38F の正極端子とインバータ 14 とを電気的に接続あるいは遮断するメインコンタクタ 36a と、バッテリユニット 38R の負極端子とインバータ 14 とを電気的に接続あるいは遮断するサブコンタクタ 36b とを備える。
【００５６】
さらにジャンクションボックス 36 には、抵抗 36d とプリチャージコンタクタ 36e を直列に接続したプリチャージ回路 36c とがメインコンタクタ 36a と並列に設けられる。メインコンタクタ 36a、サブコンタクタ 36b、およびプリチャージコンタクタ 36e の開閉は、前述の制御ユニット 45 が出力する開閉信号により行われる。ジャンクションボックス 36 内に、バッテリユニット 38F と 38R の端子間電圧を検出する電圧検出部や、バッテリユニット 38F と 38R の出力電流を検出する電流検出部を設けても良い。メインコンタクタ 36a、サブコンタクタ 36b、抵抗 36d、およびプリチャージコンタクタ 36e が結線装置を構成する。
【００５７】
スペース G 内において、スイッチボックス 35 はジャンクションボツクス 36 よりもインバータ 14 から遠い位置、つまりより後方に配置される。
【００５８】
スイッチボックス 35 は、前述のようにバッテリユニット 38F とバッテリユニット 38R の間に配置される。スイッチボックス 35 は、したがって、物理的配置においても、バッテリユニット 38F とバッテリユニット 38R の中間点に近い位置に配置することが、ハーネス 34 を短くする上で好ましい。ジャンクションボックス 36 は、図 10 においてバッテリユニット 38F, 38R と電気装置との間に配置される。したがって、物理的にもジャンクションボックス 36 をスイッチポックス 35 の前方に配置することが、ハーネス 34 を短くする上で好ましい。
【００５９】
電気装置がバッテリアセンブリ 22 の後方に配置される車両では、逆にジャンクションボックス 36 をスイッチボックス 35 を後方に配置することが好ましい。
【００６０】
図 11 を参照して、スイッチボックス 35 の支持構造について説明する。
【００６１】
スイッチボックス 35 はビーム 24c に固定されたサポート 47 に支持される。サポート 47 はスイッチボックス 35 を固定するデッキ 53 と、デッキ 53 をビーム 24c に支持する 4 基の脚部 49 とを備える。4 基の脚部 49 はそれぞれボルト 51 でビーム 24c に固定される。スイッチボックス 35 はデッキ 53 にボルト 55 で固定されたプレート 35d を備える。
【００６２】
手動リレー 35a は、プレート 35d から上向きに突設された基部 35c と基部 35c に軸 39 を介して回動可能に支持された操作レバー 37 とを備える。操作レバー 37 を軸 39 を支点に上向きに回動すると、第 1 のバッテリユニット 38F と第 2 のバッテリユニット 38R との電気的接続が遮断される。ヒューズ 35b は例えば基部 35c に固定される。
【００６３】
このように脚部 49 を備えたサポート 47 でスイッチボックス 35 を支持することにより、脚部 49 の間のスペースをハーネス 34 の配線に利用することができる。
【００６４】
なお、デッキ 53 をケース 22a に固定すればケース 22a の剛性の強化に好ましい効果が得られる。
【００６５】
再び図 3 を参照すると、スイッチボックス 35 内の手動リレー 35a を車室 2 内から操作するため、手動リレー 35a の上方を覆うケース 22a とフロアパネル 16 に開口部 22b が形成される。さらに、開口部 22b を開閉可能に覆うリッド 39 が設けられる。スイッチボックス 35 は左右のフロントシート 32F の間に位置する。スイッチボックス 35 をこのように配置することで、フロントシート 32F を移動させずにリッド 39 の開閉及び手動リレー 35a の操作を行うことができる。スイッチボックス 35 は他の位置に設けることも可能である。
【００６６】
図 12 を参照して、スイッチボックス 35 の支持構造に関するこの発明の第 2 の実施例を説明する。
【００６７】
この実施例では、第 1 の実施例によるサポート 47 に代えて、サポート 61 を用いてスイッチボックス 35 をビーム 24c に支持する。
【００６８】
サポート 61 はデッキ 53 とボトムプレート 63 と、デッキ 53 をボトムプレート 63 に支持する 4 基の脚部 67 とを備える。デッキ 53 とボトムプレート 63 と脚部 67 はあらかじめ一体に形成される。ボトムプレート 63 はボルト 65 によりピーム 24c に固定される。
【００６９】
サポート 61 を用いてスイッチボックス 35 を支持する場合も、第 1 の実施例によるサポート 47 でスイッチボックス 35 を支持する場合と同様に、ハーネス 34 の配置スペースの確保に関する好ましい効果が得られる。また、サポート 61 は一体に形成されることで、サポート 47 より高いスイッチボックス 35 の支持剛性を実現できる。
【００７０】
図 13 を参照して、スイッチボックス 35 の支持構造に関するこの発明の第 3 の実施例を説明する。
【００７１】
この実施例では、スイッチボックス 35 をビーム 24c に支持する代わりに、第 1 のバッテリユニット 38F で支持する。
【００７２】
すなわち。第 1 のバッテリユニット 38F を構成するバッテリ群 S2R と S2L にまたがる支持プレート 71 を設け、スイッチボックス 35 のプレート 35d を支持プレート 71 にボルト 55 で固定する。
【００７３】
支持プレート 71 は 4 本のボルト 75 によりバッテリ群 S2R と S2L に固定される。
【００７４】
この実施例によっても、第 1 及び第 2 の実施例と同様にスイッチポックス 35 の下方にスペースが確保されるのでハーネス 34 を効率よく配線することかできる。
【００７５】
以上の説明に関して 2009 年 2 月 24 日を出願日とする日本国における特願 2009-41227 号と 2009 年 7 月 17 日を出願日とする日本国における特願 2009-169005 号の内容をここに引用により合体する。
【００７６】
以上、この発明をいくつかの特定の実施形態を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、請求の範囲内でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【００７７】
例えば、バッテリ 3 の形状は必ずしも扁平な直方体でなくても良い。また、すべてのバッテリ 3 が必ずしも同一の寸法と形状である必要もない。
【００７８】
この実施形態では第 1 のバッテリユニット 38F として 2 つのバッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L を設けているが、第 1 のバッテリユニット 38F を 1 個のバッテリ群で構成しても良い。また、この実施形態では、ビーム 24c の上方にスペース G を設けることで、バッテリ群 S1R, S1L と S2R, S2L を左右に分割しているが、車体下部の幅 W とバッテリ 3 の寸法によっては、スペース G を設けずに、第 1 のバッテリユニット 38F のバッテリスタックを車両横断方向に隙間なく並べても良い。
【００７９】
バッテリ搭載フレーム 21 は矩形枠状に限らず車両 1 の形状に合わせて様々に設計変更可能である。ガーダー 24w とビーム 24c を T 字形に結合する代わりに、十字形に交叉させることも可能である。
【００８０】
また、バッテリ搭載フレーム 21 はこの発明に関して必須の要件ではなく、バッテリ搭載フレーム 21 を介さずに車両 1 にバッテリ 3 を搭載する場合にも、垂直方向積層部と車両横断方向積層部とを設けることで、車両の好ましい前後方向重量バランスを実現することができる。
【００８１】
図 10 に示すバッテリアセンブリ 22 の電気回路もこの発明に関して必須の要件ではなく、複数のバッテリ 3 を搭載する車両においては、バッテリ 3 の電気回路に関係なく、この発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように、この発明によるバッテリ搭載構造は電気車両に適しているが、これに留まらない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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