JP7052673B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置と外部給電装置とフロントコンパートメントとを備える電動車両に関する。

従来、この種の電動車両としては、車載されたバッテリの電力を用いて外部給電可能なコンセント部を車室内に設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。コンセント部に接続されるケーブルは、サイドドアのドアガラスとフレームとの間を通して車室外に引き出すことができる。

特開２０１３－５６６４６号公報

このように、車室内にコンセント部（給電口）を設けた場合、開放したドアや窓から給電ケーブルを引き出すため、特別な防水対策や防犯対策が必要となり、重量増やコスト増を招いてしまう。

本発明の電動車両は、給電口に給電ケーブルを接続して外部に引き出す場合に、特別な防水対策や防犯対策を不要とした電動車両を提供することを主目的とする。

本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動車両は、
走行用の電動機に電力を供給可能な蓄電装置と、
給電ケーブルが接続される給電口を有し、前記蓄電装置の電力を前記給電口から外部へ供給可能な外部給電装置と、
車室よりも車両前側に設けられたフロントコンパートメントと、
を備える電動車両であって、
前記給電口は、前記フロントコンパートメント内に設けられている、
ことを要旨とする。

この本発明の電動車両では、蓄電装置の電力を外部へ供給する外部給電装置の給電口を、車室よりも車両前側に設けられたフロントコンパートメント内に設ける。給電口を車室内に設けた電動車両では、ドアや窓を開放した状態で給電ケーブルを給電口から車外へ引き出すため、防水対策や防犯対策が必要となるが、本発明の電動車両では、給電口を車内とは独立したフロントコンパートメント内に設けたから、防水対策や防犯対策を不要とすることができる。

こうした本発明の電動車両において、前記フロントコンパートメント内に設けられ、車両前方からの衝撃を変形によって吸収する衝撃吸収部材を備え、前記給電口は、前記衝撃吸収部材よりも車両後方に設けられているものとしてもよい。こうすれば、車両前方からの衝突に対して、高電圧部（外部給電装置）を適切に保護することができる。

また、本発明の電動車両において、前前記蓄電装置と前記電動機とに接続され、前記蓄電装置からの電力により前記電動機を駆動するためのパワーコントロールユニットを備え、前記パワーコントロールユニットは、車両前側に設けられ、前記外部給電装置は、前記パワーコントロールユニットと前記蓄電装置とを接続する電力ラインに接続されているものとしてもよい。こうすれば、電力ラインから給電口までの配線を短縮することができ、軽量化やコスト低減を図ることができる。

さらに、本発明の電動車両において、前記フロントコンパートメントを開閉するフードに対して車両下方に所定距離離間した位置に設けられているものしてもよい。こうすれば、車両が歩行者をはねて頭部がフードに衝突した際にもフードの変形量を十分に確保することが可能となり、歩行者の保護を図ることができる。

また、本発明の電動車両において、前記給電口は、前記給電ケーブルの差し込み口が前斜め上を向くように設けられているものとしてもよい。こうすれば、ユーザの給電口へのアクセスをより良好なものとすることができる。

また、本発明の電動車両において、前記フロントコンパートメント内に配置された燃料電池スタックを備え、前記給電口は、前記燃料電池スタックの前面よりも車両後方に設けられているものとしてもよい。こうすれば、車両前方からの衝突に対して、高電圧部を適切に保護することができる。

また、本発明の電動車両において、前記フロントコンパートメント内に配置された燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの外縁に取り付けられて該燃料電池スタックを車体に固定するためのマウント部と、を備え、前記給電口は、前記マウント部よりも車両後方に設けられているものとしてもよい。マウント部は、一般に高い剛性を有するから、車両前方からの衝突に対して、高電圧部を適切に保護することができる。

本発明の一実施例としての電動車両１０の概略側面図である。 電動車両１０の電気系のブロック図である。 電動車両１０の前方部分の概略上面図である。 電動車両１０の前方部分の概略側面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電動車両１０の概略側面図であり、図２は、電動車両１０の電気系のブロック図である。また、図３は、電動車両１０の前方部分の概略上面図であり、図４は、電動車両１０の前方部分の概略側面図である。

実施例の電動車両１０は、燃料電池車として構成され、図１，図２に示すように、モータ２２と、パワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵという）２３と、バッテリ２８と、燃料電池スタック３２と、水素タンク３４と、外部給電装置５０と、を備える。

モータ２２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。モータ２２は、図１に示すように、車両後側に配置されており、車両の後輪を駆動する。

ＰＣＵ２３は、図２に示すように、インバータ２４と昇圧コンバータ２６とにより構成されている。インバータ２４は、モータ２２に接続されると共に高電圧側電力ライン４２に接続されている。このインバータ２４は、６つのトランジスタと、６つのダイオードと、を有する周知のインバータ回路として構成されている。昇圧コンバータ２６は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されている。この昇圧コンバータ２６は、２つのトランジスタと、２つのダイオードと、リアクトルとを有する周知の昇降圧コンバータ回路として構成されている。ＰＣＵ２３は、図１に示すように、車両前側（実施例では、乗員が乗り込む車室ＣＡよりも車両前側に設けられたフロントコンパートメントＦＲ内）に配置されている。高電圧側電力ライン４２は、車両後側に配置されたモータ２２と車両前側に配置されたＰＣＵ２３（インバータ２４）とを接続するように配線されている。

バッテリ２８は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。バッテリ２８は、図１に示すように、車両後側（実施例では、車室ＣＡの後側座席の裏側）に配置されている。バッテリ２８は、低電圧側電力ライン４４に接続されている。低電圧側電力ライン４４は、車両後側に配置されたバッテリ２８と車両前側に配置されたＰＣＵ２３（昇圧コンバータ２６）とを接続するように配線されている。また、低電圧側電力ライン４４にはシステムメインリレー４５が取り付けられている。

燃料電池スタック３２は、固体高分子型燃料電池スタックとして構成されており、水素タンク３４に充填された水素と空気との供給を受けて、水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。燃料電池スタック３２の出力端子は、ＦＣ用昇圧コンバータ３６を介して高電圧側電力ライン４２に接続されている。ＦＣ用昇圧コンバータ３６は、２つのトランジスタと、２つのダイオードと、リアクトルとを有する周知の昇圧コンバータ回路として構成されている。燃料電池スタック３２は、図３および図４に示すように、フロントコンパートメントＦＲ内に配置され、燃料電池スタック３２のスタックケース外縁の四隅に取り付けられたマウント１４により車体１１のフレーム１３に固定されている。また、燃料電池スタック３２の車両前方には、車両の前面衝突時に蛇腹状に塑性座屈変形して衝撃エネルギを吸収し燃料電池スタック３２を保護するためのクラッシュボックス１５が配置されている。ＦＣ用昇圧コンバータ３６は、燃料電池スタック３２の上方に配置されている。

外部給電装置５０は、外部給電用ＤＣ／ＡＣコンバータ１５０の給電ケーブル１５２が接続される給電口５２と、給電用リレー５４や図示しないヒューズを含む給電ボックス２３とを備える。給電口５２は、給電ライン４６を介して低電圧側電力ライン４４に接続されている。給電口５２は、図４に示すように、フード１２に対して車両下方に所定距離Ｌ離間し、且つ、燃料電池スタック３２の本体（スタックケース）前面やクラッシュボックス１５、燃料電池スタック３２のマウント１４のうち車両前側のマウント１４よりも車両後方となる位置に配置される。また、給電口５２は、給電ケーブル１５２の差し込み口が前斜め上を向くように形成されている。給電用リレー５４は、給電ライン４６に取り付けられている。給電ボックス２３は、図４に示すように、燃料電池スタック３２の上方に配置されている。本実施例では、給電ボックス２３は、単一のケースによりＦＣ用昇圧コンバータ３６と一体化されている。

こうして構成された実施例の電動車両１０は、車室内に設けられた図示しない給電スイッチが操作されると、システムメインリレー４５と給電用リレー５４とをオンする。これにより、ユーザは、フード１２を開けて、外部給電用ＤＣ／ＡＣコンバータ１５０の給電ケーブル１５２をフロントコンパートメントＦＲに引き込み、給電口５２に接続する。外部給電用ＤＣ／ＡＣコンバータ１５０は、バッテリ２８からの直流電力や燃料電池スタック３２で発電した直流電力を交流電力に変換して外部給電用ＤＣ／ＡＣコンバータ１５０に接続された電気機器に出力する。給電口５２は、給電ケーブル１５２の差し込み口が前斜め上を向くように配置されているから、ユーザによる給電ケーブル１５２の抜き差しをし易くすることができる。

ここで、給電口を車室ＣＡ内に設けた比較例の電動車両を考える。この比較例の電動車両では、給電ケーブル１５２を引き込んで給電口に接続するために、車両の窓やドアを開放させる必要があり、車室ＣＡ内に雨水が浸入したり車室ＣＡ内に置かれた物品が盗難されたりするおそれがある。このため、比較例の電動車両では、防水対策や盗難対策が必要となる。これに対して、本実施例の電動車両１０では、給電口５２を車室ＣＡとは独立したフロントコンパートメントＦＲに設けたため、上記防水対策や盗難対策が不要となる。また、給電口５２をフロントコンパートメントＦＲに設けることで、車体１１に専用の給電リッドを設ける必要もないため、コスト増を抑制することができる。

また、給電口５２は、燃料電池スタック３２の前方に設けられたクラッシュボックス１５よりも車両後方となる位置に配置されているから、車両の正面衝突に対して高電圧部（外部給電装置５０）を保護することができる。また、給電口５２は、燃料電池スタック３２に取り付けられたマウント１４のうち車両前側のマウント１４よりも車両後方となる位置に配置されているから、車両のオブリーク衝突に対して高電圧部を保護することができる。さらに、給電口５２は、燃料電池スタック３２の前面よりも車両後方となる位置に配置されているから、車両のアンダーライド衝突に対して高電圧部を保護することができる。このように、多様な衝突形態に対して、高電圧部の保護を図ることができる。

さらに、給電口５２は、フード１２に対して車両下方に所定距離Ｌ離間するように配置されているから、例えば歩行者の頭部がフード１２に衝突してフード１２が変形しても、歩行者の頭部が硬質の給電口５２に接触しないようにすることができ、歩行者保護を図ることができる。

以上説明した本実施例の電動車両１０では、バッテリ２８の電力を外部へ供給する外部給電装置５０の給電口５２は、車室ＣＡよりも車両前側に設けられたフロントコンパートメントＦＲ内に設けられる。給電口を車室ＣＡ内に設けた電動車両では、ドアや窓を開放した状態で給電ケーブル１５２を給電口から車外へ引き出すため、防水対策や防犯対策が必要となるが、本実施例の電動車両１０では、給電口５２を車室ＣＡとは独立したフロントコンパートメントＦＲ内に設けたから、防水対策や防犯対策を不要とすることができる。

また、本実施例の電動車両１０では、給電口５２は、クラッシュボックス１５よりも車両後方に配置されている。これにより、前面衝突（正面衝突）に対して高電圧部を適切に保護することができる。

さらに、本実施例の電動車両１０では、外部給電装置５０は、ＰＣＵ２３（昇圧コンバータ２６）とバッテリ２８とを接続する低電圧側電力ライン４４に接続され、ＰＣＵ２３は、車両前側に設けられている。これにより、低電圧側電力ライン４４から給電口５２までの配線を短縮することができ、軽量化やコスト低減を図ることができる。

また、本実施例の電動車両１０では、給電口５２は、フロントコンパートメントＦＲを開閉するフード１２に対して車両下方に所定距離Ｌ離間した位置に設けられている。これにより、歩行者の頭部がフード１２に衝突してフード１２が変形しても、頭部が硬質の給電口５２に接触しないようにすることができ、歩行者の保護を図ることができる。

また、本実施例の電動車両１０では、給電口５２は、給電ケーブル１５２の差し込み口が前斜め上を向くように配置されている。これにより、ユーザが給電ケーブル１５２を抜き差しし易くすることができる。

また、本実施例の電動車両１０では、給電口５２は、フロントコンパートメント内に配置された燃料電池スタック３２の前面よりも車両後方に配置されている。これにより、前面衝突（アンダーライド衝突）に対して高電圧部を保護することができる。

また、本実施例の電動車両１０において、給電口５２は、燃料電池スタック３２のマウント１４のうち車両前側のマウント１４よりも車両後方に配置されている。マウント１４は、一般に高い剛性を有するため、前面衝突（オブリーク衝突）に対して高電圧部を適切に保護することができる。

実施例では、給電口５２は、差し込み口が前斜め上を向くように配置されるものとした。しかし、給電口５２は、その配置位置によっては、差し込み口が真上や左斜め上、右斜め上を向くように配置されてもよい。

実施例では、燃料電池スタック３２で発電した電力を用いてモータ２２を駆動して走行する燃料電池車の形態とした。しかし、燃料電池スタックを備えない電気自動車の形態としてもよいし、モータ２２に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車の形態としてもよい。この場合、外部給電装置５０の給電口５２は、車両の形態に合わせてフロントコンパートメント内の適切な位置に配置すればよい。なお、給電口へのアクセスのし易さを考慮すると、給電口は、高電圧部を保護するためにクラッシュボックス等よりも車両後方としつつも、できる限り車両前側に配置するのが望ましい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、バッテリ２８が「蓄電装置」に相当し、外部給電装置５０が「外部給電装置」に相当し、給電口５２が「給電口」に相当し、フロントコンパートメントＦＲが「フロントコンパートメント」に相当する。また、クラッシュボックス１５が「衝撃吸収部材」に相当する。また、モータ２２が「電動機」に相当し、ＰＣＵ２３が「パワーコントロールユニット」に相当し、低電圧側電力ライン４４が「電力ライン」に相当する。また、燃料電池スタック３２が「燃料電池スタック」に相当する。また、マウント１４が「マウント部」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動車両の製造産業に利用可能である。

１０ 電動車両、１１ 車体、１２ フード、１３ フレーム、１４ マウント、１５ クラッシュボックス、２２ モータ、２３ ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）、２４ インバータ、２６ 昇圧コンバータ、２８ バッテリ、２９ システムメインリレー、３２ 燃料電池スタック、３４ 水素タンク、３６ ＦＣ用昇圧コンバータ、４２ 高電圧側電力ライン、４４ 低電圧側電力ライン、４６ 給電ライン、５０ 外部給電装置、５２ 給電口、５４ 給電用リレー、ＣＡ 車室、ＦＲ フロントコンパートメント。

Claims (6)

1. 走行用の電動機に電力を供給可能な蓄電装置と、
   給電ケーブルが接続される給電口を有し、前記蓄電装置の電力を前記給電口から外部へ供給可能な外部給電装置と、
   車室よりも車両前側に設けられたフロントコンパートメントと、
   前記フロントコンパートメント内に配置された燃料電池スタックと、
   を備える電動車両であって、
   車両の左右両側において前後方向に延びるように配置された一対のフレームと、
   前記燃料電池スタックの外縁に取り付けられて該燃料電池スタックを前記一対のフレームに固定するためのマウント部と、
   を備え、
   前記給電口は、前記フロントコンパートメント内における前記一対のフレームの間かつ前記マウント部よりも車両後方の位置に設けられている、
   電動車両。
2. 請求項１に記載の電動車両であって、
   前記フロントコンパートメント内に設けられ、車両前方からの衝撃を変形によって吸収する衝撃吸収部材を備え、
   前記給電口は、前記衝撃吸収部材よりも車両後方に設けられている、
   電動車両。
3. 請求項１または２に記載の電動車両であって、
   前記蓄電装置と前記電動機とに接続され、前記蓄電装置からの電力により前記電動機を駆動するためのパワーコントロールユニットを備え、
   前記パワーコントロールユニットは、車両前側に設けられ、
   前記外部給電装置は、前記パワーコントロールユニットと前記蓄電装置とを接続する電力ラインに接続されている、
   電動車両。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の電動車両であって、
   前記給電口は、前記フロントコンパートメントを開閉するフードに対して車両下方に所定距離離間した位置に設けられている、
   電動車両。
5. 請求項１ないし４いずれか１項に記載の電動車両であって、
   前記給電口は、前記給電ケーブルの差し込み口が前斜め上を向くように設けられている、
   電動車両。
6. 請求項１ないし５いずれか１項に記載の電動車両であって、
   前記フロントコンパートメント内に配置された燃料電池スタックを備え、
   前記給電口は、前記燃料電池スタックの前面よりも車両後方に設けられている、
   電動車両。
   

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