JP4650041B2

JP4650041B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP4650041B2
Application number: JP2005075376A
Authority: JP
Inventors: 信昭木谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: JP2006256442A

Description

この発明は、一般的には、電源装置に関し、より特定的には、車両に搭載され、リヤボディやサイドボディ等に隣接して配置される電源装置に関する。

従来の電源装置に関して、たとえば、特開２００４−３１９２３２号公報には、組電池から放出されるガスやミストによって制御部が悪影響を受けることを防止し、かつ制御部を効果的に冷却することを目的とした電池パックが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された電池パックでは、組電池と、組電池の充放電制御を行なう制御部とが、互いに距離を隔てた位置に並列に配置されている。組電池と制御部とが向い合う位置には、両者の間を電気的に接続するハーネスが延びている。

また、特開２００３−３４６７５９号公報には、安全性の向上を図ることを目的とした電池システムが開示されている（特許文献２）。また、特開２００３−４５３９２号公報には、衝突事故等で大きな衝撃を受けたときに、電池を安全に保護することを目的とした自動車用の電源装置が開示されている（特許文献３）。また、特開２００２−１９０２８８号公報には、バッテリの交換を短時間で行なうことを目的とした車両用電源装置が開示されている（特許文献４）。
特開２００４−３１９２３２号公報特開２００３−３４６７５９号公報特開２００３−４５３９２号公報特開２００２−１９０２８８号公報

特許文献１に開示された電池パックは、たとえば、ハイブリッド自動車を含む電気自動車用の駆動電源として用いられる。この場合、自動車が追突されるなどして、そのときの衝撃が組電池に加わることが想定される。しかしながら、特許文献１に開示された電池パックでは、組電池と制御部とが向い合う位置でハーネスが延びているため、衝撃を受けた組電池が制御部に向かって変形した場合に、ハーネスが、組電池と制御部との間に挟まれて切断されるおそれがある。ハーネスの切断は、組電池の故障の原因となり得るため、電池パックの信頼性を低下させてしまう。

そこでこの発明は、上記の課題を解決することであり、追突等によって衝撃が生じた場合に優れた信頼性を示す電源装置を提供することである。

この発明の１つの局面に従った電源装置は、車両に設けられた電池パックと、電池パックと水平方向に隣り合って設けられ、電池パックに対して、車両の外周に配置されるボディとは反対側に位置決めされた電装部品とを備える。電池パックは、電装部品と隣り合う側に側面を有する。車両に設けられた状態で、電装部品の高さは、電池パックの高さよりも低く、この高さの差に起因して、電装部品よりも上方で、かつ側面の側方には、空間が形成されている。電源装置は、さらに、空間に位置して側面に沿って延びる配線を備える。

なお、車両の外周に配置されるボディとは、車両のフロント、サイドもしくはリヤに配置されるボディを意味する。また、上方とは、鉛直上方向を意味し、側方とは、水平方向を意味する。以下においても、同様に解する。

このように構成された電源装置によれば、配線は、電池パックの側面と電装部品とに挟まれた位置からずれた位置で、側面に沿って延びている。このため、車両の外周に配置されたボディへの衝突等によって、電池パックが電装部品に向かって変形もしくは移動することがあっても、配線が、電池パックの側面と電装部品との間に挟まれるというおそれがない。これにより、配線が切断されることを防止し、電源装置の信頼性を向上させることができる。

また、ボディは、車両のリヤに設けられたラゲージドアである。電池パックおよび電装部品は、リヤシートと、ラゲージドアに隣接して形成されたラゲージスペースとの間に配置されている。このように構成された電源装置によれば、ボディへの衝突等によって生じた衝撃が、ラゲージスペースに積載された荷物を介して電池パックに伝わった場合に、上述の効果と同様の効果を得ることができる。

また好ましくは、電源装置は、配線を、電池パックおよび電装部品の少なくともいずれか一方に対して支持する支持部材をさらに備える。このように構成された電源装置によれば、電池パックが電装部品に向かって変形もしくは移動した時に、電池パックの側面に沿って延びる配線が、側面と電装部品とに挟まれた位置に落ち込むことを防止できる。これにより、配線が切断されることをより確実に防止できる。

この発明の別の局面に従った電源装置は、車両に設けられた電池パックと、電池パックと水平方向に隣り合って設けられ、電池パックに対して、車両の外周に配置されるボディとは反対側に位置決めされた電装部品とを備える。電池パックは、電装部品と隣り合う側に側面を有する。車両に設けられた状態で、電装部品の高さは、電池パックの高さよりも低く、この高さの差に起因して、電装部品よりも上方で、かつ側面の側方には、空間が形成されている。電源装置は、さらに、空間に配置され、電装部品と電気的に接続された中継部材と、側面と、電装部品および中継部材との間からずれた位置で、電池パックから中継部材に向けて延びる配線とを備える。

このように構成された電源装置によれば、車両の外周に配置されたボディへの衝突等によって、電池パックが、電装部品もしくは中継部材に向かって変形等することがあっても、配線が、電池パックの側面と、電装部品もしくは中継部材との間に挟まれるというおそれがない。これにより、配線が切断されることを防止し、電源装置の信頼性を向上させることができる。また、中継部材を、電装部品と電池パックとの高さの差によって生じた空間に配置することにより、中継部材と電装部品との間の電気的な接続が煩雑になることを防止できる。また、電池パックから中継部材に向かって延びる配線の長さを短く抑えることができる。

以上説明したように、この発明に従えば、追突等によって衝撃が生じた場合に優れた信頼性を示す電源装置を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における電源装置が搭載されたハイブリッド自動車を示す平面図である。図中に示すハイブリッド自動車は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の２次電池と、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とを動力源として駆動する。

図１を参照して、電源装置１０は、２次電池からなる電池パック２１と、電池パック２１から延びる各種配線を中継するジャンクションボックス３２と、ジャンクションボックス３２を介して電池パック２１に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ３１とを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、電池パック２１で出力される高電圧を、車両のランプ、オーディオなどの補機類や、車両に搭載される各ＥＣＵ（electronic control unit）で使用される電圧まで降圧し、図示しない補機バッテリに充電する。

ハイブリッド自動車には、後部座席１２の後方に位置してラゲージスペース１３が設けられている。ハイブリッド自動車は、ラゲージスペース１３内に荷物１５を積み降ろしするためのラゲージドア１４を備える。ラゲージドア１４は、車両のリヤを覆うボディとして設けられている。

電源装置１０は、ラゲージスペース１３と後部座席１２との間に設置されている。電池パック２１は、ラゲージスペース１３の前方に設けられており、ラゲージスペース１３に対してラゲージドア１４の反対側に位置している。ＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２は、後部座席１２の後方において、電池パック２１と水平方向に隣り合って設けられている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２は、電池パック２１に対して、ラゲージドア１４およびラゲージスペース１３の反対側に位置している。ＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２は、車両の前後方向に直交する方向、つまり車両の左右方向に並んで設けられている。

図２は、図１中の電源装置を示す平面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った車内の断面図である。図３中には、電池パック２１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１とが対峙する位置の断面が表わされている。

図２および図３を参照して、電池パック２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２と向い合う側に側面２１ａを有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、側面２１ａと距離を隔てて向い合う側面３１ａを有する。側面２１ａおよび３１ａは、車両の左右方向に延在している。

電池パック２１は、車内に設置された状態で、基準面（たとえば、地面）に対して高さＨ１を有し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、同じ基準面に対して高さＨ２を有する。高さＨ２は、高さＨ１よりも小さい。このようにＤＣ−ＤＣコンバータ３１が電池パック２１よりも低く形成されていることにより、電池パック２１よりも上方であって、側面２１ａの側方には、空間５１が形成されている。また、空間５１の鉛直下方向にあって、側面２１ａと側面３１ａとに挟まれた位置には、空間５２が形成されている。

電源装置１０には、電池パック２１からジャンクションボックス３２に向けて延びる出力ケーブル（＋／−）４１および４２と、ジャンクションボックス３２からＤＣ−ＤＣコンバータ３１に向けて延びる高圧用ケーブル（＋／−）４３および４４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１から図示しない補機バッテリに向けて延びる低圧用ケーブル（＋／−）４５および４６とが設けられている。

これらの配線により、補機バッテリに充電される電流は、電池パック２１からジャンクションボックス３２内を通って、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１に供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１で降圧された後、補機バッテリへと向かう。本実施の形態では、電池パック２１とＤＣ−ＤＣコンバータ３１とが隣り合って設けられているため、両者の間で延びる配線の長さを短くすることができる。また、エンジンルームにＤＣ−ＤＣコンバータ３１を配置する場合と比較して、エンジンルームのスペースを他の機器の設置に割り振ることができる。

電源装置１０には、さらに、電池パック２１から、ジャンクションボックス３２の下に配置された図示しない電圧検出ユニットに向けて延びる電圧検出線４７と、電池パック２１からジャンクションボックス３２に向けて延びるサーミスタ線４８とが設けられている。

図３中に示す電池パック２１とＤＣ−ＤＣコンバータ３１とが対峙する位置において、低圧用ケーブル４５、低圧用ケーブル４６および電圧検出線４７（以下、配線束４０と称する）は、側面２１ａに沿いながら車両の左右方向に延びている。この側面２１ａに沿って延びる間、配線束４０は空間５１に位置している。つまり、配線束４０は、空間５２の上方で、側面２１ａに沿って延びている。

なお、ジャンクションボックス３２の高さも、電池パック２１の高さＨ１よりも低く、ジャンクションボックス３２よりも上方であって、側面２１ａの側方には、空間が形成されている。電池パック２１とジャンクションボックス３２とが対峙する位置において、低圧用ケーブル４５、低圧用ケーブル４６、電圧検出線４７およびサーミスタ線４８からなる配線束は、その空間で側面２１ａに沿って延びている。

図４は、図１中のハイブリッド自動車が追突された場合の電池パックの変形を表わす断面図である。図１および図４を参照して、車両後方から来た自動車がラゲージドア１４に追突し、そのときの衝撃によって、ラゲージスペース１３内の荷物１５が車両前方に強く押し出された場合を想定する。

この場合、荷物１５が、電池パック２１を圧迫し、電池パック２１が図４中の２点鎖線で示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２に向かって変形する。電池パック２１の変形に伴って、側面２１ａに沿って延びる配線束４０が、車両後方から車両前方に移動する。このとき、本実施の形態では、配線束４０が空間５１に位置しているため、配線束４０が、変形した電池パック２１とＤＣ−ＤＣコンバータ３１との間に挟まれるということがない。これにより、配線束４０が断線することを防止できる。

また同様に、低圧用ケーブル４５、低圧用ケーブル４６、電圧検出線４７およびサーミスタ線４８からなる配線束が、変形した電池パック２１とジャンクションボックス３２との間に挟まれるということがなく、配線束が断線することを防止できる。

図５は、図２中の２点鎖線Ｖで囲まれた位置を示す斜視図である。図４および図５を参照して、本実施の形態では、さらに、電池パック２１およびＤＣ−ＤＣコンバータ３１に、配線ホルダ５６および５７がそれぞれ取り付けられている。配線ホルダ５６により、低圧用ケーブル４５、低圧用ケーブル４６およびサーミスタ線４８が、これらの配線が延びる空間で、電池パック２１に対してひとかたまりに支持されている。配線ホルダ５７により、電圧検出線４７が、空間５１でＤＣ−ＤＣコンバータ３１に対して支持されている。

このような構成により、電池パック２１がＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２に向けて変形した場合に、側面２１ａに沿って延びる配線束を、空間５２に落ち込ませることなく、空間５１に移動させることができる。これにより、配線束が断線することを、より確実に防止できる。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１もしくはジャンクションボックス３２に、電池パック２１の変形に伴って移動する配線束を、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１もしくはジャンクションボックス３２上の空間に案内するガイド部材が設けられていても良い。

この発明の実施の形態１における電源装置１０は、車両に設けられた電池パック２１と、電池パック２１と水平方向に隣り合って設けられ、電池パック２１に対して、車両の外周に配置されるボディとしてのラゲージドア１４とは反対側に位置決めされた電装部品としてのＤＣ−ＤＣコンバータ３１（ジャンクションボックス３２）とを備える。電池パック２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１と隣り合う側に側面２１ａを有する。車両に設けられた状態で、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の高さＨ２は、電池パック２１の高さＨ１よりも低く、この高さの差に起因して、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１よりも上方で、かつ側面２１ａの側方には、空間５１が形成されている。電源装置１０は、さらに、空間５１に位置して側面２１ａに沿って延びる配線としての配線束４０を備える。

配線束４０を構成する低圧用ケーブル４５、低圧用ケーブル４６および電圧検出線４７は、電池パック２１およびＤＣ−ＤＣコンバータ３１の少なくともいずれか一方に接続されている。より好ましくは、配線束４０を構成する低圧用ケーブル４５、低圧用ケーブル４６および電圧検出線４７は、空間５２からずれた位置に配置されている。

このように構成された、この発明の実施の形態１における電源装置１０によれば、追突等の事故時において配線束４０の断線を防止することによって、配線束４０を構成する配線間でショートが発生するなどの事態を回避することができる。これにより、電源装置１０の信頼性や安全性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、配線束４０を構成する配線として、低圧用ケーブル４５、低圧用ケーブル４６および電圧検出線４７を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、電池パック２１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１もしくはジャンクションボックス３２との間を接続する別の配線であっても良いし、電池パック２１の傍を通る別の配線であっても良い。

（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２における電源装置を示す斜視図である。本実施の形態における電源装置は、ハイブリッド自動車の動力源として、実施の形態１における電源装置１０と同様の位置に設けられている。以下、実施の形態１における電源装置１０と比較して重複する構造については、説明を繰り返さない。

図６を参照して、本実施の形態における電源装置は、電池パック２１と、電装部品としてのＤＣ−ＤＣコンバータ３１と、中継部材としてのジャンクションボックス３２と、電池パック２１からジャンクションボックス３２に向けて延びる配線６１とを備える。配線６１は、図２中の高圧用ケーブル４３および４４等である。ジャンクションボックス３２は、空間５１に位置して、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１上に取り付けられている。ジャンクションボックス３２内のバスバーとＤＣ−ＤＣコンバータ３１の端子とは、コネクタ等を介して互いに接続されている。

電池パック２１は、車両の前後方向に延在し、側面２１ａの両端辺に連なる一対の側面２１ｂを有する。ジャンクションボックス３２は、側面２１ａと距離を隔てて向い合う側面３２ａと、一対の側面２１ｂと同じ方向に延在し、側面３２ａの両端辺に連なる一対の側面３２ｂとを有する。側面２１ａと、側面３１ａおよび３２ａとが向い合う位置には、空間６２が形成されている。側面２１ｂと側面３２ｂとは、空間６２の両側に位置して、空間６２から遠ざかる方向に延在している。側面２１ｂと側面３２ｂとは、同じ方向に面している。配線６１は、側面２１ｂから側面３２ｂに向けて、空間６２を通らないように延びている。

このように構成された、この発明の実施の形態２における電源装置によれば、ラゲージドア１４への追突により、電池パック２１が、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２に向けて変形することがあっても、配線６１が、変形した電池パック２１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２との間に挟まれるということがない。このため、配線６１が断線することを防止できる。また、ジャンクションボックス３２は、電池パック２１およびＤＣ−ＤＣコンバータ３１の双方に近接する空間５１に配置されている。このため、ジャンクションボックス３２とＤＣ−ＤＣコンバータ３１との間の接続を、両者が向い合う適当な位置で容易に行なうことができる。また、配線６１の長さを短くすることができる。

なお、電池パック２１から圧迫を受けたジャンクションボックス３２が、矢印１０１に示す電池パック２１から遠ざかる方向に倒れる機構を、電源装置に設けても良い。この場合、電池パック２１から受けた圧迫によって、ジャンクションボックス３２内のバスバー同士がショートすることを防止できる。

（実施の形態３）
図７は、この発明の実施の形態３における電源装置が搭載されたハイブリッド自動車を示す平面図である。本実施の形態における電源装置は、実施の形態１における電源装置と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図７を参照して、ハイブリッド自動車は、車両のサイドを覆うボディとしてサイドボディ１７をさらに備える。本実施の形態では、サイドボディ１７のすぐ内側に位置して、電池パック２１が設けられている。電池パック２１に対してサイドボディ１７の反対側には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１およびジャンクションボックス３２が、車両の前後方向に並んで設けられている。

このように構成された、この発明の実施の形態３における電源装置によれば、ハイブリッド自動車が側突を受けた場合に、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態における配置位置に、実施の形態２における電源装置を配置しても良い。

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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。

この発明の実施の形態１における電源装置が搭載されたハイブリッド自動車を示す平面図である。図１中の電源装置を示す平面図である。図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った車内の断面図である。図１中のハイブリッド自動車が追突された場合の電池パックの変形を表わす断面図である。図２中の２点鎖線Ｖで囲まれた位置を示す斜視図である。この発明の実施の形態２における電源装置を示す斜視図である。この発明の実施の形態３における電源装置が搭載されたハイブリッド自動車を示す平面図である。

符号の説明

１０電源装置、１３ラゲージスペース、１４ラゲージドア、２１電池パック、２１ａ側面、３１ＤＣ−ＤＣコンバータ、３２ジャンクションボックス、４０配線束、５１空間、５６，５７配線ホルダ、６１配線。

Claims

車両に設けられた電池パックと、
前記電池パックと水平方向に隣り合って設けられ、前記電池パックに対して、車両の外周に配置されるボディとは反対側に位置決めされた電装部品とを備え、
前記電池パックは、前記電装部品と隣り合う側に側面を有し、
車両に設けられた状態で、前記電装部品の高さは、前記電池パックの高さよりも低く、この高さの差に起因して、前記電装部品よりも上方で、かつ前記側面の側方には、第１空間が形成されており、
前記第１空間の鉛直下方向にあって、前記電池パックと前記電装部品との間には、第２空間が形成され、さらに、
前記第１空間に配置され、かつ、前記第２空間からずれて配置され、前記側面上を延びる配線と、
車両に衝撃が加わり、前記電池パックが変形する場合に、前記電池パックの変形に伴って移動する前記配線を、前記第１空間における前記電装部品の上方の位置に案内するガイド部材とを備える、電源装置。
前記ボディは、車両のリヤに設けられたラゲージドアであり、
前記電池パックおよび前記電装部品は、リヤシートと、前記ラゲージドアに隣接して形成されたラゲージスペースとの間に配置されている、請求項１に記載の電源装置。