特許 7110974 給電システム及び自動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-25

(45)【発行日】2022-08-02

(54)【発明の名称】給電システム及び自動車

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20220726BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20220726BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20220726BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20220726BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220726BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z

B60R16/04 X

B60L50/60

B60L1/00 L

H02J7/00 P

H02J7/00 301Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018242443

(22)【出願日】2018-12-26

(65)【公開番号】P2020104556

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-03-30

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 晃司

(72)【発明者】

【氏名】平井 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】岡本 怜也

(72)【発明者】

【氏名】柳田 泰次

【審査官】渡邊 義之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２３３０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４７０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１３９３３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１１－１８０１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１３８７０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－１２０９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－６０３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／０４

Ｂ６０Ｒ １６／０４

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の床下に搭載されるバッテリと、
前記車両における乗員が乗車可能な車室内において機器の差込プラグを差し込み可能とされるプラグ受け部と、
前記車室と当該車室の床下との間を仕切る床部と、
前記バッテリから前記プラグ受け部に対して前記床部を貫通して給電可能に配される電線と、を備え、
前記電線が上下方向にのびて前記床部を貫通し、前記プラグ受け部は前記電線を介してコネクタに接続され、前記プラグ受け部と前記コネクタが上下方向に並ぶ、給電システム。

【請求項2】

前記バッテリを複数備え、
複数の前記バッテリは、前記車両の駆動用モータに電力を供給する駆動用バッテリと、前記車両の補機に対して前記駆動用バッテリよりも低い電圧を出力する補機用バッテリと、を備える請求項１に記載の給電システム。

【請求項3】

前記コネクタは、第１コネクタと第２コネクタを含み、前記プラグ受け部は、前記第１コネクタに接続され、前記第１コネクタは、前記バッテリに対して固定された前記第２コネクタに嵌合可能とされている請求項１又は請求項２に記載の給電システム。

【請求項4】

前記バッテリの電力を変換可能な電力変換部を備え、前記電力変換部は、前記床下に配され、前記電線に接続されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の給電システム。

【請求項5】

前記プラグ受け部は、前記床部に固定されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の給電システム。

【請求項6】

車両の床下に搭載されるバッテリと、
前記車両における乗員が乗車可能な車室内において機器の差込プラグを差し込み可能とされるプラグ受け部と、
前記車室と当該車室の床下との間を仕切る床部と、
前記バッテリから前記プラグ受け部に対して前記床部を貫通して給電可能に配される電線と、を備え、
前記バッテリを複数備え、
複数の前記バッテリは、前記車両の駆動用モータに電力を供給する駆動用バッテリと、前記車両の補機に対して前記駆動用バッテリよりも低い電圧を出力する補機用バッテリと、を備え、
前記プラグ受け部は、前記車室の天井壁に固定されており、
前記床部を貫通した前記電線は、前記車室の側壁に沿って配されて前記天井壁の前記プラグ受け部に接続される、給電システム。

【請求項7】

前記車室と、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の給電システムを備える自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書では、車室内の電気機器に電力を供給可能とする技術を開示する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両に複数のバッテリが搭載される技術が知られている。特許文献１は、自動車に大容量のメインバッテリと小容量のサブバッテリとが搭載されており、メインバッテリは、車室フロアパネルの下に設置され、サブバッテリは、エンジンルームに配設されている。メインバッテリは、自動車の走行用の電動モータを駆動するための電力を供給し、サブバッテリは、主に内燃機関始動用として用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１５５８２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、車室内で電力を使用する機器を使用したいというユーザの要請が高まっている。ここで、ユーザが車室内において機器を使用したい位置で、機器に対して給電可能とすることが好ましいが、バッテリと機器の使用位置との関係によっては、バッテリと車室との間を接続する電線が長くなり、車両の軽量化や製造コストの低減の障害となることが懸念される。

【0005】

本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、車両に配索される電線を短くすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に記載された給電システムは、車両の床下に搭載されるバッテリと、前記車両における乗員が乗車可能な車室内において機器の差込プラグを差し込み可能とされるプラグ受け部と、前記車室と当該車室の床下との間を仕切る床部と、前記バッテリから前記プラグ受け部に対して前記床部を貫通して給電可能に配される電線と、を備える。
本構成によれば、例えば、エンジンルームのバッテリから車室のプラグ受け部に床部を通さずに電線を配索する構成と比較して、バッテリとプラグ受け部との位置関係により、バッテリとプラグ受け部との間を接続する電線の長さを短くすることが可能になる。よって、車両に配索される電線を短くすることが可能になる。

【0007】

本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記バッテリを複数備え、複数の前記バッテリは、前記車両の駆動用モータに電力を供給する駆動用バッテリと、前記車両の補機に対して前記駆動用バッテリよりも低い電圧を出力する。

【0008】

前記プラグ受け部は、第１コネクタに接続され、前記第１コネクタは、前記バッテリに対して固定された第２コネクタに嵌合可能とされている。
このようにすれば、第１コネクタと第２コネクタの嵌合により、床下を構成する部材の組み付けや取り外し作業を容易に行うことができる。

【0009】

前記バッテリの電力を変換可能な電力変換部を備え、前記電力変換部は、前記床下に配され、前記電線に接続されている。
このようにすれば、補機用バッテリから電力変換部及び電線を介してプラグ受け部に給電する際の電線の長さを短くすることが可能になる。

【0010】

前記プラグ受け部は、前記車室と前記床下との間を仕切る床部に固定されている。

【0011】

前記プラグ受け部は、前記車室の天井壁に固定されており、前記床部を貫通した前記電線は、前記車室の側壁に沿って配されて前記天井壁の前記プラグ受け部に接続される。

【0012】

前記車室と、前記給電システムを備える自動車とする。

【発明の効果】

【0013】

本明細書に記載された技術によれば、車両に配索される電線を短くすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態の給電システムを備える車両の側断面図

【図2】図１の一部の領域を拡大する図

【図3】図１のうち、図２とは異なる領域を拡大する図

【図4】実施形態の車両の平断面図

【図5】実施形態の車両の背面側の断面図

【図6】図５の一部の領域を拡大する図

【図7】給電システムの電気的構成を示す図

【図8】他の実施形態における図１の一部の領域を拡大する図

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜実施形態＞
本実施形態について図１～図７を参照しつつ説明する。
本実施形態の給電システム６０は、例えば電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両１０に適用することができる。以下では、Ｘ方向を前方、Ｙ方向を左方、Ｚ方向を上方として説明する。

【0016】

車両１０は、図４に示すように、車体１１と、複数のバッテリ４１，４５，４６と、車輪ＷＨを回転させて車両１０を走行させる駆動用モータ５０とを有する。車体１１は、乗員が乗車可能とされる車室１２と、車室１２の下方に配され、複数のバッテリ４１，４５，４６が収容されるバッテリ収容部３０と、車室１２の前方側に配され、車体１１で覆われた収納ルーム３２（エンジンルーム）とを備える。

【0017】

車室１２は、図１に示すように、図示しない乗員が着座するシートの下側に床部１３を備える。車室１２におけるシートの上方側は、天井壁１２Ａにより仕切られ、シートの左方側及び右方側は、開閉可能なドア等を備えた側壁１２Ｂにより仕切られている。側壁１２Ｂには、例えば前後のドアの間を仕切る位置にピラー１７が設けられている。天井壁１２Ａの下面には、乗員が家庭用の電気機器の差込プラグＰを差込み可能なプラグ受け部２０Ａが固定されている。プラグ受け部２０Ａは、側壁１２Ｂのピラー１７内（側壁１２Ｂの内面側）に配索された電線Ｗ３を介してバッテリ４１，４５，４６に接続されており、プラグ受け部２０Ａに差込プラグＰが接続された状態の家庭用の電気機器に電力を供給可能とされている。ピラー１７内の電線Ｗ３は、床部１３の貫通孔を貫通してバッテリ４１，４５，４６側の電力供給経路に接続される。

【0018】

床部１３は、車室１２と床下のバッテリ収容部３０との間を仕切り、図２，図３に示すように、フロアパネル１４と、フロアパネル１４の上方側に重ねられるフロアカーペット１６と、フロアパネル１４とフロアカーペット１６との間に配される遮音板１５と、乗員が電気機器の差込プラグＰを差込み可能な複数のプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂ（図４参照）とを備える。

【0019】

フロアパネル１４には、グロメット１９が取り付けられる取付孔１４Ａが貫通形成されている。遮音板１５及びフロアカーペット１６には、図２，図３に示すように、プラグ受け部２０Ａ，２０Ｂを装着するための装着孔１５Ａ，１６Ａが貫通形成されている。

【0020】

プラグ受け部２０Ａ，２０Ｂは、図４に示すように、１００［Ｖ］の電圧で使用可能な電気機器の差込プラグＰが接続される（差し込まれる）１００Ｖ用受け部２０Ａと、１２［Ｖ］の電圧で使用可能な電気機器の差込プラグＰ（例えばシガーソケットタイプ）が接続される（差し込まれる）１２Ｖ用受け部２０Ｂとを備えており、床部１３のうち、乗員が差込プラグＰを差込むことが容易な複数の箇所に設けられている。具体的には、例えば乗員が着座するシートの前側や側方に配置することができる。また、本実施形態では、１２Ｖ用受け部２０Ｂは、１００Ｖ用受け部２０Ａの近傍の位置に設けられているが、これに限られず、互いに離れた位置に異なる電圧の受け部が設けられていてもよい。また、プラグ受け部２０Ａ，２０Ｂの電圧は、上記電圧に限られず、適宜変更することができる。例えば１００Ｖ用受け部に代えて、各国の電圧に応じた１１０～２４０Ｖ用の受け部としてもよい。

【0021】

プラグ受け部２０Ａは、図２，図３に示すように、合成樹脂製のケーシング部２１と、ケーシング部２１内に設けられた端子部２２とを備えている。ケーシング部２１は、図６に示すように、差込プラグＰの一対の端子Ｔを差込み可能な一対の差込孔２１Ａが形成されている。端子部２２は、電線Ｗ１の端末部において絶縁被覆を除去して露出させた芯線に圧接等の接続手段により接続することができる。なお、プラグ受け部２０Ｂについては、概ねプラグ受け部２０Ａと同様であり、プラグ受け部２０Ａとは電圧差に応じた規格により、差込孔２１Ａの形状等が異なる点が相違するのみであるため、説明を省略する。プラグ受け部２０Ａ，２０Ｂは、電線Ｗ１を介して第１コネクタＣＮ１に接続されている。補機用バッテリ４５，４６を覆うカバー１８には、第２コネクタＣＮ２が取り付けられて固定されている。第２コネクタＣＮ２は、電線Ｗ２を介して補機用バッテリ４５，４６に電気的に接続されている。第１コネクタＣＮ１及び第２コネクタＣＮ２は合成樹脂製のハウジングと、このハウジングに対して固定され、嵌合時に互いに接触する雌雄のコネクタ端子とを有する。第１コネクタＣＮ１と第２コネクタＣＮ２とが嵌合することにより、補機用バッテリ４５，４６の電力は、プラグ受け部２０Ａ，２０Ｂ及び差込プラグＰを介して電気機器に供給される。

【0022】

電線Ｗ１は、グロメット１９の貫通孔１９Ａに対して外周面が密着状態で貫通している。グロメット１９はゴム等の弾性体からなり、外周面がフロアパネル１４の取付孔１４Ａに密着することにより、電線Ｗ１の外周の損傷を抑制しつつ、水分の通過を抑制している。なお、グロメット１９を設けない構成としてもよく、この場合、例えば、シール付きの防水コネクタを用いてもよい。また、車体１１には、図１に示すように、車両の状態を検出するための各種のセンサＳＲが取り付けられており、センサＳＲの検出信号は、電線ＷＡを介してＥＣＵ（Electronic Control Unit）等に出力される。

【0023】

バッテリ収容部３０は、図１，図４に示すように、複数のバッテリ４１，４５，４６がほぼ同じ高さの範囲（同層の範囲）において並んで収容される。複数のバッテリ４１，４５，４６は、共に二次電池であり、駆動用バッテリ４１と、補機用バッテリ４５，４６とを備える。

【0024】

駆動用バッテリ４１は、高電圧バッテリ（例えば４００［Ｖ］）であり、車両１０の駆動用モータ５０に電力を供給して車両１０を走行させる。駆動用バッテリ４１は、正極及び負極の電極端子を有する複数の蓄電素子４２を直列や並列に接続して構成される。駆動用バッテリ４１における隣り合う蓄電素子４２の電極端子間は銅、銅合金等の金属からなるバスバー４３で接続されている。駆動用バッテリ４１としては、例えば、リチウムイオン蓄電池を用いることができる。補機用バッテリ４５，４６は、中電圧バッテリ４５（例えば４８［Ｖ］）と、中電圧バッテリ４５よりも出力電圧が低い小電圧バッテリ４６（例えば１２［Ｖ］）とを備える。補機用バッテリ４５，４６は、例えば、鉛バッテリや、キャパシタを用いることができ、補機用バッテリ４５，４６が電力を供給する補機５６としては、例えば、ランプ、ナビゲーション装置、エアコン、セルモーター、オルタネーター、ラジエーター等とすることができる。収納ルーム３２は、補機５６等が収容されているが、本実施形態では、駆動用バッテリ４１及び複数の補機用バッテリ４５，４６は収納ルーム３２に収納されていない。

【0025】

給電システム６０の電気的構成について説明する。
図７に示すように、駆動用バッテリ４１（例えば４００Ｖ）は、インバータ５１を介して駆動用モータ５０（モータ／ジェネレータ）に接続されている。また、駆動用バッテリ４１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５３，５４（「電力変換器」の一例）及びインバータ５５に接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ５３，５４及び駆動用バッテリ４１は、インバータ５５及び各コネクタＣＮを介して交流の各１００Ｖ用受け部２０Ａに接続されている。

【0026】

補機用バッテリ４５（例えば４８Ｖ）は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５３（「電力変換器」の一例）及び負荷Ｌ（カーナビゲーション等）に接続されており、ＤＣ－ＤＣコンバータ５３は、インバータ５５及び各コネクタＣＮを介して１００Ｖ用受け部２０Ａに接続されている。補機用バッテリ４６（例えば１２Ｖ）は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４（「電力変換器」の一例）に接続されており、ＤＣ－ＤＣコンバータ５４は、各コネクタＣＮを介して各１００Ｖ用受け部２０Ａに接続されている。

【0027】

図２に示すように、駆動用バッテリ４１の上方に導出された電線Ｗ２及びコネクタＣＮの上方に導出された電線Ｗ２は、左方に延出されてＤＣ－ＤＣコンバータ５４に接続されており、駆動用バッテリ４１の電圧はＤＣ－ＤＣコンバータ５４にて電気機器の１００Ｖ電圧に変換されて１００Ｖ用受け部２０Ａから出力可能とされる。また、図７に示すように、補機用バッテリ４６は、（ＤＣ－ＤＣコンバータを介さず）各コネクタＣＮを介して１２Ｖ用受け部２０Ｂ及び複数の負荷Ｌに接続されている。また、駆動用バッテリ４１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５３，５４を介して、補機用バッテリ４５，４６に電力を供給している。

【0028】

図２に示すように、補機用バッテリ４５の上方に導出された電線Ｗ２は、カバー１８の下面に沿って配され、コネクタＣＮに接続されている。また、電線Ｗ１は、コネクタＣＮの上方に導出されてプラグ受け部２０Ａに接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ５３，５４は、図４に示すように、複数の導電路（電線）を接続するジャンクションボックスＪ／Ｂと一体化されて、収納ルーム３２と駆動用バッテリ４１との間における補機用バッテリ４５の側方に配されている。

【0029】

本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
給電システム６０は、車両１０の床下に搭載されるバッテリ４１，４５，４６と、車両１０における乗員が乗車可能な車室１２内において機器の差込プラグＰを差し込み可能とされるプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂと、車室１２と車室１２の床下との間を仕切る床部１３と、バッテリ４１，４５，４６からプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂに対して床部１３を貫通して給電可能に配される電線Ｗ１～Ｗ３と、を備える。
本実施形態によれば、例えば、エンジンルームのバッテリから車室のプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂに床部１３を通さずに電線を配索する構成と比較して、バッテリ４１，４５，４６とプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂとの間を接続する電線Ｗ１～Ｗ３の長さを短くすることが可能になる。これにより、バッテリ４１，４５，４６とプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂとの位置関係により、バッテリ４１，４５，４６とプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂとの間を接続する電線Ｗ１～Ｗ３の長さを短くすることが可能になる。よって、車両１０に配索される電線Ｗ１～Ｗ３を短くすることが可能になる。

【0030】

また、プラグ受け部２０Ａ，２０Ｂは、第１コネクタＣＮ１に接続され、第１コネクタＣＮ１は、補機用バッテリ４５，４６に対して固定された第２コネクタＣＮ２に嵌合可能とされている。
このようにすれば、第１コネクタＣＮ１と第２コネクタＣＮ２の嵌合により、床下を構成する部材の組み付けや取り外し作業を容易に行うことができる。

【0031】

また、補機用バッテリ４５，４６の電力を変換可能なＤＣ－ＤＣコンバータ５３，５４（電力変換部）を備え、ＤＣ－ＤＣコンバータ５３，５４は、床下に配され、電線Ｗ１～Ｗ３に接続されている。
このようにすれば、補機用バッテリ４５，４６からＤＣ－ＤＣコンバータ５３，５４及び電線Ｗ１～Ｗ３を介してプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂに給電する際の電線Ｗ１～Ｗ３の長さを短くすることが可能になる。

【0032】

また、プラグ受け部２０Ａ，２０Ｂは、床部１３に固定されている。
このようにすれば、補機用バッテリ４５，４６からプラグ受け部２０Ａ，２０Ｂに給電する際の電線Ｗ１～Ｗ３の長さを短くすることが可能になる。

【0033】

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）バッテリ４１，４５，４６は、例えば、太陽電池から電力の供給を受ける構成としてもよい。例えば、車室１２の天井壁１２Ａの上にソーラーパネルを設置し、ソーラーパネルが発電する電力によりバッテリ４１，４５，４６を充電する構成としてもよい。

【0034】

（２）補機用バッテリ４５，４６の位置は、車室１２の床下に限られず、種々の位置に配置することができる。例えば、車室１２の前方の収容ルーム内や、車室１２内に補機用バッテリ４５，４６を配置してもよい。

【0035】

（３）プラグ受け部２０Ａ，２０Ｂは、車室１２の床部１３や車室１２の天井壁１２Ａに設けられることとしたが、これに限られず、例えば、車室１２の前方のインストルメントパネルや、シート等に設けるようにしてもよい。

【0036】

（４）給電システム６０は、中電圧バッテリ４５（例えば４８［Ｖ］）を備える構成としたが、中電圧バッテリ４５を備えない構成としてもよい。

【0037】

（５）バッテリ４１，４５，４６とプラグ受け部２０Ａ（２０Ｂ）との間は、コネクタＣＮを介した電線Ｗ１，Ｗ２により接続される構成としたが、これに限られない。例えば、コネクタＣＮを備えず、図８に示すように、電線Ｗ４により、バッテリ４１，４５，４６とプラグ受け部２０Ａ（２０Ｂ）との間が直接的に接続される構成としてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１０： 車両
１１： 車体
１２： 車室
１２Ａ：天井壁
１２Ｂ：側壁
１３： 床部
２０Ａ，２０Ｂ： プラグ受け部
４１： 駆動用バッテリ
４５，４６： 補機用バッテリ
５０： 駆動用モータ
５３，５４： ＤＣ－ＤＣコンバータ（電力変換部）
５６： 補機
６０：給電システム
ＣＮ１： 第１コネクタ
ＣＮ２： 第２コネクタ
ＣＮ： コネクタ
Ｐ： プラグ
Ｗ１～Ｗ４，ＷＡ： 電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】