特許 7526789 電気自動車のディスコネクトプラグ構造

(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】2024-07-24

(45)【発行日】2024-08-01

(54)【発明の名称】電気自動車のディスコネクトプラグ構造

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20240725BHJP

   B62D 25/20 20060101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z

B62D25/20 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022518419

(86)(22)【出願日】2020-04-28

(86)【国際出願番号】 IB2020000409

(87)【国際公開番号】W WO2021220028

(87)【国際公開日】2021-11-04

【審査請求日】2022-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】山本 洋一

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 利次

(72)【発明者】

【氏名】名渕 弘晃

(72)【発明者】

【氏名】八田 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】林 弘一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 美希

【審査官】塚本 英隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２４８９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５２３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４０４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２２１８００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】仏国特許出願公開第０２９８５４７９（ＦＲ，Ａ１）

【文献】米国特許第０９２６００６５（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００８３０２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１４５２７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／０４

Ｂ６２Ｄ ２５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気自動車のディスコネクトプラグ構造であって、
車室内の後席下方に搭載されたバッテリユニットと、
前記後席のシートクッションと前記バッテリユニットとの間のフロアパネルから上方に突出して形成された、前記シートクッションの前部分内に位置する前突時の乗員のサブマリン挙動を防止する膨出部と、
前記バッテリユニットの内部から外部へ延出して前記膨出部の内部へと立設されたプラグブラケットと、
前記プラグブラケットにおいて前記バッテリユニットの外部へ延出した部分の前面に脱着可能に取り付けられた、前記バッテリユニットの電力回路を遮断するディスコネクトプラグと、
前記膨出部の前方壁に前方に向けて開口された、前記ディスコネクトプラグへのアクセス用の、リッドで覆われた、開口部と、
前記膨出部の前方、かつ、前記シートクッションの前面下方に形成されたトリム部に設けられた、前記開口部及び前記リッドを覆う開閉可能なカバーと、を備えている、ディスコネクトプラグ構造。

【請求項2】

請求項１に記載のディスコネクトプラグ構造であって、
前記ディスコネクトプラグは、取り外し時に操作されるレバーを有し、かつ、当該レバーが横方向に揺動されるように前記プラグブラケットに取り付けられている、ディスコネクトプラグ構造。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のディスコネクトプラグ構造であって、
前記後席がベンチシートであり、前記ディスコネクトプラグが前記ベンチシートの中央下方に位置されている、ディスコネクトプラグ構造。

【請求項4】

請求項３に記載のディスコネクトプラグ構造であって、
前記膨出部が、前記ベンチシートの横幅に対応して横方向に延在している、ディスコネクトプラグ構造。

【請求項5】

請求項４に記載のディスコネクトプラグ構造であって、
前記プラグブラケットが、前記バッテリユニットの内部の下部ブラケットと前記バッテリユニットの天板から立設された上部ブラケットとからなり、
前記下部ブラケットと前記上部ブラケットとが、前記天板を介して結合されている、ディスコネクトプラグ構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気自動車のディスコネクトプラグ構造［ａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ ｐｌｕｇ ｏｆ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ］に関する。

【背景技術】

【0002】

高電圧回路を有するバッテリ電気自動車（ＢＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）は、高電圧回路を安全に遮断する［ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ］ディスコネクトプラグを備えている。多くの場合、ディスコネクトプラグはバッテリユニットに搭載されており、容積が大きくかつ重いバッテリユニットは後席の下方に搭載されることが多い。下記特許文献１は、ディスコネクトプラグ構造を開示している。ディスコネクトプラグは、特許文献１ではサービスディスコネクタ［ｓｅｒｖｉｃｅ ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒ］と呼ばれており、ディスコネクトスイッチやマニュアル高電圧ディスコネクトとも呼ばれる。

【0003】

ディスコネクトプラグは、整備［ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ］や乗員救出［ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｒｅｓｃｕｅ］の際の作業安全のために取り外される。特許文献１に開示されたディスコネクトプラグ構造では、ディスコネクトプラグにアクセスするための開口部が、後席のシートクッション下のフロアパネルに開口されている。従って、ディスコネクトプラグを外して高電圧回路を遮断する場合には、大きなシートクッションを取り外さなければならない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】日本国特開２０１３－２４８９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されたディスコネクタプラグは後席のシートクッションを取り外さなければアクセスできないので、整備や乗員救出の作業性が悪い。特に、事故などで車体が変形している場合は、シートクッションを取り外すことが難しい場合もある。そこで、ディスコネクトプラグへの容易なアクセスを可能にするディスコネクトプラグ構造が要望されている。

【0006】

従って、本発明の目的は、ディスコネクトプラグへの容易なアクセスを可能にする、電気自動車のディスコネクトプラグ構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の特徴に係る電気自動車のディスコネクトプラグ構造では、後席下のフロアパネルに形成された乗員のサブマリン挙動防止のための膨出部の内部へとバッテリユニットの内部からプラグブラケットが立設されている。また、プラグブラケットの前面にディスコネクトプラグが脱着可能に取り付けられ、膨出部の前方壁にはディスコネクトプラグへのアクセス用の開口部が形成されている。さらに、後席のシートクッションの前面下方のトリム部には、開口部を覆う開閉可能なカバーが設けられている。なお、ここに言う「後席」とは、最前席の運転席及び助手席よりも後方の座席をいう。例えば、座席が三列あれば、二及び三列目が後席である。

【発明の効果】

【0008】

上記特徴によれば、後席のシートクッションを取り外す必要なく、シートクッションの前端下方のトリム部から容易にディスコネクトプラグに容易にアクセスすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係るディスコネクトプラグ構造の断面斜視図である。

【図2】図２は、上記ディスコネクトプラグ構造のフロアパネルの斜視図である。

【図3】図３は、上記ディスコネクトプラグ構造のバッテリユニットの斜視図である。

【図4】図４は、上記ディスコネクトプラグ構造のディスコネクトプラグ及びプラグブラケットの拡大斜視図である。

【図5】図５は、上記ディスコネクトプラグ構造の変形例におけるディスコネクトプラグ及びプラグブラケットの拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図１～図４を参照しつつ実施形態に係る電気自動車のディスコネクトプラグ構造について説明する。

【0011】

本実施形態の電気自動車［ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ］は、内燃機関を搭載しておらず、バッテリユニット１に蓄えられた電力を消費して、その前部及び後部にそれぞれ搭載された二つのモータ（図示せず）で四輪を駆動するバッテリ電気自動車（ＢＥＶ）である。この車両［ｖｅｈｉｃｌｅ］の減速時には、モータは回生発電を行い、発電された電力によってバッテリユニット１が充電される。バッテリユニット１は、車両の外部から供給される電力によっても充電される。

【0012】

ＢＥＶの無充電航続可能距離は、バッテリユニットに蓄えられた電力（及び回生発電された電力）で決まる。そこで、より長い無充電航続可能距離のニーズに応えるには、より多くの充電容量のバッテリユニットを搭載する必要がある。充電容量が多いほど、バッテリユニットの体積は大きくなる。従って、ＢＥＶのバッテリユニットは、後席の下方空間に搭載されることが多い。内燃機関のないＢＥＶの場合は排気管や燃料タンクのための空間も利用できるので、後席の下方には大きな空間を確保しやすい。

【0013】

本実施形態のバッテリユニット１は、後席の下方空間のみならず、車室［ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ］の床下全体を占めている。即ち、バッテリユニット１は、前輪及び後輪（フロントホイールハウス及びリアホイールハウス）の間で、かつ、一対のサイドシル２の間に搭載されている。バッテリユニット１は単位体積あたりの重量が重いので、このようなバッテリユニット１の搭載位置は、車両の重心位置を低くして車両運動性能を向上させる。

【0014】

バッテリユニットは、高電圧電力を出力できる強電部品[high voltage device]である。このため、その強電システムには、高電圧回路（電力回路）を安全に遮断するディスコネクトプラグが設けられる。多くの場合、ディスコネクトプラグは電力源であるバッテリユニットに設けられる。本実施形態でも、ディスコネクトプラグ６がバッテリユニット１に設けられている。ディスコネクトプラグ６については追って詳しく説明する。

【0015】

一方、前突[frontal collision]時の後席乗員のいわゆるサブマリン挙動[submarining motion]を防止するために、後席のシートクッション下方の金属製のフロアパネルからは、アンチサブマリン突起[anti-submarining protrusion]が上方に突出される。この突起は、横方向に延在する部材（アンチサブマリンバー[anti-submarining bar]）で構成されたり、シートクッション下方のフロアパネルに形成された膨出部[bulge]で構成されたりする。本実施形態では、シートクッション３下方のフロアパネル４から上方に突出された膨出部５として形成されている。

【0016】

膨出部５の上にはシートクッション３が載せられ、膨出部５はシートクッション３の前部分内に位置する。前突時に乗員の臀部が慣性力で前方に移動するサブマリン挙動を、この膨出部５が防止する。膨出部５の後方壁［ｒｅａｒ ｗａｌｌ］の傾斜面［ｒａｍｐ］がシートクッション３を介して乗員の臀部の前方移動を規制する。サブマリン挙動の抑止によってシートベルトによる拘束が効果的に発揮される。

【0017】

本実施形態では、前席の運転席及び助手席はセパレートシートであるが、後席はベンチシートであり三名の乗員が座ることができる。膨出部５は、このベンチシートの横幅に対応して横方向に延在している。即ち、膨出部５は、三名の着座位置の全てをカバーする横幅を有している。膨出部５の前方壁［ｆｒｏｎｔ ｗａｌｌ］の横方向中央には、ディスコネクトプラグ６へのアクセス用の開口部［ｏｐｅｎｉｎｇ］７が形成されている。前方に向けて開口された開口部７には、当該開口部７を塞ぐ金属製のリッド８がネジによって取り付けられる。

【0018】

バッテリユニット１は、その内部から膨出部５の内部へと立設されたプラグブラケット９を備えている。ディスコネクトプラグ６は、このプラグブラケット９の上部前面に脱着可能に取り付けられる。ディスコネクトプラグ６が手動で取り外されると、バッテリユニット１の高電圧回路（電力回路）が機械的に遮断される。ディスコネクトプラグ６は、強電部品の整備時に作業者によって取り外されたり、車両事故時に乗員を救出する際に取り外されたりする。

【0019】

プラグブラケット９は、樹脂製であり、射出成形によって形成されている。プラグブラケット９は、図４に示されるように、バッテリユニット１の内部の下部ブラケット［ｌｏｗｅｒ ｂｒａｃｋｅｔ］９Ｌとバッテリユニット１の天板［ｔｏｐ ｐａｎｅｌ］１Ｕから突出された上部ブラケット［ｕｐｐｅｒ ｂｒａｃｋｅｔ］９Ｕとからなる。なお、図４は、電線［ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈａｒｎｅｓｓｅｓ］やディスコネクトプラグ６の詳細な内部構造を図示していない。

【0020】

下部ブラケット９Ｌと上部ブラケット９Ｕとは、バッテリユニット１の天板１Ｕを介して結合されている。具体的には、下部ブラケット９Ｌは、バッテリユニット１の内部に多数搭載されているバッテリモジュール１Ｍの上方（又は、上面上）に設けられたベースプレート１０に固定されている。ベースプレート１０は、ブラケット１１を介してバッテリモジュール１Ｍ（及びバッテリユニット１のケース底）に固定されている。ベースプレート１０の上面には、電子部品や配線も固定される。

【0021】

下部ブラケット９Ｌの上面に、上部ブラケット９Ｕの底面（フランジ）が載せられ、この面が天板１Ｕの下面に接する。上部ブラケット９Ｕのフランジ以外の部分は、天板１Ｕに形成された孔から上方に突出される。バッテリユニット１が下方から車体（サイドシル２等）に取り付けられると、上部ブラケット９Ｕの上部は膨出部５の内部に進入する。天板１Ｕ上には樹脂製（又は金属製）のリテーナ１２が取り付けられる。リテーナ１２は、天板１Ｕを挟み込んで、下部ブラケット９Ｌの上面及び上部ブラケット９Ｕのフランジとネジで固定される。

【0022】

ディスコネクトプラグ６は、レバー６Ｌを有しており、その取り外しはレバー６Ｌの操作によって行なわれる。レバー６Ｌが横方向に揺動されるように、ディスコネクトプラグ６はプラグブラケット９に取り付けられている。即ち、レバー６Ｌが横方向に揺動されるように、ディスコネクトプラグ６は配向されている［ｏｒｉｅｎｔｅｄ］。さらに言い換えれば、レバー６Ｌの揺動軸は実質的に垂直である。ここで、「実質的に垂直」とは水平面に対して０°～３０°のことを言う。レバー６Ｌにはロック機構が組み込まれてもよい。また、ディスコネクトプラグ６にはヒューズが組み込まれてもよい。

【0023】

図１に示されるように、シートクッション３の前面下方のトリム部［ｔｒｉｍ］１３には、開口部７（リッド８）を覆う開閉可能なカバー１４が設けられている。カバー１４は、上下に［ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ］開閉可能とされている。本実施形態では、カバー１４の上縁がヒンジであり、上方に開かれる。また、トリム部１３は柔軟性のある布材［ｃｌｏｔｈ ｍａｔｅｒｉａｌ］であり、閉状態はジッパー［ｓｌｉｄｅ ｆａｓｔｅｎｅｒ］やベロクロテープ［Ｖｅｌｃｒｏ ｔａｐｅ］で維持される。なお、ヒンジが上に位置しているため、ジッパーなどを閉め損ねてもカバー１４は自重で閉じる。従って、開口部７（リッド８）は見えない。また、カバー１４は、乗員の視線の方向とは逆方向に配向されている。従って、カバー１４によって、内装は美麗な外観を提供し、ディスコネクトプラグ６へのアクセス部を隠す。なお、トリム部１３は樹脂パネルでもよい。この場合、カバー１４は、樹脂ヒンジ［ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ］及び係止爪を有し、係止爪で閉状態が維持されてもよい。

【0024】

ディスコネクトプラグ６の取り外し操作について説明する。カバー１４を開いて、リッド８を取り外す。整備時にはネジを外してリッド８を取り外す。乗員救出時にはバールなどを用いてリッド８を強制的に取り外すことも可能である。次に、開口部７に手を入れてレバー６Ｌを横方向に９０°揺動する。その後、レバー６Ｌを引っ張ることでディスコネクトプラグ６は取り外され、開口部７を通して取り出すことができる。このようにして、高電圧システムを遮断することができる。

【0025】

このとき、ディスコネクトプラグ６には、車室内に露出しているトリム部１３から容易にアクセスすることができる。トリム部１３の前方には後席乗員のレッグスペースがあるため、開口部７にも容易にアクセスでき、作業スペースも十分である。ディスコネクトプラグ６にアクセスするために後席（ベンチシート）のシートクッション３を取り外す必要もない。また、ディスコネクトプラグ６はベンチシートの横方向の中央下方に配置されているので、整備作業や救出作業時には、車両の左側からでも右側からでも容易にアクセスできる。特に、救出作業時には、何れかの側からしかアクセスできないこともあり、ディスコネクトプラグ６の配置はこの点で重要である。

【0026】

また、何らかの理由でリッド８が外されたままとなっていた場合、後席に座った乗員がディスコネクトプラグ６を見つける場合も想定され得る。（ただし、上述したようにカバー１４は自重で閉じるため、開口部７は見つけられにくい。）その場合でも、開口部７より奥に位置するレバー６Ｌの操作方向が横方向であるため、後席に座っている乗員はレバー６Ｌを容易に操作できない。操作方向が縦方向［ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ］（特に上方向）であると後席に座った乗員でも操作し得てしまうが、本実施形態では、誤操作防止［ａｎｔｉ－ｔａｍｐｅｒ］のために操作方向が横方向にされている。

【0027】

図５に、上記実施形態の変形例を示す。ＢＥＶの場合、充電容量（無充電航続可能距離）の異なるグレードが用意される場合がある。充電容量が多いほど、即ち、多くのバッテリモジュール１Ｍを搭載するほど車両価格は高くなる。そこで、ユーザの要望に応じた複数の充電容量（モデル／グレード）が用意される。この場合、一つのバッテリモジュール１Ｍの容量を増やすことも考えられるが、バッテリユニット１の内部に搭載するバッテリモジュール１Ｍの数を増やすことで対応できる。バッテリモジュール１Ｍの数を増やすには搭載スペースが必要であるが、床下スペースは限られており、後席下方にスペースを確保しやすい。

【0028】

本変形例は、バッテリユニット１の後部の内部構成を変えて、バッテリモジュール１Ｍの数を増やしている。具体的には、バッテリモジュール１Ｍを重ねて［ｓｔａｃｋ］いる。この場合でも、フロアパネル４やディスコネクトプラグ６の配置は変えられない。ディスコネクトプラグ６に関しては、図４に示される実施形態に対して、下部ブラケット９Ｌの変更のみで対応することが可能である。プラグブラケット９が下部ブラケット９Ｌと上部ブラケット９Ｕとに分割できるため、上部ブラケット９Ｕは共用できる。

【0029】

なお、この場合、ベースプレート１０も廃止される。下部ブラケット９Ｌは、その高さが低く、ブラケット１１を介して重ねられたバッテリモジュール１Ｍに固定されている。上部ブラケット９Ｕやリテーナ１２には何らの変更も必要ない（取付位置や取付構造を含む）。

【0030】

本実施形態では、後席のシートクッション３とバッテリユニット１との間のフロアパネル４から膨出部５が上方に突出されている。また、バッテリユニット１の内部から膨出部５の内部へとプラグブラケット９が立設されており、ディスコネクトプラグ６がプラグブラケット９の前面に脱着可能に取り付けられている。膨出部５の前方壁には開口部７が前方に向けて開口され、シートクッション３の前面下方のトリム部１３にはカバー１４が設けられている。従って、車内に露出しているトリム部１３から、カバー１４及び開口部７を介してディスコネクトプラグ６に容易にアクセスすることができる。この際に、後席のシートクッション３を取り除く必要はない。

【0031】

また、ディスコネクトプラグ６は、そのレバー６Ｌが横方向に揺動されるようにプラグブラケット９に取り付けられている。従って、後席に座っている乗員は、開口部７より奥に位置するレバー６Ｌを容易に操作できず、ディスコネクトプラグ６（レバー６Ｌ）の誤操作を防止できる。

【0032】

また、ディスコネクトプラグ６が後席（ベンチシート）の中央下方に位置されている。従って、ディスコネクトプラグ６を外す整備作業や救出作業に際して車両の左側及び右側の何れからでもディスコネクトプラグ６にアクセスしやすく、作業性が向上する。特に、救出作業時には、何れか一方の側からしかアクセスできないこともあり確実に作業を行える。

【0033】

ここで、膨出部５が、ベンチシート（後席）の横幅に対応して横方向に延在している。即ち、乗員のサブマリン挙動を防止する膨出部５が、ベンチシートの全ての乗員をカバーするように形成されている。このため、膨出部５がフロアパネル４に形成されたビードとして機能し、フロアパネル４が側突［ｓｉｄｅ ｉｍｐａｃｔ］時などの側方荷重に有効に対抗でき、バッテリユニット１の保護に有効である。また、膨出部５の内部に配されたディスコネクトプラグ６（及び、プラグブラケット９の上部）は、側突時の車体変形によりフロアパネル４との相対位置が変わっても、膨出部５が幅方向に延在しているのでフロアパネル４と干渉することはなく損傷しない。

【0034】

さらに、プラグブラケット９が下部ブラケット９Ｌと上部ブラケット９Ｕとからなり、下部ブラケット９Ｌと上部ブラケット９Ｕとはバッテリユニット１の天板１Ｕを介して結合されている。従って、バッテリユニット１に搭載されるバッテリモジュール１Ｍの数を変更する際に、下部ブラケット９Ｌを置き換えるだけで容易に対応することができる。

【0035】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。例えば、電気自動車は、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）でなく、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：ＰＨＥＶを含む）であってもよい。また、上記実施形態では、プラグブラケット９が、下部ブラケット９Ｌ及び上部ブラケット９Ｕとで構成された。しかし、プラグブラケット９は、一体的に［ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ］射出成形されてもよい。この場合、上部ブラケット９Ｕに対応する第１成形金型と下部ブラケット９Ｌに対応する第２成形金型が使用される。ここで、第２成形金型のみを二種類用意するだけで、図４に示されるプラグブラケット９と図５に示されるプラグブラケット９とを成形できる。即ち、第１金型は共用できる。

【符号の説明】

【0036】

１ バッテリユニット
１Ｕ （バッテリユニット１の）天板
３ （後席の）シートクッション
４ フロアパネル
５ 膨出部
６ ディスコネクトプラグ
６Ｌ （ディスコネクトプラグ６の）レバー
７ 開口部
９ プラグブラケット
９Ｌ 下部ブラケット
９Ｕ 上部ブラケット
１３ （シートクッション３下方の）トリム部
１４ カバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】