JP2020104607A

JP2020104607A - 電気自動車

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Publication number: JP2020104607A
Application number: JP2018243414A
Authority: JP
Inventors: 賢史山中; Masashi Yamanaka; 博人日下; Hiroto Kusaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: CN111376742A; JP7192490B2; US20200207220A1; US11247573B2

Abstract

【課題】パワーユニットのコネクタの配置と、インレットとメインバッテリの配置を最適化した電気自動車を提供する。【解決手段】電気自動車のパワーユニット１００は、メインバッテリ３１とバッテリパワーケーブル２３，２４で接続されており、パワーユニットは、バッテリパワーケーブルを接続するバッテリコネクタ１２３，１２４、ＡＣインレットパワーケーブル２２を接続するＡＣインレットコネクタ１２２、ＤＣインレットパワーケーブル２１を接続するＤＣインレットコネクタ１２１を備える。バッテリコネクタは、パワーユニットの中心よりもメインバッテリに近い側に配置されている。ＡＣインレットコネクタは、パワーユニットの中心よりもＡＣインレット１２に近い側に配置されている。ＤＣインレットコネクタは、パワーユニットの中心よりもＤＣインレット１１に近い側に配置されている。【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、電気自動車に関する。

電気自動車は、メインバッテリの電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器を備えている。メインバッテリの出力電圧は１００ボルト以上であり、走行用のモータと電力変換器にも１００ボルト以上の電圧が加わる。電気自動車では、冷却器やエアコンなど、メインバッテリの電力で駆動される強電機器が搭載されている。あるいは、メインバッテリを充電するための外部の給電器を接続可能なインレットもメインバッテリと接続される。モータ、電力変換器、冷却器、インレットなどは、パワーケーブルでメインバッテリと接続される。

本明細書においてパワーケーブルとは、メインバッテリの電力が流れるケーブル、あるいは、メインバッテリへ電力を伝送するケーブルを意味する。本明細書では、メインバッテリとパワーケーブルで接続される装置を強電機器と称する。

複数の強電機器がメインバッテリと接続される。そこで、特許文献１に開示されている電気自動車は、メインバッテリの電力を複数の強電機器に分配するパワーディストリビューションモジュール（Power Distribution Module:以下、ＰＤＭと称する）を備えている。走行用のモータを収容するモータハウジングの上にインバータが搭載されており、インバータ（強電機器の一つ）の上にＰＤＭが搭載されている。ＰＤＭは、メインバッテリの直流電力をインバータへ分配する。インバータは、メインバッテリの直流電力を走行用のモータの駆動電力に変換する。モータ（モータハウジング）とインバータはパワーケーブルで接続されており、インバータとＰＤＭも別のパワーケーブルで接続される。ＰＤＭとメインバッテリもさらに別のパワーケーブルで接続される。

一方、特許文献２、３には、車両外部の給電器から電力の供給を受けてメインバッテリを充電できように、インレットを有する電気自動車が開示されている。インレットは、パワーケーブルとリレーを介してメインバッテリに接続される。インレットに外部の給電器が接続される。インレットとパワーケーブルを通して給電器の電力がメインバッテリへ送られる。先に述べたように、インレットは強電機器の一つである。特許文献３の電気自動車は、直流電力を供給する直流給電器（ＤＣ給電器）を接続可能なＤＣインレットと、交流電力を供給する交流給電器（ＡＣ給電器）を接続可能なＡＣインレットを備えている。

国際公開第２０１４／０３０４４５号特開２０１２−８５４８１号公報特開２０１４−２３９６２１号公報

メインバッテリ、インバータ（モータ）、インレットなど、車載の強電機器が多くなると、一つの強電機器から別の強電機器へ電力を中継するパワーユニットを備えることが有効であるが、そのようなパワーユニットは最近開発が始まったばかりであり、改善の余地がある。本明細書は、従来よりも改善されたパワーユニットを備える電気自動車を提供する。

特許文献３の電気自動車は、外部のＡＣ給電器とＤＣ給電器のいずれからでもメインバッテリを充電することができる。その場合、パワーユニットには、ＡＣインレットのパワーケーブルを接続するコネクタと、ＤＣインレットのパワーケーブルを接続するコネクタと、メインバッテリのパワーケーブルを接続するコネクタを備える必要がある。本明細書明細書は、パワーユニットのコネクタの配置と、インレットとメインバッテリの配置を最適化した電気自動車を提供する。

本明細書が開示する電気自動車は、メインバッテリ、第１インレット、第２インレット、パワーユニットを備えている。第１インレットには、車両外部の給電器が接続可能である。第２インレットには、車両外部の別の給電器が接続可能である。パワーユニットは、メインバッテリとバッテリパワーケーブルで接続されており、第１インレットと第１インレットパワーケーブルで接続されおり、第２インレットと第２インレットパワーケーブルで接続されている。パワーユニットは、バッテリパワーケーブルを接続するバッテリコネクタを備えている。パワーユニットは、第１インレットパワーケーブルを接続する第１インレットコネクタと、第２インレットパワーケーブルを接続する第２インレットコネクタも備えている。

バッテリコネクタは、パワーユニットの中心よりも前記メインバッテリに近い側に配置されている。第１インレットコネクタは、パワーユニットの中心よりも第１インレットに近い側に配置されている。第２インレットコネクタは、パワーユニットの中心よりも第２インレットに近い側に配置されている。

上記の配置により、それぞれの機器と対応するコネクタの距離を短くすることができる。すなわち、パワーケーブルの長さを短くすることができる。パワーケーブルの長さが短くなれば、電力の伝送損失を抑えることができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

第１実施例の電気自動車の平面図である。第１実施例の電気自動車の側面図である。第１実施例の電気自動車の正面図である。第２実施例の電気自動車の正面図である。第３実施例の電気自動車の平面図である。パワーユニットの内部構造を示すブロック図である。パワーユニットのコネクタ群の配置を示す平面図である。パワーユニットとメインバッテリの間の接続関係の変形例を示す図である。

（第１実施例）図面を参照して実施例の電気自動車２を説明する。図１に第１実施例の電気自動車２の平面図を示し、図２に電気自動車２の側面図を示し、図３に電気自動車２の正面図を示す。図１−図３では、フロントコンパートメント３におけるデバイスレイアウトを説明するため、ボディ２００とシート９７、９８とタイヤは仮想線で描いてある。図１−図３における座標系のＦｒは車両前方を示しており、Ｕｐは車両上方を示している。Ｌは車両の左側方を示している。

フロントコンパートメント３には、走行用のモータ７０を収容しているモータハウジング７、電力変換器９、パワーユニット１００、冷却器９１、エアコン９２、サブバッテリ９４が搭載されている。また、キャビンスペースにはＤＣ／ＡＣコンバータ９３が搭載されている。キャビンスペースの下にはバッテリパック３０が配置されている。フロントコンパートメント３とキャビンスペースは、ダッシュボード１９で隔てられている。なお、図２、図３では、冷却器９１、エアコン９２、サブバッテリ９４、ＤＣ／ＡＣコンバータ９３の図示は省略した。

冷却器９１は、モータ７０や電力変換器９（後述）を冷却する。エアコン９２は、キャビンスペースの温度を調整する。ＤＣ／ＡＣコンバータは、キャビンスペースで家電を使えるようにするために備えられている。冷却器９１とエアコン９２は、メインバッテリ３１の電力で動作する。

バッテリパック３０の中には、出力電圧が２００ボルトのメインバッテリ３１が収容されている。図３では、バッテリパック３０の図示も省略した。

モータハウジング７は、モータ７０のほか、モータ７０の出力軸に接続されているギアセットとデファレンシャルギアも収容されている。モータ７０の出力トルクはギアセットとデファレンシャルギアを介して駆動輪（前輪）へ伝達される。モータハウジング７は、防振器８を介して一対のサイドメンバ４の間に懸架されている。図１では、図中の上側の防振器への符号は省略した。モータハウジング７はモータ７０の回転振動やギアセットの振動を受けるので振動する。防振器８は、モータハウジング７からサイドメンバ４へ伝達される振動を低減する。

一対のサイドメンバ４は、車両の前後方向に延びているフレームである。一対のサイドメンバ４の先端は、フロントクロスメンバ６で連結されている。一対のサイドメンバ４は、それらの途中が２本のクロスメンバ５によって連結されている。別言すれば、２本のクロスメンバ５は、一対のサイドメンバ４の間に架け渡されている。サイドメンバ４、クロスメンバ５、フロントクロスメンバ６は、車両の強度を担保するフレームに相当する。図２では、ダッシュボード１９よりも後方のサイドメンバ４は仮想線で描いてある。

モータハウジング７の上に電力変換器９が固定されている。電力変換器９は、メインバッテリ３１の直流電力をモータ７０の駆動電力に変換する。モータ７０は三相交流モータであるので、電力変換器９は、インバータを含んでいる。電力変換器９をモータハウジング７の上に固定することで、電力変換器９とモータ７０の間のパワーケーブルが短くなり、三相交流の伝送損失が抑えられる。一方、電力変換器９は、モータハウジング７とともに振動することになる。

メインバッテリ３１の電力は、パワーユニット１００を介して電力変換器９へ伝送される。パワーユニット１００は、２本のクロスメンバ５の上に固定されている。パワーユニット１００は２本のバッテリパワーケーブル（第１バッテリパワーケーブル２３と第２バッテリパワーケーブル２４）を介してバッテリパック３０（メインバッテリ３１）と接続されている。第１バッテリパワーケーブル２３は、パワーユニット１００の後部（後面）に設けられている第１バッテリコネクタ１２３に接続される。第２バッテリパワーケーブル２４は、パワーユニット１００の後部（後面）に設けられている第２バッテリコネクタ１２４に接続される。パワーユニット１００とバッテリパック３０（メインバッテリ３１）が２本のパワーケーブルで接続されている理由は後述する。

パワーユニット１００は、変換器パワーケーブル２５を介して電力変換器９と接続されている（図２参照）。図１と図３では変換器パワーケーブル２５の図示は省略した。

モータハウジング７が防振器８を介してサイドメンバ４に支持されており、パワーユニット１００は２本のクロスメンバ５の上に固定されている。別言すれば、パワーユニット１００とモータハウジング７の間には防振器８が介在する。パワーユニット１００とモータハウジング７は構造的には防振器８を介して連結する。そのような構造により、パワーユニット１００が受けるモータハウジング７の振動の影響が低減される。

パワーユニット１００は、メインバッテリ３１の電力を電力変換器９へ中継するだけなく、メインバッテリ３１の電力を冷却器９１に中継し、エアコン９２にも中継する。さらに、パワーユニット１００は、メインバッテリ３１の電力をサブバッテリ９４とＤＣ／ＡＣコンバータ９３にも中継する。サブバッテリ９４の出力電圧は１２ボルトでメインバッテリ３１の出力電圧（２００ボルト）よりも低い。パワーユニット１００は降圧コンバータ（後述）を備えており、メインバッテリ３１の電力は降圧されてサブバッテリ９４に送られる。

サブバッテリ９４は、メインバッテリ３１の電力で充電される。サブバッテリ９４は、車両が備えている弱電機器に電力を供給する。弱電機器とは、サブバッテリ９４の電圧で動作するデバイスを意味する。これに対してメインバッテリ３１と、メインバッテリ３１との間で電力が伝送される装置は強電機器９０と総称する。強電機器には、メインバッテリ３１、パワーユニット１００、電力変換器９、冷却器９１、エアコン９２、ＤＣ／ＡＣコンバータ９３が含まれている。後述するＤＣインレット１１とＡＣインレットも、メインバッテリ３１との間で電力を伝送するので強電機器９０に属する。

ＤＣ／ＡＣコンバータ９３は、メインバッテリ３１の電圧を降圧した後に、交流に変換する。ＤＣ／ＡＣコンバータ９３の出力交流は、商用電力の規格に合わせられている。すなわち、ＤＣ／ＡＣコンバータ９３は、車内で家電を使うのに用いられる。

パワーユニット１００には、ＤＣインレット１１とＡＣインレット１２も接続される。ＤＣインレット１１は、電気自動車２の左側面２０１Ｌの前方（フロントフェンダ近傍）に配置されている。別言すれば、ＤＣインレット１１は、前部乗員席９８の側の側面前方に配置されている。ＤＣインレット１１は、ＤＣインレットパワーケーブル２１を介してパワーユニット１００に接続されている。ＤＣインレットパワーケーブル２１は、パワーユニット１００の左前部（前面左）に設けられているＤＣインレットコネクタ１２１に接続される。ＤＣインレット１１には、車両外部のＤＣ給電器のコネクタが接続可能である。詳しくは後述するが、ＤＣインレットパワーケーブル２１は、パワーユニット１００を介して第１バッテリパワーケーブル２３に接続される。すなわち、ＤＣインレット１１とメインバッテリ３１がパワーユニット１００を介して接続される。メインバッテリ３１は、ＤＣインレット１１を通じて外部のＤＣ給電器から供給される電力で充電されることが可能である。ＤＣ給電器は、直流電力を供給する装置である。

ＡＣインレット１２は、電気自動車２の右側面２０１Ｒの前方（右フロントフェンダ近傍）に配置されている。別言すれば、ＡＣインレット１２は、運転席９７の側の側面前方に設けられている。ＡＣインレット１２は、ＡＣインレットパワーケーブル２２を介してパワーユニット１００に接続されている。ＡＣインレットパワーケーブル２２は、パワーユニット１００の右前部（前面右）に設けられているＡＣインレットコネクタ１２２に接続される。ＡＣインレットパワーケーブル２２は、パワーユニット１００が内蔵するＡＣ／ＤＣコンバータ（後述）を介して第２バッテリパワーケーブル２４と接続される、すなわち、ＡＣインレット１２はＡＣ／ＤＣコンバータを介してメインバッテリ３１と接続される。

ＡＣインレット１２には、車両外部のＡＣ給電器が接続可能である。メインバッテリ３１は、ＡＣインレット１２とＡＣ／ＤＣコンバータを介して外部のＡＣ給電器から供給される電力で充電されることも可能である。ＡＣ給電器は交流電力を供給する装置である。ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電力を直流電力に変換する装置である。

外部の給電器から供給される電力の電流が大きいほど、メインバッテリ３１の充電時間が短くなる。大電流が流せるように、ＤＣインレットパワーケーブル２１と第１バッテリパワーケーブル２３の許容電流は２５０アンペア以上である。ＤＣインレットパワーケーブル２１と第１バッテリパワーケーブル２３の断面積は、２５０アンペア以上の電流に耐えられるように、１００［ｍｍ^２］以上である。断面積が１００［ｍｍ^２］以上であると、パワーケーブルの柔軟性が相当に低くなる。パワーユニット１００には、断面積が１００［ｍｍ^２］以上の柔軟性の低いパワーケーブルが接続される。柔軟性の低いパワーケーブルが接続されているパワーユニット１００がモータハウジング７に連結されていると、モータハウジング７の振動に伴ってパワーケーブルが振動する。柔軟性の低いパワーケーブルが振動すると、パワーケーブルを接続しているコネクタ（パワーユニット１００のコネクタ）に高い応力が発生するおそれがある。あるいは、柔軟性の低いパワーケーブルの振動を許容するための空間をパワーケーブルの周囲に確保しなければならない。先に述べたように、実施例の電気自動車２では、パワーユニット１００をクロスメンバ５に固定することで、モータハウジング７の振動の影響を低減している。

なお、パワーユニット１００と電力変換器９を接続する変換器パワーケーブル２５には、２５０アンペア未満の電流しか流れない。それゆえ、変換器パワーケーブル２５の断面積は、ＤＣインレットパワーケーブル２１と第１バッテリパワーケーブル２３の断面積よりも小さい。すなわち、変換器パワーケーブル２５は、ＤＣインレットパワーケーブル２１よりも柔軟性が高い。電力変換器９はモータハウジング７の上に固定されており、モータハウジング７とともに振動する。電力変換器９が振動しても、太いパワーケーブルが接続されている場合と比較して、モータハウジング７の振動が変換器パワーケーブル２５を介してパワーユニット１００へ与える影響は限定的である。

（第２実施例）図４に第２実施例の電気自動車２ａの正面図を示す。第２実施例の電気自動車２ａでは、左サスペンションタワー１８Ｌと右サスペンションタワー１８Ｒにプレート５ａが渡り掛けられており、プレート５ａの上にパワーユニット１００が固定されている。そのほかの構造は第１実施例の電気自動車２と同じである。すなわち、パワーユニット１００は、プレート５ａを介してボディ２００に固定されている。

左サスペンションタワー１８Ｌと右サスペンションタワー１８Ｒは、電気自動車２ａのボディ２００の一部である。パワーユニット１００を電気自動車のボディに固定することによっても、パワーユニット１００がモータハウジング７から受ける振動の影響を抑制することができる。

上記の構成は、次のように別言することができる。すなわち、パワーユニット１００とモータハウジング７との間には防振器８が介在する。それゆえ、パワーユニット１００がモータハウジング７から受ける振動の影響が低減される。パワーユニット１００は、プレート５ａのかわりに、左サスペンションタワー１８Ｌと右サスペンションタワー１８Ｒにプレート５ａの間に架け渡されているクロスメンバの上に固定されてもよい。

（第３実施例）図５に、第３実施例の電気自動車２ｂの平面図を示す。第３実施例の電気自動車２ｂでは、ＤＣインレット１１とＡＣインレット１２がボディ２００の前部に設けられている。それ以外の構造は第１実施例の電気自動車２と同じである。第３実施例の電気自動車２ａでは、バッテリパック３０（メインバッテリ３１）がパワーユニット１００よりも方向に配置されており、メインバッテリ３１から延びている第１バッテリパワーケーブル２３（第２バッテリパワーケーブル２４）は、パワーユニット１００の後部（後面）に設けられている第１バッテリコネクタ１２３（第２バッテリコネクタ１２４）に接続される。一方、ＤＣインレット１１は、パワーユニット１００よりも前方に設けられており、ＤＣインレット１１から延びているＤＣインレットパワーケーブル２１は、パワーユニット１００の前部（前面）に設けられているＤＣインレットコネクタ１２１に接続されている。ＡＣインレット１２も、パワーユニット１００よりも前方に設けられており、ＡＣインレット１２から延びているＡＣインレットパワーケーブル２２は、パワーユニット１００の前部（前面）に設けられているＡＣインレットコネクタ１２２に接続されている。

なお、他の強電機器９０のためのコネクタを含むコネクタ群の配置については後に再び説明する。

（パワーユニット）続いて、第１−第３実施例に共通するパワーユニット１００の回路構成について説明する。図６に、パワーユニットの内部のブロック図を示す。パワーユニット１００には、メインバッテリ３１（バッテリパック３０）、ＤＣインレット１１、ＡＣインレット１２、電力変換器９、冷却器９１、エアコン９２、ＤＣ／ＡＣコンバータ９３、サブバッテリ９４が接続されている。

パワーユニット１００とメインバッテリ３１は、２本のパワーケーブル（第１バッテリパワーケーブル２３と第２バッテリパワーケーブル２４）で接続されている。第１バッテリパワーケーブル２３はパワーユニット１００の第１バッテリコネクタ１２３に接続される。第２バッテリパワーケーブル２４は、パワーユニット１００の第２バッテリコネクタ１２４に接続される。

バッテリパック３０の内部では、第１バッテリパワーケーブル２３は、システムメインリレー３２を介してメインバッテリ３１と接続されており、第２バッテリパワーケーブル２４は、ＡＣ充電リレー３３を介してメインバッテリ３１と接続されている。システムメインリレー３２とＡＣ充電リレー３３は、不図示の上位コントローラによって制御される。

パワーユニット１００の内部では、第１バッテリコネクタ１２３の端子は主電力線１０７に接続されている。主電力線１０７には、様々なコネクタが接続されている。主電力線１０７には、冷却器コネクタ１９１、エアコンコネクタ１９２、ＤＣ／ＡＣコンバータコネクタ１９３、変換器コネクタ１２５が接続されている。冷却器コネクタ１９１を介して主電力線１０７と冷却器９１が接続され、エアコンコネクタ１９２を介して主電力線１０７とエアコン９２が接続され、ＤＣ／ＡＣコンバータコネクタ１９３を介してＤＣ／ＡＣコンバータ９３と主電力線１０７が接続される。また、変換器コネクタ１２５を介して電力変換器９が主電力線１０７と接続される。冷却器９１を冷却器コネクタ１９１に接続するパワーケーブル、エアコン９２をエアコンコネクタ１９２に接続するパワーケーブルなど、強電機器９０と対応するコネクタを接続するパワーケーブルを図６では機器パワーケーブル９９と総称する。なお、説明の都合上、ＡＣインレット１２とＡＣインレットコネクタ１２２を接続するＡＣインレットパワーケーブル２２は、機器パワーケーブル９９から除く。

主電力線１０７には、降圧コンバータ１０４を介してサブバッテリコネクタ１２７が接続されている。サブバッテリコネクタ１２７は、サブバッテリ９４から延びているパワーケーブルが接続される。降圧コンバータ１０４は、メインバッテリ３１の電圧をサブバッテリ９４の電圧まで降圧する。すなわちサブバッテリ９４は、メインバッテリ３１の電力で充電される。

主電力線１０７は第１バッテリコネクタ１２３と第１バッテリパワーケーブル２３とシステムメインリレー３２を介してメインバッテリ３１に接続される。主電力線１０７と第１バッテリコネクタ１２３と第１バッテリパワーケーブル２３とシステムメインリレー３２を介して、車載の主要な強電機器９０（電力変換器９と降圧コンバータ１０４を含む）がメインバッテリ３１に接続される。電気自動車２が後輪を駆動するリアモータ７１を備える場合には、リアモータ７１を駆動するリア電力変換器１３６が、リア変換器コネクタ１２６を介して主電力線１０７に接続される。リア電力変換器１３６も強電機器９０に属する。

主電力線１０７は、メインバッテリ３１の電力を車載の強電機器９０へ中継する主要な電力線である。

パワーユニット１００には、降圧コンバータ１０４のほか、ＤＣリレー１０３、漏電検出器１０２、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０５、コントローラ１０６が備えられている。降圧コンバータ１０４、ＤＣリレー１０３、漏電検出器１０２、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０５は、コントローラ１０６によって制御される。図６において、パワーユニット１００の中の破線が信号線を表している。パワーユニット１００の中の実線は電力線を表している。

主電力線１０７には、ＤＣリレー１０３と漏電検出器１０２を介してＤＣインレットコネクタ１２１が接続されている。先に述べたように、ＤＣインレットコネクタ１２１には、ＤＣインレットパワーケーブル２１の一端が接続される。ＤＣインレットパワーケーブル２１の他端にはＤＣインレット１１が接続される。ＤＣインレット１１には、車両外部のＤＣ給電器９０１のコネクタ９０２が接続可能である。

ＤＣ給電器９０１のコネクタ９０２がＤＣインレット１１に接続されると、パワーユニット１００のコントローラ１０６がＤＣリレー１０３を閉じ、外部のＤＣ給電器９０１とメインバッテリ３１が接続される。システムメインリレー３２は、不図示の上位コントローラによって閉じられている。メインバッテリ３１は、ＤＣ給電器９０１から送られる電力によって充電される。ＤＣ給電器９０１は、直流電力を供給することができる設備である。

電気自動車２（２ａ、２ｂ）は、２５０アンペア以上の大電流でメインバッテリ３１を充電することが可能である。すなわち、電気自動車２（２ａ、２ｂ）は、外部のＤＣ給電器９０１から２５０アンペア以上の大電流の供給を受けてメインバッテリ３１を高速に充電することができる。それゆえ、ＤＣインレット１１、ＤＣインレットパワーケーブル２１、ＤＣインレットコネクタ１２１、主電力線１０７、第１バッテリコネクタ１２３、第１バッテリパワーケーブル２３、システムメインリレー３２は、２５０アンペア以上の大電流に耐え得るように設計されている。特に、ＤＣインレットパワーケーブル２１と第１バッテリパワーケーブル２３には、断面積が１００［ｍｍ^２］以上のケーブルが用いられる。

ＤＣインレットパワーケーブル２１と第１バッテリパワーケーブル２３以外のパワーケーブルは、断面積が１００［ｍｍ^２］未満である。ＤＣインレットパワーケーブル２１と第１バッテリパワーケーブル２３以外のパワーケーブルは、典型的には、６０［ｍｍ^２］以下でよい。

一方、電気自動車２（２ａ、２ｂ）は、外部のＡＣ給電器９０３の交流電力でもメインバッテリ３１を充電することも可能である。ＡＣ給電器９０３は、交流電力を供給できる設備である。

ＡＣ給電器９０３のコネクタ９０４は、ＡＣインレット１２に接続される。ＡＣインレット１２から延びているＡＣインレットパワーケーブル２２は、パワーユニット１００のＡＣインレットコネクタ１２２に接続される。ＡＣインレットコネクタ１２２はＡＣ／ＤＣコンバータ１０５のＡＣ入力端に接続されており、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０５のＤＣ出力端が第２バッテリコネクタ１２４に接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０５は、外部のＡＣ給電器９０３から供給される交流電力を直流に変換し、さらに、メインバッテリ３１の電圧まで昇圧する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０５の出力電流は１００アンペア以下である。それゆえ、第２バッテリパワーケーブル２４の断面積は、１００［ｍｍ^２］未満である。別言すれば、第１バッテリパワーケーブル２３の断面積が第２バッテリパワーケーブル２４の断面積よりも大きい。また、ＤＣインレットパワーケーブル２１の断面積も、第２バッテリパワーケーブル２４の断面積よりも大きい。

図６に示されているように、パワーユニット１００は、第１バッテリパワーケーブル２３でメインバッテリ３１と接続されているとともに、第２バッテリパワーケーブル２４でメインバッテリ３１と接続されている。パワーユニット１００とメインバッテリ３１の間は、２本のパワーケーブルが並列に接続している。また、パワーユニット１００の内部で第２バッテリパワーケーブル２４にはＡＣ／ＤＣコンバータ１０５が接続されている。第１バッテリパワーケーブル２３には、他の強電機器９０に接続するためのコネクタが接続されている。第１バッテリパワーケーブル２３に接続される他の強電機器９０の例は、電力変換器９、冷却器９１、エアコン９２、ＤＣ／ＡＣコンバータ９３、ＤＣリレー１０３などである。上記の構造の利点を説明する。

まず第一に、ＡＣ充電系（ＡＣインレット１２、ＡＣインレットパワーケーブル２２、ＡＣインレットコネクタ１２２、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０５、第２バッテリパワーケーブル２４の総称）で短絡が生じても電気自動車２（２ａ、２ｂ）は走行することができる。ＡＣ充電系で短絡が生じた場合、不図示の上位コントローラは、ＡＣ充電リレー３３を開き、ＡＣ充電系をメインバッテリ３１から切り離す。ＡＣ充電系で短絡が生じても、第１バッテリパワーケーブル２３を通じてメインバッテリ３１から強電機器９０へ電力を供給することができる。

第二に、ＡＣ給電器９０３からＡＣインレット１２を通じて電力供給を受けてメインバッテリ３１を充電している間、システムメインリレー３２を開くことで、他の強電機器９０をメインバッテリ３１から切り離すことができる。複数の強電機器９０の中には、メインスイッチを備えておらず、電力が供給されると起動するように構成されているデバイスがある。システムメインリレー３２を閉じたままＡＣ給電器９０３の電力でメインバッテリ３１を充電すると、メインスイッチを備えていない強電機器９０が不必要に起動してしまう。強電機器９０の不必要な起動は、不要な電力消費を招くとともに、強電機器９０の劣化を早めてしまう。ＡＣ給電器９０３による充電中にシステムメインリレー３２を開くことで、ＡＣ給電器９０３から得る電力の影響が他の強電機器９０に及ぶことを防止できる。

第三に、メインバッテリ３１を収容するバッテリパック３０とパワーユニット１００を２本のパワーケーブルで接続することで、安全性と空間効率をバランスよく両立することができる。まず、車両のメインスイッチがオフの間は、高電圧のメインバッテリ３１を他の強電機器から遮断することが望ましく、そのためには、バッテリパック３０の中にリレー（システムメインリレー３２）を配置することが好ましい。

また、１本のパワーケーブルでバッテリパック３０とパワーユニット１００を接続すると、パワーユニット１００の内部で電力線を強電機器系とＡＣ充電系に分岐し、それぞれに別のリレーを配置する必要がある。この場合、バッテリパック３０の中に１個のリレーを備え、パワーユニット１００の内部に２個のリレーを備えることになる。バッテリパック３０とパワーユニット１００を１本のパワーケーブルで接続すると、３個のリレーが必要となる。特に、外部のＤＣ給電器９０１と導通するケーブルには大電流が流れ得るため、リレーの体格も大きくなる。すなわち、バッテリパック３０とパワーユニット１００のそれぞれに体格の大きいリレーが必要になる。先に述べたように、ＡＣ充電用には、２５０アンペアを超える電流は流れない。そのため、ＡＣ充電専用のパワーケーブル（第２バッテリパワーケーブル２４）は、ＤＣ充電に使われるパワーケーブル（第１バッテリパワーケーブル２３）よりも細いものでよく、ＡＣ充電用のリレーの体格はＤＣ充電に使われるリレーの体格よりも小さいものでよい。実施例の電気自動車２は、バッテリパック３０とパワーユニット１００の間を２本のパワーケーブルで接続することになるが、ＤＣ充電用に体格の大きいシステムメインリレー３２と、ＡＣ充電用の体格の小さいＡＣ充電リレー３３を備えればよいので、パワーユニット１００の体格を小さくすることができる。ＡＣ充電リレー３３もバッテリパック３０に収容することで、車両のメインスイッチがオフの間、全ての強電機器９０をバッテリパック３０から遮断することができる。すなわち、バッテリパック３０とパワーユニット１００を２本のパワーケーブルで接続することで、安全性と空間効率の両立が図れる。

パワーユニット１００が有しているコネクタの配置を詳しく説明する。図７にフロントコンパートメント３の平面図を示す。図７では、パワーユニット１００とそのコネクタ群と、バッテリパック３０（メインバッテリ３１）と、ＤＣインレット１１とＡＣインレット１２の関係を示してあり、図１の平面図に示したいくつかの部品は図示を省略している。また、図７でも、ボディ２００は仮想線で描いてある。なお、図７では、パワーユニット１００は２本のサイドメンバ４に固定されている。

ＤＣインレット１１は、ボディ２００の左側面２０１Ｌに配置されおり、ＡＣインレット１２は、右側面２０１Ｒに配置されている。より詳しくは、ＤＣインレット１１は、左フロントフェンダ２０２Ｌの近傍に配置されており、ＡＣインレット１２は、右フロントフェンダ２０２Ｒの近傍に配置されている。ＤＣインレットコネクタ１２１は、パワーユニット１００の左前方に配置されており、ＡＣインレットコネクタ１２２はパワーユニット１００の右前方に配置されている。ＤＣインレット１１とＤＣインレットコネクタ１２１は、断面積が１００［ｍｍ^２］以上の太いＤＣインレットパワーケーブル２１で接続されている。ＡＣインレット１２とＡＣインレットコネクタ１２２は、ＤＣインレットパワーケーブル２１よりも断面積が小さいＡＣインレットパワーケーブル２２で接続されている。

ＤＣインレット１１とＤＣインレットコネクタ１２１は、パワーユニット１００の中心ＣＰよりも左側に配置されており、ＡＣインレット１２とＡＣインレットコネクタ１２２は、パワーユニット１００の中心ＣＰよりも右側に配置されている。

ＡＣインレットコネクタ１２２は、パワーユニット１００の中心ＣＰよりもＡＣインレット１２に近い側に配置されている。ＤＣインレットコネクタ１２１は、パワーユニット１００の中心ＣＰよりもＤＣインレット１１に近い側に配置されている。

メインバッテリ３１は、パワーユニット１００よりも車両後方に配置されている。第１バッテリコネクタ１２３は、パワーユニット１００の後面に配置されており、第２バッテリコネクタ１２４は、パワーユニット１００の後部（右後部）に配置されている。別言すれば、バッテリコネクタ１２３、１２４は、パワーユニット１００の中心ＣＰよりもメインバッテリ３１に近い側に配置されている。

上記の配置により、インレットとパワーユニットの間のパワーケーブル（ＤＣインレットパワーケーブル２１とＡＣインレットパワーケーブル２２）を短くすることができるとともに、バッテリパワーケーブル２３、２４も短くすることができる。

変換器コネクタ１２５とリア変換器コネクタ１２６は、パワーユニット１００の後面に設けられている。サブバッテリコネクタ１２７は、パワーユニット１００の右側面の前方に設けられている。冷却器コネクタ１９１、エアコンコネクタ１９２、ＤＣ／ＡＣコンバータコネクタ１９３は、パワーユニット１００の右側面に設けられている。

図８を用いてパワーユニット１００とバッテリパック３０（メインバッテリ３１）との接続関係の変形例を説明する。図８では、第２バッテリパワーケーブル２４に関連するデバイスのみを描いてある。それ以外のデバイスについては、図６のブロック図と同様である。

変形例では、第２バッテリパワーケーブル２４の途中に非接触電力伝送器１３１が接続されている。非接触電力伝送器１３１を備えることで、外部のＡＣ給電器９０３とメインバッテリ３１を電気的に絶縁しつつ、メインバッテリ３１を充電することができる。非接触電力伝送器１３１は、典型的にはトランスを使った電力伝送器でよい。

第２バッテリパワーケーブル２４には、太陽電池パネル１３２が接続されている。メインバッテリ３１は、太陽電池パネル１３２によっても充電することができる。

実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（１）パワーユニット１００は、バッテリパワーケーブル（第１バッテリパワーケーブル２３と第２バッテリパワーケーブル２４）を介してメインバッテリ３１に接続されている。パワーユニット１００は、ＤＣインレットパワーケーブル２１（ＡＣインレットパワーケーブル２２）を介してＤＣインレット１１（ＡＣインレット１２）に接続されている。パワーユニット１００は、変換器パワーケーブル２５を介して電力変換器９に接続されている。パワーユニット１００は、インレット１１、１２を通じて供給される電力をメインバッテリ３１へ伝送することが可能であるとともに、メインバッテリ３１の電力を電力変換器９へ伝送することが可能である。パワーユニット１００は、車両のボディ２００あるいはフレーム（サイドメンバ４あるいはクロスメンバ５）に固定されている。

（２）モータ７０を収容するモータハウジング７が防振器８を介してフレーム（サイドメンバ４あるいはクロスメンバ５）に支持されている。電力変換器９がモータハウジング７の上に固定されている。電力変換器９はモータハウジング７とともに振動する。一方、パワーユニット１００は、モータハウジング７との間に防振器８が介在しており、パワーユニット１００が受けるモータハウジング７の振動の影響が抑制される。

（３）第１バッテリパワーケーブル２３とＤＣインレットパワーケーブル２１の断面積が変換器パワーケーブル２５の断面積よりも大きい。モータハウジング７とともに振動する電力変換器９とは、断面積が小さい変換器パワーケーブル２５で接続される。変換器パワーケーブル２５を通じてパワーユニット１００に伝達される振動の影響は限定的である。一方、断面積の大きい第１バッテリパワーケーブル２３とＤＣインレットパワーケーブル２１に伝達されるモータハウジング７の振動は、防振器８によって低減される。

（４）メインバッテリ３１はパワーユニット１００よりも車両後方に搭載されている。第１バッテリパワーケーブル２３と第２バッテリパワーケーブル２４は、パワーユニット１００の後部に接続されている。パワーユニット１００のメインバッテリ３１に近い側にバッテリパワーケーブルが接続されているので、バッテリパワーケーブルを短くすることができる。

（５）ＤＣインレット１１とＡＣインレット１２が車両の前部に備えられている。ＤＣインレットパワーケーブル２１とＡＣインレットパワーケーブル２２は、パワーユニット１００の前部に接続されている。この構造によって、ＤＣインレットパワーケーブル２１とＡＣインレットパワーケーブル２２を短くすることができる。

（６）ＤＣインレット１１が車両の側方（左側方）に備えられており、ＤＣインレットパワーケーブル２１は、パワーユニット１００の中心ＣＰよりもＤＣインレット１１と同じ側の部位に接続されている。ＡＣインレット１２が車両の側方（右側方）に備えられており、ＡＣインレットパワーケーブル２２は、パワーユニット１００の中心ＣＰよりもＡＣインレット１２と同じ側の部位に接続されている。

（７）パワーユニット１００の内部で、ＡＣインレットパワーケーブル２２がＡＣ／ＤＣコンバータ１０５を介して第２バッテリパワーケーブル２４に接続されている。第１バッテリパワーケーブル２３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０５以外の強電機器９０のパワーケーブル９９に接続されている。外部のＡＣ給電器９０３の影響がＡＣ／ＤＣコンバータ１０５以外の強電機器９０に与える影響を小さくすることができる。

（８）パワーユニット１００は、ＤＣインレット１１とＤＣインレットパワーケーブル２１で接続されている。パワーユニット１００の内部で、ＤＣインレットパワーケーブル２１がＤＣリレー１０３と主電力線１０７を介して第１バッテリパワーケーブル２３に接続されている。

（９）第１バッテリパワーケーブル２３とメインバッテリ３１の間に第１リレーが備えられている。また、第２バッテリパワーケーブル２４とメインバッテリ３１の間に第２リレーが備えられている。ＡＣ給電器９０３の電力でメインバッテリ３１を充電しているときに他の強電機器９０（電力変換器９、冷却器９１、エアコン９２、ＤＣ／ＡＣコンバータ９３など）をメインバッテリ３１から切り離すことができる。逆に、ＡＣ給電器９０３による充電が行われていない間は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０５とＡＣインレット１２をメインバッテリ３１から切り離すことができる。第１リレーはシステムメインリレー３２に対応し、第２リレーはＡＣ充電リレー３３に対応する。

（１０）電気自動車２（２ａ、２ｂ）は、第１インレットと第２インレットを備えている。一方のインレットには車両外部の交流給電器を接続可能である。他方のインレットには、車両外部の直流給電器を接続可能である。パワーユニット１００は、第１インレットと第１インレットパワーケーブルで接続されおり、第２インレットと第２インレットパワーケーブルで接続されている。パワーユニットは、第１バッテリコネクタ１２３、第２バッテリコネクタ１２４、第１インレットコネクタ、第２インレットコネクタを備えている。メインバッテリ３１から延びている第１バッテリパワーケーブル２３は、第１バッテリコネクタ１２３に接続される。メインバッテリ３１から延びている第２バッテリパワーケーブル２４は、第２バッテリコネクタ１２４に接続される。

（１１）第１インレットコネクタには、第１インレットから延びている第１インレットパワーケーブルが接続される。第２インレットコネクタには、第２インレットから延びている第２インレットパワーケーブルが接続される。バッテリコネクタ１２３、１２４は、パワーユニット１００の中心ＣＰよりもメインバッテリ３１に近い側に配置されている。第１インレットコネクタは、パワーユニット１００の中心ＣＰよりも第１インレットに近い側に配置されている。第２インレットコネクタは、パワーユニット１００の中心ＣＰよりも第２インレットに近い側に配置されている。

（１２）メインバッテリ３１は、パワーユニット１００よりも車両後方側に配置されている。バッテリコネクタ１２３、１２４は、パワーユニット１００の後部に設けられている。

（１３）第１インレットは、電気自動車２の第１側面に設けられており、第２インレットは、電気自動車２の第１側面とは反対側の第２側面に設けられている。第１インレットコネクタは、パワーユニットの中心ＣＰよりも第１側面の側に設けられており、第２インレットコネクタは、パワーユニットの中心ＣＰよりも第２側面側に設けられている。

ＡＣインレット１２が第１インレットに対応し、ＤＣインレット１１が第２インレットに対応する。ＡＣインレットパワーケーブル２２が第１インレットパワーケーブルに対応し、ＤＣインレットパワーケーブル２１が第２インレットパワーケーブルに対応する。ＡＣインレットコネクタ１２２が第１インレットコネクタに対応し、ＤＣインレットコネクタ１２１が第２インレットコネクタに対応する。ＤＣインレット１１は車両の左側面前方に備えられており、ＡＣインレット１２は車両の右側面前方に備えられている。

実施例で説明した技術に関するその他の留意点を述べる。パワーユニット１００が備えるいくつかのコネクタには、ヒューズが組み込まれていてもよい。

本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車や、バッテリとともに燃料電池を搭載している自動車が含まれる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ、２ｂ：電気自動車
３：フロントコンパートメント
４：サイドメンバ
５：クロスメンバ
５ａ：プレート
６：フロントクロスメンバ
７：モータハウジング
８：防振器
９：電力変換器
１１：ＤＣインレット
１２：ＡＣインレット
１９：ダッシュボード
２１：ＤＣインレットパワーケーブル
２２：ＡＣインレットパワーケーブル
２３：第１バッテリパワーケーブル
２４：第２バッテリパワーケーブル
２５：変換器パワーケーブル
３０：バッテリパック
３１：メインバッテリ
３２：システムメインリレー
３３：ＡＣ充電リレー
７０：モータ
７１：リアモータ
９０：強電機器
９１：冷却器
９２：エアコン
９３：ＤＣ／ＡＣコンバータ
９４：サブバッテリ
１００：パワーユニット
１０２：漏電検出器
１０３：ＤＣリレー
１０４：降圧コンバータ
１０５：ＡＣ／ＤＣコンバータ
１０６：コントローラ
１０７：主電力線
１２１：ＤＣインレットコネクタ
１２２：ＡＣインレットコネクタ
１２３：第１バッテリコネクタ
１２４：第２バッテリコネクタ
１２５：変換器コネクタ
１２７：サブバッテリコネクタ
１９１：冷却器コネクタ
１９２：エアコンコネクタ
１９３：ＤＣ／ＡＣコンバータコネクタ
２００：ボディ
２０２Ｌ：左フロントフェンダ
２０２Ｒ：右フロントフェンダ
９０１：ＤＣ給電器
９０２、９０４：コネクタ
９０３：ＡＣ給電器

Claims

メインバッテリと、
車両外部の給電器を接続可能な第１インレットと、
車両外部の別の給電器を接続可能な第２インレットと、
前記メインバッテリとバッテリパワーケーブルで接続されており、前記第１インレットと第１インレットパワーケーブルで接続されおり、前記第２インレットと第２インレットパワーケーブルで接続されているパワーユニットと、
を備えており、
前記パワーユニットは、前記バッテリパワーケーブルを接続するバッテリコネクタと、前記第１インレットパワーケーブルを接続する第１インレットコネクタと、前記第２インレットパワーケーブルを接続する第２インレットコネクタを備えており、
前記バッテリコネクタは、前記パワーユニットの中心よりも前記メインバッテリに近い側に配置されており、
前記第１インレットコネクタは、前記パワーユニットの中心よりも前記第１インレットに近い側に配置されており、
前記第２インレットコネクタは、前記パワーユニットの中心よりも前記第２インレットに近い側に配置されている、電気自動車。
前記メインバッテリは、前記パワーユニットよりも車両後方側に配置されており、
前記バッテリコネクタは、前記パワーユニットの後部に配置されている、請求項１に記載の電気自動車。
前記第１インレットは、前記電気自動車の第１側面に配置されており、
前記第２インレットは、前記電気自動車の前記第１側面とは反対側の第２側面に配置されており、
前記第１インレットコネクタは、前記パワーユニットの車幅方向の前記中心よりも前記第１側面側に配置されており、
前記第２インレットコネクタは、前記パワーユニットの前記車幅方向の前記中心よりも前記第２側面側に配置されている、請求項１又は２に記載の電気自動車。
前記第１インレットは交流電力を出力する交流給電器に接続可能なＡＣインレットであり、当該ＡＣインレットは車両の右側に配置されており、
前記第２インレットは直流電力を出力する直流給電器に接続可能なＤＣインレットであり、当該ＤＣインレットは車両の左側に配置されている、請求項３に記載の電気自動車。