JP4609639B2 - ジャンクションボックスの搭載構造 - Google Patents

Description

この発明はジャンクションボックスの搭載構造に係り、特に、メインフロア下側の保持部材上方に配設したジャンクションボックスに接続される高電圧ケーブルに特別な中間コネクタを追加することなく、保持部材をメインフロアから取り外すことができるジャンクションボックスの搭載構造に関する。

車両には、使用する燃料によって、ガソリンエンジン車両やディーゼルエンジン車両、ガスエンジン車両、燃料電池車両等がある。燃料電池車両は、燃料タンクに貯留した燃料である水素を燃料電池に供給して酸素との反応により電力を発電し、この電力により走行モータを駆動して走行する。燃料電池車両においては、燃料電池用の複数の補機を搭載しており、これら複数の補機を保持部材により保持し、車体のメインフロア下側に配設することが多い。

従来の燃料電池車両には、燃料電池や燃料電池用の補機を収納して保持する保持部材として燃料電池システムボックスを設け、この燃料電池システムボックスを車両のメインフレームの下側に取り外し可能に取り付け、燃料電池システムボックスを車体から取り外すことにより、補機のメンテナンスや部品の交換等を容易としたものがある。
特開２００３−１４６０８７号公報

ところで、燃料電池車両においては、燃料電池で発電した電力を複数の高電圧系部品に配電するため、ジャンクションボックスを備えているものがある。ジャンクションボックスは、高電圧ケーブルの長さを短縮し、重量軽減、取り回し性向上を図るために、各高電圧系部品の近傍に配置するのが通常である。

しかしながら、車体のメインフロア下側に保持部材である前記燃料電池システムボックスあるいはサブフレームを配設し、この燃料電池システムボックス内あるいはサブフレーム上に保持したジャンクションボックスから車体の前方あるいは後方に高電圧ケーブルを配索する場合には、燃料電池システムボックスあるいはサブフレームを車体から取り外す場合を考慮すると、すべての高電圧ケ一ブルにケーブル接続・切り離し用に中間コネクタを具備する必要があった。

このため、このようなジャンクションボックスの搭載構造においては、高電圧ケ一ブルに中間コネクタを追加しなければならない問題があるとともに、高電圧ケーブルの中間コネクタに使用される高電圧コネクタは一般的に大型であるため、コストアップにもつながる問題があった。

この発明は、燃料電池で発電した電力を複数の高電圧系部品に配電するジャンクションボックスとこのジャンクションボックスに接続される高電圧ケーブルとを車体のメインフロア下側に配設し、このメインフロア下側に燃料電池用の複数の補機を保持した保持部材を配設した燃料電池車両のジャンクションボックスの搭載構造において、前記ジャンクションボックスを前記メインフロアの平坦部となる下面にブラケットを介して取り付けるとともに、前記高電圧ケーブルをそのメインフロアの平坦部となる下面に取り付け、前記メインフロアの下面と前記保持部材の上面との間の補機取付スペースを上下方向にコンパクトに形成するように前記保持部材を前記メインフロアの下面に取り外し可能に固定し、この保持部材に前記ジャンクションボックスが配設されるように複数のメンバに囲まれるスペースを形成したことを特徴とする。

この発明のジャンクションボックスの搭載構造は、メインフロア下側の保持部材上方に配設したジャンクションボックスに接続される高電圧ケーブルに特別な中間コネクタを追加することなく、保持部材をメインフロアから取り外すことができる。

この発明のジャンクションボックスの搭載構造は、ジャンクションボックスに接続される高電圧ケーブルに特別な中間コネクタを追加することなく、保持部材をメインフロアから取り外すことができるようにしたものである。
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図５において、２は図示しない燃料電池車両の車体、４は車体２を構成するメインフロアである。燃料電池車両は、後席下方に配設された燃料タンク（図示せず）に貯留した燃料である水素を燃料電池（図示せず）に供給して酸素との反応により電力を発電し、この電力により走行モータ（図示せず）を駆動して走行する。

前記メインフロア４は、幅方向中央に上方に突出して車体前後方向に延びるトンネル部６を設け、トンネル部６の両側に夫々平坦部８・１０を設け、各平坦部８・１０に夫々下方に突出して車体前後方向に延びる一対の平行なサイドメンバ１２・１４を設けている。

前記メインフロア４の下側には、図３・図４に示す如く、サブフレーム１６を配設している。サブフレーム１６は、図６に示す如く、車体前後方向に延びる一対の平行な縦メンバ１８・２０と、これら縦メンバ１８・２０に両端を連結される複数本の横メンバ２２〜３０と、これら横メンバ２２〜３０に夫々両端を連結される複数本の補助メンバ３２とにより、四角格子形状に形成される。

サブフレーム１６には、後述するジャンクションボックス５０−１が配設されるスペース３４を形成している。このスペース３４は、サブフレーム１６の他側の縦メンバ２０と２本の横メンバ２４・２６とこの横メンバ２４・２６に両端を連結される１本の補助メンバ３２とで囲まれる空間に設けられる。

前記サブフレーム１６には、図６に示す如く、車体２の前側に搭載した燃料電池に空気を供給する空気系配管３６と、燃料電池用の複数の補機３８とを保持している。

前記空気系配管３６は、空気導入管３６−１、熱交換機３６−２、余剰空気排出管３６−３、マフラ３６−４等から構成され、前記スペース３４と干渉しないようにサブフレーム１６の中央部上側に車体前後方向に延設して保持され、メインフロア４の中央のトンネル部６内に配設される。

前記補機３８は、燃料電池冷却用のウォータポンプ３８−１、走行モータ及びエアコン用インバータ冷却用のウォータポンプ３８−２、第１の流量計３８−３、第２の流量計３８−４、ウォータポンプ用インバータ３８−５、エアコン用コンプレッサ３８−６、エアコン用インバータ３８−７、第１のバルブ３８−８、第２のバルブ３８−９、第３の流量計３８−１０、差圧計３８−１１、第３のバルブ３８−１２等から構成され、前記スペース３４と干渉しないように空気系配管３６の両側に位置して保持され、メインフロア４の中央のトンネル部６内に配設される。

前記サブフレーム１６には、縦メンバ１８・２０に複数のサブフレーム側ブラケット４０を設け、これらサブフレーム側ブラケット４０に弾性のマウント部材４２を夫々固着して設けている。複数のサブフレーム側ブラケット４０は、後述するジャンクションボックス５０−１が配設されるスペース３４の前側と後側とに位置するように設けている。前記メインフロア４のサイドメンバ１２・１４には、前記サブフレーム側ブラケット４０と対応する位置に夫々サイドメンバ側ブラケット４４を設けている。

サブフレーム１６は、図３・図４に示す如く、サブフレーム側ブラケット４０のマウント部材４２をサイドメンバ１２・１４のサイドメンバ側ブラケット４４に取付ボルト４６によって取り付けることにより、弾性のマウント部材４２を介してメインフロア４に固定される。

前記サブフレーム１６の上側であって、前記メインフロア４の下側には、図５に示す如く、車体２の後側に搭載した燃料タンクから車体２の前側に搭載した燃料電池に燃料である水素を供給する水素系配管４８と、燃料電池で発電した電力を複数の高電圧系部品（図示せず）に配電する電力系部品５０とを配設している。なお、高電圧系部品には、空気系コンプレッサ、空調用コンプレッサ、空調用ヒータ、水素循環ポンプ、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ、スタートアップ用ＤＣ／ＤＣコンバータ、補助電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ、走行用モータ等がある。

前記水素系配管４８は、トンネル部６両側の平坦部８・１０下側に配設された水素供給管４８−１・４８−２から構成され、前記一側の水素供給管４８−１に補機３８である圧力センサ３８−１３、温度センサ３８−１４、第４のバルブ３８−１５を設けている。

水素供給管４８−１と第４のバルブ３８−１５とは、メインフロア４の一側の平坦部８下側に水素系配管用ブラケット５２−１を介して取り付けられる。他側の水素供給管４８−２は、メインフロア４の他側の平坦部１０下側に水素系配管用ブラケット５２−２を介して取り付けられる。

前記電力系部品５０は、トンネル部６他側の平坦部１０下側に配設されたジャンクションボックス５０−１と、このジャンクションボックス５０−１に接続される複数本の高電圧ケーブル５０−２とから構成される。

ジャンクションボックス５０−１は、図１・図２に示す如く、有蓋無底箱状の本体５０−１ａと、この本体５０−１ａの下面の開口部（図示せず）に着脱されるメンテナンス用の蓋部５０−１ｂとからなる。ジャンクションボックス５０−１は、本体５０−１ａをサブフレーム１６の他側の縦メンバ２０と２本の横メンバ２４・２６と補助メンバ３２で囲まれるスペース３４に位置させ、本体５０−１ａの上面をメインフロア４の他側の平坦部１０下側に金属製の板状のブラケット５４−１及び棒状のブラケット５４−２を介して取り付けている。

これにより、ジャンクションボックス５０−１は、本体５０−１ａの下面のメンテナンス用の蓋部５０−１ｂをサブフレーム１６のスペース３４に臨ませ、また、前側と後側とに弾性のマウント部材４２を配設して、メインフロア４に固定されたサブフレーム１６に形成されたスペース３４に配設される。

また、前記高電圧ケーブル５０−２は、メインフロア４の他側の平坦部１０下側にクランプ状ブラケット５６を介して取り付けている。なお、図５において、ジャンクションボックス５０−１の前側には、補機３８である空調ヒータ用リレー３８−１６が配設されている。

次に作用を説明する。

燃料電池車両は、燃料タンクに貯留した燃料である水素を燃料電池に供給して空気系配管３６により供給される空気中の酸素との反応により電力を発電し、この電力により走行モータを駆動して走行する。燃料電池車両は、燃料電池で発電した電力を複数の高電圧系部品に配電するジャンクションボックス５０−１とこのジャンクションボックス５０−１に接続される高電圧ケーブル５０−２とを車体２のメインフロア４下側に配設し、このメインフロア４下側に燃料電池用の複数の補機３８を保持したサブフレーム１６を配設したジャンクションボックス５０−１の搭載構造となっている。

このジャンクションボックス５０−１の搭載構造においては、図３・図４に示すように、高電圧系部品に配電するジャンクションボックス５０−１を、サブフレーム１６の上方において、車体４のメインフロア６下側に金属製のブラケット５４−１・５４−２を介して直接取り付けている。

また、ジャンクションボックス５０−１に接続される複数の高電圧ケーブル５０−２も同様に、車体２のメインフロア４下側にクランプ状ブラケット５６を介して直接取り付けている。

これにより、このジャンクションボックス５０−１の搭載構造は、サブフレーム１６を何らかのメンテナンスや部品交換などのために車体２から取り外す場合においても、ジャンクションボックス５０−１および高電圧ケーブル５０−２を車体２に取り付けた状態で取り外すことができる。

このため、このジャンクションボックス５０−１の搭載構造は、ジャンクションボックス５０−１やジャンクションボックス５０−１に接続される高電圧ケーブル５０−２をサブフレーム１６に取り付ける場合に必要となる高電圧の中間コネクタを不要とすることができ、構造の簡素化およびコストダウンを図ることができる。

また、このジャンクションボックス５０−１の搭載構造は、図１に示すように、ジャンクションボックス５０−１を金属製のブラケット５４−１・５４−２を用いて車体２のメインフロア４に直接取り付けている。

これにより、サブフレーム１６を車体２から取り外す際には、ジャンクションボックス５０−１を取り外す必要がなくなるとともに、ブラケット５４−１・５４−２を金属製とすることで高電圧系部品のひとつであるジャンクションボックス５０−１の車体２との等電位化も同時に可能としている。

ジャンクションボックス５０−１の車体２との等電位化は、高電圧安全性の確保の観点から重要であり、これによりジャンクションボックス５０−１と車体２とを接続するための等電位線などの特別な電気的配線を省略することができる。

さらに、一般的にジャンクションボックス５０−１には、リレーやヒューズ（図示せず）などの部品が含まれており、これら部品のメンテナンスが必要になる場合がある。

このジャンクションボックス５０−１の搭載構造は、図２に示すように、ジャンクションボックス５０−１の下面にメンテナンス用に取り外し可能な蓋部５０−１ｂを設け、さらにサブフレーム１６にはジャンクションボックス５０−１の下側の部分に他の部品を搭載せずにスペース３４を設けておくことで、サブフレーム１６を車体２から取り外すことなく、サブフレーム１６の他側の縦メンバ２０と２本の横メンバ２４・２６とで囲まれるスペース３４からジャンクションボックス５０−１にアクセスすることができ、ジャンクションボックス５０−１の点検やヒューズ交換などのメンテナンスを容易に行うことができる。

このように、このジャンクションボックス５０−１の搭載構造は、ジャンクションボックス５０−１をメインフロア４の下側にブラケット５４−１・５４−２を介して取り付けるとともに高電圧ケーブル５０−２をメインフロア４の下側に取り付け、サブフレーム１６にジャンクションボックス５０−１が配設されるスペース３４を形成していることにより、メインフロア４下面とサブフレーム１６上面との間に補機取付スペースを上下方向でコンパクトに形成して必要な地上高を確保することができるとともに、メインフロア４下側のサブフレーム１６上方に配設したジャンクションボックス５０−１に接続される高電圧ケーブル５０−２に特別な中間コネクタを追加することなく、サブフレーム１６をメインフロア４から取り外すことができる。

ジャンクションボックス５０−１をメインフロア４の下側に取り付けるブラケット５４−１・５４−２は、金属製であることにより、高電圧であるジャンクションボックス５０−１とメインフロア４との等電位化が可能となり、等電位線も不要とすることができる。

また、ジャンクションボックス５０−１の下面には、メンテナンス用の蓋部５０−１ｂを設けたことにより、サブフレーム１６のスペース３４を利用して蓋部５０−１ｂを取り外すことができ、サブフレーム１６をメインフロア４から取り外すことなく、ジャンクションボックス５０−１のメンテナンスを行うことができる。

さらに、このジャンクションボックス５０−１の搭載構造は、メインフロア４に複数の弾性のマウント部材４２を介してサブフレーム１６を固定し、ジャンクションボックス５０−１の前側と後側とに弾性のマウント部材４２を配設することにより、マウント部材４２によってジャンクションボックス５０−１の前側と後側とでサブフレーム１６の振動を低減することができ、ジャンクションボックス５０−１とサブフレーム１６に取り付けた補機３８との干渉を効果的に防止することができる。

なお、上記実施例においては、ジャンクションボックス５０−１をサブフレーム１６上方に搭載しているが、この他にも燃料電池システムボックス（図示せず）内における上方のメインフロア４に搭載する場合においても、同様の効果を得ることができる。また、ジャンクションボックス５０−１をメインフロア４下側に配設しない場合においても、高電圧ケーブル５０−２を車体２に搭載することで、同様の効果を得ることができる。さらに、水素系部品や水素系配管などの、車体２からできるだけ取り外したくない部品についても、車体２に取り付けることができる。さらにまた、燃料電池車両に限らず、ジャンクションボックス５０−１を有する電気自動車などにも適用可能である。

この発明のジャンクションボックスの搭載構造は、燃料電池車両のジャンクションボックスに接続される高電圧ケーブルに特別な中間コネクタを追加することなく、保持部材をメインフロアから取り外すことができるようにしたものであり、燃料電池車両に限らず、ジャンクションボックスを有する電気自動車などにも適用可能である。

実施例を示すメインフロア上方からジャンクションボックス及び高電圧ケーブルを透視した状態の斜視図である。 サブフレーム下方からのジャンクションボックス及び高電圧ケーブルを視認した底面図である。 メインフロアにサブフレームを取り付けた後の側面図である。 メインフロアにサブフレームを取り付ける前の側面図である。 メインフロア上方から水素系部品とジャンクションボックス及び高電圧ケーブルを透視した状態の斜視図である。 空気系部品と補機とを搭載した状態のサブフレームの斜視図である。

符号の説明

２ 車体
４ メインフロア
１６ サブフレーム
３４ スペース
３６ 空気系配管
３８ 補機
４０ サブフレーム側ブラケット
４２ マウント部材
４４ サイドメンバ側ブラケット
４８ 水素系配管
５０ 電力系部品
５０−１ ジャンクションボックス
５０−２ 高電圧ケーブル
５０−１ａ ボックス本体
５０−１ｂ 蓋部
５４−１ ブラケット
５４−２ ブラケット
５６ クランプ状ブラケット

Claims (4)

1. 燃料電池で発電した電力を複数の高電圧系部品に配電するジャンクションボックスとこのジャンクションボックスに接続される高電圧ケーブルとを車体のメインフロア下側に配設し、このメインフロア下側に燃料電池用の複数の補機を保持した保持部材を配設した燃料電池車両のジャンクションボックスの搭載構造において、前記ジャンクションボックスを前記メインフロアの平坦部となる下面にブラケットを介して取り付けるとともに、前記高電圧ケーブルをそのメインフロアの平坦部となる下面に取り付け、前記メインフロアの下面と前記保持部材の上面との間の補機取付スペースを上下方向にコンパクトに形成するように前記保持部材を前記メインフロアの下面に取り外し可能に固定し、この保持部材に前記ジャンクションボックスが配設されるように複数のメンバに囲まれるスペースを形成したことを特徴とするジャンクションボックスの搭載構造。
2. 前記ブラケットは金属製であることを特徴とする請求項１に記載のジャンクションボックスの搭載構造。
3. 前記ジャンクションボックスの下面にメンテナンス用の蓋部を設け、前記保持部材のスペースからアクセス可能としたことを特徴とする請求項２に記載のジャンクションボックスの搭載構造。
4. 前記メインフロアに複数の弾性のマウント部材を介して前記保持部材を固定し、前記ジャンクションボックスの前側と後側とに前記弾性のマウント部材を配設することを特徴とする請求項２に記載のジャンクションボックスの搭載構造。

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