JP2013082273A - 高電圧機器 - Google Patents

Abstract

【課題】インターロック機構を簡素化して、製造コストを削減するとともに、小型化を図る。
【解決手段】車両に搭載される高電圧機器１０は、高電圧機器１０の筐体３０と、筐体３０に締結部材３６を介して着脱可能に取り付けられ、筐体３０の開口を覆って内部を保護するプロテクタ３２と、プロテクタ３２の外側に対して着脱可能に取り付けられ、インターロック回路と外方に張り出したブラケット５４とを含む信号用コネクタ４２とを有する。信号用コネクタ４２とプロテクタ３２の接続時に、インターロック回路の導通が達成されるとともにブラケット５４が締結部材３６を覆うことで、安全対策が施される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の電動機に電気的に接続される高電圧機器に関し、特にこの機器のインターロック機構の改良に関する。

近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などのように、電動機の出力により走行する車両が注目されている。このような車両には、電動機に接続される電源として充放電可能なバッテリとともに、電動機とバッテリの間で授受される電力を制御するインバータ装置などの高電圧機器が搭載されている。

この高電圧機器の点検又は整備作業は、通常、高電圧機器の筐体から、筐体内部の高電圧領域を保護するプロテクタを外して行われるため、電気事故に対する安全対策が施されている。この安全対策として、筐体からプロテクタを外すと高電圧機器に供給される電力を遮断するインターロック回路を設ける場合がある。

下記特許文献１には、高電圧ユニットが収納される本体と、本体表面に設けられた第１及び第２の開口と、これらの開口をそれぞれ覆う第１及び第２の蓋とを有する高圧ユニットケースが記載されている。第１及び第２の蓋には、それぞれ第１及び第２のインターロックコネクタが設けられている。そして、第２のインターロックコネクタが第１の開口に延びるように第２の蓋が第２の開口に取り付けられるとともに、第１のインターロックコネクタが第２のインターロックコネクタと導通部材を介して導通するように第１の蓋が第１の開口に取り付けられることで、インターロックスイッチがオフになるように構成されている。

特開２０１０−２４６３２１号公報

上記特許文献１のようなインターロック回路は、２つの開閉蓋と、これらの開閉蓋にそれぞれ取り付けられる２つのインターロックコネクタと、２のインターロックを導通させる導通部材とにより構成される。このような構成では、構造が複雑になり作業工数がかかってしまうとともに、当然に製造コストが上昇してしまう。

また、一般的に、自動車などにインバータ装置が搭載される場合においては、車両内の設置スペースに余裕がないなどの理由から、インバータ装置の小型化が図られている。しかしながら、上記のような構成では、構造が複雑化して部品が増加するため、小型化が困難になってしまうという問題がある。

本発明の目的は、インターロック機構を簡素化して、製造コストを削減するとともに、小型化を図ることができる高電圧機器を提供することにある。

本発明は、車両に搭載される高電圧機器において、高電圧機器の筐体と、筐体に締結部材を介して着脱可能に取り付けられ、筐体の開口を覆って内部を保護するプロテクタと、プロテクタの外側に対して着脱可能に取り付けられ、インターロック回路と外方に張り出したブラケットとを含む信号用コネクタと、を有し、信号用コネクタとプロテクタの接続時に、インターロック回路の導通が達成されるとともにブラケットが締結部材を覆うことを特徴とする。

また、前記信号用コネクタは、筐体に収容される高電圧機器の制御基板と、車両を制御する制御部とを電気的に接続するラインに設けられることが好適である。

また、筐体から露出する前記信号用コネクタはワイヤーハーネスの一部として構成され、ワイヤーハーネスは筐体に固定されることが好適である。

また、前記プロテクタは、筐体内に設けられる、高電圧機器と外部機器とを電気的に接続する端子を保護することができる。

また、前記外部機器は車両駆動用の電動機であることが好適である。

本発明の高電圧機器によれば、インターロック機構を簡素化して、製造コストを削減するとともに、小型化を図ることができる。

本実施形態に係る電気自動車の構成を示す図である。 本実施形態に係る高電圧機器の構成を示す図である。 本実施形態に係る高電圧機器の構成を示す斜視図である。

以下、本発明に係る高電圧機器の実施形態について、図を用いて説明する。一例として、電動機の出力で走行する電気自動車を挙げ、この自動車に搭載される高電圧機器について説明する。なお、本発明は、電気自動車に限らず、内燃機関と電動機との出力で走行する車両、すなわちハイブリッド車両用の高電圧機器、または燃料電池車両用の高電圧機器にも適用できる。

まず、本実施形態に係る高電圧機器１０を搭載する電気自動車１２の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る電気自動車１２の構成を示す図である。

電気自動車１２は、原動機として電動機１４を有する。電動機１４には、動力伝達機構１６を介して駆動輪１８が接続される。電動機１４の動力は、動力伝達機構１６を介して、駆動輪１８に伝達され、電気自動車１２が走行する。

また、電気自動車１２は、パワーコントロールユニット（以下、「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と記す）２０と、バッテリ２２とを有する。電動機１４は、ＰＣＵ２０を介してバッテリ２２に電気的に接続される。

この電気自動車１２に搭載されるＰＣＵ２０は、例えば数百Ｖもの高電圧が印加される高電圧機器１０に対応し、コンバータとインバータ（ともに図示せず）とを含む。インバータは、６個のスイッチング素子を含む三相ブリッジ回路を有し、これらのスイッチング素子のスイッチング動作により直流電力を三相交流電力に変換したり、三相交流電力を直流電力に変換したりする装置である。コンバータは、リアクトルとスイッチング素子とを有し、スイッチング素子のスイッチング動作によりリアクトルにおけるエネルギの蓄積と放出とを繰り返し、入力電圧を変換して出力電圧を得る装置である。なお、本実施形態においては、ＰＣＵ２０がインバータとコンバータとを含む場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、ＰＣＵ２０がコンバータまたはインバータのいずれか一方であってもよい。

バッテリ２２は、充放電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリなどで構成される。もちろん、バッテリ２２が、二次電池以外の充放電可能な蓄電器、例えばキャパシタで構成されてもよい。

バッテリ２２に蓄えられた電力は、ＰＣＵ２０により昇圧されるとともに直流から交流に変換された後に、電動機１４に供給され、電動機１４を駆動する。また、回生時に電動機１４により発電された電力は、ＰＣＵ２０により交流から直流に変換されるとともに降圧された後に、バッテリ２２に送られて蓄えられる。

次に本実施形態の高電圧機器１０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、高電圧機器１０の構成を示す図である。

高電圧機器１０は、高電圧機器１０の筐体３０と、筐体３０に着脱可能に取り付けられるプロテクタ３２とを有する。筐体３０には、高電圧機器１０とともに高電圧機器１０を制御する制御基板３４が収容される。プロテクタ３２は、筐体３０の開口を覆って内部を保護する部材であり、締結部材３６（図３に示す）を介して筐体３０に締結される。本実施形態に係るプロテクタ３２は、筐体３０内に設けられる、高電圧機器１０と電動機１４とを電気的に接続する端子（図示せず）を保護する部材である。しかし、本発明はこの構成に限定されず、作業中の電気事故を防止することができるのであれば、筐体３０内の他の高電圧領域、例えば高電圧機器１０と外部機器（バッテリ２２）の端子を保護してもよい。

また、高電圧機器１０は、制御基板３４と、電気自動車１２を制御する制御部３８とを電気的に接続して、これらの間の信号の伝送を行うケーブルである信号ライン４０を有する。制御部３８は、ＥＣＵ（Electronically Control Unit）であり、電気自動車１２の状況に応じて高電圧機器１０及び電動機１４を制御する。なお、車両がハイブリッド車両の場合、制御部３８は、ハイブリッドＥＣＵ又はエンジンＥＣＵの少なくとも一つとすることもできる。

信号ライン４０は、制御部３８を起点として、制御部３８から筐体３０内に入り、一度筐体３０から露出してからまた筐体３０内に入り制御基板３４に接続される。信号ライン４０は、上述のように一度筐体３０から露出した経路の途中に信号用コネクタ４２を有する。信号用コネクタ４２は、プロテクタ３２の外側、すなわち筐体３０との接続時において露出している側のコネクタの受け口（図示せず）に着脱可能に取り付けられる。そして、信号ライン４０は、信号用コネクタ４２がプロテクタ３２に接続されると、信号ライン４０の導通を達成するようなインターロック回路が構成される。このインターロック回路は、その導通が遮断されると、信号ライン４０を介して高圧電気機器１０への電源供給が停止される。

なお、本実施形態においては、信号ライン４０が、上述のように一度筐体３０から露出するように構成される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。信号ライン４０が、制御部３８から筐体３０内に入り、そのまま制御基板３４に接続されてもよい。この構成では、制御部３８と筐体３０間の経路の途中に信号用コネクタ４２が設けられる。

図２に示されるように、信号ライン４０の領域であって、筐体３０から信号用コネクタ４２までの領域は、ワイヤーハーネス４４として構成される。ワイヤーハーネス４４は、クランプなどの固定部材４６を介して筐体３０に固定される。これにより、信号用コネクタ４２の自由度が制限される。言い換えれば、信号用コネクタ４２は、所定の範囲内のみ動かすことができる。

次に、筐体３０とプロテクタ３２と信号用コネクタ４２との接続構造について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る高電圧機器１０の構成を示す斜視図である。

高電圧機器１０は、プロテクタ３２を筐体３０に締結する締結部材３６を有する。締結部材３６は、例えばボルトである。筐体３０は、締結部材３６がねじ込まれるねじ孔４８が形成された取付座５０を４個有する。プロテクタ３２には、取付座５０に対応し、締結部材３６が貫通する貫通孔５２が４個形成される。なお、取付座５０及び貫通孔５２の数は一例であって、本発明は、取付座５０及び５２の数４個に限定されない。このように構成される高電圧機器１０においては、まず、プロテクタ３２が筐体３０の開口を覆うようにプロテクタ３２の位置が決定され、締結部材３６が貫通孔５２を通してねじ孔４８にねじ込まれることで、プロテクタ３２が筐体３０に取り付けられ固定される。

本実施形態に係る信号用コネクタ４２は、外方に張り出したブラケット５４を有する。ブラケット５４は、信号用コネクタ４２とプロテクタ３２の接続時に、締結部材３６を覆うように形成される。言い換えれば、ブラケット５４は、信号用コネクタ４２とプロテクタ３２の接続時に、貫通孔５２を外部から覆うように形成される。図３においては、ブラケット５４は、１個の締結部材３６を覆うように形成されているが、本発明はこの構成に限定されず、ブラケット５４が、２個以上の締結部材３６を覆うように形成されてもよい。

上述したように信号用コネクタ４２には、インターロック回路が設けられている。よって、信号用コネクタ４２をプロテクタ３２から外すとインターロック回路の動作により、高電圧機器１０に供給される電力が遮断される。さらに、本実施形態の信号用コネクタ４２には、締結部材３６を覆うブラケット５４が設けられている。このような簡易な構成により、信号用コネクタ４２をプロテクタ３２から取り外さない限り、締結部材３６を緩めて筐体３０からプロテクタ３２を取り外すことができなくなる。つまり、高電圧機器１０の点検又は整備作業をするためにプロテクタ３２を筐体３０から取り外す際、必ず信号用コネクタ４２がプロテクタ３２にから外されるので、高圧電気機器１０への電源供給が停止される、すなわち安全対策が確実に施される。よって、車両のユーザまたは保守員が誤って、筐体３０内の高電圧が印加された部位に触れてしまうことを防止することができ、結果として作業安全性の向上を図ることができる。

また、信号用コネクタ４２のワイヤーハーネス４４は固定部材４６を介して筐体３０に固定されているため、信号用コネクタ４２の可動範囲は小さい。よって、筐体３０から取り外されたプロテクタ３２に対して、信号用コネクタ４２を接続することが困難になり、作業中に誤って、インターロック回路の導通が達成されてしまうことを防止することができる。このように本実施形態の高電圧機器１０によれば、作業の安全性の向上を図るとともに、インターロック機構を簡素化させて、製造コストを削減するとともに、小型化も図ることができる。

１０ 高電圧機器、１２ 電気自動車、１４ 電動機、１６ 動力伝達機構、１８ 駆動輪、２０ ＰＣＵ、２２ バッテリ、３０ 筐体、３２ プロテクタ、３４ 制御基板、３６ 締結部材、３８ 制御部、４０ 信号ライン、４２ 信号用コネクタ、４４ ワイヤーハーネス、４６ 固定部材、４８ ねじ孔、５０ 取付座、５２ 貫通孔、５４ ブラケット。

Claims (5)

1. 車両に搭載される高電圧機器において、
   高電圧機器の筐体と、
   筐体に締結部材を介して着脱可能に取り付けられ、筐体の開口を覆って内部を保護するプロテクタと、
   プロテクタの外側に対して着脱可能に取り付けられ、インターロック回路と外方に張り出したブラケットとを含む信号用コネクタと、
   を有し、
   信号用コネクタとプロテクタの接続時に、インターロック回路の導通が達成されるとともにブラケットが締結部材を覆う、
   ことを特徴とする高電圧機器。
2. 請求項１に記載の高電圧機器において、
   前記信号用コネクタは、筐体に収容される高電圧機器の制御基板と、車両を制御する制御部とを電気的に接続するラインに設けられる、
   ことを特徴とする高電圧機器。
3. 請求項１又は２に記載の高電圧機器において、
   筐体から露出する前記信号用コネクタはワイヤーハーネスの一部として構成され、ワイヤーハーネスは筐体に固定される、
   ことを特徴とする高電圧機器。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の高電圧機器において、
   前記プロテクタは、筐体内に設けられる、高電圧機器と外部機器とを電気的に接続する端子を保護する、
   ことを特徴とする高電圧機器。
5. 請求項４に記載の高電圧機器において、
   前記外部機器は車両駆動用の電動機である、
   ことを特徴とする高電圧機器。

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