JP5018530B2 - ジャンクションボックス - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ハイブリッド自動車等に配されるモータ駆動装置等のオン／オフを制御するジャンクションボックスに関する。

従来から、図７に示すように、電源９２の正極側に接続される第一接点部９３１と電源９２の負極側に接続される第二接点部９３２と、該第一接点部９３１に並列接続され第三接点部９３３と抵抗６とを直列接続してなる直列体９６１とを有するジャンクションボックス８が知られている（特許文献１参照）。

ジャンクションボックス８は、第一接点部９３１における電源９２と接続された側と反対側に配される端子９３４と、第二接点部９３２における電源９２と接続された側と反対側に配される端子９３５との間に、コンデンサ９５０を有している。
該コンデンサ５０には、例えば直流電圧を交流電圧に変換するインバータ９５と、該インバータ９５から供給された交流電圧によって作動するモータ（図示略）とが並列接続されている。
そして、第一接点部９３１と第二接点部９３２と第三接点部９３３とは、制御装置９７によって制御されている。

電源９２の電圧は、高電圧であり、このような高電圧をいきなりインバータ９５に印加すると、瞬間的に大電流（突入電流）が流れ、各接点部における溶着やコンデンサ９５の寿命低下等の不具合を招くおそれがある。
そのため、電源供給開始時点においては、第一接点部９３１をオンせず、第二接点部９３２と第三接点部９３３とをオンして、抵抗９６を介して電流を流した状態で徐々にコンデンサ９５０をプリチャージする。そして、コンデンサ９５０のプリチャージが完了した後、第一接点部９３１をオンすることによって平滑化された直流電圧をインバータ９５に供給する。

ところが、各接点部における接点間においてアークが発生して該接点同士が溶着する可能性がある。
この場合、例えば、第一接点部９３１が溶着すると、電源９２からの電流は抵抗９６を流れないため、突入電流が発生するおそれがある。また、第一接点部９３１と第二接点部９３２と第三接点部９３３とが溶着している場合には、インバータ９５への放電を防止することができなくなるおそれがある。

そこで、従来のジャンクションボックス８においては、第一接点部９３１と第二接点部９３２と第三接点部９３３とのオン／オフをそれぞれ別々に制御することにより、各接点部における接点間の溶着の有無を判定する方法がとられている。

ところが、上記構成では、上記モータを駆動させるに当たって各接点部を別個に制御する必要があるためコストが高くなってしまう。一方、第一接点部９３１と第三接点部９３３とを同時にオン／オフ制御しても、第一接点部９３１における接点間と第三接点部９３３における接点間とにおいて溶着が生じているか否かを調べることはできる。
そこで、図８、図９に示すように、第一接点部９３１と第三接点部９３３とを並列接続するとともにオン／オフを同時に制御するジャンクションボックス９が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０００−１３４７０７号公報 特開２００５−５６７２８号公報

ところが、かかるジャンクションボックス９においても、図７に示すジャンクションボックス８と同様、第一接点部９３１と第二接点部９３２と第三接点部９３３とは別個に配線する必要があるため、回路構成が複雑なものとなっていた。
また、このように各接点部ごとに配線がなされると、それぞれにおいて配線スペースを必要とするため、図９に示すように、ジャンクションボックス９の体格の小型化や低コスト化を図ることが困難となる。
さらに、配線量が多くなると部品点数も多くなるため、各接点部の組み付けに手間がかかっていた。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡潔な構成であって低コスト化及び小型化を図ることができ、かつ、組付性に優れたジャンクションボックスを提供しようとするものである。

第一の参考発明は、電源の正極側に接続される第一接点部と、
上記電源の負極側に接続される第二接点部と、
該第二接点部と抵抗とを直列接続してなる直列体と並列接続された第三接点部と、
上記第一接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子と上記第三接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子との間に接続されたコンデンサとを有し、
上記第一接点部と上記第二接点部とは、上記第一接点部と上記第二接点部とを同時にオン／オフ制御する一つの部品である第一システムメインリレーを構成し、
上記第三接点部は、上記第一システムメインリレーとは別個に制御された第二システムメインリレーを構成することを特徴とするジャンクションボックスにある。

上記第一の参考発明の作用効果について説明する。
上記第一接点部と上記第二接点部とは、上記第一接点部と上記第二接点部とを同時にオン／オフ制御する一つの部品である第一システムメインリレーを構成する。すなわち、第一接点部と第二接点部とを別々の場所にて配線する必要がなく、その分の配線量を低減することができる。それゆえ、簡潔な構成のジャンクションボックスとすることができる。

また、上記のとおり、配線量を低減することができるためジャンクションボックスの低コスト化を図ることができる。
さらに、配線量を減らすことにより配線スペースをも減らすことができるため、ジャンクションボックスの体格の小型化を図ることができる。
また、上記のとおり、第一システムメインリレーを一部品により構成することにより、部品点数を低減することができるため、第一システムメインリレーの組み付けを容易に行うことができるとともに、ジャンクションボックスの体格も小型化しやすくなる。したがって、組付性に優れた小型のジャンクションボックスを得ることができる。

以上のとおり、上記第一の参考発明によれば、簡潔な構成であって低コスト化及び小型化を図ることができ、かつ、組付性に優れたジャンクションボックスを提供することができる。

第二の参考発明は、電源の正極側に接続される第一接点部と、
上記電源の負極側に接続される第二接点部と、
上記第一接点部と抵抗とを直列接続してなる直列体と並列接続された第三接点部と、
上記第三接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子と上記第二接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子との間に接続されたコンデンサとを有し、
上記第一接点部と上記第二接点部とは、上記第一接点部と上記第二接点部とを同時にオン／オフ制御する一つの部品である第一システムメインリレーを構成し、
上記第三接点部は、上記第一システムメインリレーとは別個に制御された第二システムメインリレーを構成することを特徴とするジャンクションボックスにある。

上記第二の参考発明によれば、上記第一の参考発明と同様、簡潔な構成であって低コスト化及び小型化を図ることができ、かつ、組付性に優れたジャンクションボックスを得ることができる。

本発明は、電源の正極側に接続される第一接点部と上記電源の負極側に接続される第二接点部とを有し、
上記第一接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子と上記第二接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子との間には、第三接点部と抵抗とを並列接続してなる並列体と、コンデンサとが直列接続されており、
上記第一接点部と上記第二接点部とは、上記第一接点部と上記第二接点部とを同時にオン／オフ制御する一つの部品である第一システムメインリレーを構成し、
上記第三接点部は、上記第一システムメインリレーとは別個に制御された第二システムメインリレーを構成することを特徴とするジャンクションボックスにある（請求項１）。

本発明によれば、上記第一の参考発明と同様、簡潔な構成であって低コスト化及び小型化を図ることができ、かつ、組付性に優れたジャンクションボックスを得ることができるが、本発明特有の効果として以下の点が挙げられる。

本発明においては、上記第一接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子と上記第二接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子との間に、第三接点部が接続されている。換言すれば、第一接点部と第二接点部とは、直列的に接続されている。これにより、回路における電流遮断能力を向上させることができる。すなわち、電流を確実に遮断するために例えば電源に直列接続された二つの接点部を同時にオフしなければならない場合などにおいて、各接点部が別系統により制御されていると、これらを同時にオフ制御することは難しい。それに比べて本発明のように直列接続された第一接点部と第二接点部とを同時にオフ制御することができるよう構成されていれば、回路における電流の遮断を同時に、かつ、確実に行うことができる。それゆえ、本発明によれば、回路における電流遮断能力を向上させることができる。

第一の参考発明、第二の参考発明、及び本発明（請求項１）において、上記ジャンクションボックスは、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等におけるモータ駆動装置等に用いることができる。
上記第一接点部、上記第二接点部、及び上記第三接点部として、例えば電磁石のコイルに電流を流すことによって生じる磁力により各接点部における接点同士の接触／非接触、すなわち、各接点部のオン／オフを制御することができるように構成されたものを用いることができる。

上記第一システムメインリレーは、上記第一接点部と上記第二接点部とからなるノーマルオープンのいわゆる２ａタイプのシステムメインリレーである。
一方、上記第三システムメインリレーは、上記第三接点部からなるノーマルオープンのいわゆる１ａタイプのシステムメインリレーである。

（参考例１）
参考例に係るジャンクションボックスについて、図１〜図３を用いて説明する。
本例のジャンクションボックス１は、図１に示すように、電源２の正極側に接続される第一接点部３１と、電源２の負極側に接続される第二接点部３２と、第二接点部３２と抵抗６とを直列接続してなる直列体６１と並列接続された第三接点部４１とを有する。

また、ジャンクションボックス１は、第一接点部３１における電源２と接続された側と反対側に配される端子３１２と第三接点部４１における電源２と接続された側と反対側に配される端子４１２との間に接続されたコンデンサ５０を有する。

また、第一接点部３１と第二接点部３２とは、第一接点部３１と第二接点部３２とを同時にオン／オフ制御する一つの部品である第一システムメインリレー３を構成する。
また、第三接点部４１は、第一システムメインリレー３とは別個に制御された第二システムメインリレー４を構成する。

本例のジャンクションボックス１について詳細に説明する。
本例のジャンクションボックス１は、例えばハイブリッド車や電気自動車等におけるモータ駆動装置（図示略）等に用いることができる。
ジャンクションボックス１は、上述したように、電源２と、第一接点部３１と第二接点部３２とを有する第一システムメインリレー３と、第三接点部４１を有する第二システムメインリレー４と、コンデンサ５０と、抵抗６とを有する。

そして、制御装置７は、第一接点部３１と第二接点部３２とに設けたコイル（図示略）と、第三接点部４１に設けた電磁石のコイル（図示略）とにそれぞれ電流を供給／停止することによって各接点部のオン／オフを制御している。なお、本例においては、第一接点部３１と第二接点部３２とを第一システムメインリレー３として一部品とするために、オン／オフを制御するために設けられる上記電磁石のコイルを第一接点部３１と第二接点部３２とで共有させてある。
また、コンデンサ５０には、該コンデンサ５０から供給された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ５と、該インバータ５から供給された交流電圧によって作動するモータ（図示略）とが並列接続されている。

本例のジャンクションボックス１においては、本発明を適用していないジャンクションボックス（例えば、図９参照）に比べて、第一接点部３１と第二接点部３２とを第一システムメインリレー３にまとめた分だけ、長手方向における長さが短くなっている（図２における矢印Ａ、図９における矢印Ｃ参照）。

一方、本例のジャンクションボックス１においては、本発明を適用していないジャンクションボックスにおける第一接点部（例えば、図９における符号９３１参照）に比べて、第一接点部３１と第二接点部３２とを一部品とした分だけ、第一接点部３１の高さが若干高くなっている（図２における矢印Ｂ、図９における矢印Ｄ参照）。

次に、ジャンクションボックス１の動作について図１を用いて説明する。
まず、第一接点部３１と第二接点部３２とで共有する上記コイルに制御装置７から電流７３を流して第一接点部３１と第二接点部３２とを同時にオンすると、電源２と、第一接点部３１と、コンデンサ５０と、抵抗６と第二接点部３２とを直列接続してなる直列体６１との間に一つの閉回路が形成される。これにより、コンデンサ５０に直流電圧が供給されて徐々にプリチャージされる。

この時点では第三接点部４１はオンされていないため、電流は第三接点部４１ではなく直列体６１を流れる。それゆえ、直列体６１の抵抗６における電圧降下によりインバータ５に突入電流が流れることがない。
なお、この状態は、コンデンサ５０において電荷が飽和するまで続けられる。

次いで、コンデンサ５０のプリチャージが完了した場合には、第一接点部３１と第二接点部３２とをオンにしたままで、第三接点部４１のコイル（図示略）に制御装置７から電流７４を流して第三接点部４１をオンする。
このとき、プリチャージされたコンデンサ５０から平滑化されて安定した直流電圧がインバータ５へと供給される。

そして、インバータ５において、コンデンサ５０から供給されてきた直流電圧が交流電圧へと変換され、この交流電圧を用いて上記モータが作動する。
また、インバータ５において、上記モータが発電した交流電圧を直流電圧へと変換する。この直流電流は、直列体６１を流れず、第三接点部４１を通過して電源２に供給される。

上記の手順でジャンクションボックス１が作動するが、各接点部における接点同士が溶着する場合があるため、本例のジャンクションボックス１において、各接点部の接点間において溶着が生じているか否かを検出する必要がある。

以下に、本例のジャンクションボックス１の各接点部における接点間の溶着検出方法について、図３を用いて説明する。
なお、図３は、各接点部のオン／オフを行うタイミングを示した図である。すなわち、図３におけるラインＬ２、ラインＬ３、ラインＬ４、ラインＬ３１、ラインＬ３２、ラインＬ４２はそれぞれ、電源２、第一システムメインリレー３、第二システムメインリレー４、第一接点部３１、第二接点部３２、第三接点部４１のオン／オフ状態を示している。
まず、コンデンサ５０の両端に電圧計を設置する。
そして、図３に示すように、時刻ｔ１において電源２をオンにする（図３におけるラインＬ２参照）。

次いで、時刻ｔ２において第一接点部３１と第二接点部３２と同時にオンする（ラインＬ３、Ｌ３１、Ｌ３２参照）。
このとき、第三接点部４１はまだオンされていないため（図３における区間Ｔ１、ラインＬ４、Ｌ４１参照）、抵抗６における電圧降下によって、コンデンサ５０の両端の電圧は緩やかに上昇するはずである。
ここで、コンデンサ５０の両端における電圧上昇速度が異常に速い場合には、電流が第三接点部４１側を流れているために電圧が急激に上昇したものと判断する。すなわち、第三接点部４１における接点同士が溶着しているものと判断する。

次いで、図３に示すように、時刻ｔ３において第三接点部４１をオンすることにより（ラインＬ４、Ｌ４１参照）、コンデンサ５０からインバータ５に供給された直流電圧が交流電圧へと変換されて上記モータが作動し、通常走行が始まる（図３における区間Ｔ２）。
その後、時刻ｔ４において第一接点部３１と第二接点部３２とを同時にオフする（ラインＬ３、Ｌ３１、Ｌ３２参照）。
これにより、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間（図３における区間Ｔ３）においてコンデンサ５０の両端の電圧は通常低下するはずであるが、電圧降下速度に異常があれば、第一接点部３１が溶着しているものと判断する。
以上のような手順にて、第一接点部３１の接点間と第三接点部３２の接点間とにおける溶着の有無を検出することができる。

以下に、本例の作用効果について説明する。
第一接点部３１と第二接点部３２とは、第一接点部３１と第二接点部３２とを同時にオン／オフ制御する一つの部品である第一システムメインリレー３を構成する。すなわち、第一接点部３２と第二接点部３２とを別々の場所にて配線する必要がなく、その分の配線量を低減することができる。それゆえ、簡潔な構成のジャンクションボックス１とすることができる。

また、上記のとおり、配線量を低減することができるためジャンクションボックス１の低コスト化を図ることができる。
さらに、配線量を減らすことにより配線スペースをも減らすことができるため、ジャンクションボックス１の体格の小型化を図ることができる。
また、上記のとおり、第一システムメインリレー１を一部品により構成することにより、部品点数を低減することができるため、第一システムメインリレー１の組み付けを容易に行うことができるとともにジャンクションボックス１の体格も小型化しやすくなる。したがって、組付性に優れた小型のジャンクションボックス１を得ることができる。

以上のとおり、本例によれば、簡潔な構成であって低コスト化及び小型化を図ることができ、かつ、組付性に優れたジャンクションボックスを提供することができる。

（参考例２）
本例は、図４に示すように、参考例１と別形態の本発明に係るジャンクションボックス１の例である。
すなわち、本例では、電源２の正極側において、第三接点部４１と、第一接点部３１と抵抗６とを直列接続してなる直列体６１とが並列接続されている。また、電源２の負極側には、第二接点部３２が接続されている。
そして、第三接点部４１における電源２と接続された側と反対側に配される端子４１２と、第二接点部３２における電源２と接続された側と反対側に配される端子３２２との間に、コンデンサ５０に並列接続されたインバータ５が接続されている。

なお、本例においても、上記参考例１と同様、第一システムメインリレー３は、第一接点部３１と第二接点部３２とを一体化してなるとともに、第一接点部３１と第二接点部３２とを同時にオン／オフ制御するよう構成された一つの部品である。
その他は、参考例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例１）
本例は、図５、図６に示すように、参考例１と別形態の本発明に係るジャンクションボックス１の例である。
すなわち、図５に示すように、電源２の正極側に第一接点部３１が接続されており、電源２の負極側に第二接点部３２が接続されている。そして、第一接点部３１における電源２と接続された側と反対側に配される端子３１２と、第二接点部３２における電源２と接続された側と反対側に配される端子３２２との間において、第三接点部４１と抵抗部６とを並列接続してなる並列体６２と、コンデンサ５０とが、直列接続されている。

つまり、本例においては、第一接点部３１と第二接点部３２とは、直列的に接続されている。
また、本例においても、上記参考例１と同様、第一システムメインリレー３は、第一接点部３１と第二接点部３２とを一体化してなるとともに、第一接点部３１と第二接点部３２とを同時にオン／オフ制御するよう構成された一つの部品である。

なお、本例の構成においても、上記参考例１と同様の手順にて各接点部における接点同士の溶着の有無を検出することができるが、以下の点で上記参考例１とは異なる。
すなわち、通常走行（図３における区間Ｔ２）後に第三接点部４１をオンしたままで第一接点部３１と第二接点部３２とをオフした場合（図３における区間Ｔ３）におけるコンデンサ５０の電圧下降速度が異常であれば、第一接点部３１における接点間と第二接点部３２における接点間との双方が溶着しているものと判断する。
その他は、参考例１と同様である。

本例によれば、上記参考例１と同様、簡潔な構成であって低コスト化及び小型化を図ることができ、かつ、組付性に優れたジャンクションボックス１を得ることができるが、本例特有の効果として以下の点が挙げられる。

本例においては、第一接点部３１と第二接点部３２とが直列的に接続されているため、回路における電流遮断能力を向上させることができる。すなわち、例えば電流を確実に遮断するために電源２に直列接続された二つの接点部をオフしなければならない場合などにおいて、各接点部が別系統により制御されていると、これらを同時にオフ制御することは難しい。それに比べて本例のように直列接続された第一接点部３１と第二接点部４１とを同時にオフ制御することができるよう構成されていれば、回路における電流の遮断を同時に、かつ、確実に行うことができる。それゆえ、本例によれば、回路における電流遮断能力を向上させることができる。

さらに、第二システムメインリレー４にはコンデンサ５０からのリップル電流のみが流れ第一システムメインリレー３と比較して通電電流が小さいため、図６に示すように、第三接点部４１の小型化を図ることができる。それゆえ、ジャンクションボックス１の長手方向における長さａを上記参考例１におけるジャンクションボックスの長手方向における長さＡよりも短くすることができる（図６における矢印ａ、図２における矢印Ａ参照）。
その結果、より一層ジャンクションボックス１の小型化を図ることができる。

参考例１における、ジャンクションボックスの回路構成図。 参考例１における、ジャンクションボックスの斜視図。 参考例１における、溶出検出方法を示す説明図。 参考例２における、ジャンクションボックスの回路構成図。 実施例１における、ジャンクションボックスの回路構成図。 実施例１における、ジャンクションボックスの斜視図。 従来例における、ジャンクションボックスの回路構成図。 従来例における、別形態のジャンクションボックスの回路構成図。 従来例における、ジャンクションボックスの斜視図。

符号の説明

１ ジャンクションボックス
２ 電源
３ 第一システムメインリレー
３１ 第一接点部
３２ 第二接点部
４ 第二システムメインリレー
４１ 第三接点部
５０ コンデンサ
６ 抵抗
６１ 直列体

Claims (1)

1. 電源の正極側に接続される第一接点部と上記電源の負極側に接続される第二接点部とを有し、
   上記第一接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子と上記第二接点部における上記電源と接続された側と反対側に配される端子との間には、第三接点部と抵抗とを並列接続してなる並列体と、コンデンサとが直列接続されており、
   上記第一接点部と上記第二接点部とは、上記第一接点部と上記第二接点部とを同時にオン／オフ制御する一つの部品である第一システムメインリレーを構成し、
   上記第三接点部は、上記第一システムメインリレーとは別個に制御された第二システムメインリレーを構成することを特徴とするジャンクションボックス。

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