JP5196240B2 - 高電圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された高電圧機器の保守及び点検を安全に行える高電圧装置に関する。

ハイブリッド車や電気自動車は、インバータやコンバータ等の高電圧機器を筐体に収容して搭載している。高電圧機器の保守及び点検に際しては、高電圧に対する安全性の確保のため十分な安全対策が必要である。

これまで、例えば、高電圧機器を収容する筐体の上蓋から延びるコネクタカバーで出力コネクタの上方を覆うようにした高電圧装置が知られている（特許文献１参照。）。この従来の高電圧装置は、上蓋を開けないと出力コネクタに手を触れにくくしてある。上蓋に開閉を検知するインターロックスイッチを設け、上蓋を開けるとインターロックが掛かり、出力コネクタに手を触れても安全性が確保される。
特開２００５−１４３２００号公報

上記従来の高電圧装置では、上蓋を閉じた（インターロックが外れた）状態で出力コネクタに上方からは触れることができないが、側方や下方からは触れることができるので危険である。また、入力コネクタは上蓋の開閉にかかわらず手を触れることができる状態にある。上蓋が閉じているとインターロックが掛からないので、その状態で入力コネクタに手を触れると危険である。また、入力コネクタを外して高電圧機器の保守や点検を行い、作業が終了して上蓋を閉じると、インターロックが外れて入力コネクタが通電状態になる。すなわち、入力コネクタが外れた状態でも通電状態になり、非常に危険である。

本発明は、上記の問題に鑑みて成されたもので、組み付け、保守及び点検が安全に行える高電圧装置を提供することを課題とする。

本発明に係る高電圧装置は、高電圧機器と、前記高電圧機器を収容する筐体と、前記筐体の少なくとも一部を開閉する開閉手段と、前記高電圧機器と電気的に接続され前記筐体内に配置された中継部材と、前記中継部材に着脱自在に装着され前記高電圧機器と外部機器とを電気的に接続する接続手段と、前記中継部材に固定され前記開閉手段の開閉を検知する開閉検知手段と、前記中継部材に固定され前記接続手段の着脱を検知する着脱検知手段と、を有する高電圧ユニットと、前記開閉検知手段及び又は前記着脱検知手段に応答して、前記高電圧機器と前記外部機器との電気的な断続を変更する変更手段と、を有し、前記筐体は、前記接続手段を前記中継部材に接続することを可能にする開口部を備え、前記変更手段は、前記開閉検知手段が閉を検知し且つ前記着脱検知手段が着を検知したときのみ、前記高電圧機器と前記外部機器との電気的な接続を行うことを特徴としている。

上記高電圧装置において、前記接続手段は前記外部機器から前記高電圧機器に電力を供給する入力コネクタであるとよい。

また、前記開閉検知手段及び前記着脱検知手段は、互いに直列に接続されるインターロックスイッチであるとよい。

本発明に係る高電圧装置は、開閉手段の開閉を検知する開閉検知手段と、接続手段の着脱を検知する着脱検知手段と、開閉検知手段及び又は着脱検知手段に応答して、高電圧機器と外部機器との電気的な断続を変更する変更手段と、を有しているので、開閉手段が閉じている状態で接続手段に触れて着脱操作をしても、着脱検知手段が着脱を検知してインターロックが掛かり（通電を遮断し）安全である。また、接続手段が外れた状態では開閉手段が閉じていてもインターロックが掛かった状態になり、安全である。さらに、開閉検知手段と着脱検知手段とが同一の中継部材に固定されているので、両検知手段と変更手段とを結ぶ配線を短くできる。その結果、配線の組み付け工数の削減、取り回しスペースの縮小、耐ノイズ性の向上を図ることができる。

接続手段が入力コネクタであると、入力コネクタを外して高電圧機器の保守や点検を行い、作業が終了して入力コネクタが外れたままで開閉手段を閉じてもインターロックが掛かった状態にできる。その結果、外れた入力コネクタが通電状態になることがなく安全である。

開閉検知手段及び着脱検知手段が、互いに直列に接続されるインターロックスイッチであると、二つのスイッチが共にオンしたときのみインターロックを解除し、どちらか一方がオフのときインターロックを掛けるロジックとすることができる。その結果、ロジックが単純で信頼性が向上する。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

（実施形態１）本実施形態の高電圧装置（インバータ装置）を搭載した車両のブロック図を図１に示す。本実施形態のインバータ装置１は、インバータユニット（高電圧ユニット）２と、システムメインリレー（ＳＭＲ）３２及び電子制御ユニット（ＨＶ−ＥＣＵ）３１を有する変更手段３と、を備えている。

この車両は、エンジンとモータとを搭載したハイブリッド車であって、駆動用のモータは、フロント側とリア側とに搭載され、二次電池により供給された電力により駆動される。この車両は、ニッケル水素電池などの二次電池１００と、走行用の電動モータであるフロントモータジェネレータ（ＦＭＧ）７００及びリアモータジェネレータ（ＲＭＧ）８００と、エンジンを始動させるためのスタータジェネレータ（ＳＴＧ）９００と、これらのモータジェネレータ７００、８００及びスタータジェネレータ９００に電力を供給するインバータユニット２とを含む。ＨＶ−ＥＣＵ３１は、入力端子台２３aに配置されたインターロックスイッチ２４、２６に連動してＳＭＲ３２を制御する。

ＦＭＧ７００は、車両の前輪駆動軸に接続され、二次電池１００からインバータユニット２を介して供給された電力により前輪を駆動したり、前輪により駆動されて回生発電を行う。ＲＭＧ８００は、車両の後輪駆動軸に接続され、二次電池１００からインバータユニット２を介して供給された電力により後輪を駆動したり、後輪により駆動されて回生発電を行う。回生発電された電力は、二次電池１００を充電するために用いられる。

ＳＴＧ９００は、スタータモータの機能とオルタネータの機能とを併せ持つ。エンジンの間欠運転時にエンジンを始動すると共に、ＦＭＧ７００による発電の補助を行う。

ＳＭＲ３２は、詳しくは後述するように、ＨＶ−ＥＣＵ３１からの制御信号に基づいて二次電池１００からインバータユニット２への給電を遮断する。

なお、本実施形態のインバータユニット２の代わりに、ＰＣＵ（Power Control Unit）であってもよく、このＰＣＵには、インバータやコンバータなどの高電圧機器を有する。

二次電池１００とインバータユニット２とは、入力コネクタ２５aを介して単相パワーケーブルで接続されている。インバータユニット２とＦＭＧ７００、ＲＭＧ８００及びＳＴＧ９００とは出力コネクタ２５b〜２５dを介して３相パワーケーブルで接続されている。

図２に、本実施形態のインバータ装置１におけるインバータユニット２の概略構成を示す。図２aは、高電圧機器（インバータ）２１を収容する筐体２２のサービスカバー２２bを取り外した上面視図、図２bは、図２aにおけるＡ−Ａ線断面の端面図である。

高電圧ユニット２は、図２に示すように、インバータ（高電圧機器）２１が筐体２２の箱部２２aに収容され、サービスカバー２２bでカバーされる構造をしている。なお、筐体２２の箱部２２aには、蓋状のサービスカバー２２bがネジ（不図示）止めされる。

箱部２２aの右側端部にインバータ２１と二次電池１００とを電気的に中継する入力端子台（中継部材）２３aが、その左側にはインバータ２１とモータジェネレータ７００、８００及びスタータジェネレータ９００とを電気的に中継する出力端子台２３bがそれぞれ配置されている。

入力端子台２３aには、インバータ２１と電気的に接続された入力端子２３１aが埋め込まれている。この入力端子２３１aに、ＳＭＲ３２を介して二次電池１００に電気的に接続される入力コネクタ２５aの入力プラグ２５１aがボルト２５２aで固定される。また、入力端子台２３aは、サービスカバー２２bに一端部が固定された開閉インターロックスイッチ（開閉検知手段）２４の凸部２４aが係合する上向きの凹部２４bを持つ。さらに、入力端子台２３aは、入力コネクタ２５aに一端部が固定された着脱インターロックスイッチ（着脱検知手段）２６の凸部２６aが係合する横向きの凹部２６bを持つ。

Ｗ１〜Ｗ５は、開閉インターロックスイッチ２４及び着脱インターロックスイッチ２６をＨＶ−ＥＣＵ３１に電気的に接続する配線であり、端部が接点を成している。サービスカバー２２bが箱部２２aに固定されると、開閉インターロックスイッチ２４の凸部２４aが入力端子台２３aの凹部２４bに嵌め込まれ、入力端子台２３a側の配線Ｗ１とＷ3とが開閉インターロックスイッチ２４の配線Ｗ２によって接続されるようになっている。また、入力コネクタ２５aの入力プラグ２５１aが入力端子台２３aの入力端子２３１aに固定されると、着脱インターロックスイッチ２６の凸部２６aが入力端子台２３aの凹部２６bに嵌め込まれ、入力端子台２３a側の配線Ｗ３とＷ５とが着脱インターロックスイッチ２６の配線Ｗ４によって接続されるようになっている。したがって、本実施形態のインバータ装置では、開閉インターロックスイッチ２４と着脱インターロックスイッチ２６とが直列に接続されている。配線Ｗ１とＷ5とは、ＨＶ−ＥＣＵ３１に接続され、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、図１に示すように、ＳＭＲ３２と接続されている。

出力端子台２３bには、インバータ２１と電気的に接続された３個一組の出力端子２３１bが３組固定されている。そして、左側の出力端子２３１bには、ＦＭＧ７００に電気的に接続される出力コネクタ２５bの出力プラグ２５１bがボルト２５２bで固定されている。また、真ん中の出力端子２３１bには、ＲＭＧ８００に電気的に接続される出力コネクタ２５cの出力プラグ２５１cがボルト２５２cで固定されている。同様に、右側の出力端子２３１bには、ＳＭＧ９００に電気的に接続される出力コネクタ２５dの出力プラグ２５１dがボルト２５２dで固定されている。

次に、図３を参照して、インターロック動作処理を説明する。ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ステップＳ１００で開閉インターロックスイッチ２４及び着脱インターロックスイッチ２６がON（入力コネクタ２５aが装着され、サービスカバー２２bが固定されている）かOFF（入力コネクタ２５a及び或いはサービスカバー２２bが外れている）かを判断する。ON（Ｓ１００でYes）であると、Ｓ２００へ進み、OFF（Ｓ１００でNo）であると、Ｓ３００へ進む。

Ｓ２００にて、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ＳＭＲ３２に電力供給指示を出力してＳＭＲ３２をONにする。この後、処理はＳ１００へ戻される。

Ｓ３００にて、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ＳＭＲ３２に電力供給遮断指示を出力してＳＭＲ３２をOFFにする。この後、処理はＳ１００へ戻される。

本実施形態のインバータ装置１では、上記のように、入力プラグ２５１a及び出力プラグ２５１b〜２５１dが入力端子２３１a及び出力端子２３１bにそれぞれボルト２５２a及び２５２b〜２５２dで固定されるので、固定後はサービスカバー２２bを開けない限り入力コネクタ２５a及び出力コネクタ２５b〜２５dを外すことができない構造となっており安全である。

サービスカバー２２bを開けると、開閉インターロックスイッチ２４が働き、電力供給が遮断されるので、入力コネクタ２５a及び出力コネクタ２５b〜２５dを安全に外すことができる。

また、入力コネクタ２５aが脱落した状態では、サービスカバー２２が閉じた状態でも着脱インターロックスイッチ２６が働き、電力供給が遮断される。したがって、インバータ装置１の保守や点検で入力コネクタ２５aが外されても、装着ミスがなくなり、二重に安全である。

また、二つのインターロックスイッチ２４、２６が入力端子台２３aに装着されているので、配線Ｗ１〜Ｗ５を短くできる。その結果、配線の組み付け工数の削減、取り回しスペースの縮小、耐ノイズ性の向上を図ることができる。

また、二つのインターロックスイッチ２４、２６が直列に接続されるので、二つのスイッチ２４、２６が共にONしたときのみインターロックを解除し、どちらか一方がOFFのときインターロックを掛けるロジックとすることができ、ロジックが単純で信頼性が向上する。

（実施形態２）本実施形態の高電圧装置は、実施形態１と殆ど同じである。同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図４に、本実施形態のインバータユニット２の概略構成を示す。図４aは、インバータ２１を収容する筐体２２のサービスカバー２２bを取り外した上面視図、図４bは、図４aにおけるB−B線断面の端面図である。

本実施形態のインバータユニット２では、入力コネクタ２５eの入力プラグ２５１eが入力端子台２３aの入力端子２３２aに挿嵌される点が実施形態１と異なる。すなわち、実施形態１では、入力プラグが入力端子にボルトで固定されるのに対し、本実施形態では、入力端子台２３aに固定された入力端子２３２aが入力プラグ２５１eが挿嵌される凹部を持ち、その凹部に入力プラグ２５１eが挿嵌される。

したがって、本実施形態のインバータ装置では、サービスカバー２２bが閉じていても、入力コネクタ２５eを外すことができるが、着脱インターロックスイッチ２６が働き、安全である。すなわち、サービスカバー２２bが閉じ、且つ入力コネクタ２５eが装着された状態から、入力コネクタ２５eを外そうとして図４bで左方に少しでも移動させると、着脱インターロックスイッチ２６の凸部２６aの接点が凹部２６bの接点から離れ、インターロックが動作するので、入力コネクタ２５eへの電力の供給が遮断される。

実施形態１のインバータ装置が搭載される車両のパワートレインを示すブロック図である。 実施形態１のインバータ装置におけるインバータユニットの概略構成図である。 実施形態１のインバータ装置におけるインターロック動作を説明するフローチャートである。 実施形態２のインバータ装置におけるインバータユニットの概略構成図である

符号の説明

１・・・・・・・・・インバータ装置（高電圧装置）
２・・・・・・・・・インバータユニット（高電圧ユニット）
２１・・・・・・・インバータ（高電圧機器）
２２・・・・・・・筐体
２２b・・・・・サービスカバー（開閉手段）
２３a・・・・・・・入力端子台（中継部材）
２４・・・・・・・・開閉インターロックスイッチ（開閉検知手段）
２５a・・・・・・・入力コネクタ（接続手段）
２６・・・・・・・・着脱インターロックスイッチ（着脱検知手段）
３・・・・・・・・・・変更手段

Claims (3)

1. 高電圧機器と、
   前記高電圧機器を収容する筐体と、
   前記筐体の少なくとも一部を開閉する開閉手段と、
   前記高電圧機器と電気的に接続され前記筐体内に配置された中継部材と、
   前記中継部材に着脱自在に装着され前記高電圧機器と外部機器とを電気的に接続する接続手段と、
   前記中継部材に固定され前記開閉手段の開閉を検知する開閉検知手段と、
   前記中継部材に固定され前記接続手段の着脱を検知する着脱検知手段と、を有する高電圧ユニットと、
   前記開閉検知手段及び又は前記着脱検知手段に応答して、前記高電圧機器と前記外部機器との電気的な断続を変更する変更手段と、を有し、
   前記筐体は、前記接続手段を前記中継部材に接続することを可能にする開口部を備え、
   前記変更手段は、前記開閉検知手段が閉を検知し且つ前記着脱検知手段が着を検知したときのみ、前記高電圧機器と前記外部機器との電気的な接続を行うことを特徴とする高電圧装置。
2. 前記接続手段は、前記外部機器から前記高電圧機器に電力を供給する入力コネクタである請求項１に記載の高電圧装置。
3. 前記開閉検知手段及び前記着脱検知手段は、互いに直列に接続されるインターロックスイッチである請求項１又は２に記載の高電圧装置。

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