JP5421145B2 - コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、高電圧機器の保守および点検を安全に行なう高電圧機器に採用されるインターロック機構を有するコネクタに関する。

たとえば、ハイブリッド車や電気自動車の構造において、ブレーカ装置および高電圧機器を客室および荷室から隔絶した空間に配置し、保守用リッドで覆って閉空間内に収容するよう構成されている。高電圧機器の保守および点検に際しては、作業者の高電圧に対する安全性の確保のために、充分な安全対策が必要不可欠になる。

高電圧に対する安全性の確保のために、保護カバーを取り外すと回路が遮断されるインターロック機構を有するコネクタを開示する文献として下記特許文献１および特許文献２が挙げられる。図５に、インターロック機構を有するコネクタの一例を示す。図５は、内部にインバータ回路が収納された高電圧機器収納箱６００の側面に設けられたコネクタを示している。インバータ回路には、たとえば回転電機として、フロントモータジェネレータ、リヤモータジェネレータ、または、スタータジェネレータ等が３相パワーケーブルを用いて接続される。

第１コネクタ５１０には、フロントモータジェネレータが３相パワーケーブルを用いて接続され、Ｕ相端子５１０Ｕ、Ｖ相端子５１０Ｖ、およびＷ相端子５１０Ｗを有する。第２コネクタ５２０には、リヤモータジェネレータが３相パワーケーブルを用いて接続され、Ｕ相端子５２０Ｕ、Ｖ相端子５２０Ｖ、およびＷ相端子５２０Ｗを有する。第３コネクタ５３０には、リヤモータジェネレータが３相パワーケーブルを用いて接続され、Ｕ相端子５３０Ｕ、Ｖ相端子５３０Ｖ、およびＷ相端子５３０Ｗを有する。

これら第１コネクタ５１０、第２コネクタ５２０、および第３コネクタ５３０は、１つの側壁５５０に取り囲まれ、第１コネクタ５１０、第２コネクタ５２０、および第３コネクタ５３０を覆うように、側壁５５０に対して着脱可能に設けられる保護カバー５６０を有している。

また、保護カバー５６０を高電圧機器収納箱６００の側面から取り外した場合に、第１コネクタ５１０、第２コネクタ５２０、および第３コネクタ５３０への電流の流れを遮断するインターロック機構が設けられる。第１コネクタ５１０の近傍には、インターロックコネクタ５４１が設けられ、保護カバー５６０には、インターロックコネクタ５４１に挿入されることでＯＮ状態が得られるインターロックピン（図示省略）が設けられている。

上記構成からなるコネクタにおいては、保護カバー５６０を取り外すことで、インターロックコネクタ５４１からインターロックピンが引き抜かれ、各コネクタへの電流の流れが遮断されることで、作業者の高電圧に対する安全性を確保している。

しかし、３つのコネクタが共通の側壁５５０で取り囲まれる構造であるため、設計上の制約が多く、高電圧機器収納箱の小型化を図る際の障害となる。また、設計の自由度を上げるために、各コネクタのそれぞれに側壁を設け、各コネクタ毎にインターロック機構を設けることも考えられる。しかし、単純にインターロック機構を設けたのでは、各コネクタにインターロック機構が付加された領域の分だけコネクタの大型化を招くことになる。

特開２００５−１４３２００号公報 特開２００４−１１２９０２号公報

この発明が解決しようとする課題は、各コネクタ毎に単純にインターロック機構を設けたのでは、各コネクタにインターロック機構が付加された領域の分だけコネクタの大型化を招く点にある。したがって、この発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、各コネクタ毎にインターロック機構を付加した場合であっても、コネクタの大型化を招くことのない構造を備えるコネクタを提供することにある。

この発明に基づいたコネクタにおいては、第１電気ケーブルが接続される第１コネクタ端子と、第２電気ケーブルが接続され、上記第１コネクタ端子に並んで配置される第２コネクタ端子と、上記第１コネクタ端子および上記第２コネクタ端子を取り囲む側壁と、上記第１コネクタ端子および第２コネクタ端子を覆うように、上記側壁に対して着脱可能に設けられる保護カバーと、上記保護カバーを上記側壁から取り外した状態において、上記第１コネクタ端子および上記第２コネクタ端子への電流の流れを遮断するインターロック機構とを備えている。

上記インターロック機構は、インターロックコネクタと、上記インターロックコネクタに挿入されることで、上記第１コネクタ端子および上記第２コネクタ端子への電流の流れがＯＮ状態となるインターロックピンとを含む。

上記インターロックコネクタは、上記第１コネクタ端子と上記第２コネクタ端子との間に配設され、上記インターロックピンは、上記保護カバーが上記側壁に装着された状態において、上記インターロックコネクタに挿入され得るように上記保護カバーに配設される。

上記コネクタの他の形態においては、上記第１コネクタ端子および上記第２コネクタ端子に並んで配置される、第３電気ケーブルが接続される第３コネクタ端子をさらに備え、上記第２コネクタ端子および上記第３コネクタ端子には、電流センサが接続され、上記第１コネクタ端子と上記第２コネクタ端子との間隔は、上記第２コネクタ端子と上記第３コネクタ端子との間隔よりも広い。

上記コネクタの他の形態においては、当該コネクタは、インバータユニットと回転電機との接続に用いられ、上記第１コネクタ端子は、Ｕ相端子であり、上記第２コネクタ端子は、Ｖ相端子であり、上記第３コネクタ端子は、Ｗ相端子である。

上記コネクタの他の形態においては、当該コネクタを２以上有する。

この発明に基づいたコネクタによれば、各コネクタ毎にインターロック機構を付加した場合であっても、コネクタの大型化を招くことのない構造を備えるコネクタを提供することが可能になる。

実施の形態におけるコネクタが採用されるインバータユニットを搭載した車両のパワートレインを示す図である。 実施の形態における第１コネクタおよび第２コネクタの構造を示す図である。 実施の形態における第１コネクタおよび第２コネクタの保護カバーの構造を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 実施の形態における第１コネクタおよび第２コネクタの内部構造を示す図である。 背景技術におけるコネクタの構造を示す図である。

本発明に基づいた実施の形態におけるコネクタについて、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

図１は、本発明に基づいた実施の形態にけるコネクタが採用される高電圧機器収納箱にインバータ回路が収納されたインバータユニットを説明する。このインバータ回路は、車両に搭載された二次電池から供給された直流電力を３相交流電力に変換して、３相回転電機であるモータジェネレータに供給する。

この高電圧コネクタは、このインバータユニットの入力側と出力側とに取り付けられる。以下の説明においては、出力側の高電圧コネクタについて説明するが、本発明はインバータ回路に限定されないし、出力側の高電圧コネクタにも限定されない。さらに、本実施の形態においてはハイブリッド車に搭載される場合を説明するが、本発明は、ハイブリッド車両に限定されるものではなく、電気自動車や燃料電池車を含む車両一般に広く適用が可能である。また、以下の説明では、車両の運転者、搭乗者などの一般ユーザや、整備工場の整備担当者を含めて作業者という。

本実施の形態にかかるインバータユニットが搭載される車両は、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、フロント側とリヤ側とに搭載され、二次電池により供給された電力により駆動する。

図１に示すブロック図を参照して、この車両は、ニッケル水素電池、リチュウムイオン電池などを用いた二次電池１００と、走行用の回転電機としてのモータジェネレータであるフロントモータジェネレータ７００およびリヤモータジェネレータ８００と、エンジンを始動させるための回転電機としてのスタータジェネレータ９００と、これらのモータジェネレータ７００，８００、およ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５００と、二次電池１００とインバータユニット５００との間に設けられたシステムメインリレー２００と、インバータユニット５００のインターロック機構５４０に連動してシステムメインリレー２００を制御するＨＶ＿ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを含む。

フロントモータジェネレータ７００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５００を介して供給された電力により前輪を駆動し、または、前輪により駆動されて回生発電を行なう。リヤモータジェネレータ８００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５００を介して供給された電力により後輪を駆動し、または、後輪により駆動されて回生発電を行なう。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。

スタータジェネレータ９００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もつ。エンジンの間欠運転時にエンジンを始動するとともに、フロントモータジェネレータ７００による発電の補助を行なう。

システムメインリレー２００は、詳しくは後述するようにＨＶ＿ＥＣＵ３００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５００への給電を遮断する。なお、本実施の形態にかかるインバータユニット５００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が収納される。

二次電池１００、インバータユニット５００、フロントモータジェネレータ７００、リヤモータジェネレータ８００、およびスタータジェネレータ９００は、３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５００とフロントモータジェネレータ７００とは、インバータユニット５００の第１コネクタ５１０を介して３相パワーケーブル６１０により接続される。

インバータユニット５００とリヤモータジェネレータ８００とは、インバータユニット５００の第２コネクタ５２０を介して３相パワーケーブル６２０により接続される。インバータユニット５００とスタータジェネレータ９００とは、インバータユニット５００の第３コネクタ５３０を介して３相パワーケーブル６３０により接続される。

このように、インバータユニット５００に接続される３相パワーケーブル６１０，６２０，６３０は、インバータユニット５００と第１コネクタ５１０、第２コネクタ５２０、および第３コネクタ５３０により接続されている。

次に、図２から図４を参照して、第１コネクタ５１０および第２コネクタ５２０の詳細構造について説明する。図２は第１コネクタ５１０および第２コネクタ５２０の構造を示す平面図、図３は保護カバーの構造を示す図、図４は第１コネクタ５１０および第２コネクタ５２０の内部構造を示す図である。なお、第３コネクタ５３０の構造は、第１コネクタ５１０および第２コネクタ５２０の構造と同じであるため、重複する説明は行なわない。

（第１コネクタ５１０）
図１を参照して、第１コネクタ５１０は、第１電気ケーブルとしてＵ相ケーブルが接続される第１コネクタ端子５１０Ｕと、第２電気ケーブルとしてＶ相ケーブルが接続される第２コネクタ端子５１０Ｖと、第３電気ケーブルとしてＷ相ケーブルが接続される第３コネクタ端子５１０Ｗとを有する。第１コネクタ端子５１０Ｕと、第２コネクタ端子５１０Ｖと、第３コネクタ端子５１０Ｗとは、それぞれ所定の間隙を隔てて並んで配置されている。

第１コネクタ端子５１０Ｕ、第２コネクタ端子５１０Ｖ、および第３コネクタ端子５１０Ｗは、側壁５５０に取り囲まれている。また、この側壁５５０には、第１コネクタ端子５１０Ｕ、第２コネクタ端子５１０Ｖ、および第３コネクタ端子５１０Ｗを覆うように、この側壁５５０に対してねじ等の締結部材を用いて着脱可能に設けられる保護カバー５６０を有する。

保護カバー５６０を側壁５５０から取り外した状態において、第１コネクタ端子５１０Ｕ、第２コネクタ端子５１０Ｖ、および第３コネクタ端子５１０Ｗへの電流の流れを遮断するインターロック機構５４０が設けられている。

このインターロック機構５４０は、インターロックコネクタ５４１と、インターロックコネクタ５４１に挿入されることで、第１コネクタ端子５１０Ｕおよび第２コネクタ端子５１０Ｖへの電流の流れがＯＮ状態となるインターロックピン５４２とを含んでいる。インターロックコネクタ５４１は、第１コネクタ端子５１０Ｕと第２コネクタ端子５１０Ｖとの間に配設されている。

図２を参照して、保護カバー５６０は、側壁５５０による開口部を塞ぐ矩形形状を有し、対角線上の位置には、耳部５６０ｂおよび固定用孔５６０ｃが設けられている。また、保護カバー５６０の裏面側には、保護カバー５６０が側壁５５０に装着された状態において、第１コネクタ端子５１０Ｕに挿入され得る位置にインターロックピン５４２が取り付けられている。

（第２コネクタ５２０）
再び図１を参照して、第２コネクタ５２０は、第１電気ケーブルとしてＵ相ケーブルが接続される第１コネクタ端子５２０Ｕと、第２電気ケーブルとしてＶ相ケーブルが接続される第２コネクタ端子５２０Ｖと、第３電気ケーブルとしてＷ相ケーブルが接続される第３コネクタ端子５２０Ｗとを有する。第１コネクタ端子５２０Ｕと、第２コネクタ端子５２０Ｖと、第３コネクタ端子５２０Ｗとは、それぞれ所定の間隙を隔てて並んで配置されている。

第１コネクタ端子５２０Ｕ、第２コネクタ端子５２０Ｖ、および第３コネクタ端子５２０Ｗは、側壁５５０に取り囲まれている。また、この側壁５５０には、第１コネクタ端子５２０Ｕ、第２コネクタ端子５２０Ｖ、および第３コネクタ端子５２０Ｗを覆うように、この側壁５５０に対してねじ等の締結部材を用いて着脱可能に設けられる保護カバー５６０を有する。第１コネクタ５１０および第２コネクタ５２０においては、同じ形状の保護カバー５６０が用いられる。

次に、図４を参照して、第１コネクタ５１０に設けられる第１電流センサ５１０ａおよび第２コネクタ５２０に設けられる第２電流センサ５２０ａについて説明する。第１コネクタ５１０は基板５７０に配設され、第１電流センサ５１０ａは、電流検出相としての第２コネクタ端子５１０Ｖと第３コネクタ端子５１０Ｗとに取り付けられる。第１電流センサ５１０ａは２相一体型であり、電流センサの大きさと必要絶縁距離（Ｗ２）が予め定められている。

一方、第１コネクタ端子５１０Ｕと第２コネクタ端子５１０Ｖとの間の必要絶縁距離（Ｗ１）は、電流センサには影響を受けない。そこで、第１コネクタ端子５２０Ｕと第２コネクタ端子５２０Ｖとの間に、インターロックコネクタ５４１を配置している。本実施の形態においては、Ｗ１＞Ｗ２の寸法関係となる。

同様に、第２コネクタ５２０も基板５７０に配設され、第２電流センサ２５０ａは、電流検出相としての第２コネクタ端子５２０Ｖと第３コネクタ端子５２０Ｗとに取り付けられる。第２電流センサ５２０ａは２相一体型であり、電流センサの大きさと必要絶縁距離（Ｗ２）が予め定められている。

一方、第１コネクタ端子５２０Ｕと第２コネクタ端子５２０Ｖとの間の必要絶縁距離（Ｗ１）は、電流センサには影響を受けない。そこで、第１コネクタ端子５２０Ｕと第２コネクタ端子５２０Ｖとの間に、インターロックコネクタ５４１を配置している。本実施の形態においては、Ｗ１＞Ｗ２の寸法関係となる。なお、基板５７０より上方側が、インバータユニット５００の表面側に露出している。

ここで、第２コネクタ端子５１０Ｖ，５２０Ｖと第３コネクタ端子５１０Ｗ，５２０Ｗとの間の距離（Ｗ２）は、電流センサの大きさと必要絶縁距離（Ｗ２）との関係から所定の距離に定められていた。したがって、この間にインターロック機構を設けた場合には、２相一体型の電流センサを廃止して、端子毎に電流センサを配置する必要が生じるため、端子間の距離（Ｗ２）が、必要以上に大きくなってしまう。

一方、第１コネクタ端子５１０Ｕ，５２０Ｕと第２コネクタ端子５１０Ｖ，５２０Ｖとの間の距離（Ｗ１）は、電流センサによる制約を受けず必要絶縁距離が確保できれば良いため、第１コネクタ端子５１０Ｕ，５２０Ｕと第２コネクタ端子５１０Ｖ，５２０Ｖとの間にインターロックコネクタ５４１，５２０Ｓを配置しても、第１コネクタおよび第２コネクタの大型化を招くことはない。

よって、本実施の形態におけるコネクタ構造によれば、各コネクタ毎にインターロック機構５４０を付加した場合であっても、各コネクタの大型化を招くことのない構造を備えるコネクタを提供することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１００ 二次電池、２００ システムメインリレー、３００ ＨＶ＿ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、５００ インバータユニット、５１０ 第１コネクタ、５１０Ｕ，５２０Ｕ 第１コネクタ端子、５１０Ｖ，５２０Ｖ 第２コネクタ端子、５１０Ｗ，５２０Ｗ 第３コネクタ端子、５１０ａ 第１電流センサ、５２０ 第２コネクタ、５２０ａ 第２電流センサ、５３０ 第３コネクタ、５４０ インターロック機構、５４１ インターロックコネクタ、５４２ インターロックピン、５５０ 側壁、５６０ 保護カバー、５６０ｂ 耳部、５６０ｃ 固定用孔、５７０ 基板、６１０，６２０，６３０ ３相パワーケーブル、７００ フロントモータジェネレータ、８００ リヤモータジェネレータ、９００ スタータジェネレータ。

Claims (3)

1. 第１電気ケーブルが接続される第１コネクタ端子と、
   第２電気ケーブルが接続され、前記第１コネクタ端子に並んで配置される第２コネクタ端子と、
   前記第１コネクタ端子および前記第２コネクタ端子を取り囲む側壁と、
   前記第１コネクタ端子および前記第２コネクタ端子を覆うように、前記側壁に対して着脱可能に設けられる保護カバーと、
   前記保護カバーを前記側壁から取り外した状態において、前記第１コネクタ端子および前記第２コネクタ端子への電流の流れを遮断するインターロック機構と、を備え、
   前記インターロック機構は、インターロックコネクタと、前記インターロックコネクタに挿入されることで、前記第１コネクタ端子および前記第２コネクタ端子への電流の流れがＯＮ状態となるインターロックピンと、を含み、
   前記インターロックコネクタは、前記第１コネクタ端子と前記第２コネクタ端子との間に配設され、
   前記インターロックピンは、前記保護カバーが前記側壁に装着された状態において、前記インターロックコネクタに挿入され得るように前記保護カバーに配設され、
   前記第１コネクタ端子および前記第２コネクタ端子に並んで配置される、第３電気ケーブルが接続される第３コネクタ端子をさらに備え、
   前記第２コネクタ端子および前記第３コネクタ端子には、電流センサが接続され、
   前記第１コネクタ端子と前記第２コネクタ端子との間隔は、
   前記第２コネクタ端子と前記第３コネクタ端子との間隔よりも広い、コネクタ。
2. 当該コネクタは、インバータユニットと回転電機との接続に用いられ、
   前記第１コネクタ端子は、Ｕ相端子であり、
   前記第２コネクタ端子は、Ｖ相端子であり、
   前記第３コネクタ端子は、Ｗ相端子である、請求項１に記載のコネクタ。
3. 当該コネクタを２以上有する、請求項１または２に記載のコネクタ。

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