JP2003125531A - ハイブリッド車用電源回路の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電源ケーブル用コネクタ接続機器から外れた場
合、接続機器や人体に損傷を与えず、また、火災などの
災害の発生を防止したハイブリッド車用電源電源回路の
安全装置を提供することを目的とする。 【解決手段】電源コネクタ１０は、絶縁性ハウジング３
の中に、内周が接続導体と接続され、外周が電源ケーブ
ル４のシールド線４３と接続したシールドリング３５に
よりシールドされたソケットコンタクト３３及び導電性
を有する電極１が収容され、前記シールド線４３と前記
電極１は静電容量の測定・電源制御回路と接続する。静
電容量の測定・電源制御回路は、電源ケーブル４のシー
ルド線４３と電極１との間の静電容量を変換器で測定
し、一定以下の静電容量であれば、電流遮断回路により
電源ケーブル４への通電を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車
（ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）
用電源回路の安全装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車は、例えば、化石燃料に
よりエンジンを回転し、そのエネルギーを電気に変換
し、その電気エネルギーを走行用モータに供給すること
により車両を駆動するシステムを有している。このた
め、直流を交流に変換するインバータとバッテリ、イン
バータとモータとの間には電源用ケーブルが接続されて
いる。電源用ケーブルには車両の各種機器と接続するた
めの専用コネクタが取り付けられている。

【０００３】例えば、モータの電力供給のために用いら
れる電源ケーブルは、２５ｋＷのモータに使用する場
合、バッテリ電圧４２Ｖで最大６００Ａの電流供給が必
要となるため、電力ケーブルのみならず電源ケーブル用
コネクタもその電流に耐えうるものが使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電源ケ
ーブル用コネクタによると、電源ケーブルに大電流が流
れるために、電源ケーブル用コネクタが接続機器から外
れた場合には、火花が発生して、接続機器の焼損、人体
の火傷、火災などの災害が発生するという問題がある。

【０００５】従って、本発明の目的は、電源ケーブル用
コネクタが接続機器から外れた場合であっても、接続機
器や人体に損傷を与えず、また、火災などの災害の発生
を防止したハイブリッド車用電源回路の安全装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、電源から電源コネクタ付き電源ケーブル
を介して電力機器へ電力を供給するハイブリッド車用電
源回路の安全装置において、前記電源コネクタの内部に
形成され、その着脱に基づいて静電容量が変化するコン
デンサと、前記車両搭載機器への電力を遮断する遮断回
路と、前記静電容量の変化を検出して前記遮断回路に電
力を遮断させる制御回路とを備えたことを特徴とするハ
イブリッド車用電源回路の安全装置を提供する。

【０００７】また、前記コンデンサは、前記電源コネク
タのハウジング内に設けられ、前記制御回路に接続され
た検出用電極と、前記電源ケーブルのシールド層によっ
て構成されることを特徴とするハイブリッド車用電源回
路の安全装置を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明によるハイブリッド車用電
源回路の安全装置についての実施の形態を説明する。

【０００９】図１は、本発明による電源ケーブル用コネ
クタを示し、電源ケーブルと接続された雌と他の接続機
器に接続される雄を示す図である。

【００１０】電源コネクタ１０は、絶縁性ハウジング３
を外装とし、絶縁性ハウジング３の中には、電源ケーブ
ル４の導体４０、導体４０と接続されて機器側（バッテ
リ、インバータ、モータなど）の接続導体と接続するた
めのソケットコンタクト３３、リード線２に接続された
電極１などが収納されている。

【００１１】絶縁性ハウジング３は、電源ケーブル４側
が小径、他の接続機器側が大径に形成されている。絶縁
性ハウジングの小径側３ｂの内側に、電源ケーブル４の
固定、防塵などのためのワイヤスペーサ３１、ラバープ
ラグ３２が取り付けられている。絶縁性ハウジング３の
大径側３ａには、接続機器側のピンコンタクト７の先端
のピン部７１と導体４０とを接続するための円筒状の穴
があけられたソケットコンタクト３３を有している。

【００１２】ソケットコンタクト３３の外周のソケット
ケース３４の外周は、シールドリング３５によりシール
ドされている。従って、ソケットコンタクト３３をシー
ルドすることとなる。このシールドリング３５は、電源
ケーブル４のシールド線４３と接続している。

【００１３】ピンコンタクト７の先端のピン部７１の周
囲には、ピン部７１を保護するとともに、ソケットケー
ス３４とシールリング３６を介して嵌合し、防塵などの
役目を果たすカバー７２が設けられている。

【００１４】また、絶縁性ハウジング３の大径側３ａの
上部は、キャップハウジング３７として下部より大径と
なっている。これは、ピンコンタクト７のカバー７２と
嵌合したときに、両者の回転を防止するためである。カ
バー７２と連続するピンコンタクトの外周７３は、ねじ
切りされ、図示しないナットによりピンコンタクト７を
パネルなどに固定する。なお、絶縁性ハウジング３の大
径側３ａは、小径側３ｂ方向にスライドでき、ピン部を
含むピンコンタクト７との係合を確実にするとともに、
着脱も容易にできるようになっている。

【００１５】絶縁性ハウジング３は、ポリフェニレンサ
ルファイド、ポリブチレンテレフタレート、架橋ポリエ
チレンなどにより作製する。

【００１６】電極１は、所定の表面積を有する導電性材
料により作製され、外被を絶縁性材料で被覆したリード
線２が取り付けられている。リード線２は、他端が静電
容量の変化を検出する変換器に接続される。リード線２
は、電源ケーブル４の表面又はシース内に配置されて静
電容量の測定・電源制御回路が取り付けられている場所
まで延長される。

【００１７】電源ケーブル４の導体４０は、後述する電
源遮断回路に接続され、シールド線４３は、接地され
る。このことから、ソケットコンタクト３３及び電源ケ
ーブル４の導体４０をシールドするシールドリング３５
およびシールド線４３と電極１との間でコンデンサを形
成することとなる。

【００１８】なお、Ｌは、後述する引抜き長さであり、
ソケットコンタクト３３からピン部７１がどのくらい引
抜かれているかを示す長さである。

【００１９】図２及び図３は、リード線２の引き回しの
説明図である。図２（ａ）は、リード線２が電源ケーブ
ル４のシース４２内に配置される例を示し、図２（ｂ）
は、電源ケーブル４の断面図を示す。符号４１は、導体
４０とシールド線４３の間の絶縁体、１ａは、電極１と
リード線２との接点部である。図３（ａ）は、リード線
２が電源ケーブル４の表面に配置される例を示し、図３
（ｂ）は、リード線２を含む電源ケーブル４の断面図を
示す。

【００２０】上記の電源コネクタ１０は、接続される機
器側のピンコネクト７の先端のピン部７１がソケットコ
ンタクト３３に挿入されることによって、他の機器と接
続される。

【００２１】図４は、静電容量の測定・電源制御回路５
０の一例を示す図である。静電容量の測定・電源制御回
路５０は、電源ケーブル４のシールド線４３、すなわ
ち、シールド線４３に接続されたシールドリング３５と
絶縁性ハウジング３内に設けられた電極１との間に発振
器５１により高周波電圧を印加し、変換器５２によりシ
ールドリング３５と電極１との間の電流を所定時間ごと
に測定し、得られた電流値から静電容量を算出する。算
出された静電容量Ｃが変化した場合、その変化を検出回
路５４で検出して、一定以上の変化があれば、電流遮断
回路５５により電源ケーブル４を経由する各種機器への
通電を遮断する。高周波電圧の使用周波数は、１ｋＨｚ
から１ＭＨｚ程度である。変換器５２は、抵抗ユニット
又は巻き線を利用したインダクタンスユニットである。

【００２２】ここで、静電容量Ｃは、 （ε：誘電率、Ｓ：電極面積、ｄ：導体と電極との厚
さ） で定まり、高周波電圧を一定とすると、検出電流Ｉは、

【００２３】Ｉ＝ωＣＶ （ω:２πｆ、Ｃ：静電容
量、Ｖ：高周波電圧、ｆ：周波数） で表わされ、ωとＶが一定であることから、変換器５２
により電流Ｉの変化を測定することで、静電容量を知る
ことができる。また、電流が変化することが測定できれ
ば、静電容量の変化を知ることができる。更に、誘電率
が変化すれば、静電容量も変化することがわかる。

【００２４】すなわち、電極１に近接するピンコンタク
ト７のピン部７１がソケットコンタクト３３と完全に嵌
合しているときは、一定の静電容量であるが、ピン部７
１がソケットコンタクト３３に不十分な嵌合をしている
ときには、ピン部７１とソケットコンタクト３３の位置
関係が完全に嵌合している場合と異なるため、ピン部７
１の位置により静電容量が変化する。そこで、変換器５
２により電流を測定し、得られた電流値から静電容量を
算出する。得られた静電容量を検出回路５４で検出し、
所定値以下になれば、ソケットコンタクト３３からピン
部７１が抜けたかあるいは抜けかかっていると判断し、
電源遮断回路５５に電源ケーブル４の通電を遮断する信
号を送り、電源遮断回路５５において、電源ケーブル４
とバッテリなどとの間の通電を遮断する。

【００２５】図５は、ピンコンタクトの先端のピン部７
１がソケットコンタクト３３からどれくらい抜けたかに
よって、静電容量がどのように変化するかを示す図であ
る。図５（ａ）は、電源ケーブル４のシールド線４３と
電極１に取り付けられたリード線２との間に静電容量計
９を取り付けて、静電容量を測定する場合の説明図であ
る。引抜き長さＬは、ピンコンタクトのピン部がソケッ
トコンタクトからどのくらい抜けたかを意味する。図５
（ｂ）は、静電容量と引抜き長さとの関係を示す図であ
る。縦軸に静電容量（ｐＦ）、横軸にピン部の引抜き長
さ（ｍｍ）をとると、静電容量は、引抜き長さに対し直
線的に変化することが認められる。

【００２６】従って、電極と電源ケーブルのシールド線
との間の静電容量を測定し、静電容量が一定値以下にな
れば電源ケーブルへの通電を遮断することで、電源コネ
クタが接続機器の接続導体から外れることによる火花の
発生を防止でき、機器や人体への損傷、火災などの災害
の発生をなくすことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電源
ケーブルによれば、電源コネクタが接続機器の接続導体
から外れた場合や外れるおそれがあるときに電源ケーブ
ルへの通電を遮断することとしたため、電源コネクタが
接続機器の接続導体から外れたときに火花が発生しない
ので、接続機器や人体に損傷を与えず、また、火災など
の災害の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による電源ケーブル用コネクタを他の
機器の接続金具と接続した状態を示す図である。

【図２】 リード線をシース内に配置した図である。

【図３】 リード線をシース表面に配置した図である。

【図４】 静電容量の測定・電源制御回路の一例を示す
図である。

【図５】 静電容量とピン部の引抜き長さの関係を示す
図である。

【符号の説明】

１ 電極 ２ リード線 ３ 絶縁性ハウジング ３ａ 大径側 ３ｂ 小径側 ４ 電源ケーブル ７ ピンコンタクト ９ 静電容量計 １０ 電源コネクタ ３１ ワイヤスペーサ ３２ ラバープラグ ３３ ソケットコンタクト ３４ ソケットケース ３５ シールドリング ３６ シールリング ３７ キャップハウジング ４０ 導体 ４１ 絶縁体 ４２ シース ４３ シールド線 ５０ 静電容量の測定・電源制御回路 ５１ 発振器 ５２ 変換器 ５４ 検出回路 ５５ 電源遮断回路 ７１ ピン部 ７２ カバー ７３ ピンコンタクトの外周

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 道晃 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内 (72)発明者 薄田 新一 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内 Ｆターム(参考） 5G004 AA04 AB03 BA05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源から電源コネクタ付き電源ケーブル
   を介して電力機器へ電力を供給するハイブリッド車用電
   源回路の安全装置において、 前記電源コネクタの内部に形成され、その着脱に基づい
   て静電容量が変化するコンデンサと、 前記車両搭載機器への電力を遮断する遮断回路と、 前記静電容量の変化を検出して前記遮断回路に電力を遮
   断させる制御回路とを備えたことを特徴とするハイブリ
   ッド車用電源回路の安全装置。
2. 【請求項２】 前記コンデンサは、前記電源コネクタの
   ハウジング内に設けられ、前記制御回路に接続された検
   出用電極と、前記電源ケーブルのシールド層によって構
   成されることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド
   車用電源回路の安全装置。