JP2004303957A

JP2004303957A - 電源ケーブルの端子接続構造

Info

Publication number: JP2004303957A
Application number: JP2003095103A
Authority: JP
Inventors: Fukue Ida; 富久枝井田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】簡単な構成で、電源ケーブルを端子接続する際の組み付け工数の低減および良好な組み付け作業性を実現することのできる電源ケーブルの端子接続構造を提供する。
【解決手段】インバータケース５０の上面に固設する端子面の開放端に対向してリング部材６９ａ〜６９ｃを立設する。各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃを、各ケーブルレーン６２ａ〜６２ｃ上に配線されて端子接続される際に、その中途をリング部材６９ａ〜６９ｃに挿通保持することにより、高剛性なパワーケーブル２７ａ〜２７ｃをインバータケース５０側で支持することができるので、端子台５９を必要以上の高強度に構成する必要がなく、端子台５９の構成を簡素化することができる。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、大容量パワーケーブル等の電源ケーブルを端子台上で接続する電源ケーブルの端子接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においては、モータジェネレータを用いた簡易ハイブリッドシステム、電動４輪駆動システム、電磁駆動弁、電動パワーステアリング、電動カーエアコン、電動ブレーキ、電動シャーシコントロール、フロントガラスの急速霜取り装置、シートヒータ等の各装備を高いクオリティで実現することを目的として、車載電気負荷の定格電圧を１４Ｖから４２Ｖへと昇圧化させることが検討されており、これに伴い、車載のバッテリ電圧を１２Ｖから３６Ｖへと昇圧化させることが検討されている。
【０００３】
このような電気負荷の昇圧化への移行期間には、電気負荷の変更に伴うコストの高騰を抑制するため、これらの昇圧化は、当該昇圧化によってより多くのメリットを享受可能なものから段階的に導入されることが望ましい。この場合、昇圧化によって見込まれる最も大きなメリットの１つとして、高出力なモータジェネレータを用いて簡易ハイブリッドシステムを構築することで燃費向上等を実現することが考えられる。そこで、近年では、３６Ｖバッテリと１２Ｖバッテリとをともに搭載し、例えばモータジェネレータ、電磁クラッチ、及びオートマチックトランスミッション用の電動オイルポンプ等を３６Ｖバッテリで駆動するとともに、その他の電気負荷を１２Ｖバッテリで駆動する技術が提案され実用化されている。
【０００４】
ところで、上述のように３６Ｖバッテリと１２Ｖバッテリとを備えた車両においては、両バッテリを狭隘なエンジンルーム内に同時に搭載することが困難となる。また、車両にモータジェネレータを採用した場合には、インバータ装置を新たに搭載する必要がある。さらに、モータジェネレータによる発電電圧を降圧させて１２Ｖバッテリ等にも給電するためには、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を新たに搭載する必要がある。
【０００５】
これらに対処し、例えば非特許文献１には、３６Ｖバッテリ及び１２Ｖバッテリをラゲージルーム内に配設するとともに、各バッテリをラゲージルーム内に配設することでエンジンルーム内に確保されたスペースに、インバータ装置にＤＣ−ＤＣコンバータが一体的に併設されたパワーコントロールユニットを配設する技術が開示されている。
【０００６】
また、このようなパワーコントロールユニットを備えた車両において、モータジェネレータから延設する大容量の電源ケーブルをインバータ装置に端子接続するための技術として、例えば非特許文献２には、インバータ装置に固設された端子台と、三相の電源ケーブルの中途を一体的に連結する連結部材とをボルトで仮止めし、そして端子台に配設された３相交流の各交流端子と各電源ケーブルとを個々に接続し、その後、仮止めしたボルトを完全締結し、さらに端子カバー（ターミナルカバー）を端子台に冠設して端子台内部を密封する技術が開示されている。
【０００７】
【非特許文献１】
トヨタ自動車株式会社編集「クラウン、クラウンマジェスタ、クラウンエステート新型車解説書」２００１年８月２０日発行、Ｐ０−２、Ｐ１−２〜１−７、Ｐ１−１２〜１−２１
【０００８】
【非特許文献２】
トヨタ自動車株式会社編集「クラウン、クラウンマジェスタ、クラウンエステート修理書／追補版」２００１年８月２０日発行、Ｐ８４−４７，Ｐ８４−５３
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大容量の電源ケーブルは一般に高剛性な太径のケーブルで構成されるため、上述の非特許文献２に開示された技術のように、複数の電源ケーブルを連結部材で端子台に仮止めし、個々の電源ケーブルを各交流端子に接続し、仮止めした連結部材を完全締結することは、組み付け工数の増大に繋がると共に、作業性の点で問題がある。
【００１０】
また、上述の非特許文献２に開示された技術においては、高剛性な電源ケーブルを支持するため、インバータ装置に対する端子台の取付強度や端子台自身の強度等を十分に確保する必要があり、端子台等の構造を複雑化させる虞がある。
【００１１】
また、上述の非特許文献２に開示された技術のように端子台内部を密封構造とすることは構造の複雑化やメンテナンス性の低下等を招く虞がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で組み付け工数の低減および良好な組み付け作業性を実現することのできる電源ケーブルの端子接続構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明による電源ケーブルの端子接続構造は、電源ケーブルを端子接続する端子台と、上記端子台を固設するケース上で上記端子台に対向して立設され上記電源ケーブルの中途を挿通保持する保持手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の発明による電源ケーブルの端子接続構造は、請求項１記載の発明において、上記電源ケーブルはシールド部材が巻装されたシールドケーブルであって、上記保持手段は、上記電源ケーブルを挿通保持した際に上記シールド部材を接地することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の発明による電源ケーブルの端子接続構造は、請求項１または請求項２記載の発明において、上記端子台は、上記電源ケーブルを端子接続する端子接続面上に排水孔を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４記載の発明による電源ケーブルの端子接続構造は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発明において、上記端子台は、上記電源ケーブルを端子接続する端子接続面の下方に排水用の傾斜面を有することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５記載の発明による電源ケーブルの端子接続構造は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発明において、上記電源ケーブルは、複数本の電源ケーブルから構成され、モータジェネレータに配設された複数の端子とインバータに配設された複数の端子とを接続することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジンルーム内の要部を示す平面図、図２はエンジン及びパワーコントロールユニットを示す正面図、図３は車載の電気回路の概略構成図、図４はパワーコントロールユニットの斜視図、図５はパワーコントロールユニットの要部を示す正面図、図６は端子台の要部を示す斜視図、図７は端子台の要部断面図、図８は図７のＩ−Ｉ断面図、図９はパワーケーブルの要部断面図である。
【００１９】
図１において符号１は自動車等の車体を示す。本実施の形態において、車体１には、定格電圧が例えば４２Ｖに設定されたモータジェネレータ１０（後述する）や電動オイルポンプ（図示せず）等の各種４２Ｖ系負荷と、定格電圧が例えば１４Ｖに設定されたランプバルブ（図示せず）やオーディオ機器（図示せず）等の各種１２Ｖ系負荷とが搭載されている。そして、モータジェネレータ１０等の４２Ｖ系負荷を搭載することにより、車体１にはアイドルストップ機能等を高いクオリティで実現可能な簡易ハイブリッドシステムが構築されている。
【００２０】
また、定格電圧の異なる各電気負荷にそれぞれ対応して給電を行うため、車体１には、図示しないラゲージルーム内に、３６Ｖバッテリ５と、１２Ｖバッテリ６とが搭載されている（図３参照）。
【００２１】
図１，２に示すように、モータジェネレータ１０は車体１前部のエンジンルーム２内でエンジン３に併設されており、モータジェネレータ１０のプーリ１１は、エアコン用コンプレッサ１２のプーリ１３等とともに、図示しないベルトを介してエンジン３のクランクプーリ３ａに連結されている。ここで、本実施の形態において、エンジン３は車体１に対して縦置き配置される水平対向エンジンであり、モータジェネレータ１０及びコンプレッサ１２は、インテークマニホルド３ｂの前方で、エンジン３の上部に固設されている。
【００２２】
また、エンジンルーム２内において、モータジェネレータ１０の側方（図１の例では、左側方）には、パワーコントロールユニット２０が配設されている。
【００２３】
図３に示すように、パワーコントロールユニット２０は、インバータ装置２１と、このインバータ装置２１に一体的に併設するＤＣ−ＤＣコンバータ２２とを有して構成されている。
【００２４】
インバータ装置２１は、インテリジェントパワーモジュール２３と、励磁回路２４と、モータコントローラ２５とを有し、これらがインバータケース５０（後で詳述する）内に一体的に収容されて要部が構成されている。
【００２５】
インテリジェントパワーモジュール２３は、モータジェネレータ１０内に配設されたステータコイル１５のＵ相、Ｖ相、及びＷ相に大容量のパワーケーブル（電源ケーブル）２７ａ〜２７ｃを介して接続されているとともに、３６Ｖバッテリ５に電力線３１ａ，３１ｂを介して外部接続され、モータジェネレータ１０と３６Ｖバッテリ５との間の交流／直流変換等を行うようになっている。
【００２６】
また、励磁回路２４は、モータジェネレータ１０内に配設されたロータコイル１６に電力線２８を介して外部接続され、ロータコイル１６に励磁電流を供給するようになっている。
【００２７】
また、モータコントローラ２５は、モータジェネレータ１０内に配設された回転センサ１７や温度センサ１８等にハーネス２９を介して接続されているとともに、図示しないアイドルストップ制御装置等にハーネス３０（図４参照）を介して外部接続され、各種入力信号に基づいて、インテリジェントパワーモジュール２３の位相制御や励磁回路２４の励磁電流制御等を行うようになっている。
【００２８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、コンバータ本体２６を有し、このコンバータ本体２６が、インバータケース５０に一体的に併設するコンバータケース５１（後で詳述する）内に収容されて要部が構成されている。
【００２９】
コンバータ本体２６は、３６Ｖの直流電圧を１２Ｖの直流電圧に降圧するためのもので、インバータケース５０の内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されているとともに、電力線３２を介して１２Ｖバッテリ６に外部接続されている。
【００３０】
そして、パワーコントロールユニット２０は、アイドルストップ制御装置等からの信号に基づく制御を行うことで、モータジェネレータ１０を発電機或いはモータとして選択的に機能させる。すなわち、走行時等において、インバータ装置２１は、スイッチング制御等による充電圧及び発電量の調整を行うことでモータジェネレータ１０を発電機として機能させ、３６Ｖバッテリ５に対して電気エネルギーの充電を行う。また、インバータ装置２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して、１２Ｖバッテリ６に対しても電気エネルギーの充電を行う。その一方で、エンジン３のアイドルストップからの再始動時等において、インバータ装置２１は、３６Ｖバッテリ５からの給電制御を行うことでモータジェネレータ１０をモータとして機能させる。
【００３１】
次に、本実施の形態におけるパワーコントロールユニット２０の詳細な構造について説明する。
【００３２】
図１，４，５に示すように、インバータケース５０は、車幅方向に沿った偏平な略直方体形状をなす金属ケースで構成されている。このインバータケース５０の後側面には、上述のインテリジェントパワーモジュール２３、励磁回路２４、及びモータコントローラ２５等を内部に組み付けるための作業用開口部（図示せず）が開口されており、この作業用開口部はインバータケースカバー５５（図１参照）によって閉塞されている。
【００３３】
また、インバータケース５０の上面は各種外部接続端子を外部に露呈するための端子面として構成され、この端子面上には、三相の交流端子５６ａ〜５６ｃと、直流端子５７ａ，５７ｂとが配設されている。各交流端子５６ａ〜５６ｃは、インバータケース５０内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されており、インバータケース５０外部で各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃを介してモータジェネレータ１０に接続されるようになっている。一方、各直流端子５７ａ，５７ｂは、インバータケース５０内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されており、インバータケース５０外部で各電力線３１ａ，３１ｂを介して３６Ｖバッテリ５に接続されるようになっている。さらに、インバータケース５０の端子面上には、インバータケース５０内部で励磁回路２４に接続する電力線２８やモータコントローラ２５に接続するハーネス２９，３０を外部に延出するためのガイド部材５８が設けられている。
【００３４】
具体的に説明すると、図６〜図８に示すように、各交流端子５６ａ〜５６ｃは、インバータケース５０の上面に固設された端子台５９上に配設されている。
【００３５】
端子台５９は、例えば樹脂成型部材によって構成されるもので、３方を囲繞する壁部６０を上面に有して構成されている。また、壁部６０の内側には、一対のリブ６１が立設されており、これら壁部６０及びリブ６１によって、端子台５９の上面には、各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃの端部を個別に配線する袋状のケーブルレーン６２ａ〜６２ｃが区画形成されている。そして、これらケーブルレーン６２ａ〜６２ｃによって端子台５９上で各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃを別個に配線することにより、万が一端子台５９の内部に水滴等が進入した場合にも、各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃの短絡を効果的に防止することができる。
【００３６】
また、端子台５９の上面において、各ケーブルレーン６２ａ〜６２ｃの奥部には端子接続面６３ａ〜６３ｃが形成されており、これら端子接続面６３ａ〜６３ｃ上には各相の交流端子５６ａ〜５６ｃがそれぞれ配設されている。また、各端子接続面６３ａ〜６３ｃ上には、各交流端子５６ａ〜５６ｃに近接する位置に、排水孔６４が穿設されている。さらに、各ケーブルレーン６２ａ〜６２ｃには、当該ケーブルレーン６２ａ〜６２ｃの解放端側で端子接続面６３ａ〜６３ｃよりも下方に凹設する段部６５が設けられており、この段部６５によって形成される面上には、各端子接続面６３ａ〜６３ｃ側から各ケーブルレーン６２ａ〜６２ｃの開放端側に沿って下方に傾斜する排水用の傾斜面６６が設けられている。そして、端子台５９は、これら排水孔６４及び傾斜面６６を有することによって、万が一内部に水滴等が進入した場合にも、水滴等を端子接続面６３ａ〜６３ｃ上に残留させることなく速やかに外部に排出するようになっている。
【００３７】
一方、端子台５９の底面は、インバータケース５０の端子面上に開口された開口部６７を通じてインバータケース５０内に臨まされており、端子台５９の底面からはインテリジェントパワーモジュール２３に接続される各相のバスバー６８ａ〜６８ｃが露呈されている。各バスバー６８ａ〜６８ｃの一部は端子台５９内部に埋設されており、これら各バスバー６８ａ〜６８ｃは、端子台５９内部で各交流端子５６ａ〜５６ｃに接続されている。
【００３８】
また、図６，７に示すように、インバータケース５０の上面には、各ケーブルレーン６２ａ〜６２ｃの解放端に対向する保持手段としてのリング部材６９ａ〜６９ｃが立設されている。リング部材６９ａ〜６９ｃは、ケーブルレーン側（内側）の小径部と、その反対側（外側）の大径部とで構成されている。各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃは、各ケーブルレーン６２ａ〜６２ｃ上に配線されて端子接続される際に、その中途がリング部材６９ａ〜６９ｃに挿通保持されるようになっている。従って、例えば、複数の電源ケーブルを連結部材で仮止めし、個々の電源ケーブルを各交流端子に接続し、仮止めした連結部材を完全締結する等の工程を経ることなく、単に、電源ケーブルの中途をリング部材６９ａ〜６９ｃに挿通保持し、電源ケーブルを各交流端子に接続するのみの工程で、電源ケーブルを端子接続することができ、組み付け工数の低減および良好な組み付け作業性を得ることができる。
【００３９】
また、このように各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃの中途をリング部材６９ａ〜６９ｃに挿通保持することにより、高剛性なパワーケーブル２７ａ〜２７ｃをインバータケース５０側で支持することができるので、端子台５９を必要以上の高強度に構成する必要がなく、端子台５９の構成を簡素化することができる。また、各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃを各リング部材６９ａ〜６９ｃに挿通することにより、端子台５９上の各ケーブルレーン６２ａ〜２６ｃに対して各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃを容易に位置決めすることができ、取付作業性やメンテナンス性等が向上する。
【００４０】
ここで、図９に示すように、本実施の形態において、各交流端子５６ａ〜５６ｃに接続される各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃはシールド部材（シールド編組）が巻装された周知のシールドケーブルで構成されており、各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃの端部近傍には、シールド部材をかしめるフェルール７０が固設されている。フェルール７０は、ケーブルレーン側（内側）の小径部と、その反対側の大径部とで構成されている。従って、各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃが各端子接続面６３ａ〜６３ｃ上でボルト締結によって各交流端子５６ａ〜５６ｃに接続される際に、各フェルール７０の小径部と大径部と各リング部材６９ａ〜６９ｃの小径部と大径部により、電源ケーブルがリング部材に確実に係止されると共に、各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃのシールド部材が容易に接地されるようになっている。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で、電源ケーブルを端子接続する際の組み付け工数の低減および良好な組み付け作業性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンルーム内の要部を示す平面図
【図２】エンジン及びパワーコントロールユニットを示す正面図
【図３】車載の電気回路の概略構成図
【図４】パワーコントロールユニットの斜視図
【図５】パワーコントロールユニットの要部を示す正面図
【図６】端子台の要部を示す斜視図
【図７】端子台の要部断面図
【図８】図７のＩ−Ｉ断面図
【図９】パワーケーブルの要部断面図
【符号の説明】
２７ａ〜２７ｃ … パワーケーブル（電源ケーブル）
５０ … インバータケース（ケース）
５９ … 端子台
６３ａ〜６３ｃ … 端子接続面６３
６４ … 排水孔
６６ … 傾斜面
６９ａ〜６９ｃ … リング部材（保持手段）

Claims

電源ケーブルを端子接続する端子台と、
上記端子台を固設するケース上で上記端子台に対向して立設され上記電源ケーブルの中途を挿通保持する保持手段とを備えたことを特徴とする電源ケーブルの端子接続構造。
上記電源ケーブルはシールド部材が巻装されたシールドケーブルであって、
上記保持手段は、上記電源ケーブルを挿通保持した際に上記シールド部材を接地することを特徴とする請求項１記載の電源ケーブルの端子接続構造。
上記端子台は、上記電源ケーブルを端子接続する端子接続面上に排水孔を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電源ケーブルの端子接続構造。
上記端子台は、上記電源ケーブルを端子接続する端子接続面の下方に排水用の傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電源ケーブルの端子接続構造。
上記電源ケーブルは、複数本の電源ケーブルから構成され、モータジェネレータに配設された複数の端子とインバータに配設された複数の端子とを接続することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電源ケーブルの端子接続構造。