JP2006040547A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタで動力ケーブルを簡単かつ容易に脱着する。コネクタをしっかりと強靭な構造で固定する。
【解決手段】車両用の電源装置は、複数の電池モジュールを収納しているケース１にコネクタ２を固定している。ケース１は、車両に固定されるベースプレート３と、ベースプレート３の内側に固定している外ケース４とを備える。ベースプレート３は、コネクタ２の固定部を開口して開口部７としている。外ケース４は、ベースプレート３の開口部７に配置される閉塞部８を設けており、この閉塞部８には貫通孔８ａを設けている。ベースプレート３の開口部７には、外ケース４の閉塞部８の表面に沿うようにブラケット９を配設している。電源装置は、ベースプレート３の開口部７に外ケース４の閉塞部８を配設して、ブラケット９で補強されたベースプレート３の開口部７に配置したコネクタ２をブラケット９と閉塞部８の一方または両方に固定している。
【選択図】図６

Description

本発明は、主として、ハイブリッド自動車や電気自動車等の自動車を駆動するモーターの電源用に使用される大電流用の電源装置に関する。

車両用の電源装置は、内蔵する電池モジュールを車両側に出力し、また、電池モジュールの充放電をコントロールする制御回路を内蔵するタイプにあっては、電源装置から出力側に信号を伝送する必要がある。従来の電源装置は、図１に示すように、エンドプレート３１にバスバー３２を固定し、このバスバー３２に出力用の動力ケーブル３３を接続している（特許文献１参照）。
特開２００４−８０９８９

この電源装置は、動力ケーブル３３の先端に接続端リング３４を固定して、接続端リング３４をバスバー３２にネジ止して固定している。また、信号線を出力するためにエンドプレート３１から平行多芯ケーブル３５を引き出して、その先端にコネクタ３６を接続している。

しかしながら、この構造の電源装置は、動力ケーブルを簡単に接続し、また接続を簡単に分離できない欠点がある。電源装置は、たとえば電池モジュールの電池が劣化し、あるいは制御回路が正常に動作しなくなるときには、メンテナンスのために動力ケーブルを脱着することがある。このとき、簡単に安全に脱着できることが大切であるが、図１の装置は、接続端リングを高電圧のバスバーに直接にネジ止して動力ケーブルを接続するので安全には脱着できない。脱着するときに、ネジを回転させるドライバーにバスバーの高電圧が印加されるからである。

動力ケーブルを簡単に脱着することは、電源装置にコネクタを固定し、このコネクタに動力ケーブルを脱着できるように接続して解消できる。ただ、この構造の電源装置は、コネクタをしっかりと強固に固定する必要があるが、エンドプレートにコネクタを固定する構造では、コネクタを強靭な構造で連結できない。プラスチック製のエンドプレートは、十分な強度がないからである。

本発明は、従来の電源装置が有する以上の欠点を解消することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、コネクタで動力ケーブルを簡単かつ容易に脱着できることに加えて、コネクタをしっかりと強靭な構造で固定できる車両用の電源装置を提供することにある。

本発明の車両用の電源装置は、複数の電池モジュールを収納しているケース１に、出力端子のコネクタ２Ａと制御信号用のコネクタ２Ｂの一方又は両方を固定している。ケース１は、車両に固定されるベースプレート３と、このベースプレート３の内側に固定している外ケース４とを備える。ベースプレート３は、コネクタ２の固定部をコネクタ２の外形よりも大きく開口して開口部７としている。外ケース４には、ベースプレート３の開口部７に配置される閉塞部８を設けており、この外ケース４の閉塞部８にはコネクタ２を貫通して固定する貫通孔８ａを設けている。ベースプレート３の開口部７にはブラケット９を固定している。このブラケット９は、開口部７の対向部に連結して、外ケース４の閉塞部８の表面に沿うように配設している。この電源装置は、ベースプレート３の開口部７に外ケース４の閉塞部８を配設して、開口部７をブラケット９で補強し、ブラケット９で補強されたベースプレート３の開口部７に配置してコネクタ２をブラケット９と閉塞部８の一方または両方に固定している。

本発明の車両用の電源装置は、ベースプレート３とブラケット９を金属板として、外ケース４をプラスチックの成形体とすることができる。

本発明の車両用の電源装置は、ブラケット９を、閉塞部８の表面又は内面に積層して固定される１枚の金属板とすることができる。本発明の車両用の電源装置は、ブラケット９を、閉塞部８の表面と内面に積層して、互いに連結してなる複数枚の金属板とすることもできる。

本発明の車両用の電源装置は、ベースプレート３の隅部にコネクタ２を配設することができる。さらに、本発明の車両用の電源装置は、ベースプレート３の隅部にコネクタ２を配設すると共に、ベースプレート３の隅部に吊り下げ用の連結部１０を設けることができる。

本発明の車両用の電源装置は、コネクタ２に、脱着自在に絶縁キャップ１９を被着して、コネクタ２を絶縁状態に被覆することができる。絶縁キャップ１９は、プラスチックの成形体として、脱着用の摘み部２０を一体的に成形して設けることができる。

本発明の車両用の電源装置は、外ケース４に、電池モジュールを収納するホルダーケース５を固定して、電池モジュールをホルダーケース５を介して外ケース４に配置することができる。

本発明の車両用の電源装置は、コネクタで動力ケーブルを簡単かつ容易に脱着できることに加えて、コネクタをしっかりと強靭な構造で固定できる特長がある。それは、本発明の車両用の電源装置が、車両に固定されるベースプレートに、コネクタを配置する開口部を設けると共に、このベースプレートの内側に固定する外ケースには、ベースプレートの開口部に配置される閉塞部を設けており、さらに、ベースプレートの開口部を、閉塞部に沿って配設されたブラケットで補強し、ベースプレートの開口部に配置したコネクタをブラケットと閉塞部の一方または両方に固定しているからである。この構造の電源装置は、動力ケーブル等を脱着するコネクタの固定部である開口部をブラケットで補強しているので、コネクタをしっかりと強靭な構造で固定できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図２と図３に示す車両用の電源装置は、電池モジュール（図示せず）を収納しているケース１にコネクタ２を固定している。これ等の図に示す電源装置は、ケース１の隅部にコネクタ２を固定している。図の電源装置は、ケース１に設けた前壁３Ａの両側にコネクタ２を固定している。図において、左端のコネクタ２は、電池モジュールの出力端子となる出力端子のコネクタ２Ａで、右端のコネクタ２は、制御信号用のコネクタ２Ｂである。この図の電源装置は、出力端子のコネクタ２Ａと制御信号用のコネクタ２Ｂを固定しているが、いずれか一方のコネクタを固定することもできる。

さらに、図の電源装置は、コネクタ２よりも外側にあってケース１の隅部に、吊り下げ用の連結部１０を設けている。電源装置は、多数の電池モジュールを頑丈なケース１に収納しているので、トータル重量が重くなる。重い電源装置は、連結部１０で吊り下げて車両の定位置にセットされる。このため、連結部１０を吊り下げる状態で局部的な歪等が発生しない十分な強度が要求される。本発明の電源装置は、コネクタ連結部を強靭な構造とするために、ケース１を独特の構造とし、かつコネクタ２を独特の構造でケース１に固定する。

図２の電源装置の上蓋６を除去した状態を図３の斜視図に示している。図３の電源装置のケース１は、電池モジュールをホルダーケース５に収納して、ケース１に収納している。この図に示す電源装置は、図４に示すベースプレート３の内側に、図５に示す外ケース４を固定する。ベースプレート３は、鉄や鉄合金、あるいはアルミニウムやアルミニウム合金等の金属板をプレス加工して製作され、又はアルミニウムやアルミニウム合金を鋳造又は鍛造して製造される。外ケース４は、プラスチックの成形体である。図５は、図４のベースプレート３の内側に固定される外ケース４を示す斜視図である。図４のベースプレート３は、前壁３Ａと側壁３Ｂを設けて、前壁３Ａの両端部にコネクタ２を固定している。ベースプレート３の前壁３Ａは、コネクタ２の固定部分を、コネクタ２の外形よりも大きく開口して開口部７としている。

外ケース４はプラスチックの成形体で、ベースプレート３の上に載せて、嵌合構造でベースプレート３の定位置にセットされて、内部には電池モジュールを内蔵するホルダーケース５を収納できる形状に成形している。図５の外ケース４は、ベースプレート３の上に固定され、上蓋６で閉塞される。この状態で、内部を水密構造に閉鎖するために、外ケース４は周囲に周壁を設けている。周壁は、ベースプレート３の前壁３Ａと側壁３Ｂをカバーし、上縁にパッキンを載せることができる幅に成形している。外ケース４の周壁には、ベースプレート３の前壁３Ａの開口部７に配置される閉塞部８を一体的に成形して設けている。閉塞部８には、コネクタ２が固定されて、ベースプレート３の開口部７を閉塞する。閉塞部８は、図５に示すように、コネクタ２を貫通させて固定するための貫通孔８ａを設けている。

図５の外ケース４は、閉塞部８を、Ｌ字状に折曲する形状に成形して、コネクタ２を前壁３Ａから後方にずれた位置に固定している。閉塞部８の貫通孔８ａは、ここにコネクタ２を水密構造で固定する。貫通孔８ａがコネクタ２で水密に閉塞されて、閉塞部８はベースプレート３の開口部７を閉塞する。コネクタ２が閉塞部８の貫通孔８ａを水密に閉塞するために、コネクタ２と閉塞部８との間にパッキン（図示せず）を配設する。

ベースプレート３を金属板、外ケース４をプラスチックとするケース１は、外ケース４の強度がベースプレート３よりも弱い。このため、外ケース４の閉塞部８は、ベースプレート３の開口部７を十分な強度では閉塞できない。ベースプレート３の開口部７を補強するために、ベースプレート３の開口部７にブラケット９を固定している。ブラケット９は、鉄や鉄合金、あるいはアルミニウムやアルミニウム合金等の金属板、あるいはこれ等の金属を鋳造又は鍛造して製作される。ただし、ブラケットは、金属板としないで、外ケースのプラスチックよりも強靭な材料、たとえば、ガラス繊維やカーボン繊維で補強しているＦＲＰで製作することもできる。ブラケット９は、ベースプレート３の開口部７に固定される。ブラケット９は、その両端部を開口部７の対向部に固定して、ベースプレート３の開口部７を補強する。このブラケット９は、外ケース４の閉塞部８の表面に配設されて、閉塞部８を補強する。

図６ないし図９は、外ケースを除去して、ベースプレート３とブラケット９とコネクタ２を示す斜視図である。図６と図７は、図２と図３の左端に固定している出力端子のコネクタ部分を示す。これ等の図のブラケット９は、コネクタ２の裏面側に固定されるコ字状の裏面ブラケット９Ａと、コネクタ２の表面側に固定される２枚のＬ字状の表面ブラケット９Ｂからなる複数枚のブラケット９で構成される。複数のブラケット９は、互いに連結されて１枚のブラケット９となる。１枚に連結されるブラケット９は、ベースプレート３の開口部７の対向部に連結される。図のブラケット９は、コ字状の裏面ブラケット９Ａの両側に、表面ブラケット９Ｂを連結し、表面ブラケット９Ｂをベースプレート３の対向部にネジ止して固定している。表面ブラケット９Ｂは、一方をベースプレート３の前壁３Ａに、他方を側壁３Ｂに固定している。

図８と図９は、図２の右端に固定している制御回路用のコネクタ部分を示す。この図のブラケット９は、１枚でコネクタ２の裏面側に固定されて、その両端をベースプレート３の対向部にネジ止して固定している。このブラケット９は、一方の端部をベースプレート３の前壁３Ａに、他方の端部を側壁３Ｂに固定している。このブラケット９は、コネクタ２を貫通させて固定する固定穴９ａを開口して、ここにコネクタ２を挿通して固定している。

図２と図３において、左端に固定している出力端子のコネクタ２Ａは、高電圧用のコネクタである。このコネクタは、図６、図７及び図１０に示すように、プラスとマイナスの接続端子１１を互いに絶縁して絶縁ベース１２に固定している。一対の接続端子１１は円筒状の金属端子で、プラスチック製の絶縁ベース１２に平行に固定している。絶縁ベース１２から前面に突出する一対の接続端子１１には、動力ケーブルを連結している接続用コネクタ（図示せず）を脱着できるように接続する。接続端子１１は、図７に示すように、絶縁ベース１２の内側に突出する接続部１１ａを、電池モジュールの出力側となるプラス側とマイナス側に接続する。さらに、図のコネクタ２は、プラス側とマイナス側の接続端子１１に加えて、アース端子１３を設けている。このアース端子１３は、動力ケーブルのアースラインを介して車両側のアースラインに接続される。

図２において、ケース１の右端に固定している制御信号用のコネクタ２Ｂは、電池モジュールの制御回路に接続している低電圧用のコネクタである。図の電源装置は、制御信号用のコネクタ２Ｂとして、大きな主コネクタ２Ｂａと小さいサブコネクタ２Ｂｂからなるふたつのコネクタを接近して配置している。各々のコネクタ２は、複数のリード線を接続している接続用のコネクタ（図示せず）を脱着できるように接続する。図に示すコネクタ２は、絶縁ベース１２の表面にガイド筒１４を突出させて、ガイド筒１４の内側に複数の接続端子（図示せず）を配置している。絶縁ベース１２の内面では、各々の接続部をリード線を介して制御回路に接続している。

コネクタ２は、絶縁ベース１２をケース１に固定している。コネクタ２の絶縁ベース１２をケース１に固定する部分を図１０と図１１に示す。図１０に示す出力端子のコネクタ２Ａは、絶縁ベース１２を、閉塞部８の表面にパッキン（図示せず）を介して水密に密着させる状態で、止ネジ１５でブラケット９と外ケース４に固定される。ただし、コネクタは、閉塞部の内面にパッキンで水密に密着して固定することもできる。止ネジ１５は、表面ブラケット９Ｂと絶縁ベース１２と閉塞部８と裏面ブラケット９Ａを貫通して、コネクタ２の絶縁ベース１２をブラケット９と閉塞部８に固定する。さらに、コネクタ２が固定されたブラケット９を止ネジ１６でベースプレート３に固定して、コネクタ２がベースプレート３に固定される。この状態で、ブラケット９はベースプレート３の開口部７の対向部を連結して補強し、コネクタ２はブラケット９で補強された外ケース４の閉塞部８に水密に密着する状態で固定される。

図１１に示す制御信号用のコネクタ２Ｂは、絶縁ベース１２を、閉塞部８の表面にパッキン１７を介して水密に密着させる状態で、ブラケット９と外ケース４の閉塞部８に固定される。このコネクタも、絶縁ベースを閉塞部の内面に密着して固定することもできる。図に示す固定構造は、外ケース４の閉塞部８の裏面にブラケット９を積層し、閉塞部８の貫通孔８ａとブラケット９の固定穴９ａとにコネクタ２を挿通して固定している。制御信号用のコネクタ２Ｂである主コネクタ２Ｂａとサブコネクタ２Ｂｂは、図８、図９及び図１１に示すように、絶縁ベース１２の内面側に突出する突出部１８を備え、この突出部１８を閉塞部８の貫通孔８ａとブラケット９の固定穴９ａとに挿通する状態で、外ケース４とブラケット９に固定される。主コネクタ２Ｂａの突出部１８は両側に突出する係止フック１８Ａを備えており、貫通孔８ａと固定穴９ａを貫通する突出部１８の係止フック１８Ａがブラケット９の背面に係止されて、主コネクタ２Ｂａがブラケット９と外ケース４に固定される。サブコネクタ２Ｂｂは、突出部１８を閉塞部８の貫通孔８ａとブラケット９の固定穴９ａとに挿通した状態で、絶縁ベース１２が止ネジ１５でブラケット９と外ケース４に固定される。さらに、コネクタ２が固定されたブラケット９の両端部を、ベースプレート３の開口部７の対向部である、前壁３Ａと側壁３Ｂに止ネジ１６で固定している。ブラケット９で補強された閉塞部８の表面に絶縁ベース１２を密着させて、コネクタ２をベースプレート３の開口部７でケース１に固定している。

出力端子のコネクタ２Ａは、接続端子１１の電圧が高いので、安全のために絶縁キャップ１９が被着される。絶縁キャップ１９は、脱着できるように被着されてコネクタ２を絶縁状態に被覆する。この絶縁キャップ１９は、電源装置を車両の定位置に搭載し、コネクタ２にリード線を接続しているコネクタを接続するときに、コネクタ２から除去される。絶縁キャップ１９は、全体をプラスチックで一体的に成形して製作される。絶縁キャップ１９は、図１２に示すように、脱着用の摘み部２０を一体的に成形して設けている。図の絶縁キャップ１９は、背面に突出する摘み部２０と、下方に突出する摘み部２０を設けている。この絶縁キャップ１９は、摘み部２０に指をかけて、あるいは摘み部２０を指で掴んで、作業用の手袋を履く手でも簡単に脱着できる。

従来の車両用の電源装置の分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の斜視図である。 図２に示す電源装置の内部構造を示す斜視図である。 図３に示す電源装置のベースプレートの斜視図である。 図３に示す電源装置の外ケースの斜視図である。 出力端子のコネクタの連結構造を示す拡大斜視図であって、外ケースを除去した状態を示す図である。 図６に示す出力端子のコネクタの連結構造を示す背面斜視図である。 制御信号用のコネクタの連結構造を示す拡大斜視図であって、外ケースを除去した状態を示す図である。 図８に示す制御信号用のコネクタの連結構造を示す背面斜視図である。 図３に示す電源装置の出力端子のコネクタの連結構造を示す拡大斜視図である。 図３に示す電源装置の制御信号用のコネクタの連結構造を示す拡大斜視図である。 出力端子のコネクタに装着される絶縁キャップの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１…ケース
２…コネクタ ２Ａ…出力端子のコネクタ
２Ｂ…制御信号用のコネクタ
２Ｂａ…主コネクタ
２Ｂｂ…サブコネクタ
３…ベースプレート ３Ａ…前壁
３Ｂ…側壁
４…外ケース
５…ホルダーケース
６…上蓋
７…開口部
８…閉塞部 ８ａ…貫通孔
９…ブラケット ９Ａ…裏面ブラケット
９Ｂ…表面ブラケット
９ａ…固定穴
１０…連結部
１１…接続端子 １１ａ…接続部
１２…絶縁ベース
１３…アース端子
１４…ガイド筒
１５…止ネジ
１６…止ネジ
１７…パッキン
１８…突出部 １８Ａ…係止フック
１９…絶縁キャップ
２０…摘み部
３１…エンドプレート
３２…バスバー
３３…動力ケーブル
３４…接続端リング
３５…平行多芯ケーブル
３６…コネクタ

Claims (9)

1. 複数の電池モジュールを収納しているケース(1)に、出力端子のコネクタ(2A)と制御信号用のコネクタ(2B)の一方又は両方を固定している車両用の電源装置であって、
   ケース(1)は、車両に固定されるベースプレート(3)と、このベースプレート(3)の内側に固定している外ケース(4)とを備え、
   ベースプレート(3)は、コネクタ(2)の固定部をコネクタ(2)の外形よりも大きく開口して開口部(7)としており、一方、外ケース(4)には、ベースプレート(3)の開口部(7)に配置される閉塞部(8)を設けており、この外ケース(4)の閉塞部(8)にはコネクタ(2)を貫通して固定する貫通孔(8a)を設けており、
   さらに、ベースプレート(3)の開口部(7)にはブラケット(9)を固定しており、このブラケット(9)は、開口部(7)の対向部に連結されて、外ケース(4)の閉塞部(8)の表面に沿うように配設され、
   ベースプレート(3)の開口部(7)に外ケース(4)の閉塞部(8)を配設して、開口部(7)をブラケット(9)で補強し、ブラケット(9)で補強されたベースプレート(3)の開口部(7)に配置してコネクタ(2)をブラケット(9)と閉塞部(8)の一方または両方に固定している車両用の電源装置。
2. ベースプレート(3)とブラケット(9)が金属板で、外ケース(4)がプラスチックの成形体である請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. ブラケット(9)が、閉塞部(8)の表面又は内面に積層して固定される１枚の金属板である請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. ブラケット(9)が、閉塞部(8)の表面と内面に積層されて、互いに連結されてなる複数枚の金属板である請求項１に記載される車両用の電源装置。
5. ベースプレート(3)の隅部にコネクタ(2)を配設している請求項１に記載される車両用の電源装置。
6. ベースプレート(3)が、隅部にコネクタ(2)を配設して、隅部に吊り下げ用の連結部(10)を有する請求項５に記載される車両用の電源装置。
7. コネクタ(2)に、脱着自在に絶縁キャップ(19)を被着しており、絶縁キャップ(19)を被着してコネクタ(2)を絶縁状態に被覆する請求項１に記載される車両用の電源装置。
8. 絶縁キャップ(19)がプラスチックの成形体で、脱着用の摘み部(20)を一体的に成形して設けている請求項７に記載される車両用の電源装置。
9. 外ケース(4)に、電池モジュールを収納するホルダーケース(5)を固定して、電池モジュールをホルダーケース(5)を介して外ケース(4)に配置している請求項１に記載される車両用の電源装置。
   

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