JP2006347261A - 高電圧ユニットの配線構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線の取り回しに優れるとともに、組み付け時の作業性を向上させる高電圧ユニットの配線構造を提供する。
【解決手段】 高電圧ユニットの配線構造は、高電圧ユニット２１に取り付けられ、高電圧ユニット２１をトレイ１１に対して固定するブラケット２６と、ブラケット２６に内蔵され、高電圧ユニット２１と、トレイ１１側のコネクタ１７との間を電気的に接続するバスバー３１とを備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、一般的には、高電圧ユニットの配線構造に関し、より特定的には、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される高電圧ユニットの配線構造に関する。

従来の高電圧ユニットの配線構造に関して、たとえば、特開２０００−１５２４７０号公報には、電動機と電源系装置との間の相対運動を吸収するとともに、空間利用効率の向上を図ることを目的とした強電ハーネス配索構造が開示されている（特許文献１）。特許文献１では、パワーヘッドと称されたインバータが、ブラケットを介して車体に支持されている。インバータには、通電端子が配設されており、その通電端子には、モータに向かって延びる強電ハーネスが結合されている。

また、特開２００２−１２０９７号公報には、配線の接続構造を簡略化し、信頼性を向上させることを目的とした車両用電子制御装置が開示されている（特許文献２）。また、特開２００４−３２８９５２号公報には、回収作業性およびリサイクル性を向上させることを目的とした電気接続箱の取り付け構造が開示されている（特許文献３）。
特開２０００−１５２４７０号公報 特開２００２−１２０９７号公報 特開２００４−３２８９５２号公報

上述の特許文献１に開示された強電ハーネス配索構造では、インバータとモータとの間の電気的な接続にハーネスが用いられている。しかしながら、高電圧の電流が流れるハーネスは、たとえば直径が２０ｍｍ以上と太くなって、固く、曲り難いため、配線経路が制約されたり、配線スペースが大きくなるおそれがある。また、特許文献１では、車体に対するインバータの取り付け作業と、インバータとモータとの間の配線作業とを別々に行なう必要があるため、インバータの組み付け時において作業性の向上を図ることが難しい。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、配線の取り回しに優れるとともに、組み付け時の作業性を向上させる高電圧ユニットの配線構造を提供することである。

この発明に従った高電圧ユニットの配線構造は、車両に搭載される高電圧ユニットの配線構造である。高電圧ユニットの配線構造は、高電圧ユニットに取り付けられ、高電圧ユニットを車両本体に対して固定するブラケットと、ブラケットに内蔵され、高電圧ユニットと車両本体側の接続端子との間を電気的に接続するバスバーとを備える。

このように構成された高電圧ユニットの配線構造によれば、高電圧ユニットと車両本体側の接続端子との間の配線として、ブラケットに内蔵したバスバーを用いている。このため、車両本体に対する高電圧ユニットの取り付け作業と、高電圧ユニットと車両本体側の接続端子との配線作業とを同時に行なうことができる。これにより、高電圧ユニットの取り付け時の作業性を大幅に向上させることができる。また、バスバーは、所定の位置で折り曲げて使用することができ、また、撚り線と比較してその断面形状や形状の自由度が高い。このため、高電圧ユニットと接続端子との間でバスバーを所望の経路に沿って延ばすことができ、配線スペースを小さく抑えることができる。

また、バスバーは、高電圧ユニットと接続端子との間で、折れ曲がって延びている。このように構成された高電圧ユニットの配線構造によれば、配線経路の進行方向が変わる位置で、バスバーを折り曲げて使用することが可能となるため、配線スペースを小さく抑えることができる。

また好ましくは、ブラケットは、バスバーを収容する空間を規定する金属製の枠部と、空間に配置され、バスバーを覆う絶縁体とを有する。このように構成された高電圧ユニットの配線構造によれば、金属製の枠部によって、バスバーを外部からの衝撃に対して保護するとともに、バスバーを収容する空間と外部との間を電磁遮蔽することができる。このように枠部をバスバーのプロテクタおよびシールドとして機能させることで、配線構造の構成を簡易にできる。また、絶縁体によって、バスバーと枠部との間の絶縁を確保することができる。

また好ましくは、絶縁体は、空間を充填している。このように構成された高電圧ユニットの配線構造によれば、ブラケットの剛性を増大させることで、高電圧ユニットを車両本体に対して確実に固定することができる。

また、高電圧ユニットの配線構造は、ブラケットを高電圧ユニットに固定する固定部材をさらに備える。好ましくは、固定部材により、バスバーが高電圧ユニットに接続された状態が保持されている。このように構成された高電圧ユニットの配線構造によれば、固定部材により、高電圧ユニットに対するブラケットの固定とバスバーの接続とを同時に行なうことができる。これにより、高電圧ユニットの取り付け時の作業性をさらに向上させることができる。また、配線構造の構成を簡易にできる。

以上説明したように、この発明に従えば、配線の取り回しに優れるとともに、組み付け時の作業性を向上させる高電圧ユニットの配線構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における高電圧ユニットの配線構造を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った高電圧ユニットの配線構造の断面図である。図中に示す高電圧ユニットは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）とを動力源とするハイブリッド自動車に搭載されている。

図１および図２を参照して、本実施の形態における高電圧ユニットの配線構造は、高電圧ユニット２１と、車体フレーム１２に取り付けられたトレイ１１に高電圧ユニット２１を固定するブラケット２６と、ブラケット２６に内蔵されたバスバー３１とを備える。

高電圧ユニット２１は、車両前方のエンジンルームに収容されたインバータである。高電圧ユニット２１は、バッテリからの直流電流をモータ駆動用の交流電流に変換するとともに、回生ブレーキにより発電された交流電流を、バッテリに充電するための直流電流に変換する。バスバー３１は、高電圧ユニット２１とモータ１５との間を電気的に接続しており、たとえば、５００Ｖ以上の高電圧の電流が流される。

高電圧ユニット２１は、トレイ１１の載置面１１ａ上に載置されている。高電圧ユニット２１は、載置面１１ａから距離を隔てた位置で延在する頂面２１ａと、頂面２１ａから載置面１１ａに向かって延在する一対の側面２１ｂとを有する。ブラケット２６は、互いに間隔を隔てて複数、設けられている。ブラケット２６は、頂面２１ａおよび側面２１ｂに沿って延びており、結果、載置面１１ａ上で高電圧ユニット２１の周りを取り囲む門型形状に形成されている。このように形成されたブラケット２６によって、車両が衝突した場合等に、高電圧ユニット２１を衝撃から適切に保護することができる。

ブラケット２６は、載置面１１ａ上で延在するボルト固定座２７を有する。ボルト固定座２７に挿通されたボルト４２によって、ブラケット２６がトレイ１１に固定されている。ブラケット２６には、さらに、頂面２１ａに沿って延びる位置にボルト４１が挿通されている。ボルト４１によってブラケット２６が高電圧ユニット２１に固定されている。このような構成により、高電圧ユニット２１は、ブラケット２６を介してトレイ１１に固定されている。

トレイ１１には、モータ１５から延びるハーネス１６のコネクタ１７が固定されている。バスバー３１は、モータ１５のＵ相、Ｖ相およびＷ相に対応して３本設けられている。高電圧ユニット２１の頂面２１ａには、接続口２２が形成されている。バスバー３１の一方端には、接続口２２に接続されるコネクタ３２が設けられている。コネクタ３２は、その一部がブラケット２６の内部に埋没しており、他の部分がブラケット２６から露出している。バスバー３１は、ブラケット２６の内部で、コネクタ３２から頂面２１ａに沿って延び、その先で直角に折れ曲がっている。バスバー３１は、その後、側面２１ｂに沿って載置面１１ａに向かって延び、その先でコネクタ１７に接続されている。

バスバー３１は、たとえば、銅板から形成されており、ブラケット２６の内部で折り曲げて使用することが可能である。このため、バスバー３１の経路を、頂面２１ａおよび側面２１ｂに沿って延びる、接続口２２とコネクタ１７との間の最短経路に設定することができる。

また、コネクタ３２は、ブラケット２６を高電圧ユニット２１に固定するボルト４１によって、接続口２２に固定されている。高電圧の電流が流れる配線の場合、通常その接続には、コネクタの嵌合だけでなく、ボルトの締め付け等による固定が行なわれる。本実施の形態では、接続口２２に対するコネクタ３２の固定を、ブラケット２６を高電圧ユニット２１に固定する作業と同時に行なうことができるため、高電圧ユニット２１の組み付け時の作業性を向上させることができる。

図３は、本実施の形態における配線構造を用いた場合の配線経路と従来の配線構造を用いた場合の配線経路とを比較した図である。図中には、本実施の形態における配線構造を用いた例として、ブラケット２６に内蔵されたバスバー３１が示されており、従来の配線構造を用いた例として、ハーネス１０１が示されている。図３を参照して、本実施の形態における配線構造を用いた場合の配線の取り回しの優位性について説明する。

ハーネス１０１を用いると、ハーネス１０１が曲る位置で曲げ半径Ｒを確保する必要があるため、ハーネス１０１を這わせる経路に制約が生じる。この場合、ハーネス１０１を最短経路上で延ばすと、高電圧ユニット２１から延びるハーネス１０１の端がトレイ１１の所望の位置に達しないことがある。また、ハーネス１０１を高電圧ユニット２１とトレイ１１との間で大きく迂回させる必要が生じて、配線スペースが大きくなることがある。これに対して、本実施の形態における配線構造では、バスバー３１を用いることによって、配線経路を自由に設定し、配線スペースを小さく抑えることができる。

図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったブラケットを示す断面図である。図４を参照して、ブラケット２６は、ブラケット２６の外形をなし、バスバー３１を収容する空間を規定するブラケット枠２９と、ブラケット枠２９によって規定された空間を充填する絶縁体２８とから構成されている。

ブラケット枠２９は、略矩形の断面形状を有する筒状に形成されている。ブラケット枠２９は、導電性の金属から形成されており、たとえば、鉄から形成されている。ブラケット枠２９は、外部から衝撃に対してバスバー３１を保護するプロテクタとして機能すると同時に、ブラケット枠２９の内外で電磁波を遮蔽するシールドとして機能する。絶縁体２８は、たとえば、ゴムや樹脂材料から形成されており、間隔を隔てて配置された複数のバスバー３１間を絶縁するととともに、バスバー３１とブラケット枠２９との間を絶縁する。

図５は、比較のため、従来の配線構造を示す断面図である。図４および図５を参照して、ハーネス１０１では、まず、撚り線１０２を覆うように絶縁被膜１０３が形成され、さらに、複数本の撚り線１０２を一体に覆うようにメッシュ状のシールド線１０４が設けられている。シールド線１０４によって覆われた複数本の撚り線１０２は、たとえば合成樹脂から形成されたフレキシブル管１０５に収められている。この場合、フレキシブル管１０５が、撚り線１０２を保護するプロテクタとして機能し、シールド線１０４が、電磁波を遮蔽するシールドとして機能する。

このような従来の配線構造と比較して分かるように、本実施の形態における配線構造では、ブラケット枠２９がシールドおよびプロテクタの双方の機能を果たすため、配線構造を簡易にできる。これにより、配線の断面積を小さく抑えるとともに、製造コストの削減を図ることができる。また、金属製のブラケット枠２９によって、鋭利な金属片等による損傷も防ぐことができる。

また、ブラケット枠２９は、略矩形の断面形状を有する筒形状に形成されているため、平板のブラケットと比較して、軽量化を図りつつ、剛性を確保することができる。さらに、本実施の形態では、ブラケット枠２９の内部空間が絶縁体２８によって充填されているため、ブラケット２６の剛性をさらに向上させることができる。なお、ブラケット枠２９の断面形状は、矩形形状に限定されない。

この発明の実施の形態１における高電圧ユニットの配線構造は、高電圧ユニット２１に取り付けられ、高電圧ユニット２１を車両本体としてのトレイ１１に対して固定するブラケット２６と、ブラケット２６に内蔵され、高電圧ユニット２１と、トレイ１１側の接続端子としてのコネクタ１７との間で延び、両者の間を電気的に接続するバスバー３１とを備える。

このように構成された、この発明の実施の形態１における高電圧ユニットの配線構造によれば、バスバー３１がブラケット２１に内蔵されているため、トレイ１１に対する高電圧ユニット２１の取り付け作業と、高電圧ユニット２１の配線作業とを同時に行なうことができる。これにより、高電圧ユニット２１の組み付け時の作業性を向上させることができる。また、配線スペースを小さく抑えることができるため、高電圧ユニット２１の搭載性を向上させることができる。本実施の形態では、高電圧ユニット２１が、内燃機関と２次電池とを動力源として備えるハイブリッド自動車に搭載されている。このため、内燃機関のみを動力源する車両と比較して省スペースに対する要求が大きく、本実施の形態では、搭載性向上の効果を特に有効に得ることができる。

なお、本実施の形態では、高電圧ユニット２１をインバータとして説明したが、高電圧ユニットは、バッテリの電圧を昇圧するコンバータであっても良いし、高電圧の電流が流れる中継端子ボックス等であっても良い。

また、本発明による高電圧ユニットの配線構造を、燃料電池と２次電池とを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に搭載された高電圧ユニットに適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド自動車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。

（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２における高電圧ユニットの配線構造を示す断面図である。図６は、実施の形態１における図２に対応する図である。本実施の形態における高電圧ユニットの配線構造は、実施の形態１における高電圧ユニットの配線構造と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図６を参照して、本実施の形態における高電圧ユニットの配線構造は、図１中のブラケット２６およびバスバー３１に替えて、高電圧ユニット２１を車体フレーム６１に固定するブラケット５１と、ブラケット５１に内蔵されたバスバー５５とを備える。

高電圧ユニット２１は、車体フレーム６１の頂面６１ａから凹んで形成された凹部５６に位置決めされている。高電圧ユニット２１は、頂面２１ａが凹部５６から露出するように設けられている。ブラケット５１は、頂面２１ａおよび頂面６１ａ上で一方向に延びている。ブラケット５１は、ブラケット５１の両端に挿通されたボルト４２によって、車体フレーム６１の頂面６１ａに固定されており、ブラケット５１の中程に挿通されたボルト４１によって、高電圧ユニット２１の頂面２１ａに固定されている。バスバー５５は、ブラケット５１の内部で、コネクタ３２から頂面２１ａに沿って延び、その先でコネクタ１７に接続されている。

本実施の形態では、高電圧ユニット２１が凹部５６に収容されているため、凹部５６から露出する頂面２１ａ上の狭いスペースに、車体フレーム６１に対する固定と、配線の接続との両方を行なう必要がある。これに対して、本実施の形態では、車体フレーム６１に対して固定する構造と、配線の接続構造とを一体化したブラケット５１が用いられるため、静隙（別々の部材を隣接して設ける場合に、取り付け誤差等を考慮して部材間に確保される隙間）や作業隙（同様の場合に、取り付け作業時の工具の挿入スペース等を考慮して部材間に確保される隙間）を最低限に抑えることができる。これにより、頂面２１ａ上のスペースをより有効に利用することができる。

この発明の実施の形態２における高電圧ユニットの配線構造では、車両本体としての車体フレーム６１には、高電圧ユニット２１が収容される凹部５６が形成されている。ブラケット５１は、凹部５６が開口する車体フレーム６１の表面としての頂面６１ａ上で延び、頂面６１ａに固定されている。

このように構成された、この発明の実施の形態２における高電圧ユニットの配線構造によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図７は、この発明の実施の形態３における高電圧ユニットの配線構造を示す斜視図である。本実施の形態における高電圧ユニットの配線構造は、実施の形態１および２における高電圧ユニットの配線構造と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図７を参照して、本実施の形態における高電圧ユニットの配線構造では、実施の形態１におけるブラケット２６と、実施の形態２におけるブラケット５１とによって、高電圧ユニット２１が車体フレーム７１に固定されている。

車体フレーム７１は、底面７１ｃと、底面７１ｃに対して段差を持って延在する頂面７１ａとを有する。車体フレーム７１には、頂面７１ａから底面７１ｃまで凹んで形成された凹部７２が設けられている。高電圧ユニット２１の一方端２１ｍは、凹部７２の外側で底面７１ｃ上に載置されており、他方端２１ｎは、凹部７２に位置決めされている。一方端２１ｍおよび他方端２１ｎは、それぞれ、ブラケット２６およびブラケット５１によって、底面７１ｃおよび頂面７１ａに固定されている。本実施の形態では、ブラケット２６に内蔵されたバスバー１３によって、高電圧ユニット２１と、図示しないモータから延びるハーネス１６のコネクタ１７とが接続されており、ブラケット５１に内蔵されたバスバー５５によって、高電圧ユニット２１と、図示しないバッテリから延びるハーネス８１のコネクタ８２とが接続されている。

このように構成された、この発明の実施の形態３における高電圧ユニットの配線構造によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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すべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１における高電圧ユニットの配線構造を示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った高電圧ユニットの配線構造の断面図である。 本実施の形態における配線構造を用いた場合の配線経路と従来の配線構造を用いた場合の配線経路とを比較した図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったブラケットを示す断面図である。 比較のため、従来の配線構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態２における高電圧ユニットの配線構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における高電圧ユニットの配線構造を示す斜視図である。

符号の説明

１１ トレイ、１７ コネクタ、２１ 高電圧ユニット、２６，５１ ブラケット、２８ 絶縁体、２９ ブラケット枠、３１，５５ バスバー、４１ ボルト、６１，７１ 車体フレーム。

Claims (5)

1. 車両に搭載される高電圧ユニットの配線構造であって、
   高電圧ユニットに取り付けられ、前記高電圧ユニットを車両本体に対して固定するブラケットと、
   前記ブラケットに内蔵され、前記高電圧ユニットと前記車両本体側の接続端子との間を電気的に接続するバスバーとを備える、高電圧ユニットの配線構造。
2. 前記バスバーは、前記高電圧ユニットと前記接続端子との間で、折れ曲がって延びている、請求項１に記載の高電圧ユニットの配線構造。
3. 前記ブラケットは、前記バスバーを収容する空間を規定する金属製の枠部と、前記空間に配置され、前記バスバーを覆う絶縁体とを有する、請求項１または２に記載の高電圧ユニットの配線構造。
4. 前記絶縁体は、前記空間を充填している、請求項３に記載の高電圧ユニットの配線構造。
5. 前記ブラケットを前記高電圧ユニットに固定する固定部材をさらに備え、
   前記固定部材により、前記バスバーが前記高電圧ユニットに接続された状態が保持されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の高電圧ユニットの配線構造。

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