JP2014042384A - 回路構成体及び電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】電力を遮断するための構成を簡素化する．
【解決手段】電源１１から負荷に至る経路に設けられる回路構成体１０であって、電源１１側から電力の供給を受ける入力部１３と、入力部１３と導電路４７Ａ，４７Ｂを介して電気的に接続され、電力を外部に出力する出力部１４と、導電路４７Ａ，４７Ｂに接続される電子部品１６〜１９と、着脱可能な遮断部材３０Ａを有し、遮断部材３０Ａが離脱しているときには、導電路４７Ａ，４７Ｂの電力供給が遮断される電力遮断部３０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、回路構成体及び電気接続箱に関する。

電気自動車等の車両には、高電圧の電池が搭載されている。特許文献１の高圧バッテリは、複数の電池が直列に接続された組電池で、隣り合う電池間にサービスプラグが設けられている。

このサービスプラグは、メンテナンスの際などに電力の供給を遮断するためのものであり、電池間に設けられた装着端子に着脱自在とされており、サービスプラグを外すと高圧バッテリからインバータ及びモータに対する電力供給が遮断される。

特開２０１１−８８５９８号公報

ところで、上記特許文献１の構成では、サービスプラグが電池間に設けられているため、バッテリ等をサービスプラグを装着可能に構成する必要があり、バッテリ等の構成が複雑になりやすいという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電力を遮断するための構成を簡素化することを目的とする。

本発明は、電源から負荷に至る経路に設けられる回路構成体であって、電源側から電力の供給を受ける入力部と、前記入力部と導電路を介して電気的に接続され、電力を外部に出力する出力部と、前記導電路に接続される電子部品と、着脱可能な遮断部材を有し、前記遮断部材が離脱しているときには、前記導電路の電力供給が遮断される電力遮断部と、を備える。

本構成によれば、遮断部材が離脱しているときには、導電路の電力供給が遮断される電力遮断部が回路構成体に設けられているため、電力遮断部をバッテリ等に設ける場合と比較して、電力を遮断するための構成を簡素化することが可能になる。

上記構成の実施態様として以下の構成を有すれば好ましい。
・前記導電路は、一対の導電路からなり、前記遮断部材が離脱しているときには、前記一対の導電路の双方が遮断される。
このようにすれば、導電路の一方のみを遮断する場合と比較して、確実に電力供給を遮断することが可能になる。

・前記遮断部材には、前記導電路に接続される交換部品が交換可能に設けられている。
このようにすれば、遮断部材を離脱させた際に、交換部品を交換することが可能になる。

・前記交換部品は、ヒューズである。

・前記遮断部材は、前記導電路の状態を検知するための検知センサを備えている。
遮断部材が検知センサを備えることで、遮断部材のスペースを有効に利用することが可能になる。

・前記電力遮断部は、前記遮断部材と、前記遮断部材が取り付けられる被取付部とを備え、前記遮断部材は、前記被取付部に対する当該遮断部材の取り付け状態を検知可能な取付検知部を有する。
このようにすれば、遮断部材の取り付け状態を検知することができる。

・上記いずれかの回路構成体がケースに収容されてなる電気接続箱とする。

本発明によれば、電力を遮断するための構成を簡素化することが可能になる。

実施形態の回路構成体を示す斜視図 電源から負荷に至る経路における電気的構成を概略的に示す図 回路構成体の電気的構成を示す図 回路構成体から遮断部材を外した状態を示す斜視図 回路構成体から遮断部材を外した状態における遮断部材の分解斜視図 蓋部を外した状態の遮断部材を示す斜視図 遮断部材を底面側から示す斜視図 取付検知部と被取付検知部とが接続される様子を概略的に示す図

＜実施形態＞
実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
本実施形態の回路構成体１０は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、バッテリ等の電源１１からモータ等の負荷への電力の供給、制御を可能とするものである。以下では、図１の左斜め下方を前方、右斜め上方を後方とし、図１の左斜め上方を右方、右斜め下方を左方として説明する。

回路構成体１０は、図２に示すように、バッテリ等の電源１１に電気的に接続され、電源１１側から電力の供給を受ける入力部１３と、入力部１３と電気的に接続されるとともに、インバータ等の外部の機器１２に電気的に接続されて電力を外部に出力する出力部１４と、外部の図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）等に信号の入出力を可能な信号入出力部１５とを有する。

電源１１は、複数の単電池が直列に接続されて高電圧を回路構成体１０側に出力する電池モジュールを構成している。
回路構成体１０は、図３に示すように、入力部１３と出力部１４との間が一対（複数）の導電路４７Ａ，４７Ｂで接続されている。

一方の導電路４７Ａには、メインリレー１６及びヒューズ４０が直列に接続されている。
他方の導電路４７Ｂは、メインリレー１７が直列に接続されている。メインリレー１７には、プリチャージリレー１８及びプリチャージ抵抗１９が並列に接続されている。

プリチャージリレー１８及びプリチャージ抵抗１９は、互いに直列に接続されてプリチャージ回路を構成しており、メインリレー１７に大電流が流れることによって、メインリレー１７の接点の焼き付きを防止するために設けられている。

他方の導電路４７Ｂの電流は、電流センサ４４で検出可能とされている。
メインリレー１６，１７，プリチャージリレー１８，プリチャージ抵抗１９，及び、電流センサ４４は、信号入出力部１５に接続されている。
詳しくは後述するが、導電路４７Ａ，４７Ｂのうち、ヒューズ４０及び電流センサ４４を有する部分は、第１接続部材３９及び第２接続部材４３により他の導電路と別体で構成されており、第１接続部材３９及び第２接続部材４３は、遮断部材３０Ａにより取り外し可能に構成されている。

回路構成体１０は、図１に示すように、内部に導電路４７Ａ，４７Ｂが収容された合成樹脂製の基部２０を備えており、この基部２０に、入力部１３及び出力部１４と、導電路４７Ａ，４７Ｂに接続される電子部品であるメインリレー１６，１７，プリチャージリレー１８、及び、プリチャージ抵抗１９とを備えている。
また、回路構成体１０は、基部２０の被取付部２２に対して着脱可能な遮断部材３０Ａを有し、遮断部材３０Ａが離脱しているときには、導電路４７Ａ，４７Ｂの電力供給が遮断される電力遮断部３０を備えている。

基部２０は、外形が長方形の厚肉の板状をなし、複数の電子部品１６〜１９が装着される部品装着部２１と、遮断部材３０Ａが着脱可能に取り付けられる被取付部２２が設けられている。

部品装着部２１及び被取付部２２は、電子部品１６〜１９及び遮断部材３０Ａが嵌め入れられる凹部を有し、この凹部内に各電子部品１６〜１９の端子に接続される端子部（図示しない）を有する。

部品装着部２１は、各電子部品１６〜１９の側面を内側に嵌め入れる壁部２４が凹部の周縁部から立設されている。
被取付部２２は、図４に示すように、角筒状の嵌合部２５が基部２０の上面から垂直に立設されている。

嵌合部２５の内側には、四隅のそれぞれに立設されて第１接続部材３９及び第２接続部材４３を受ける４個の受け部２７と、中心側に立設された被取付検知部２８と、被取付検知部２８に並んで中心側に立設されたセンサ接続部２９とを有する。

受け部２７は、基部２０の上面から円筒形状に突出する周壁部の内側に端子が嵌め入れられている。
この端子は、上端部が円筒形状であって、図示しない下端側は、基部２０の内部で入力部１３及び出力部１４と電気的に接続されている。

被取付検知部２８は、雄型のコネクタであり、内部に端子２８Ａを有する。この端子は、信号入出力部１５に接続されている。
センサ接続部２９は、雄型のコネクタであり、内部に端子を有する。この端子は、信号入出力部１５に接続されている。
入力部１３は、図示しない電源側コネクタが嵌合装着されるコネクタであり、基部２０の角部に一対並んで凹設されており、内部に導電路４７Ａ，４７Ｂと接続される図示しない端子を有する。

出力部１４は、入力部１３とは異なる側の長手方向の端部に一対並んで設けられており、基部２０の上面の凹設された部分にボルト１４Ａが立設されている。 ボルト１４Ａは、基部２０の内部の導電路４７Ａ，４７Ｂと接続されており、このボルト１４Ａに図示しない電線の端末に接続された端子が取り付けられて外部のインバータ等の機器に電力を出力する。

複数の電子部品１６〜１９は、一対のメインリレー１６，１７と、プリチャージリレー１８と、プリチャージ抵抗１９とを備えている。
メインリレー１６，１７及びプリチャージリレー１８は、メカニカルリレーであって、樹脂ケースの内部に接点部及びコイルを有する。

電力遮断部３０は、基部２０に備えられている被取付部２２と、被取付部２２に対して着脱可能な遮断部材３０Ａとを備えている。
遮断部材３０Ａは、図５に示すように、合成樹脂製のハウジング３２と、ハウジング３２内の四隅に配された中継端子部３１と、ハウジング３２に収容され、前後の中継端子部３１間を接続する接続部材３８と、被取付検知部２８に接続されて遮断部材３０Ａが取付状態（嵌合状態）にあることを検知する取付検知部４６と、を備えている。

ハウジング３２は、ハウジング本体３２Ａと、ハウジング本体３２Ａに回動可能に取り付けられた把手部３６と、ハウジング本体３２Ａの上面側を覆う蓋部３７とを備えている。
ハウジング本体３２Ａは、前後方向に長い長方形状の底板部３３と、底板部３３の周縁部から上方に立ち上がる壁部３５Ａと、底板部３３の周縁部から下方に突き出たフード部３５Ｂとを備える。

底板部３３には、図７に示すように、取付検知部４６及び電流センサ４４のコネクタ部４５が嵌め入れられて装着される長方形状の装着孔３４Ａ，３４Ｂが貫通している。
装着孔３４Ａには、取付検知部４６が圧入されている。なお、圧入に限らず、例えば、接着剤等により取付検知部４６が装着孔３４Ａの周縁部に固定されるようにしてもよい。

装着孔３４Ｂには、電流センサ４４のコネクタ部４５が挿通されている。
把手部３６は、ハウジング本体３２Ａの側面の軸孔（図示しない）に挿通可能な軸部（図示しない）が設けられており、この軸部を中心に把手部３６を回動させることができる。
蓋部３７は、ハウジング本体３２Ａの壁部３５Ａを覆うようにハウジング本体３２Ａの上面側に装着される。

中継端子部３１は、円柱の棒状であって、底板部３３の下方に突き出た部分は、受け部２７の端子に挿通されて電気的に接続される第２挿通部３１Ｂとされている。底板部３３の上方側は、図５に示すように、筒状の支持部３３Ａを貫通して固定されており、支持部３３Ａの上方に突き出た部分が接続部材３８の通し孔４２，４３Ａに挿通される第１挿通部３１Ａとされている。第１挿通部３１Ａには、外周面にネジ溝が形成されている。

接続部材３８は、第１接続部材３９と第２接続部材４３とからなり、第１接続部材３９は、ヒューズ４０（「交換部品」の一例）の両端部に金属のバスバー４１が接続されている。
ヒューズ４０は、筒状部材の内部に溶断部が設けられており、筒状部材の両端部は、溶断部と電気的に接続された端子部とされ、この端子部にバスバー４１が接続されている。
バスバー４１には、通し孔４２が貫通形成されている。

ヒューズ４０とバスバー４１とは一体に形成されており、ヒューズ４０の交換の際には、ヒューズ４０及びバスバー４１を第１接続部材３９として交換することができるが、ヒューズ４０とバスバー４１を別体で分離可能に構成し、ヒューズ交換の際には、ヒューズのみを交換するようにしてもよい。

第２接続部材４３は、前後の中継端子部３１を接続する金属バスバーからなり、その中間部に電流センサ４４（「検知センサ」の一例）が取り付けられている。
電流センサ４４は、例えば、第２接続部材４３の周囲を覆う磁性体コアのギャップ部分にホール素子を配したものを用いることができる。

電流センサ４４には、ホール素子からの信号をセンサ接続部２９側に出力するコネクタ部４５が設けられている。
コネクタ部４５は、センサ接続部２９に嵌合可能な雌型のコネクタであって、内部に端子４５Ａを有し、装着孔３４Ｂに嵌め入れられるとコネクタ部４５が底板部３３の下方側に突き出る。

第２接続部材４３の両端部には、通し孔４３Ａが貫通している。
第１接続部材３９及び第２接続部材４３の通し孔４２，４３Ａに中継端子部３１の第１挿通部３１Ａを挿通し、第１挿通部３１Ａをナット４９で締結することで、第１接続部材３９及び第２接続部材４３が中継端子部３１に電気的に接続されつつ固定される（図６）。そして、蓋部３７が被せられて遮断部材３０Ａが形成される。

取付検知部４６は、被取付検知部２８に接続可能な雌型のコネクタであって、図８に示すように、Ｕ字状の端子４６Ａを有し、遮断部材３０Ａが被取付部２２に正規位置で嵌合装着されると、取付検知部４６の端子４６Ａと被取付検知部２８の端子２８Ａとの間が電気的に接続され、信号入出力部１５を介して外部のＥＣＵにオン信号が出力される。遮断部材３０Ａが被取付部２２に正規に嵌合装着されていないと取付検知部４６の端子４６Ａと被取付検知部２８の端子２８Ａとの間が電気的に接続されず、信号入出力部１５を介して外部のＥＣＵにオフ信号が出力される（信号が出力されない）。ＥＣＵは、オフ信号が入力されると、メインリレー１６，１７をオフする。

メンテナンス等の際には、作業者は、把手部３６を掴んで遮断部材３０Ａを引っ張り、遮断部材３０Ａを被取付部２２から取り外す（離脱させる）。
遮断部材３０Ａが取り外されると、導電路４７Ａ，４７Ｂが共に分断されて入力部１３と出力部１４との間の電力の供給が遮断される。

更にヒューズ４０を交換する場合には、ハウジング本体３２Ａから蓋部３７を取り外すとともに、ナット４９を外し、第１接続部材３９を他の新しい第１接続部材３９と交換後、ナット４９を締結して蓋部３７を閉める。
そして、遮断部材３０Ａを被取付部２２に取り付けると、電力を供給可能な回路構成体１０が形成されるとともに、図示しないアッパケースとロアケースを嵌め合わせて構成されるケース内に回路構成体１０を収容して電気接続箱が構成される。

上記構成によれば以下の作用・効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、遮断部材３０Ａが離脱しているときには、導電路４７Ａ，４７Ｂの電力供給が遮断される電力遮断部３０が回路構成体１０に設けられている。電力遮断部３０のような電力供給を遮断するための構成は、回路構成体１０の構成として他の部品と一緒に構成して纏めることが比較的容易であるため、電力遮断部３０をバッテリ等に設ける場合と比較して、電力を遮断するための構成を簡素化することが可能になる。

（２）導電路４７Ａ，４７Ｂは、一対の導電路４７Ａ，４７Ｂからなり、遮断部材３０Ａが離脱しているときには、一対の導電路４７Ａ，４７Ｂの双方が遮断される。
このようにすれば、導電路４７Ａ，４７Ｂの一方のみを遮断する場合と比較して、確実に電力供給を遮断することが可能になる。

（３）遮断部材３０Ａには、導電路４７Ａ，４７Ｂに接続されるヒューズ４０（交換部品）が交換可能に設けられている。
このようにすれば、遮断部材３０Ａを離脱させた際に、ヒューズ４０（交換部品）を交換することが可能になる。

（４）遮断部材３０Ａは、導電路４７Ａ，４７Ｂの状態を検知するための電流センサ４４（検知センサ）を備えている。
遮断部材３０Ａが電流センサ４４（検知センサ）を備えることで、遮断部材３０Ａのスペースを有効に利用することが可能になる。

（５）電力遮断部３０は、遮断部材３０Ａと、遮断部材３０Ａが取り付けられる被取付部２２とを備え、遮断部材３０Ａは、被取付部２２に対する当該遮断部材３０Ａの取り付け状態を検知可能な取付検知部４６を有する。
このようにすれば、遮断部材３０Ａの取り付け状態を検知することができる。よって、この検知結果を外部のＥＣＵ等に出力すれば、検知結果に応じた制御を行うことが可能になる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、ヒューズ４０を交換部品としたが、これに限られず、他の交換部品を遮断部材３０Ａに備えるようにしてもよい。また、電流を検知するホール素子型の電流センサ４４を遮断部材３０Ａに設けたが、これに限られず、他の機能で電流を検出する電流センサや、電流センサ以外の物理量を検知する検知センサを遮断部材３０Ａに設けるようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、遮断部材３０Ａにより、一対の導電路４７Ａ，４７Ｂの双方が遮断される構成としたが、一対の導電路４７Ａ，４７Ｂの一方のみが遮断される構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、回路構成体１０にプリチャージ回路が設けられていたが、プリチャージ回路を有さない構成としてもよい。

１０…回路構成体
１１…電源
１２…機器
１３…入力部
１４…出力部
１６，１７…メインリレー（電子部品）
１８…プリチャージリレー（電子部品）
１９…プリチャージ抵抗（電子部品）
２０…基部
２２…被取付部
２８…被取付検知部
３０…電力遮断部
３０Ａ…遮断部材
３１…中継端子部
３１Ａ…第１挿通部
３１Ｂ…第２挿通部
３２…ハウジング
３８…接続部材
３９…第１接続部材
４０…ヒューズ（交換部品）
４３…第２接続部材
４４…電流センサ（検知センサ）
４５…コネクタ部
４６…取付検知部
４７Ａ，４７Ｂ…導電路

Claims (7)

1. 電源から負荷に至る経路に設けられる回路構成体であって、
   電源側から電力の供給を受ける入力部と、
   前記入力部と導電路を介して電気的に接続され、電力を外部に出力する出力部と、
   前記導電路に接続される電子部品と、
   着脱可能な遮断部材を有し、前記遮断部材が離脱しているときには、前記導電路の電力供給が遮断される電力遮断部と、を備える回路構成体。
2. 前記導電路は、一対の導電路からなり、前記遮断部材が離脱しているときには、前記一対の導電路の双方が遮断される請求項１に記載の回路構成体。
3. 前記遮断部材には、前記導電路に接続される交換部品が交換可能に設けられている請求項１又は請求項２に記載の回路構成体。
4. 前記交換部品は、ヒューズである請求項３に記載の回路構成体。
5. 前記遮断部材は、前記導電路の状態を検知するための検知センサを備えている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回路構成体。
6. 前記電力遮断部は、前記遮断部材と、前記遮断部材が取り付けられる被取付部とを備え、
   前記遮断部材は、前記被取付部に対する当該遮断部材の取り付け状態を検知可能な取付検知部を有する請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回路構成体。
7. 請求項１ないし請求項６に記載の回路構成体がケースに収容されてなる電気接続箱。

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