JP2014187769A

JP2014187769A - 電気設備アセンブリおよびブラケット

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Publication number: JP2014187769A
Application number: JP2013059970A
Authority: JP
Inventors: Koji Katano; 剛司片野; Hiroyuki Sekine; 広之関根; Yasuhiro Nakamura; 育弘中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: JP6119349B2

Abstract

【課題】車両に搭載される電気設備アセンブリに関する技術を提供する。
【解決手段】燃料電池を搭載した燃料電池車両に搭載される電気設備アセンブリであって、燃料電池車両に用いられる第１の電気設備と、第１の電気設備とケーブルを介して接続された第１のコネクタと、第１の電気設備の特定の側面に固定されるブラケットであって、第１のコネクタを固定する第１固定部と、電気設備アセンブリとは別に設けられた第２の電気設備とケーブルを介して接続された第２のコネクタを固定する第２固定部とを備えるブラケットとを備え、ブラケットは、該第２固定部の端部が、第１固定部に固定された第１のコネクタの端部より特定の側面から遠くに位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される電気設備アセンブリの技術に関する。

燃料電池を搭載した燃料電池車両には、燃料電池や燃料電池の電力を制御する制御機器などの電気設備が搭載されている（例えば、下記特許文献１）。ところで、燃料電池や制御機器には、種々のワイヤーハーネスが接続されている。ワイヤーハーネスの他端にはコネクタが形成されている。これらのコネクタは、燃料電池車両本体側に接続されている種々のケーブルと接続される。

特開平２００９−２０８６３９号公報

これまで、これらコネクタの配置については工夫がされておらず、作業性を考慮した改良が望まれていた。このような問題は、燃料電池車両に搭載される種々の電気設備に接続されるコネクタに共通する問題であった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池を搭載した燃料電池車両に搭載される電気設備アセンブリが提供される。この電気設備アセンブリは、前記燃料電池車両に用いられる第１の電気設備と；前記第１の電気設備とケーブルを介して接続された第１のコネクタと；前記第１の電気設備の特定の側面に固定されるブラケットであって、前記第１のコネクタを固定する第１固定部と、前記電気設備アセンブリとは別に設けられた第２の電気設備とケーブルを介して接続された第２のコネクタを固定する第２固定部とを備えるブラケットとを備え；前記ブラケットは、該第２固定部の端部が、前記第１固定部に固定された前記第１のコネクタの端部より前記特定の側面から遠くに位置する。この形態の電気設備アセンブリは、第２固定部の端部が第１固定部に固定後の第１のコネクタの端部より特定の側面から遠くに位置するので、電気設備アセンブリを運搬時に電気設備アセンブリが外的な他の部材と接触をした際に、第２固定部により、第１固定部に固定した第１のコネクタが他の部材と接触することを抑制することができる。

（２）上記形態の電気設備アセンブリにおいて、さらに、前記第１の電気設備とケーブルを介して接続された第３のコネクタを備え；第３のコネクタは、前記電気設備アセンブリが前記燃料電池車両に搭載された際に、前記第１の電気設備と隣接して設けられる隣接電気設備とケーブルを介して接続された第４のコネクタと接続され；前記ブラケットは、前記第３のコネクタを固定する第３固定部を備え；前記ブラケットに固定後の前記第３のコネクタは、前記ブラケットに固定後の前記第１のコネクタおよび第２のコネクタより前記隣接電気設備の近くに位置するとしてもよい。この形態の電気設備アセンブリによると、第３のコネクタは隣接電気設備の近くに位置する。従って、電気設備アセンブリが燃料電池車両に搭載された際に第３のコネクタと接続される第４のコネクタに接続されているケーブルの長さを短くすることができる。また、上記の「前記ブラケットに固定後の前記第３のコネクタは、前記ブラケットに固定後の前記第１のコネクタおよび第２のコネクタより前記隣接電気設備の近くに位置する」とは、仮に第４のコネクタを、第１〜第３の各々のコネクタに接続した場合に、第３のコネクタに接続した場合が最もコネクタ接続に必要なケーブルの長さを短くできることを意味する。

（３）上記形態の電気設備アセンブリにおいて、前記第１の電気設備は、前記燃料電池が発電した電力の電圧変換を行うコンバータであり；前記第２の電気設備は、前記燃料電池への流体の給排を行う流体給排機構であり；前記隣接電気設備は、前記燃料電池からの出力のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うリレー回路である；としてもよい。この形態の電気設備アセンブリは、コンバータおよびコンバータに接続されたブラケットからなる電気設備アセンブリに適用することができる。

（４）本発明の他の形態によれば、上記形態の電気設備アセンブリに用いられるブラケットが提供される。この形態の電気設備アセンブリは、前記第１のコネクタを固定する第１固定部と；前記第２のコネクタを固定する第２固定部とを備え、該第２固定部の端部が、前記第１固定部に固定された前記第１のコネクタの端部より前記特定の側面から遠くに位置する。この形態のブラケットを電気設備アセンブリに適用することで、電気設備アセンブリを運搬時に電気設備アセンブリが外的な他の部材と接触をした際に、第２固定部により、第１固定部に固定した第１のコネクタが他の部材と接触することを抑制することができる。

また、このような形態によれば、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等の種々の課題の少なくとも１つを解決することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば車両、車両用電気設備、ブラケット、車両の製造方法などの種々の形態で実現することができる。

燃料電池システムを説明する説明図である。ワイヤーハーネスを説明する説明図である。ブラケットを説明する説明図である。ＦＣコンバータ収容部にブラケットを取り付けた状態を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
（Ａ１）システム構成：
図１は本発明の第１実施形態としての、燃料電池車両１０に搭載される燃料電池システム２０を説明する説明図である。図に示した「前後左右」の矢印は、燃料電池車両１０を基準にして定めた方向である。以下、方向について表記する際は、「前後左右」の矢印に示す方向を用いる。

燃料電池システム２０は、燃料電池収容体３０と、ＦＣコンバータ収容部４０と、流体給排用ユニット５０とを備える。燃料電池収容体３０は、燃料電池３２とリレー３４とを収容する。ＦＣコンバータ収容部４０は、コンバータ４２とＥＣＵ４４とを収容する。

燃料電池３２は、固体高分子型の燃料電池である。燃料電池３２は、燃料電池車両１０が搭載する燃料ガスタンク（図示省略）から供給される燃料ガスと、燃料電池車両１０の周囲から酸化ガスとして供給される空気とを用いて発電する。本実施形態においては、燃料ガスとして水素ガスを採用する。燃料電池３２からの出力は、コンバータ４２によって昇圧され、燃料電池車両１０が備える走行用モータ（図示省略）の駆動用電力として用いられる。

リレー３４は、燃料電池３２からコンバータ４２への出力のＯＮ／ＯＦＦを制御する継電器である。リレー３４は、ＥＣＵ５４から送信されるＯＮ／ＯＦＦの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作を行う。

コンバータ４２は、燃料電池３２から供給された電力を昇圧する電圧変換装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）である。コンバータ４２で昇圧された電力は、燃料電池車両１０の走行用モータに出力され、駆動用電力として用いられる。

ＥＣＵ４４は、燃料電池３２からの出力を制御する制御部である。ＥＣＵ５４は、リレー３４に制御信号を送信し、リレー３４のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。

流体給排用ユニット５０は、種々の配管、および、配管に流通する流体を制御する制御機器を備える。具体的には、流体給排用ユニット５０は、酸化ガスを燃料電池３２に供給するための酸化ガス供給配管、燃料電池３２から排出された酸化オフガスを外部に導くための酸化オフガス排出配管、水素ガスタンクから燃料電池３２に水素ガスを供給するための水素ガス供給配管、燃料電池３２から排出された燃料オフガスを燃料ガス供給配管に戻すための循環配管、および循環配管に分岐接続された燃料オフガス排出配管、燃料電池３２に冷媒を供給する冷媒供給配管、燃料電池３２から排出された冷媒をラジエータに供給する冷媒排出配管等を備える。また、流体給排用ユニット５０は、エアコンプレッサ、燃料ガスポンプ、圧力センサ、温度センサ、遮断弁、排出弁、レギュレータ、バルブモータ等、各配管を流通する流体を制御するための各種機器を備える。

また、燃料電池システム２０は、ワイヤーハーネスＷＨ１１〜ＷＨ１４を備える。ワイヤーハーネスは、複数のケーブルが束状になったものである。ワイヤーハーネスＷＨ１１〜ＷＨ１４の先端には、各々、コネクタＣＮ１１〜ＣＮ１４が形成されている。ＦＣコンバータ収容部４０にはブラケット６０が固定されている。ブラケット６０は、コネクタＣＮ１１，ＣＮ１２，ＣＮ１３をＦＣコンバータ収容部４０に固定するための固定部材である。コネクタＣＮ１１，ＣＮ１２，ＣＮ１３は、ブラケット６０に固定されている。

燃料電池システム２０が燃料電池車両１０に搭載される際には、コネクタＣＮ１３とコネクタＣＮ１４とが互いに接続される。また、コネクタＣＮ１１，ＣＮ１２は、燃料電池車両１０本体側に接続されているワイヤーハーネスＷＨ２１，ＷＨ２２に形成されたコネクタＣＮ２１,ＣＮ２２と接続される。

図２を用いて、各ワイヤーハーネスについて説明する。図２は、ワイヤーハーネスＷＨ１１〜ＷＨ１４を説明する説明図である。ワイヤーハーネスＷＨ１１は、コネクタＣＮ１１，ＣＮ２１を介して燃料電池車両１０が備えるワイヤーハーネスＷＨ２１と接続される。ＦＣコンバータ収容部４０が備えるＥＣＵ４４は、ワイヤーハーネスＷＨ１１，ＷＨ２１を介して、燃料電池車両１０が備えるＥＣＵ２４から、コンバータ４２を制御するための制御信号を受信する。また、ＥＣＵ４４は、コンバータ４２の動作状態を示す信号を、ワイヤーハーネスＷＨ１１，ＷＨ２１を介して、燃料電池車両１０が備えるＥＣＵ２４に送信する。

ワイヤーハーネスＷＨ１２は、コネクタＣＮ１２，ＣＮ２２を介して燃料電池車両１０が備えるワイヤーハーネスＷＨ２２と接続される。燃料電池車両１０が備えるバッテリ２６は、ＷＨ１２,ＷＨ２２を介して、流体給排用ユニット５０が備える圧力センサ、温度センサ、バルブモータ、ポンプモータ等の各機器の動作に必要な電力の供給を行う。

ワイヤーハーネスＷＨ１３は、コネクタＣＮ１３,ＣＮ１４を介してワイヤーハーネスＷＨ１４と接続される。ＦＣコンバータ収容部４０が備えるＥＣＵ４４は、リレー３４のＯＮ／ＯＦＦを制御するための制御信号を、ワイヤーハーネスＷＨ１３,ＷＨ１４を介してリレー３４に送信する。以上、ワイヤーハーネスについて説明した。

次に、ブラケット６０について説明する。図３は、ブラケット６０を説明する説明図である。図３（Ａ）は、図１の燃料電池車両１０の方向を基準とした、ブラケット６０の上視図である。図３（Ｂ）は、ブラケット６０の正面図である。ブラケット６０は、ボルトＢＴ１,ＢＴ２によってＦＣコンバータ収容部４０に固定される。ブラケット６０におけるボルトＢＴ１およびＢＴ２の設置個所は、上視図において、固定部６１と固定部６２との間に設置される。

上述のように、ワイヤーハーネスＷＨ１２〜ＷＨ１３の先端に形成されたコネクタＣＮ１２〜ＣＮ１３は、ブラケット６０に固定される。ブラケット６０には、コネクタＣＮ１１を固定するための固定部６１と、コネクタＣＮ１２を固定するための固定部６２と、コネクタＣＮ１３を固定するための固定部６３とが一体に形成されている。ブラケット６０は、亜鉛めっき鋼板を成型したものである。

コネクタＣＮ１１およびＣＮ１２は、各々、燃料電池車両１０が備えるコネクタＣＮ２１およびコネクタＣＮ２２との接続面が前方向を向くように固定部６１および固定部６２に固定される。コネクタＣＮ１３は、コネクタＣＮ１４との接続面が左方向を向くように固定部６３に固定される。これら、コネクタＣＮ１１〜ＣＮ１３のブラケット６０への固定方向は、コネクタＣＮ２２、ＣＮ２３、ＣＮ１４との接続方向を考慮して決定される。燃料電池システム２０を燃料電池車両１０に搭載した際に、コネクタＣＮ２１およびＣＮ２２は、燃料電池システム２０から見て前方向に位置している（図１参照）。よって、コネクタＣＮ１１、ＣＮ１２は、各々、接続面が前方向を向くようにブラケット６０に固定される。コネクタＣＮ１４は、ブラケット６０の左側に位置している。よって、コネクタＣＮ１３は、左方向を向くようにブラケット６０に固定される。

また、各固定部６１〜６３は、固定部６２が最も前方向に位置し、次に固定部６１、最も後方向に固定部６３が位置する。図示するように、固定部６２は、ブラケット６０とＦＣコンバータ収容部４０との固定面を基準として、固定部６１より前方に突出している。具体的には、固定部６２の先端は、固定部６１に固定されたコネクタＣＮ１１の先端より、前方に長さＬだけ突出している。

図４は、ＦＣコンバータ収容部４０にブラケット６０を取り付けた状態を示す説明図である。図４には、ブラケット６０が取り付けられたＦＣコンバータ収容部４０が、運搬用の容器７０に収納された状態を、上視図として示している。ブラケット６０の固定部６１にはコネクタＣＮ１１が固定され、固定部６２にはコネクタＣＮ１２が固定されている。ＦＣコンバータ収容部４０およびブラケット６０を運搬時に、振動によってＦＣコンバータ収容部４０およびブラケット６０が容器７０に対して相対的に前方向に移動した場合、固定部６２の先端はコネクタＣＮ１１の先端より前方向に突出しているため、ＦＣコンバータ収容部４０の前方向に位置する容器７０の内壁面には固定部６２が先に接触する。結果として、コネクタＣＮ１１が容器７０の内壁に接触することを防止することができる。

以上説明したように、ブラケット６０の固定部６２の先端は、固定部６１に固定されたコネクタＣＮ１１の先端より、前方に長さＬだけ突出する。よって、ＦＣコンバータ収容部４０にブラケット６０を取り付け、かつ、コネクタＣＮ１１を固定部６１に固定し、容器７０に収容して運搬しても、最も前方向に突出する固定部６２により、固定部６１に固定されたコネクタＣＮ１１が容器７０の内壁に接触することを防止することができる。従って、運搬の時点で、ＦＣコンバータ収容部４０にブラケット６０を取り付け、かつ、コネクタＣＮ１１を固定部６１に固定することができる。結果として、燃料電池システム２０を燃料電池車両１０に組み込む際の作業性を向上させることができる。

また、ブラケット６０において、固定部６２が最も前方向に位置し、次に固定部６１、最も後方向に固定部６３が位置している。従って、各固定部６１〜６３に固定されたコネクタＣＮ１１〜ＣＮ１３を、各接続先であるＣＮ２１、ＣＮ２２、ＣＮ１４との位置関係において、適切な位置に配置することができる。具体的には、各コネクタを接続する際に、先にコネクタＣＮ１３とコネクタＣＮ１４を接続し、次にコネクタＣＮ１１とコネクタＣＮ２１とを接続し、最後にコネクタＣＮ１２とコネクタＣＮ２２とを接続すると言ったように、後方向のコネクタから順に接続することによって、先に接続したコネクタおよびワイヤーハーネスが、次にコネクタを接続する作業者の手に接触したり、手の動きをふさぐことがない。結果として、コネクタ接続の作業性を向上させることができる。

また、ブラケット６０において、固定部６１と固定部６２との間にはスペースが設けられ、ボルトＢＴ１およびＢＴ２が設置される。固定部６１と固定部６２との間にスペースを設けることによって、コネクタ接続作業において作業スペースを確保することができる。換言すれば、ボルトＢＴ１，ＢＴ２の設置スペースと作業スペースとの共有を行うことができる。

また、コネクタＣＮ１３は、コネクタＣＮ１４との接続方向が左方向になるように、固定部６３に固定される。コネクタＣＮ１３の長手方向を左右方向にすることによって、各コネクタＣＮ１１〜ＣＮ１３が固定されたブラケット６０を小型化することができ、省スペース化を実現することができる。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（Ｂ１）変形例１：
上記実施形態においては、第１の電気設備としてコンバータ４２、第２の電気設備として流体給排用ユニット５０、第３の電気設備としてリレー３４をそれぞれ採用したが、それに限ることなく、それぞれの電気設備として、燃料電池車両に用いられる種々の電気設備を採用することができる。例えば、コンバータ４２を搭載しない燃料電池車両においては、第１の電気設備として燃料電池を制御するＥＣＵを採用することができる。

（Ｂ２）変形例２：
上記実施形態においては、ブラケット６０は、コネクタＣＮ１１〜ＣＮ１３を固定するとしたが、コネクタＣＮ１１とコネクタＣＮ１２のみを固定するとしてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（Ｂ３）変形例３：
ケーブルおよびそれに接続されるコネクタは、電気ケーブルおよび電気コネクタを採用してもよいし、光ケーブルおよび光ケーブル用コネクタを採用するとしてもよい。

（Ｂ４）変形例４：
上記実施形態においては、ブラケット６０を固定する特定の側面としてＦＣコンバータ収容部４０の前方向側面を採用したが、左方向側面または右方向側面を採用するとしもよい。

１０…燃料電池車両
２０…燃料電池システム
２４…ＥＣＵ
２６…バッテリ
３０…燃料電池収容体
３２…燃料電池
３４…リレー
４０…ＦＣコンバータ収容部
４２…コンバータ
４４…ＥＣＵ
５０…流体給排用ユニット
５４…ＥＣＵ
６０…ブラケット
６１〜６３…固定部
７０…容器
ＷＨ１１〜ＷＨ１４，ＷＨ２１，ＷＨ２２…ワイヤーハーネス
ＣＮ１１〜ＣＮ１４，ＣＮ２１，ＣＮ２２…コネクタ
ＢＴ１,ＢＴ２…ボルト

Claims

燃料電池を搭載した燃料電池車両に搭載される電気設備アセンブリであって、
前記燃料電池車両に用いられる第１の電気設備と、
前記第１の電気設備とケーブルを介して接続された第１のコネクタと、
前記第１の電気設備の特定の側面に固定されるブラケットであって、前記第１のコネクタを固定する第１固定部と、前記電気設備アセンブリとは別に設けられた第２の電気設備とケーブルを介して接続された第２のコネクタを固定する第２固定部とを備えるブラケットと
を備え、
前記ブラケットは、該第２固定部の端部が、前記第１固定部に固定された前記第１のコネクタの端部より前記特定の側面から遠くに位置する
電気設備アセンブリ。
請求項１記載の電気設備アセンブリであって、さらに、
前記第１の電気設備とケーブルを介して接続された第３のコネクタを備え、
第３のコネクタは、前記電気設備アセンブリが前記燃料電池車両に搭載された際に、前記第１の電気設備と隣接して設けられる隣接電気設備とケーブルを介して接続された第４のコネクタと接続され、
前記ブラケットは、前記第３のコネクタを固定する第３固定部を備え、
前記ブラケットに固定後の前記第３のコネクタは、前記ブラケットに固定後の前記第１のコネクタおよび第２のコネクタより前記隣接電気設備の近くに位置する
電気設備アセンブリ。
請求項１または請求項２に記載の電気設備アセンブリであって、
前記第１の電気設備は、前記燃料電池が発電した電力の電圧変換を行うコンバータであり、
前記第２の電気設備は、前記燃料電池への流体の給排を行う流体給排機構であり、
前記隣接電気設備は、前記燃料電池からの出力のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うリレー回路である
電気設備アセンブリ。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電気設備アセンブリに用いられるブラケットであって、
前記第１のコネクタを固定する第１固定部と、前記第２のコネクタを固定する第２固定部とを備え、該第２固定部の端部が、前記第１固定部に固定された前記第１のコネクタの端部より前記特定の側面から遠くに位置する
ブラケット。