JP2015115104A

JP2015115104A - 車両用の高電圧回路インターロック装置

Info

Publication number: JP2015115104A
Application number: JP2013254229A
Authority: JP
Inventors: 英明藤丘; Hideaki Fujioka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-22

Abstract

【課題】インターロック電極間の位置合わせを確実に行うとともに、車両振動時の電極の離間を防止する。【解決手段】ケーシング１２内に設けられた端子台１８には、端子台１８を含む高電圧回路の開放端にそれぞれ接続された一対の端子電極板２４Ａ，２４Ｂと、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂに対向する接続電極板２６が設けられる。ケーシング１２の開口２０を覆うカバー１４の裏面には、ケーシング内方に突き出されるように長手リブ３６Ａが設けられる。カバー１４をケーシング開口２０に取り付ける際に、長手リブ３６Ａにより端子電極板対２４Ａ，２４Ｂと接続電極板２６とが押し当てられて端子電極対２４Ａ，２４Ｂが導通する。また、ケーシング開口２０からカバー１４を取り外すと、接続電極板２６と端子電極板対２４Ａ，２４Ｂとが離間する。【選択図】図６

Description

本発明は、車両の駆動源と電源との間の電圧変換を行う高電圧機器に設けられたインターロック装置に関し、特に、高電圧機器を外部に対して絶縁するようにして収容するケーシングに設けられた、車両用の高電圧回路インターロック装置に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車等、回転電機を駆動源とする車両には、ＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ等の、電源と回転電機との間の電圧変換を行う変換器が搭載されている。これらの変換器は、外部に対して絶縁されるようにして、ケーシング内に収容され、安全性が確保されている。

さらに、ケーシング内には、電源及び回転電機からのケーブルと変換器を接続するための端子台も収容されている。端子台の接続端子とケーブル端子との接続作業を行うために、ケーシングには、作業用開口が設けられている。作業用開口は、作業時以外はカバーによって塞がれている。接続作業に際して、作業者の安全を図るために、ケーシングからカバーを外した際に、端子台や変換器などの高電圧機器を含む高電圧回路が遮断されるように、ケーシングには高電圧回路インターロック機構が設けられている。このようなインターロック機構は、例えば特許文献１〜３に開示されている。

インターロック機構として、端子台には、高電圧回路の開放端にそれぞれ接続された一対の端子電極板が設けられている。また、カバーには、この端子電極板対を導通させるための接続電極板が設けられている。ケーシングにカバーを取り付ける際に、ケーシング内に接続電極板が挿入されて、接続電極板と端子電極板対とが当接する。これにより高電圧回路が導通状態となる。一方、ケーシングからカバーを取り外すと、端子電極板対から接続電極板が離れ、高電圧回路が遮断状態となる。

端子電極板対を端子台に組み付ける際、及びカバーに接続電極板を組み付ける際の組み付け公差を補償（吸収）して、それぞれの電極板が位置合わせされるように、これらの電極板は、いわゆるフローティング構造を備える場合がある。フローティング構造とは、接続電極板と端子電極板対との接続方向に対する垂直面内にて、端子電極板対及び接続電極板の少なくとも一方が移動可能となるような構造である。

例えば、接続電極板を備えるコネクタの、カバーへの取り付け側にフランジを設ける。カバーにはフランジを移動可能に保持するガイドスロットを設ける。フランジがガイドスロット内を移動可能とすることで、接続電極板が、接続方向に対する垂直面内を移動しつつ軸合わせされ、接続電極板と端子電極板対とが当接される。

特開２０１２−２３８４２２号公報特開２０１２−２４８４１５号公報特開２００７−１４９４２０号公報

ところで、フローティング構造のコネクタを用いる場合、車両振動に応じて接続電極板と端子電極板対とが離間するおそれがある。例えばガイドスロット内にてフランジが移動可能となるように、ガイドスロットの溝幅をフランジよりも一回り大きく形成する。そうなると、電極の接続方向に対する垂直面内のみならず、当該接続方向にもフランジが移動可能となり、コネクタ全体が接続方向に移動可能となる。このような場合に、車両の振動などにより接続方向に振動が加えられると、接続電極板が端子電極板対に対して離間するように移動させられ、高電圧回路が遮断されるおそれがある。

このため、接続電極板にフローティング構造を持たせずに、カバーに固定させることが考えられる。しかし、そうなると、接続電極板と端子電極板対との位置合わせが困難になるという、別の問題が生じる。そこで、本発明は、電極間の位置合わせが確実に行われるとともに、車両振動時の電極の離間を防止することの可能な、車両用のインターロック装置を提供することを目的とする。

本発明に係る、車両用の高電圧回路インターロック装置は、車両の駆動源となる回転電機と電源との間の電圧変換を行う変換器と、前記回転電機及び電源からのケーブルと前記変換器を接続する端子台を、外部に対して絶縁するようにして収容するケーシングと、前記ケーシング内に挿入されたケーブル端子を前記端子台に組み付けるために前記ケーシングに形成された開口を塞ぐカバーと、を備える。前記端子台には、当該端子台を含む高電圧回路の開放端にそれぞれ接続された一対の端子電極板が前記ケーシングの開口に向かって延設されるともに、前記一対の端子電極板に対向するようにして接続電極板が設けられる。前記ケーシングの開口を覆う前記カバーの裏面には、前記ケーシング内方に突き出されたリブが設けられ、前記ケーシング開口に前記カバーを取り付ける際に、前記ケーシング内に挿入される前記リブによって前記接続電極板と前記一対の端子電極板とが押し当てられることで、前記一対の端子電極板が導通され、前記ケーシング開口から前記カバーを取り外す際に、前記リブによる押し当てが解除され前記接続電極板と前記一対の端子電極板とが離間することで、前記一対の端子電極板の導通が遮断される。

本発明によれば、電極間の位置合わせが確実に行われるとともに、車両振動時の電極の離間を防止することが可能となる。

本実施形態に係るインターロック装置を例示する平面図である。本実施形態に係るインターロック装置からカバーを外した際の平面図である。本実施形態に係るインターロック装置を例示する側面断面図である。インターロックコネクタを例示する斜視図である。カバーを例示する斜視図である。ケーシングにカバーを取り付ける際の様子を例示する斜視図である。

本発明に係るインターロック装置１０を、図１から図６に示す。なお、図１から図６では、それぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が示されている。例えば、Ｚ軸は鉛直方向軸であり、Ｘ軸及びＹ軸は、水平面上の直交する２軸を示している。

図１では、ケーシング１２にカバー１４が取り付けられているときの平面図が示され、図２では、ケーシング１２からカバー１４が取り外されたときの平面図が示されている。また、図３では、図１のＡ−Ａ断面図が示されている。これらの図に示されているように、インターロック装置１０は、ケーシング１２、カバー１４、及びインターロックコネクタ１６を備える。インターロック装置１０は、ハイブリッド車両や電気自動車などの、回転電機を駆動源とする車両（図示せず）に搭載される。

ケーシング１２は、高電圧機器を収容する収容部材である。ハイブリッド車両や電気自動車には、駆動源である回転電機と二次電池等の電源との間の電圧変換を行う、ＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ等の、変換器（図示せず）が設けられている。さらに、ケーシング１２には、電源及び回転電機からのケーブルと変換器を接続するための端子台１８も設けられている。これら変換器や端子台１８などの高電圧機器が、ケーシング１２内に収容される。

ケーシング１２は、略直方体形状の筐体から構成され、上記の高電圧機器を、外部に対して絶縁するようにして収容する。例えば絶縁部材を介して高電圧機器を支持する。このようにすることで、高電圧機器に対する安全性が確保される。

また、ケーシング１２には、作業用開口２０が形成されている。作業用開口２０は、ケーシング１２内に挿入されたケーブル端子を端子台１８に組み付けるための開口であって、この作業用開口２０から端子台１８の接続ボルト２２に工具等がアクセス可能となっている。作業用開口２０は、例えばケーシング１２の天面に設けられる。また、図２に示すように、作業用開口２０から端子台１８の接続ボルト２２が露出するように、端子台１８及び作業用開口２０の配置が定められる。

インターロックコネクタ１６は、端子台１８に設けられる。インターロックコネクタ１６は、例えば図２や図３に示されているように、端子台１８の中央部に設けられる。また、インターロックコネクタ１６は、後述するカバー１４の長手リブ３６Ａがアクセス可能となるように、作業用開口２０から露出するような位置に設けられる。

図４に、インターロックコネクタ１６を例示する。インターロックコネクタ１６は、一対の端子電極板２４Ａ，２４Ｂ、接続電極板２６、及び電極ケース２８を備える。一対の端子電極板２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ端子台１８を含む高電圧回路の開放端に接続される。端子電極板対２４Ａ，２４Ｂは、端子台１８から作業用開口２０に向かって略鉛直方向（図面Ｚ方向）に延設される。

端子電極板対２４Ａ，２４Ｂは、その端部に折り曲げ部３０Ａ，３０Ｂが形成されている。折り曲げ部３０Ａ，３０Ｂは、接続電極板２６側に折り曲げられた、側面視が略く字状の形状を有する。折り曲げ部３０Ａ，３０Ｂの一部が、後述するカバー１４の長手リブ３６Ａが押し当てられる押し当て面３２Ａ，３２Ｂとなる。この押し当て面３２Ａ，３２Ｂは、カバー１４の長手リブ３６Ａが挿入される方向に対して傾斜するようにして形成されている。このような形状とすることで、長手リブ３６Ａから荷重を受けた際に、折り曲げ部３０Ａ，３０Ｂが接続電極板２６側に撓みやすくなる。

接続電極板２６は、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂを導通させる電極である。接続電極板２６は、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂと対向するようにして、端子台１８から作業用開口２０に向かって略鉛直方向に延設される。

接続電極板２６は、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂの両者に当接可能となっており、例えば、接続電極板２６の幅は、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂの、のべ幅（Ｘ方向長さ）以上となるように形成されている。また、接続電極板２６と端子電極板対２４Ａ，２４Ｂは、無負荷状態、つまり長手リブ３６Ａに押し当てられていないときには離間するように、それぞれ離間配置されている。

このように、本実施形態では、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂと接続電極板２６とが、予め位置決めされた状態で端子台１８に配置されている。したがって、カバー１４をケーシング１２に取り付ける際に、これらの電極板が位置ずれを起こすおそれがない。

なお、上述の実施形態では、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂに折り曲げ部３０Ａ，３０Ｂを設けて、長手リブ３６Ａに当接させるような形状を備えていたが、この形態に限らない。例えば接続電極板２６に折り曲げ部３０Ａ，３０Ｂを設けて、長手リブ３６Ａに当接されるように形成してもよい。

電極ケース２８は、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂ及び接続電極板２６を収容する。電極ケース２８は、ケーシング１２の作業用開口２０に向かって鉛直方向（Ｚ方向）に延設されていてよい。また、作業用開口２０に面する側は、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂ及び接続電極板２６を露出させるように、開口が形成されている。

電極ケース２８は、作業用開口２０側から、端子台１８側に鉛直方向（Ｚ方向）にスリット３４が形成されている。スリット３４は、電極ケース２８の壁面のうち、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂの幅方向（図面Ｘ方向）の両側壁に設けられている。また、当該幅方向から見たときに、スリット３４から押し当て面３２Ａ，３２Ｂの一部が突出して見えるように、スリット３４及び端子電極板対２４Ａ，２４Ｂの配置が定められている。例えば、押し当て面３２Ａ，３２Ｂの曲げ頂点３５が、スリット３４の幅方向中央部に位置するように、スリット３４、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂの配置が定められる。

スリット３４の幅Ｗ１は、後述するカバー１４の長手リブ３６Ａの幅Ｗ２（図５参照）よりも大きくなるように形成される。例えば、スリット３４の幅Ｗ１は、長手リブ３６Ａの幅Ｗ２の１１０％以上１３０％以下であることが好ましい。リブ幅に対してスリット幅に余裕を持たせることで、長手リブ３６Ａを確実にスリット３４内に導入することが可能となる。

図５に、カバー１４を例示する。図５では、カバー１４の裏面、すなわち、ケーシング１２の作業用開口２０を覆う面側が図示されている。カバー１４は、ケーシング１２の作業用開口２０を塞ぐ部材である。例えば、電源及び回転電機からのケーブルの端子を端子台１８に取り付ける作業を終えた後に、作業用開口２０をカバー１４で塞ぐ。カバー１４は、例えば樹脂によって一体成形される。

カバー１４の裏面には、リブ３６が形成されている。リブ３６は、カバー１４の補強部材であって、カバー１４の厚さ方向に沿って突設される。リブ３６は、カバー１４の裏面のうち、作業用開口２０と面する領域に設けられている。このような構造を備えることから、カバー１４をケーシング１２に取り付けた際に、リブ３６は、作業用開口２０から、ケーシング１２の内方に突き出されるようになる。リブ３６は、樹脂等の絶縁体から構成されてよい。例えばリブ３６は、カバー１４と一体成形されていてよい。

例えばリブ３６は、縦横に設けられる。具体的には、カバー１４の長手方向（図面Ｘ方向）に延設された長手リブ３６Ａと、カバー１４の短手方向（図面Ｙ方向）に延設された複数の短手リブ３６Ｂとを備える。長手リブ３６Ａは、作業用開口２０の長軸直径とほぼ等しい長さとなるように形成される。また、短手リブ３６Ｂは、作業用開口２０の短軸直径とほぼ等しい長さとなるように形成される。

図６には、ケーシング１２の作業用開口２０にカバー１４を取り付ける際の様子が例示されている。この図では、ケーシング１２内から外側を見る視線、つまり、端子台１８から作業用開口２０を見る視線から、取り付けの様子を図示している。なお、図示を簡略化するために、カバー１４及びインターロックコネクタ１６以外の構成は図示を省略している。

図６下段に示すように、ケーシング１２の作業用開口２０にカバー１４を取り付ける際に、ケーシング１２内に挿入される長手リブ３６Ａが、インターロックコネクタ１６のスリット３４に差し込まれる。このとき、長手リブ３６Ａは、スリット３４内にて突出している一対の端子電極板２４Ａ,２４Ｂの押し当て面３２Ａ,３２Ｂに当接して、折り曲げ部３０Ａ,３０Ｂを潰すように変形させる。これにより、端子電極板対２４Ａ,２４Ｂの折り曲げ部３０Ａ，３０Ｂの先端が、接続電極板２６に押し当てられる。こうすることで、接続電極板２６を介して、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂが導通され、高電圧回路が導通状態となる。

また、カバー１４をケーシング１２から取り外すと、スリット３４から長手リブ３６Ａが引き抜かれるので、端子電極板対２４Ａ,２４Ｂの押し当て面３２Ａ,３２Ｂは押し当てが解除されて（無負荷状態となって）、接続電極板２６と端子電極板対２４Ａ，２４Ｂが離間する。その結果、端子電極板対２４Ａ，２４Ｂの導通が遮断され、高電圧回路が遮断状態となる。

このように、本実施形態では、長手リブ３６Ａとスリット３４とを位置合わせさせることで、一対の端子電極板２４Ａ，２４Ｂと接続電極板２６とを当接させている。このような構成を備えることで、フローティング構造のような、振動に対して不安定な位置決め構造は不要となる。例えば図６に示すように、長手リブ３６Ａの長さＬ１は、スリット３４を備えるインターロックコネクタ１６の幅Ｌ２よりも十分に長くなるように形成されているので、当該長さ方向の位置決めは不要となる。このように、フローティング構造のような高精度の位置決め機構を設けなくても、長手リブ３６Ａとスリット３４との位置決めが可能となる。

さらに、長手リブ３６Ａによって、インターロック機能を作動させる電極の接続／遮断を行うことで、ケーシング１２の小型化が可能となる。すなわち、従来のように、カバー１４にコネクタを設ける場合、リブ３６上にコネクタを設けており、その分カバー１４が大型化し、またそれに伴ってケーシング１２も大型化させる必要があった。これに対して、本実施形態のように、長手リブ３６Ａに電極の接続／遮断を行わせることで、コネクタを設ける必要がなくなり、その結果、カバー１４及びケーシング１２を小型化することが可能となる。

１０インターロック装置、１２ケーシング、１４カバー、１８端子台、２０作業用開口、２４Ａ，２４Ｂ一対の端子電極板、２６接続電極板、３６リブ。

Claims

車両の駆動源となる回転電機と電源との間の電圧変換を行う変換器と、前記回転電機及び電源からのケーブルと前記変換器を接続する端子台を、外部に対して絶縁するようにして収容するケーシングと、
前記ケーシング内に挿入されたケーブル端子を前記端子台に組み付けるために前記ケーシングに形成された開口を塞ぐカバーと、
を備え、
前記端子台には、当該端子台を含む高電圧回路の開放端にそれぞれ接続された一対の端子電極板が前記ケーシングの開口に向かって延設されるともに、前記一対の端子電極板に対向するようにして接続電極板が設けられ、
前記ケーシングの開口を覆う前記カバーの裏面には、前記ケーシング内方に突き出されたリブが設けられ、前記ケーシング開口に前記カバーを取り付ける際に、前記ケーシング内に挿入される前記リブによって前記接続電極板と前記一対の端子電極板とが押し当てられることで、前記一対の端子電極板が導通され、前記ケーシング開口から前記カバーを取り外す際に、前記リブによる押し当てが解除され前記接続電極板と前記一対の端子電極板とが離間することで、前記一対の端子電極板の導通が遮断されることを特徴とする、車両用の高電圧回路インターロック装置。