JP2015162440A

JP2015162440A - サービスプラグ装置

Info

Publication number: JP2015162440A
Application number: JP2014038975A
Authority: JP
Inventors: 隆行鎌田; Takayuki Kamata
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: JP6291907B2

Abstract

【課題】バッテリユニットの電源遮断操作時にプラグ本体を安全に扱うことができるサービスプラグ装置を提供する。
【解決手段】バッテリユニット１０に設けられたサービスプラグ装置１３は、バッテリユニット１０の電源回路２０の途中に設けられた端子３６ａ，３６ｂを有するベース部材３０と、電源遮断用のプラグ本体３１と、例えばＬＥＤからなる表示器３２とを備えている。プラグ本体３１は、ベース部材３０に対して脱着可能であり、電源遮断時に操作される操作レバー４３と、ベース部材３０に嵌合した状態において端子３６ａ，３６ｂと電気的に導通する導通部材４１とを有している。報知手段として機能する表示器３２は、報知用回路３３に接続されている。電源遮断操作のために操作レバー４３を操作する際、電源回路２０のコンタクタ２５，２８がオンのままになっていて電源回路２０が閉路状態にあると、表示器３２により注意喚起がなされる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば電動車両のバッテリユニット等に適用される電源遮断用のサービスプラグ装置に係り、特に報知手段を備えたサービスプラグ装置に関する。

例えば電気自動車等の電動車両に使用される電源は、複数のバッテリモジュールを直列接続してなるバッテリユニットを備えている。またバッテリユニットのメンテナンス時の安全性を確保するために、例えば特許文献１あるいは特許文献２に開示されているように電源遮断用のサービスプラグ装置が設けられている。サービスプラグ装置は、バッテリモジュールどうしを直列接続している電源回路の中間部に設けられた端子対と、該端子対を電気的に遮断することが可能なプラグ本体などを備えている。

プラグ本体には、該プラグ本体がベース部材に挿入された状態においてベース部材の端子対と導通する導通部材が設けられている。この導通部材が端子対と導通することにより電源回路が閉路し、バッテリの電圧をモータ等の負荷に印加することができる状態となるように構成されている。前記プラグ本体には、作業者が手動で操作可能な操作レバーが設けられている。電源を遮断する際に操作レバーをロック位置からロック解除位置に操作したのち、プラグ本体をベース部材の端子対から引抜くことによって、電源回路が遮断される。

特開２００９−１８１８９５号公報特開２０１２−７９６４４号公報

電動車両の電源回路には該車両のメインスイッチがオン操作されたときに自動で閉じるコンタクタが設けられている。コンタクタは、モータ等の負荷とバッテリとの間に設けられていて、メインスイッチがオン操作されたときにオンとなり、メインスイッチがオフ操作されるとオフに切り換わるようになっている。

バッテリユニットのメンテナンス等を行なう際には、メインスイッチをオフにし、安全のために作業員がサービスプラグ装置の操作レバーを操作して電源回路を遮断状態にすることが行なわれている。しかしメインスイッチをオフにしたのちも、コンタクタが何らかの原因（例えば溶着等）によってオンのままになっていることも考えられなくはない。もし、コンタクタがオンのままサービスプラグ装置のプラグ本体をベース部材から引抜いてしまうと、バッテリの電圧がベース部材の端子対に印加されたままプラグ本体の導通部材が端子対から離れるため端子対からアークが発生し、作業者や周囲の部材にアークの影響が及ぶことが懸念される。

従って本発明の目的は、プラグ本体をベース部材から引抜く操作を行なう際に、電源回路が閉路していることを報知することができるようにすることにより、安全にプラグ本体を扱うことができるサービスプラグ装置を提供することにある。

本発明は、バッテリユニットの電源回路の途中に設けられた端子対と、前記端子対に対し脱着可能なプラグ本体とを備えたサービスプラグ装置において、前記プラグ本体は、該プラグ本体を前記端子対に脱着する際に操作される操作レバーと、前記プラグ本体が前記端子対に接した状態において前記端子対を短絡させる導通部材とを有し、さらに、前記電源回路が閉路状態にあることを報知する報知手段を備えている。

本発明の１つの実施形態に係る前記報知手段は、前記電源回路が閉路状態にあるときに通電されることにより注意喚起のための表示をなす表示器を備えている。この実施形態において、前記表示器を動作させるための報知用回路に、前記操作レバーがロック位置からロック解除位置に操作された状態においてオンとなるレバー操作検出スイッチを備えていてもよい。

本発明の他の実施形態に係る前記報知手段は、前記電源回路が開路状態にあるとき通電されることにより前記プラグ本体の引抜操作を許可する表示をなす表示器を備えている。本発明のさらに別の実施形態に係る前記報知手段は、注意喚起のための表示を行なう第１の表示器と、該第１の表示器とは異なる態様の表示によって前記プラグ本体の引抜操作を許可する第２の表示器とを有し、前記電源回路が閉路した状態において前記第１の表示器をオンにするとともに前記第２の表示器をオフとし、前記電源回路が開路した状態において前記第１の表示器をオフにするとともに前記第２の表示器をオンにする報知用回路を備えている。

本発明によれば、電源回路を遮断するためにプラグ本体をベース部材から引抜く際、電源回路が閉路状態にあることを報知手段によって注意喚起がなされるため、電源回路が閉路した状態のまま不用意にプラグ本体が引抜かれることを回避でき、プラグ本体の扱いを安全に行なうことができる。

サービスプラグ装置を備えたバッテリユニットの一例を示す斜視図。第１の実施形態に係る表示器を備えたサービスプラグ装置の回路図。図２に示されたサービスプラグ装置を一部断面で示す斜視図。図３に示されたサービスプラグ装置の操作レバーをロック解除位置に移動させた状態の斜視図。図３に示されたサービスプラグ装置のプラグ本体をベース部材の端子対から引抜いた状態の斜視図。第２の実施形態に係る表示器を備えたサービスプラグ装置の回路図。第３の実施形態に係る表示器を備えたサービスプラグ装置の回路図。第４の実施形態に係る表示器を備えたサービスプラグ装置の回路図。

以下に本発明の第１の実施形態に係るサービスプラグ装置について、図１から図５を参照して説明する。
図１は、電動車両の電源として該車両に搭載されるバッテリユニット１０の一例を模式的に示している。電動車両は走行用動力源として電気モータのみを備えた電気自動車でもよいし、エンジンと電気モータとを併用するハイブリッド車であってもよい。バッテリユニット１０は電動車両の車体に搭載されている。バッテリユニット１０は、バッテリケース１１と、バッテリケース１１に収容されたバッテリ１２と、電源遮断用のサービスプラグ装置１３などを備えている。

図２は、バッテリユニット１０の電源回路２０の概略を示している。駆動用バッテリとして機能するバッテリ１２は、互いに直列接続される一対のバッテリモジュール１２ａ，１２ｂを有している。バッテリモジュール１２ａ，１２ｂは互いに同等の電圧を生じるように、それぞれ複数のバッテリセル（例えばリチウムイオン電池）の組合わせによって構成されている。

電源回路２０の一例は、一方のバッテリモジュール１２ａの正極と負荷２１との間に設けられた第１のコンタクタ２５と、第１のコンタクタ２５と並列に接続されたプリチャージコンタクタ２６および抵抗２７と、他方のバッテリモジュール１２ｂの負極と負荷２１との間に設けられた第２のコンタクタ２８などを備えている。負荷２１は、走行用のモータやエアコンディショナ等のようにバッテリ１２を電源とする機器である。

第１および第２のコンタクタ２５，２８は、車両のメインスイッチがオンされたときに閉路し、車両の走行中は常時閉じた状態が維持されるようになっている。プリチャージコンタクタ２６は、車両のメインスイッチがオンされた瞬間にメインのコンタクタ２５よりも早いタイミングで閉じることにより、電源投入時に過剰な電流が電源回路２０に流れることを抵抗２７によって抑制するようになっている。

電動車両が停車して該車両のメインスイッチをオフにすると、コンタクタ２５，２８がオフとなり、電源回路２０が開路する。バッテリユニット１０のメンテナンス等を行なう際には、安全のためにサービスプラグ装置１３によってバッテリユニット１０を電源遮断状態にする必要がある。

サービスプラグ装置１３は、バッテリ１２の直列回路の中間位置（バッテリの発生電圧を２分する位置）に設けられている。図２に示す第１の実施形態の場合、一方のバッテリモジュール１２ａの負極と、他方のバッテリモジュール１２ｂの正極との間に、サービスプラグ装置１３が設けられている。

図３から図５にサービスプラグ装置１３の一例が示されている。サービスプラグ装置１３は、バッテリケース１１に固定されたベース部材３０と、ベース部材３０に脱着可能に挿着されるプラグ本体３１と、報知手段として機能するＬＥＤ等からなる表示器３２と、表示器３２に接続される報知用回路３３（図２に示す）などを備えている。

ベース部材３０は、電気絶縁材料からなる基板３５と、基板３５に設けられた端子対３６とを含んでいる。端子対３６は、第１の端子３６ａと第２の端子３６ｂとによって構成され、一方のバッテリモジュール１２ａと他方のバッテリモジュール１２ｂとの間に配置されている。第１の端子３６ａは一方のバッテリモジュール１２ａの負極に接続され、第２の端子３６ｂは他方のバッテリモジュール１２ｂの正極に接続されている。

プラグ本体３１は、電気絶縁材料からなるボディ４０と、ボディ４０に設けられた導通部材４１（図５に示す）と、軸を中心に起立位置と倒伏位置とにわたって回動可能な操作レバー４３とを有している。導通部材４１は金属からなり、端子３６ａ，３６ｂに挿入可能な形状としている。導通部材４１が端子３６ａ，３６ｂに挿入された状態において、端子３６ａ，３６ｂ同士が互いに接して電気的に導通（短絡）する。

プラグ本体３１は、バッテリケース１１に形成されたサービスプラグ用開口部５０に配置されている。サービスプラグ用開口部５０は、防水防塵用のカバー５１によって覆われている。カバー５１の上面には操作レバー４３を操作できるように開口５２が形成されている。この開口５２は、操作レバー４３を操作する必要がないときには蓋によって塞がれている。

操作レバー４３は、図３に示されるように操作レバー４３が倒された状態のロック位置と、図４に示されるように操作レバー４３を起立させた状態のロック解除位置とにわたって回動可能である。ロック位置（図３）では、プラグ本体３１をベース部材３０に挿入した状態で固定することができる。ロック解除位置（図４）では、プラグ本体３１をベース部材３０から引抜くことができる状態となる。

図５は、プラグ本体３１をベース部材３０から引抜いた状態を示している。プラグ本体３１をベース部材３０から引抜くと、導通部材４１が端子３６ａ，３６ｂから離れ、端子３６ａ，３６ｂが互いに電気的に独立することにより、電源回路２０のバッテリモジュール１２ａ，１２ｂ間が分断されて電源遮断状態となる。

表示器３２は、操作レバー４３をロック位置（図３）からロック解除位置（図４）に操作する際に、万一、何らかの不具合（例えば溶着等）によって電源回路２０のコンタクタ２５，２８がオンのままとなっているときに、電源回路２０が閉路状態であることを作業者に報知することができるようになっている。本実施形態の表示器３２はベース部材３０に設けられているが、他の実施形態として表示器３２がプラグ本体３１に配置されていてもよい。

図２に示すように表示器３２は報知用回路３３を介して負荷２１の両極に接続され、コンタクタ２５，２８がクローズ（オン）となって電源回路２０が閉路した状態において、表示器３２に通電がなされて点灯することにより、操作レバー４３をロック解除位置に操作しようとする作業者に注意喚起を促す回路構成としている。

プラグ本体３１をベース部材３０から引抜く際に、操作レバー４３を図３に示すロック位置（操作レバー４３が倒れた状態）から、図４に示すロック解除位置（操作レバー４３を起こす状態）に操作する。このロック解除操作の際に、表示器３２を目視する。コンタクタ２５，２８が正常に機能しオフとなって電源回路２０が開路していれば、そのままプラグ本体３１を引抜いても差し支えないため、操作レバー４３をロック解除位置に移動させる操作を許可するために表示器３２を消灯させておく。このときコンタクタ２５，２８はオフとなっているため、プラグ本体３１をベース部材３０から引抜いてもアークが発生することが無く、プラグ本体３１を安全に扱うことができる。

図５に示されるようにプラグ本体３１がベース部材３０から引抜かれると、プラグ本体３１の導通部材４１が端子対３６（端子３６ａ，３６ｂ）から離れることにより、端子３６ａ，３６ｂが互いに電気的に独立して電源遮断状態となる。このためバッテリユニット１０のメンテナンス等の作業を安全に行なうことができる。

万一、コンタクタ２５，２８が故障によりオンのままとなっている場合には、不用意にプラグ本体３１を引抜くと、端子対３６から予期せずにアークが発生するなどして好ましくないため、警告表示として例えば表示器３２を赤色に点灯させる。作業者は表示器３２が点灯しているのを見て、このままプラグ本体３１を引抜くことが危険であると判断することができる。よって、しかるべき不具合対策を講じたのち、プラグ本体３１をベース部材３０から引抜くことができる。

図６は第２の実施形態に係るサービスプラグ装置１３Ａを有するバッテリユニット１０の回路構成を示している。サービスプラグ装置１３Ａの操作レバー４３は、第１の実施形態（図１〜図５）と同様に、ロック位置とロック解除位置とに移動させることができる。この第２の実施形態のサービスプラグ装置１３Ａの報知用回路３３には、操作レバー４３がロック位置にあるときにオフ、操作レバー４３がロック解除位置に操作された状態においてオンとなるレバー操作検出スイッチ６０を有している。

電源を遮断するために操作レバー４３をロック位置からロック解除位置へ操作すると、レバー操作検出スイッチ６０がオンとなり、報知用回路３３が閉路することにより、表示器３２を機能させることができる状態となる。このため、万一、コンタクタ２５，２８がオンのままとなっていれば、表示器３２が点灯することにより、電源回路２０が閉路状態であることを、プラグ本体３１をベース部材３０から引抜く前に、作業者に知らせることができる。

このようなレバー操作検出スイッチ６０を備えた第２の実施形態によれば、操作レバー４３がロック位置からロック解除位置へ操作された状態において報知用回路３３が閉路するため、車両走行中のように操作レバー４３を操作する可能性が全く無いときに表示器３２に無駄な電力が供給されることを回避できる。それ以外の構成と効果は第１の実施形態（図１〜図５）と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図７は第３の実施形態に係るサービスプラグ装置１３Ｂを有するバッテリユニット１０の回路構成を示している。この実施形態の報知用回路３３は、一方のバッテリモジュール１２ａの正極と他方のバッテリモジュール１２ｂの負極との間に、表示器７０と常閉接点７１が直列に接続されている。そしてコンタクタ２５，２８がオフとなって電源回路２０が開路した状態において、常閉接点７１がオンとなって表示器７０に通電されることにより、プラグ本体３１の引抜きを許可する表示（例えば緑色の操作許可表示）が表示器７０によってなされるようにしている。万一、何らかの原因によってコンタクタ２５，２８がオンのままとなっていて電源回路２０が閉路した状態においては、常閉接点７１がオフとなり、表示器７０が点灯しないことにより、注意を喚起するといった回路構成である。

図８は第４の実施形態に係るサービスプラグ装置１３Ｃを有するバッテリユニット１０の回路構成を示している。この実施形態の報知手段は、注意喚起表示（例えば赤色表示）のための第１の表示器３２と、第１の表示器３２とは異なる態様で操作許可表示（例えば緑色表示）をなす第２の表示器７０とを含んでいる。一方のバッテリモジュール１２ａの正極と他方のバッテリモジュール１２ｂの負極との間に第１の表示器３２と常開接点８０が直列に接続され、かつ、一方のバッテリモジュール１２ａの正極と他方のバッテリモジュール１２ｂの負極との間に第２の表示器７０と常閉接点７１が直列に接続されている。

この第４の実施形態のサービスプラグ装置１３Ｃは、コンタクタ２５，２８が閉じて電源回路２０が閉路した状態においては、常開接点８０がオンとなって第１の表示器３２に通電されることにより、プラグ本体３１の引抜き操作に対し注意を促す表示（例えば赤色の注意喚起表示）が第１の表示器３２によってなされるとともに、常閉接点７１がオフとなり第２の表示器７０への通電が断たれて第２の表示器７０が消灯する。

逆にコンタクタ２５，２８がオフとなって電源回路２０が開路した状態においては、常開接点８０がオフとなって第１の表示器３２への通電が断たれて第１の表示器３２が消灯するとともに、常閉接点７１がオンとなり、第２の表示器７０が点灯することによって、プラグ本体３１の引抜きを許可する表示（例えば緑色の操作許可表示）がなされる回路構成としている。

以上説明した各実施形態によれば、電源回路２０を遮断するためにプラグ本体３１をベース部材３０から引抜く際、電源回路２０が閉路状態にあることを表示器３２，７０等の報知手段によって注意喚起がなされるため、電源回路２０が閉路した状態のまま不用意にプラグ本体３１が引抜かれることを回避でき、プラグ本体３１の扱いを安全に行なうことができる。

なお本発明を実施するに当たり、報知手段は目視で確認できる表示器以外に警報音によって作業者に報知するものでもよいし、ＬＥＤ以外の表示器による表示でもよい。また、バッテリユニットや電源回路、バッテリをはじめとして、ベース部材、プラグ本体、操作レバー、端子対、報知用回路など、サービスプラグ装置を構成する各要素の構造及び配置等の態様を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。

１０…バッテリユニット、１２…バッテリ、１２ａ…一方のバッテリモジュール、１２ｂ…他方のバッテリモジュール、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…サービスプラグ装置、２０…電源回路、２５，２８…コンタクタ、３０…ベース部材、３１…プラグ本体、３２…表示器（報知手段の一例）、３３…報知用回路、３６…端子対、３６ａ，３６ｂ…端子、４１…導通部材、４３…操作レバー、６０…レバー操作検出スイッチ、７０…表示器（報知手段の一例）

Claims

バッテリユニットの電源回路の途中に設けられた端子対と、
前記端子対に対し脱着可能なプラグ本体とを備えたサービスプラグ装置において、
前記プラグ本体は、該プラグ本体を前記端子対に脱着する際に操作される操作レバーと、前記プラグ本体が前記端子対に接した状態において前記端子対を短絡させる導通部材とを有し、さらに、
前記電源回路が閉路状態にあることを報知する報知手段を備えたことを特徴とするサービスプラグ装置。
前記報知手段は、前記電源回路が閉路状態にあるときに通電されることにより注意喚起のための表示をなす表示器を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサービスプラグ装置。
前記表示器を動作させるための報知用回路に、前記操作レバーがロック位置からロック解除位置に操作された状態においてオンとなるレバー操作検出スイッチを備えたことを特徴とする請求項２に記載のサービスプラグ装置。
前記報知手段は、前記電源回路が開路状態にあるとき通電がなされることにより前記プラグ本体の引抜操作を許可する表示をなす表示器を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサービスプラグ装置。
前記報知手段は、注意喚起のための表示を行なう第１の表示器と、該第１の表示器とは異なる態様の表示によって前記プラグ本体の引抜操作を許可する第２の表示器とを有し、前記電源回路が閉路した状態において前記第１の表示器をオンにするとともに前記第２の表示器をオフとし、前記電源回路が開路した状態において前記第１の表示器をオフにするとともに前記第２の表示器をオンにする報知用回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサービスプラグ装置。