JP2016092170A - 電気接続装置及びこれを搭載する電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つコンパクトな構成で、スイッチ素子からの高周波音が外部に漏れることを確実に抑制することを可能にする。【解決手段】電気接続装置９２は、ジャンクションボード２８、前記ジャンクションボード２８に設けられるメインコンタクタ４６ａ、４６ｂ、及び前記メインコンタクタ４６ａ、４６ｂを覆って設けられるカバー部材８８ａ、８８ｂにより構成される。カバー部材８８ａ、８８ｂは、絶縁性及び防音性を有する材料で構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも基板に設けられるスイッチ素子をカバー部材により覆って構成される電気接続装置及びこれを搭載する電動車両に関する。

例えば、ハイブリッド車両やＥＶ等の電動車両には、複数の蓄電池（バッテリセル）が積層された蓄電池群（バッテリモジュール）を備える高圧蓄電モジュールが、モータ駆動用電源として搭載されている。このため、モータを駆動制御するために、高圧蓄電モジュールの出力は、コンタクタやヒューズ等を有するリレー装置を介してインバータ装置に送られ、直流電力が交流に変換されてモータに供給されている。

従って、電動車両には、バッテリ、リレー装置及びインバータ装置（パワーコントロールユニット：ＰＣＵ）の他、バッテリの管理を行うバッテリ管理装置（ＥＣＵ）等が搭載されている。これらの機器を集約して、メンテナンス性や安全性を一層向上させることができるバッテリ装置を提供することを目的として、特許文献１のバッテリ装置が提案されている。

このバッテリ装置は、バッテリと、前記バッテリを支持する支持フレームと、前記支持フレームに結合されたプレートと、前記プレート上に設けられた前記バッテリの保護機能部及び該バッテリの入出力接続機能部とを具備している。これによれば、バッテリの保護機能部は、バッテリの支持フレームに直結されたプレート上に一体的に集約化して取付けられる、としている。

特開２００１−２３７００号公報

ところで、特にリレー装置を構成するコンタクタ（スイッチ素子）は、電流通電時に高周波音のノイズを発生している。このため、バッテリ装置が乗員の近くに配置されると、該乗員にノイズによる不快感を与えるという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、スイッチ素子からの高周波音が外部に漏れることを確実に抑制することが可能な電気接続装置及びこれを搭載する電動車両を提供することを目的とする。

本発明は、基板と、前記基板に設けられるスイッチ素子と、少なくとも前記スイッチ素子を覆って設けられるカバー部材と、を備える電気接続装置に関するものである。この電気接続装置では、カバー部材は、絶縁性及び防音性を有する材料で構成されている。

また、この電気接続装置では、カバー部材は、発泡樹脂材料で構成されることが好ましい。

さらに、この電気接続装置では、カバー部材は、発泡ウレタンで構成されることが好ましい。

さらにまた、この電気接続装置では、カバー部材には、放熱用の孔部が形成されることが好ましい。

さらにまた、本発明は、この電気接続装置が搭載される電動車両に関するものである。この電動車両では、車両キャビンの中央に位置して形成され、左右の座席間に前後方向に延在するセンターコンソールを備え、電気接続装置は、前記センターコンソール内に収容されている。

さらにまた、この電動車両では、カバー部材には、孔部が形成されるとともに、前記孔部は、車両上下方向の下方に向かって開口することが好ましい。

本発明によれば、スイッチ素子を覆ってカバー部材が設けられるとともに、前記カバー部材は、絶縁性及び防音性を有する材料で構成されている。このため、簡単且つコンパクトな構成で、スイッチ素子からの高周波音が外部に漏れることを確実に抑制することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る電動車両の平面説明図である。 前記電動車両の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。 前記電動車両を構成するセンターコンソール内に収容される機器類の概略斜視説明図である。 前記機器類の回路説明図である。 耐衝撃部材とジャンクションボード及びバッテリＥＣＵとの分解斜視説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る電気接続装置の概略斜視説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る電気接続装置の概略斜視説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る電気接続装置の概略斜視説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る電動車両（例えば、ハイブリッド車両、又はＥＶ）１０は、電気により駆動されるモータ１２を備え、前記モータ１２の回転動作により走行される。モータ１２は、電動車両１０のフロントルーム（エンジンルーム）１４に配置され、前輪１６Ｆ又は後輪１６Ｒの少なくとも一方に回転力を付与する。

電動車両１０を構成する車両キャビン１８の中央には、左右のフロントシート２０Ｒ、２０Ｌ間に前後方向（矢印Ａ方向）に延在して、センターコンソール２２が形成される（図１及び図２参照）。

図１及び図３に示すように、センターコンソール２２内には、インバータ装置（ＰＣＵ）２４、リレー装置２６を含むジャンクションボード２８、耐衝撃部材３０、バッテリＥＣＵ（バッテリ管理装置）３２及びバッテリモジュール３４が配置される。

インバータ装置２４は、モータ１２の回転駆動を制御し、リレー装置２６は、前記モータ１２とバッテリモジュール３４との間の電流を遮断可能であり、バッテリＥＣＵ３２は、前記バッテリモジュール３４の管理を行う。

バッテリモジュール３４は、モータ１２を回転駆動するための電力を蓄電するものであり、複数の蓄電池（バッテリセル）３６が積層される複数組、例えば、４組の蓄電池群３６Ｍを配置して構成される。

図４に示すように、バッテリモジュール３４では、４組の蓄電池群３６Ｍの中間部分が、メインスイッチ４０及びメインヒューズ４２を有するスイッチ部４３を介して直列に接続可能である。それぞれ２組の蓄電池群３６Ｍは、電気的に直列に接続される。

メインスイッチ４０及びメインヒューズ４２は、ジャンクションボード２８に搭載される。バッテリモジュール３４の正極（＋極）に接続される配線４４ａと、前記バッテリモジュール３４の負極（−極）に接続される配線４４ｂとは、リレー装置２６を介装してインバータ装置２４に接続される。

リレー装置２６は、互いに並列に接続されるメインコンタクタ４６ａ、４６ｂ、プリチャージコンタクタ４８及びプリチャージ抵抗５０を備える。メインコンタクタ４６ａ、４６ｂ及びプリチャージコンタクタ４８は、バッテリＥＣＵ３２によりそれぞれ開閉可能である。

配線４４ａ、４４ｂの途上には、バッテリモジュール３４の出力電圧を変換するためのダウンバータ６２が接続される。配線４４ａ、４４ｂの途上には、コンデンサ６４ａ、６４ｂを通じてアースに接続される。配線４４ａ、４４ｂは、インバータ装置２４に接続されるとともに、前記インバータ装置２４は、３相ケーブル６６を介してモータ１２に接続される。

図３に示すように、センターコンソール２２内には、ケーシング６８を構成するロアプレート７０ａ、アッパープレート７０ｂ及びサイドプレート７０ｃ、７０ｄが配置される。図１に示すように、ケーシング６８の内部には、配置用空間７２が形成される。配置用空間７２には、車両前後方向（矢印Ａ方向）の前側から後ろ側に向かって（矢印Ａｒ方向）、インバータ装置２４、リレー装置２６、バッテリＥＣＵ３２及びバッテリモジュール３４の順に配置される。インバータ装置２４の前部には、ファン７４が配置される。

図５に示すように、耐衝撃部材３０は、表裏両方の面３０ａ、３０ｂが平板状を有する板部材である。耐衝撃部材３０は、上下方向（矢印Ｃ方向）に長尺に形成されるとともに、上端と下端とには、上部折り曲げ部３０ｕと下部折り曲げ部３０ｄとが形成される。

上部折り曲げ部３０ｕ及び下部折り曲げ部３０ｄには、それぞれ２本のねじ部７６ａ、７６ｂが配置される。下方の各ねじ部７６ｂは、ロアプレート７０ａに挿入されてナット締めされる一方、上部のねじ部７６ａは、アッパープレート７０ｂに挿入されてナット７７が螺合される（図３参照）。

図５に示すように、耐衝撃部材３０の面３０ａ、３０ｂは、側面視で板厚方向に沿って波状に屈曲又は湾曲する波板構造を有する。耐衝撃部材３０の鉛直面上下各角部には、孔部７８が形成される。ジャンクションボード２８には、その各角部近傍に、孔部８０が形成される一方、バッテリＥＣＵ３２の各角部には、孔部８２が形成される。

耐衝撃部材３０の面３０ａに、ジャンクションボード２８が当接する一方、面３０ｂには、バッテリＥＣＵ３２が当接する。各孔部８０、７８及び８２が同軸上に配置された状態で、ボルト８４が挿入されるとともに、前記ボルト８４の先端にナット８６が締め付けられる。耐衝撃部材３０の両側には、ジャンクションボード２８とバッテリＥＣＵ３２とが固定される。

第１の実施形態では、図２、図５及び図６に示すように、メインコンタクタ４６ａ、４６ｂは、筐体状のカバー部材８８ａ、８８ｂに覆われてジャンクションボード２８に装着される。カバー部材８８ａ、８８ｂは、絶縁性及び防音性を有する材料で構成され、好ましくは、発泡ウレタンで構成される。図６に示すように、カバー部材８８ａ、８８ｂの底部には、それぞれ複数個の孔部９０ａ、９０ｂが形成されるとともに、前記孔部９０ａ、９０ｂは、車両上下方向の下方に向かって開口する（図６参照）。

基板であるジャンクションボード２８、前記ジャンクションボード２８に設けられるスイッチ素子であるメインコンタクタ４６ａ、４６ｂ、及び少なくとも前記メインコンタクタ４６ａ、４６ｂを覆って設けられるカバー部材８８ａ、８８ｂにより、第１の実施形態に係る電気接続装置９２が構成される。

このように構成される電動車両１０の動作について、以下に説明する。

図４に示すように、スイッチ部４３を構成するメインスイッチ４０が閉じられることにより、バッテリモジュール３４から電力の供給が可能になる。バッテリＥＣＵ３２は、先ず、プリチャージコンタクタ４８及びメインコンタクタ４６ｂをオン動作（閉成）させる。このため、インバータ装置２４には、プリチャージ抵抗５０で電流が制限された電力が供給される。

続いて、プリチャージコンタクタ４８がオフ動作（閉成）されるとともに、メインコンタクタ４６ａがオン動作（閉成）される。これにより、インバータ装置２４には、ダウンバータ６２により変換された出力電圧が供給され、モータ１２による回転が行われる。従って、電動車両１０は、モータ１２の回転駆動によって走行可能となる。

この場合、第１の実施形態では、図２、図５及び図６に示すように、電気接続装置９２は、メインコンタクタ４６ａ、４６ｂがカバー部材８８ａ、８８ｂに覆われてジャンクションボード２８に装着されている。そして、カバー部材８８ａ、８８ｂは、絶縁性及び防音性を有する材料、好ましくは、発泡ウレタンで構成されている。

このため、電気接続装置９２は、簡単且つコンパクトな構成で、メインコンタクタ４６ａ、４６ｂからの高周波音が外部に漏れることを確実に抑制することが可能になるという効果が得られる。特に、電気接続装置９２は、図２に示すように、左右のフロントシート２０Ｒ、２０Ｌ間に形成されたセンターコンソール２２内に収容されている。従って、乗員に対するメインコンタクタ４６ａ、４６ｂからのノイズを有効に低減することができる。

しかも、図２及び図６に示すように、カバー部材８８ａ、８８ｂの底部には、車両上下方向の下方に向かって開口するそれぞれ複数個の孔部９０ａ、９０ｂが形成されている。これにより、カバー部材８８ａ、８８ｂの内部に熱が籠もることを確実に抑制するとともに、孔部９０ａ、９０ｂからのノイズは、乗員に直接入ることがない。このため、乗員に対してノイズによる不快感を可及的に低減させることが可能になる。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る電気接続装置１００の概略斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る電気接続装置９２と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

電気接続装置１００では、メインコンタクタ４６ａ、４６ｂを一体に覆う単一の筐体状のカバー部材１０２を備える。カバー部材１０２は、絶縁性及び防音性を有する材料で構成され、好ましくは、発泡ウレタンで構成される。カバー部材１０２の底部には、車両上下方向の下方に向かって開口する複数個の孔部１０４が形成される。

図８は、本発明の第３の実施形態に係る電気接続装置１１０の概略斜視説明図である。

電気接続装置１１０では、メインコンタクタ４６ａ、４６ｂの他、プリチャージコンタクタ４８及びスイッチ部４３を含んでジャンクションボード２８全体を覆う単一の筐体状のカバー部材１１２を備える。カバー部材１１２は、絶縁性及び防音性を有する材料で構成され、好ましくは、発泡ウレタンで構成される。カバー部材１１２の底部には、車両上下方向の下方に向かって開口する複数個の孔部１１４が形成される。

このように構成される第２及び第３の実施形態では、簡単且つコンパクトな構成で、メインコンタクタ４６ａ、４６ｂからの高周波音が外部に漏れることを確実に抑制することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第１〜第３の実施形態では、車両後方に向かって、インバータ装置２４、リレー装置２６、バッテリＥＣＵ３２及びバッテリモジュール３４の順に配置されているが、これとは逆に構成してもよい。すなわち、車両後方に向かって、バッテリモジュール３４、バッテリＥＣＵ３２、リレー装置２６及びインバータ装置２４の順に配置することができる。

また、カバー部材は、絶縁性及び防音性を有する材料であればよく、発泡ウレタンに限定されず、種々の発泡樹脂材料を広く用いることが可能である。例えば、発泡ポリスチレン（ＰＳ）、主に発泡ポリエチレン（ＰＥ）や発泡ポリプロピレン（ＰＰ）等の発泡ポリオレフィン等を用いることができる。さらに、発泡材料に限定されず、例えば、アルミニウム等の金属を樹脂にインサート成形し、樹脂を内側（スイッチ素子側）に、金属を外側に設定して成形したカバー部材を用いてもよい。

１０…電動車両 １２…モータ
１８…車両キャビン ２０Ｌ、２０Ｒ…フロントシート
２２…センターコンソール ２４…インバータ装置
２６…リレー装置 ２８…ジャンクションボード
３０…耐衝撃部材 ３２…バッテリＥＣＵ
３４…バッテリモジュール ３６…蓄電池
３６Ｍ…蓄電池群 ４６ａ、４６ｂ…メインコンタクタ
４８…プリチャージコンタクタ ６８…ケーシング
７２…配置用空間
８８ａ、８８ｂ、１０２、１１２…カバー部材
９０ａ、９０ｂ、１０４、１１４…孔部
９２、１００、１１０…電気接続装置

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板に設けられるスイッチ素子と、
   少なくとも前記スイッチ素子を覆って設けられるカバー部材と、
   を備える電気接続装置であって、
   前記カバー部材は、絶縁性及び防音性を有する材料で構成されることを特徴とする電気接続装置。
2. 請求項１記載の電気接続装置において、前記カバー部材は、発泡樹脂材料で構成されることを特徴とする電気接続装置。
3. 請求項２記載の電気接続装置において、前記カバー部材は、発泡ウレタンで構成されることを特徴とする電気接続装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気接続装置において、前記カバー部材には、放熱用の孔部が形成されることを特徴とする電気接続装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気接続装置が搭載される電動車両であって、
   車両キャビンの中央に位置して形成され、左右の座席間に前後方向に延在するセンターコンソールを備え、
   前記電気接続装置は、前記センターコンソール内に収容されることを特徴とする電動車両。
6. 請求項５記載の電動車両において、前記カバー部材には、孔部が形成されるとともに、
   前記孔部は、車両上下方向の下方に向かって開口することを特徴とする電動車両。

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