JP2016143472A

JP2016143472A - サービスプラグ

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Publication number: JP2016143472A
Application number: JP2015016467A
Authority: JP
Inventors: 博照加藤; Hiroteru Kato; 木村　修; Osamu Kimura; 修木村
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-08-08
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: JP6416643B2

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑えると共に、装置全体の大型化を抑制することが可能なサービスプラグを提供する。【解決手段】バッテリから負荷までの経路上に配置されたプラグ受部Ｃに対して挿抜可能に構成されたサービスプラグであって、プラグ受部Ｃに対して挿入された状態において、バッテリ側の経路に接続される第１端子Ｔ１と、プラグ受部Ｃに対して挿入された状態において、負荷側の経路に接続される第２端子Ｔ２と、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に配置され、オンオフ制御されることにより第１及び第２端子間を遮断又は導通させるパワーデバイスＳとを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、サービスプラグに関する。

従来、バッテリ（高電圧蓄電池）から負荷（高電圧機器）までの経路上に配置されたプラグ受部に対して挿抜可能に構成されたサービスプラグが提案されている。このサービスプラグは、プラグ受部から抜かれた場合、インターロック用スイッチがオフし、この情報がインターロック制御部に伝達される。これにより、インターロック制御部は、バッテリから負荷までの経路上に設けられたリレーを開放する（特許文献１参照）。

特開２０１２−２０４７号公報

ここで、特許文献１に記載の装置では、サービスプラグが抜かれた場合にリレーが開放する構成となっている。さらに、特許文献１に記載の装置は、サービスプラグが抜かれていなくとも、例えばバッテリ電圧が異常である場合には、リレーが開放する。

しかし、特許文献１に記載の装置では、サービスプラグとリレーとが別体であり、且つ、サービスプラグが抜かれたときにリレーをオフさせるためにサービスプラグが抜かれたことを検出するスイッチや信号線等が必要となり、部品点数が多くなってしまう。加えて、特許文献１に記載の装置では、上記リレーに機械式リレーを使用することとなり、バッテリから負荷への電流が大きくなるにつれて、リレーも大型化してしまい、装置全体として大型化を招いてしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、部品点数の増加を抑えると共に、装置全体の大型化を抑制することが可能なサービスプラグを提供することにある。

本発明のサービスプラグは、バッテリから負荷までの経路上に配置されたプラグ受部に対して挿抜可能に構成されたサービスプラグであって、前記プラグ受部に対して挿入された状態において、バッテリ側の経路に接続される第１端子と、前記プラグ受部に対して挿入された状態において、負荷側の経路に接続される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間に配置され、オンオフ制御されることにより前記第１及び第２端子間を遮断又は導通させる半導体素子と、を備えることを特徴とする。

本発明のサービスプラグによれば、オンオフ制御されることにより第１及び第２端子間を遮断又は導通させる半導体素子を備えるため、リレーに代えて半導体素子を用いることとなり、機械式リレーを用いたときのような大型化が抑制される。加えて、上記半導体素子を備えるため、サービスプラグと半導体素子とを一体化でき、サービスプラグが抜かれた場合には半導体素子をオフするように信号を送信等する必要が無く、スイッチや信号線等の構成を要しない。従って、部品点数の増加を抑えると共に、装置全体の大型化を抑制することが可能なサービスプラグを提供することができる。

また、本発明のサービスプラグにおいて、前記半導体素子をオンオフ制御する制御回路を更に備えることが好ましい。

このサービスプラグによれば、半導体素子をオンオフ制御する制御回路を更に備えるため、例えばバッテリ電圧を計測するセンサからの信号によってバッテリ電圧の異常時には制御回路から半導体素子をオフできると共に、突入電流を抑制する機能を持たせることもできる。特に、突入電流を抑制する機能を持たせた場合には、プリチャージリレーとプリチャージ抵抗との機能についても統合させることができ、一層小型化に貢献することができる。

本発明によれば、部品点数の増加を抑えると共に、装置全体の大型化を抑制することが可能なサービスプラグを提供することができる。

本発明の実施形態に係るサービスプラグの使用箇所及び概略構成を示す回路図である。図１に示したサービスプラグの機械的構成を示す斜視図である。図２に示したサービスプラグの内部構成を示す透視斜視図である。図３に示した半導体遮断器の内部構成を示す斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るサービスプラグの使用箇所及び概略構成を示す回路図であり、図２は、図１に示したサービスプラグの機械的構成を示す斜視図であり、図３は、図２に示したサービスプラグの内部構成を示す透視斜視図である。

図１に示すように、サービスプラグ１は、バッテリ（走行用の高電圧蓄電池）Ｂから負荷（インバータやコンバータ等のバッテリＢから高電圧が入力される高電圧負荷）Ｌまでの経路Ｒ上に設けられるプラグ構造の物品である。具体的には、図２に示すように、バッテリＢ側への経路Ｒ１となる電線Ｗ１と負荷Ｌ側への経路となる電線Ｗ２とを有するプラグ受部Ｃが設けられており、このプラグ受部Ｃに対してサービスプラグ１が挿抜可能に構成されている。

また、図３に示すように、サービスプラグ１は、第１端子Ｔ１と、第２端子Ｔ２と、半導体遮断器Ｓとを、ハウジングＨ内に備えて構成されている。第１端子Ｔ１は、サービスプラグ１がプラグ受部Ｃに対して挿入された状態において、バッテリＢ側の経路Ｒ１となる電線Ｗ１に接続される。第２端子Ｔ２は、サービスプラグ１がプラグ受部Ｃに対して挿入された状態において、負荷Ｌ側の経路Ｒ２となる電線Ｗ２に接続される。

より詳細に第１及び第２端子Ｔ１，Ｔ２は、いわゆる雄端子であって、プラグ受部Ｃには電線Ｗ１，Ｗ２につながる雌端子（図示せず）が形成されている。サービスプラグ１がプラグ受部Ｃに挿入された場合、これら雄端子と雌端子とが電気的に接続された状態となる。

なお、図２及び図３に示すように、ハウジングＨは、サービスプラグ１のプラグ受部Ｃに対する挿抜を補助するレバー操作部Ｏが形成されており、これを操作することで、作業者は容易にサービスプラグ１を挿抜させることができる。

さらに、サービスプラグ１は、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に半導体遮断器Ｓを備えている。図４は、図３に示した半導体遮断器の内部構成を示す斜視図である。半導体遮断器Ｓは、オンオフ制御されることにより第１及び第２端子Ｔ１，Ｔ２間を遮断又は導通させるパワーデバイス（半導体素子）Ｓ１を備えている。

具体的にパワーデバイスＳ１は、バスバ（ドレイン電極バスバＳ４）にダイボンド材を介して搭載された、Ｓｉ、ＳｉＣ、及びＧａＮ等の材料からなるＭＯＳＦＥＴであり、ゲート電極がゲートワイヤＳ２に接続され、ソース電極がソースワイヤＳ３に接続され、ドレイン電極がドレイン電極バスバＳ４に接続された構成となっている。なお、ゲートワイヤＳ２のゲート電極反対側にはゲート電極バスバＳ５が設けられており、ソースワイヤＳ３のソース電極反対側にはソース電極バスバＳ６が設けられている。

ドレイン電極バスバＳ４は第１端子Ｔ１に接続されており、ゲート電極バスバＳ５は第２端子Ｔ２に接続されている。なお、ドレイン電極バスバＳ４と第１端子Ｔ１とは別体でなく一体化されていることが好ましい。すなわち、ドレイン電極バスバＳ４が半導体遮断器Ｓ外まで延びて第１端子Ｔ１を形成していることが好ましい。同様に、ゲート電極バスバＳ５と第２端子Ｔ２とは別体でなく、ゲート電極バスバＳ５が半導体遮断器Ｓ外まで延びて第２端子Ｔ２を形成していることが好ましい。

ゲート電極バスバＳ５には、パワーデバイスＳ１をオンオフ制御する信号を出力するためのゲート制御回路（制御回路）Ｓ７が設けられている。このゲート制御回路Ｓ７は、オンオフ動作を繰り返すことにより、突入電流を抑制する機能を備えている。さらに、ゲート制御回路Ｓ７は、例えば電池ＥＣＵに接続されるようになっていてもよい。この場合において電池ＥＣＵからはバッテリ電圧を示す信号が送信され、ゲート制御回路Ｓ７は、当該信号が電圧異常を示すものである場合、パワーデバイスＳ１をオフする信号を出力することとなる。

次に、本実施形態に係るサービスプラグ１の作用等を説明する。このようなサービスプラグ１は、図１〜図４からも明らかなように従来の機械式リレーに代えてパワーデバイスＳ１が設けられている。このため、図１に示すシステム全体としては、機械式リレーを用いたときのような大型化が抑制されている。

加えて、サービスプラグ１は、例えば負荷Ｌのメンテナンス時等においてプラグ受部Ｃから抜かれることとなる。本実施形態においてサービスプラグ１はリレー相当の物品であるパワーデバイスＳ１と一体化されていることから、サービスプラグ１が抜かれた場合にはパワーデバイスＳ１をオフするように信号を送信等する必要が無く、スイッチや信号線等の構成を要しない。

さらに、ゲート制御回路Ｓ７に突入電流を抑制する機能を持たせているため、プリチャージリレーとプリチャージ抵抗との機能についても統合させることができ、一層小型化に貢献することとなる。

加えて、ゲート制御回路Ｓ７を、バッテリ電圧を計測する電池ＥＣＵに接続した場合には、バッテリ電圧の異常時にパワーデバイスＳ１をオフすることができ、異常電圧時の保護機能についても損なうことがない構成となっている。

このようにして、本実施形態に係るサービスプラグ１によれば、オンオフ制御されることにより第１及び第２端子Ｔ１，Ｔ２間を遮断又は導通させるパワーデバイスＳ１を備えるため、リレーに代えてパワーデバイスＳ１を用いることとなり、機械式リレーを用いたときのような大型化が抑制される。加えて、上記パワーデバイスＳ１を備えるため、サービスプラグ１とパワーデバイスＳ１とを一体化でき、サービスプラグ１が抜かれた場合にはパワーデバイスＳ１をオフするように信号を送信等する必要が無く、スイッチや信号線等の構成を要しない。従って、部品点数の増加を抑えると共に、装置全体の大型化を抑制することが可能なサービスプラグ１を提供することができる。

また、パワーデバイスＳ１をオンオフ制御するゲート制御回路Ｓ７を更に備えるため、例えばバッテリ電圧を計測するセンサからの信号によってバッテリ電圧の異常時にはゲート制御回路Ｓ７からパワーデバイスＳ１をオフできると共に、突入電流を抑制する機能を持たせることもできる。特に、突入電流を抑制する機能を持たせた場合には、プリチャージリレーとプリチャージ抵抗との機能についても統合させることができ、一層小型化に貢献することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、本実施形態に係るサービスプラグ１は雄端子を有し、プラグ受部Ｃは雌端子を有しているが、これに限らず、サービスプラグ１が雌端子を有し、プラグ受部Ｃが雄端子を有していてもよい。

さらに、プラグ受部Ｃからの経路Ｒ１，Ｒ２として電線Ｗ１，Ｗ２を図示したが、電線Ｗ１，Ｗ２に限らず、バスバに接続されていてもよい。さらに、パワーデバイスＳ１としてＭＯＳＦＥＴを例示したが、トランジスタなどのオンオフ可能な他の半導体素子であってもよい。

また、本実施形態において半導体遮断器Ｓは、ソース電極からソース電極バスバＳ６まで伸びるソースワイヤＳ３を備えているが、これに限らず、例えばソース電極にソース電極バスバＳ６を直接接続するなどして、ソースワイヤＳ３を不要としてもよい。

さらに、本実施形態に係るサービスプラグ１には、半導体遮断器Ｓと直列にヒューズを内蔵するようにしてもよいし、各バスバＳ４〜Ｓ６に代えて、所定の回路が形成されたセラミック基板等を使用してもよい。

１：サービスプラグ
Ｂ：バッテリ
Ｃ：プラグ受部
Ｈ：ハウジング
Ｌ：負荷
Ｏ：レバー操作部
Ｒ：経路
Ｓ：半導体遮断器
Ｓ１：パワーデバイス
Ｓ２：ゲートワイヤ
Ｓ３：ソースワイヤ
Ｓ４：ドレイン電極バスバ
Ｓ５：ゲート電極バスバ
Ｓ６：ソース電極バスバ
Ｓ７：ゲート制御回路（制御回路）
Ｔ１：第１端子
Ｔ２：第２端子
Ｗ１：電線
Ｗ２：電線

Claims

バッテリから負荷までの経路上に配置されたプラグ受部に対して挿抜可能に構成されたサービスプラグであって、
前記プラグ受部に対して挿入された状態において、バッテリ側の経路に接続される第１端子と、
前記プラグ受部に対して挿入された状態において、負荷側の経路に接続される第２端子と、
前記第１端子と前記第２端子との間に配置され、オンオフ制御されることにより前記第１及び第２端子間を遮断又は導通させる半導体素子と、
を備えることを特徴とするサービスプラグ。
前記半導体素子をオンオフ制御する制御回路を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載のサービスプラグ。