JP2016143472A - サービスプラグ - Google Patents

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【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、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 (2)

  1. 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。
  2. 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。
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