JP2017126493A

JP2017126493A - サービスプラグを備えた車載用バッテリユニット

Info

Publication number: JP2017126493A
Application number: JP2016005263A
Authority: JP
Inventors: 篤山中; Atsushi Yamanaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: JP6665539B2

Abstract

【課題】車両の点検作業のためにプラグ本体をコネクタハウジングから取り外したとき、コネクタ側接続端子に通じる開口部に異物が進入して接続信頼性が低下するのを、別部材である端子保護カバーを用いることなく実現できる車載用バッテリユニットを提供する。
【解決手段】車載用バッテリユニットのサービスプラグ３０は、コネクタハウジング３２およびプラグ本体３４を含む。プラグ本体３４がコネクタハウジング３２に挿されるとき駆動腕部６４の傾斜腕部分６４ｃがシャッター部材５０の傾斜ガイド面５３ｂに係合することによってシャッター部材５０が開口部４６を開く方向に移動し、プラグ本体３４がコネクタハウジング３２から抜かれるとき駆動腕部６４の傾斜腕部分６４ｃがシャッター部材５０の傾斜ガイド面５３ａに係合することによってシャッター部材５０が開口部４６を閉じる方向に移動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、サービスプラグを備えた車載用バッテリユニットに関する。

従来、例えば下記特許文献１には、バッテリの生産時や搬送時等に、バッテリに設けられたサービスプラグ接続端子を端子保護カバーで覆うことで、サービスプラグ接続端子への異物の進入を防止することが記載されている。

特開２０１４−１５７７４０号公報

上記特許文献１では、車両にバッテリが組み付けられた後にサービスプラグを装着するとき、端子保護カバーが取り外されることになる。したがって、その後にサービスプラグを取り外して、走行用動力源であるモータ等とバッテリとを電気的に切り離した状態で車両の点検作業を行うとき、サービスプラグ接続端子が露出した状態になり、異物が進入して接続不良等が生じる可能性がある。

本発明の目的は、車両の点検作業のためにプラグ本体をコネクタハウジングから取り外したとき、コネクタ側接続端子に通じる開口部に異物が進入して接続信頼性が低下するのを、別部材である端子カバーを用いることなく実現できる、サービスプラグを備えた車載用バッテリユニットを提供することである。

本発明に係るサービスプラグを備えた車載用バッテリユニットは、車載用のバッテリと、前記バッテリと車載の負荷装置との間を電気的に接続する電力ライン上に設けられたサービスプラグと、を備える。前記サービスプラグはコネクタハウジングおよびプラグ本体を含み、前記コネクタハウジングから前記プラグ本体を抜くことによって前記バッテリから前記負荷装置への電圧供給を遮断するように構成されている。前記コネクタハウジングは、前記プラグ本体のプラグ側接続端子が挿抜される開口部、前記開口部の奥側に配置されて前記開口部に挿されたプラグ側接続端子が電気的に接続されるコネクタ側接続端子、及び、前記開口部を開閉するシャッター部材を有する。前記プラグ本体は前記コネクタハウジングに対する挿抜方向に対して傾斜した傾斜腕部分を含む駆動腕部を有し、前記プラグ本体が前記コネクタハウジングに挿されるとき前記駆動腕部の傾斜腕部分が前記シャッター部材の傾斜ガイド面に係合することによって前記シャッター部材が前記開口部を開く方向に移動し、前記プラグ本体が前記コネクタハウジングから抜かれるとき前記駆動腕部の傾斜腕部分が前記シャッター部材の傾斜ガイド面に係合することによって前記シャッター部材が前記開口部を閉じる方向に移動する。

本発明に係るサービスプラグを備えた車載用バッテリユニットによれば、コネクタハウジングからプラグ本体が抜かれると、コネクタハウジングに設けられたシャッター部材がコネクタ側接続端子に通じる開口部を閉じる位置に移動する。これにより、プラグ本体を抜いた状態で車両の点検作業等を行うとき、上記開口部からコネクタ側接続端子へ向けて異物が進入するのを、別部材を用いることなく確実に防止できる。その結果、その後にプラグ本体が挿し込まれたときの、プラグ側接続端子とコネクタ側接続端子との接続信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態であるサービスプラグを備えた車載用バッテリユニットを含む車両駆動システムの全体構成を概略的に示す図である。サービスプラグの一部を構成するコネクタハウジングを示す斜視図である。コネクタハウジングに挿し込まれようとするプラグ本体を示す斜視図である。図３におけるＡ−Ａ線断面図である。コネクタハウジングにプラグ本体が挿し込まれた状態を示す、図４と同様のＡ−Ａ線断面図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、本発明の一実施形態であるサービスプラグを備えた車載用バッテリユニット（以下、適宜に「バッテリユニット」とだけいう。）１０を含む車両駆動システム２の全体構成を概略的に示す図である。図１に示すように、車両駆動システム２は、バッテリユニット１０と、負荷装置１２とを備える。車両駆動システム２は、例えば、ハイブリッド車両、電動車両等の電動車両に搭載され、走行用動力を出力する。

バッテリユニット１０は、正極用電力ライン１４及び負極用（又は接地用）電力ライン１６を介して、負荷装置１２に電気的に接続されている。これにより、バッテリユニット１０から負荷装置１２に電力ライン１４，１６を介して電力を供給することができる。

本実施形態において負荷装置１２は、コンバータ１８、インバータ２０、及びモータ２２を含む。コンバータ１８は、バッテリユニット１０から供給される直流電圧を昇圧してインバータ２０に供給する機能を有する。また、コンバータ１８は、モータ２２によって回生発電された電力をバッテリ充電用に降圧することもできる。

インバータ２０は、コンバータ１８から供給される直流電圧を交流電圧に変換してモータ２２に印加する機能と、モータ２２によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１８に供給する機能とを有する。モータ２２として三相同期型回転電機が用いられた場合、インバータ２０は、直流電圧を三相交流電圧に変換して、モータ２２に印加する。これにより、モータ２２が回転駆動され、図示しない車輪に走行用動力を出力する。

バッテリユニット１０は、例えば車両の後部に搭載される。より詳しくは、バッテリユニット１０は、車両の後部座席の下に搭載されてもよい。これに対し、負荷装置１２は、例えば車両の前部に搭載される。

本実施形態におけるバッテリユニット１０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池セルを多数、直列接続して構成される車載用のバッテリ２４を備える。バッテリ２４には、例えば２００ボルト等の高圧な直流電圧を供給する蓄電装置を用いることができる。バッテリ２４の正極端子に正極用電力ライン１４が接続され、バッテリ２４の負極端子に負極用電力ライン１６が接続されている。

バッテリ２４の正極端子とインバータ２０とを電気的に接続する正極用電力ライン１４上には、サービスプラグ３０が設けられている。サービスプラグ３０は、コネクタハウジング３２とプラグ本体３４とから構成される。サービスプラグ３０のコネクタハウジング３２は、電気的に分離された２つのコネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂを有する。各コネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂは、金属板を略Ｕ字状に曲げてそれぞれ形成されている。
一方のコネクタ側接続端子３３ａは、正極用電力ライン１４の一部を構成するバッテリ側電力ライン１４ａに接続されている。他方のコネクタ側接続端子３３ｂは、正極用電力ライン１４の一部を構成する負荷側電力ライン１４ｂに接続されている。

サービスプラグ３０のプラグ本体３４は、１つのプラグ側接続端子３５を有する。プラグ側接続端子３５は、例えば、略Ｕ字状に曲げ形成された金属板で構成される。このようなプラグ本体３４がコネクタハウジング３２に挿し込まれると、上記２つのコネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂがプラグ側接続端子３５を介して電気的に導通する。これにより、バッテリユニット１０から負荷装置１２への電力供給が可能になる。他方、プラグ本体３４がコネクタハウジング３２から引き抜かれると、上記２つのコネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂ間で電気的導通が遮断される。これにより、高圧電圧源であるバッテリユニット１０と負荷装置１２とが電気的に切り離される。その結果、例えばディーラのサービスマン等は、感電の恐れなく安全に負荷装置１２の点検作業を行うことができる。

次に、図２ないし図５を参照して、本実施形態におけるサービスプラグ３０について詳細に説明する。図２は、サービスプラグ３０の一部を構成するコネクタハウジング３２を示す斜視図である。図３は、コネクタハウジング３２に挿し込まれようとするプラグ本体３４を示す斜視図である。図２及び図３では、見やすくするためにシャッター部材５０にハッチングを付してある。また、図４は、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。さらに、図５は、コネクタハウジング３２にプラグ本体３４が挿し込まれた状態を示す、図４と同様のＡ−Ａ線断面図である。なお、図４及び図５において、プラグ本体３４の挿し込み方向が矢印Ｂで示され、プラグ本体３４の引き抜き方向が矢印Ｃで示される。以下において、これらの方向Ｂ，Ｃをコネクタハウジング３２に対するプラグ本体３４の挿抜方向ということがある。

サービスプラグ３０のコネクタハウジング３２は、バッテリ２４を収容するバッテリケース（図示せず）において例えば鉛直方向に沿った外側壁に横向きで設置されるのが好ましい。このように横向きで設置されることにより、後述する開口部が上方に向いている場合に比べて異物が進入しにくくなる。ただし、本実施形態では上記開口部を閉じるシャッター部材が設けられるため、バッテリケースの上面に設置しても、シャッター部材で閉じられた開口部に異物が進入するのを確実に防止できる。

図２及び図４に示すように、サービスプラグ３０のコネクタハウジング３２は、樹脂成形品として一体に成形することができる。コネクタハウジング３２は、周囲を取り囲む側壁３６と、側壁３６から連なって上方に延伸するガイド壁３８と、内側底部４０から略直方体状に突き出した突出部４２とを有する。突出部４２の外周側面と側壁３６及びガイド壁３８との間には、環状の隙間４４が形成されている。この隙間４４は、後述するプラグ本体３４の筒状の先端部が挿入されることで、挿し込まれるプラグ本体３４をガイドするように機能する。

突出部４２の先端面４３には、２つのスリット状の開口部４６が互いに平行に形成されている。そして、図４に示すように、突出部４２の内部であって各開口部４６の奥側には、上述したコネクタ側接続端子３３ａ．３３ｂがそれぞれ配置されている。ここで「奥側」とは、プラグ本体３４の挿し込み方向Ｂの前方側を意味する。コネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂは、例えばインサート成形されることでコネクタハウジング３２内に一体に設けられている。また、コネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂには、バッテリ側及び負荷側ライン１４ａ，１４ｂの各端部が例えば溶接、カシメ等の手段によってそれぞれ接続固定されている。

コネクタハウジング３２の側壁３６には、側方へ矩形状に突出する支持台部４８が形成されている。中空状をなす支持台部４８には、後述するプラグ本体３４の駆動腕部６４が通るための貫通孔４９ａ，４９ｂが上面および下面に形成されている。これら２つの貫通孔４９ａ，４９ｂは、上記駆動腕部６４の傾斜腕部分６４ｃが通るように挿抜方向に対して互いにずれた位置に形成されている。より詳しくは、上側の貫通孔４９ａが下側の貫通孔４９ｂよりも側壁３６から離れた位置に形成されている。

コネクタハウジング３２は、シャッター部材５０を更に備える。シャッター部材５０は、支持台部４８上において矢印Ｄ方向にスライド移動可能に載置されている。また、シャッター部材５０には、プラグ本体３４の駆動腕部６４が通る挿通孔５２が形成されている。図４に示すように、駆動腕部６４を挟んだ挿通孔５２の両側面は、プラグ本体３４の挿抜方向に対して傾いた傾斜ガイド面５３ａ，５３ｂとなっている。

シャッター部材５０は、挿通孔５２が形成されている略長方形状の板状部５４を有する。この板状部５４は、コネクタハウジング３２の側壁３６を貫通するとともに突出部４２の外周面を貫通して延伸している。そして、板状部５４の先端部分は、バッテリ側電力ライン１４ａが接続されたコネクタ側接続端子３３ａに対応する開口部４６を閉じた位置にある。

なお、本実施形態では、コネクタハウジング３２の２つの開口部４６のうちコネクタ側接続端子３３ａに対応する開口部４６にシャッター部材５０を配置した例を説明するが、これに限定されるものではなく、シャッター部材５０を負荷側電力ライン１４ｂに接続されるコネクタ側接続端子３３ｂに対応する開口部４６だけに配置してもよい。あるいは、両方の開口部４６にシャッター部材５０をそれぞれ配置して、異物の進入をより確実に防止できるようにしてもよい。

コネクタハウジング３２は、支持台部４８とは反対側で側壁３６から突出する固定部５６を一体に有する。固定部５６には、取付穴５８が形成されている。この取付穴５８に例えばボルト等を挿通してバッテリケース（図示せず）に締め付けることによって、コネクタハウジング３２をバッテリケースに固定することができる。

続いて、図３及び図４を参照して、プラグ本体３４について説明する。プラグ本体３４は、コネクタハウジング３２と同様に、樹脂一体成形品によって構成できる。また、図４に示すように、略Ｕ字状をなすプラグ側接続端子３５は、例えばインサート成形によってプラグ本体３４内に固定配置されている。そして、プラグ本体３４は、略矩形筒状をなす先端部６０を有し、先端部６０の内側に位置する底部６２からプラグ側接続端子３５の２つの端子部３５ａ，３５ｂが突出している。

また、プラグ本体３４は、駆動腕部６４を有する。駆動腕部６４は、挿抜方向と直交する方向に延伸する第１延伸部分６４ａと、この第１延伸部分６４ａから直角に曲がって挿抜方向に延伸する第２延伸部分６４ｂと、この第２延伸部分６４ｂから挿抜方向に対して傾斜した方向に延伸する傾斜腕部分６４ｃとを含む。傾斜腕部分６４ｃは、その先端部が、挿し込まれるコネクタハウジング３２側へ近づくように挿抜方向に対して傾斜している。

次に、図４及び図５を参照して、コネクタハウジング３２にプラグ本体３４を挿し込むときのシャッター部材５０の動作について説明する。

図４に示すように、サービスプラグ３０においてプラグ本体３４がコネクタハウジング３２から取り外されているとき、コネクタハウジング３２内の２つのコネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂのうち一方のコネクタ側接続端子３３ａに通じる開口部４６がシャッター部材５０の板状部５４によって閉じられている。この状態で、プラグ本体３４をコネクタハウジング３２の上方に対向して配置する。このとき、プラグ本体３４の側面がコネクタハウジング３２のガイド壁３８（図２参照）に接触した状態に配置され、その後の挿し込み動作時にプラグ本体３４をガイドする。また、このとき、プラグ本体３４の駆動腕部６４の傾斜腕部分６４ｃの先端部がシャッター部材５０の挿通孔５２に挿入された状態とする。

そして、コネクタハウジング３２に対してプラグ本体３４を矢印Ｂ方向に押して挿し込む。すると、駆動腕部６４の傾斜腕部分６４ｃがシャッター部材５０の傾斜ガイド面５３ｂに係合することによって、シャッター部材５０が図４中の右側へ移動する。このようにシャッター部材５０が移動することによって、開口部４６が開かれる。その結果、プラグ本体３４の一方のプラグ側接続端子３５の端子部３５ａが開口部４６を介して挿入可能になる。そして、プラグ本体３４が完全に押し込まれた状態、つまり、プラグ本体３４の先端部６０がコネクタハウジング３２の隙間４４に挿入されて、プラグ本体３４の底部６２がコネクタハウジング３２の突出部４２の先端面４３に当接した状態になったとき、図５に示すように、プラグ側接続端子３５の２つの端子部３５ａ，３５ｂがコネクタハウジング３２の略Ｕ字状のコネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂに挟持された状態で接続される。このようにしてプラグ本体３４がコネクタハウジング３２に装着されると、正極用電力ライン１４が導通することによって、バッテリユニット１０と負荷装置１２との間で電力の授受が可能になる。

一方、車両の点検作業等を行うとき、作業者は、図５に示す状態にあるサービスプラグ３０のプラグ本体３４を矢印Ｃ方向に引き抜く。すると、プラグ本体３４の傾斜腕部分６４ｃがシャッター部材５０の傾斜ガイド面５３ａに係合することによって、シャッター部材５０が図５中の左側へ移動する。これにより、シャッター部材５０は、図４に示すように、コネクタハウジング３２内の一方のコネクタ側接続端子３３ａに通じる開口部４６がシャッター部材５０の板状部５４によって閉じた状態に維持される。その結果、車両の点検作業中、一方の開口部４６への異物の進入を確実に防止でき、プラグ本体３４の装着時における接続信頼性を向上できる。また、他方のコネクタ側接続端子３３ｂに通じる他方の開口部４６にもシャッター部材５０を設け、かつ、プラグ本体３４にも対応するもう１つの駆動腕部を設けた場合には、両方の開口部４６への異物の進入を確実に防止でき、プラグ本体挿入時の接続信頼性がより一層向上する。

なお、本発明は、上述した実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項及びその均等な範囲において種々の変更や改良が可能である。

例えば、本実施形態では、略Ｕ字状をなすコネクタ側接続端子３３ａ，３３ｂに、板状をなすプラグ側接続端子３５の端子部３５ａ，３５ｂを挿入して接続する構成例について説明したが、これに限定されるものではなく、逆の構成としてもよい。すなわち、コネクタ側接続端子を２つの板状の端子形状とし、プラグ側接続端子を２つの略Ｕ字形状をなすクリップ状の接続端子が電気的に接続されている構成としてもよい。

２車両駆動システム、１０バッテリユニット、１２負荷装置、１４正極用電力ライン、１４ａバッテリ側電力ライン、１４ｂ負荷側電力ライン、１６負極用電力ライン、１８コンバータ、２０インバータ、２２モータ、２４バッテリ、３０サービスプラグ、３２コネクタハウジング、３３ａ，３３ｂコネクタ側接続端子、３４プラグ本体、３５プラグ側接続端子、３５ａ，３５ｂ端子部、３６側壁、３８ガイド壁、４０内側底部、４２突出部、４３先端面、４４隙間、４６開口部、４８支持台部、４９ａ，４９ｂ貫通孔、５０シャッター部材、５２挿通孔、５３ａ，５３ｂ傾斜ガイド面、５４板状部、５６固定部、５８取付穴、６０先端部、６２底部、６４駆動腕部、６４ａ第１延伸部分、６４ｂ第２延伸部分、６４ｃ傾斜腕部分。

Claims

車載用のバッテリと、
前記バッテリと車載の負荷装置との間を電気的に接続する電力ライン上に設けられたサービスプラグと、を備える車載用バッテリユニットであって、
前記サービスプラグはコネクタハウジングおよびプラグ本体を含み、前記コネクタハウジングから前記プラグ本体を抜くことによって前記バッテリから前記負荷装置への電圧供給を遮断するように構成されており、
前記コネクタハウジングは、前記プラグ本体のプラグ側接続端子が挿抜される開口部、前記開口部の奥側に配置されて前記開口部に挿されたプラグ側接続端子が電気的に接続されるコネクタ側接続端子、及び、前記開口部を開閉するシャッター部材を有し、
前記プラグ本体は前記コネクタハウジングに対する挿抜方向に対して傾斜した傾斜腕部分を含む駆動腕部を有し、前記プラグ本体が前記コネクタハウジングに挿されるとき前記駆動腕部の傾斜腕部分が前記シャッター部材の傾斜ガイド面に係合することによって前記シャッター部材が前記開口部を開く方向に移動し、前記プラグ本体が前記コネクタハウジングから抜かれるとき前記駆動腕部の傾斜腕部分が前記シャッター部材の傾斜ガイド面に係合することによって前記シャッター部材が前記開口部を閉じる方向に移動する、
サービスプラグを備えた車載用バッテリユニット。