JP2019041576A - 電気接続構造およびジャンクションボックス - Google Patents

電気接続構造およびジャンクションボックス Download PDF

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Abstract

【課題】コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる電気接続構造を提供すること。【解決手段】外部電源20から電池30へ充電を行う充電装置14と、電池30の電流を直流から交流に変換してモータ40へ供給するインバータ13と、電気的接続を中継するジャンクションボックス15とを有する電気接続構造であって、仕切り部材10によって内部が2つの空間に分けられた1つの筐体100を有する。インバータ13とジャンクションボックス15は、それぞれ、別々の空間に備えられる。インバータ13とジャンクションボックス15は、仕切り部材10に設けられた開口部17を貫くバスバー16を介して接続される。【選択図】図1

Description

本発明は、車両に搭載されたデバイスを電気的に接続する電気接続構造およびジャンクションボックスに関する。
近年、プラグインHEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド自動車)またはEV(Electric Vehicle:電気自動車)が普及している。このような車両は、電池と、外部電源(商用電源)から電池へ充電する充電装置と、電池からの直流電流を交流電流に変換するインバータと、インバータからの交流電流により車両のホイール等を駆動させるモータと、を備える(例えば、特許文献1参照)。これらのデバイスは、電気的に接続される。
特開2012−240477号公報
しかしながら、特許文献1の技術は、電気的接続の手段としてハーネスを用いており、かつ、それぞれ異なる筐体に収容されたデバイス同士がハーネスを介して接続されるため、以下の課題がある。
すなわち、ハーネスは各筐体の外部に露出するため、安全性を確保するためにハーネスを絶縁体で被覆する加工を施したり、ハーネスに防水加工を施したりする必要がある。よって、そのためのコストがかかるという課題がある。
また、ハーネスを用いる場合、接続対象となる各デバイスにおいて、ハーネスの接続部分に特別な加工を施す必要がある。よって、そのためのコストがかかるという課題がある。
本発明の目的は、コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる電気接続構造およびジャンクションボックスを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る電気接続構造は、第1の電力変換器と、電気的接続を中継する電気的接続箱と、を有する電気接続構造であって、前記第1の電力変換器は、第1の筐体内の第1の空間に備えられ、前記電気的接続箱は、第2の筐体内の第2の空間に備えられ、前記第1の筐体と前記第2の筐体とは締結され、前記第1の空間と前記第2の空間は、少なくとも前記第1の筐体により仕切られ、前記第1の空間と前記第2の空間を仕切る前記第1の筐体に設けられた開口部を貫く金属を有する。
本発明の一態様に係る電気接続構造は、第1の電力変換器と、第2の電力変換器と、を有する電気接続構造であって、前記第1の電力変換器は、第1の筐体内の第1の空間に備えられ、前記第2の電力変換器は、第2の筐体内の第2の空間に備えられ、前記第1の筐体と前記第2の筐体とは締結され、前記第1の空間と前記第2の空間は、少なくとも前記第1の筐体により仕切られ、前記第1の空間と前記第2の空間を仕切る前記第1の筐体に設けられた開口部を貫く金属を有し、前記開口部を形成する部分は、絶縁部で被覆される。
本発明の一態様に係る電気接続構造は、第1の電力変換器と、第2の電力変換器と、を有する電気接続構造であって、前記第1の電力変換器は、第1の筐体内の第1の空間に備えられ、前記第2の電力変換器は、第2の筐体内の第2の空間に備えられ、前記第1の筐体と前記第2の筐体とは締結され、前記第1の空間と前記第2の空間は、少なくとも前記第1の筐体により仕切られ、前記第1の空間と前記第2の空間を仕切る前記第1の筐体に設けられた開口部を貫く金属を有し、前記第1の電力変換器は、外部電源からの電力を変換し電池を充電する充電器であり、前記第2の電力変換器は、モータと接続されるインバータである。
本発明の一態様に係る電気接続構造は、第1の電力変換器と、電気的接続を中継する電気的接続箱と、を有する電気接続構造であって、仕切り部材によって内部が少なくとも第1の空間と第2の空間に分けられた1つの筐体を有し、前記第1の電力変換器は、前記第1の空間に備えられ、前記電気的接続箱は、前記第2の空間に備えられ、前記第1の電力変換器と前記電気的接続箱は、前記仕切り部材に設けられた開口部を貫く金属を介して接続される。
本発明の一態様に係るジャンクションボックスは、仕切り部材によって内部が複数の空間に分けられた筐体の前記仕切り部材に設けられた開口部に挿入する凸部を有し、前記凸部は、絶縁部を有し、かつ、前記開口部を貫く金属の接続部として機能する。
本発明は、コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる電気接続構造を提供できる。
本発明の実施の形態に係る電気接続構造の一例を示すブロック図 本発明の実施の形態に係る電気接続構造の一例を示す分解斜視図 本発明の実施の形態に係る電気接続構造の一例を示す側断面図 本発明の実施の形態に係るジャンクションボックスの一例を示す側断面図 本発明の実施の形態に係る電気接続構造の車両搭載位置の一例を示す側断面図
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態に係る電気接続構造について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施の形態に係る電気接続構造の構成例を示すブロック図である。
図1において、筐体100は、例えばEVなどの車両に搭載される。筐体100は、筐体11(第1筐体の一例)と筐体12(第2筐体の一例)を合わせて1つの筐体を構成するとともに、仕切り部材10によって筐体11と筐体12とに分けられる。仕切り部材10は、例えば、筐体12の底面を構成する部材(以下、「底面部材」ともいう)である。
筐体11の内部(第1空間の一例)には、インバータ13が備えられる。一方、筐体12の内部(第2空間の一例)には、充電装置14およびジャンクションボックス15が備えられる。ジャンクションボックス15は、デバイス同士の電気的接続を中継する装置(電気分配箱)である。
充電装置14は、外部電源(商用電源)20と電気的に接続され、かつ、ジャンクションボックス15と電気的に接続される。充電装置14とジャンクションボックス15は、例えばバスバーで接続される。また、ジャンクションボックス15は、例えばハーネスを介して電池30と接続される。これにより、充電装置14は、外部電源20からの電力を交流から直流に変換し、ジャンクションボックス15を介して、車両に搭載された電池30へ充電する。電池30は、モータ40を駆動するための電力を蓄積する二次電池である。
インバータ13は、モータ40と電気的に接続され、かつ、ジャンクションボックス15と電気的に接続される。インバータ13とジャンクションボックス15は、バスバー16で接続される。バスバー16は、金属製(例えば銅製)であり、P極とN極を有する。そして、バスバー16は、仕切り部材10に設けられた開口部17を貫いて、インバータ13とジャンクションボックス15とを接続する。これにより、インバータ13は、ジャンクションボックス15を介して電池30から供給された電流を直流から交流(例えば、三相交流)に変換し、車両に搭載されたモータ40へ供給する。モータ40は、交流電流により車両のホイールを駆動する。
図2は、本実施の形態に係る電気接続構造の構成例を示す分解斜視図である。
図2において、筐体100は、筐体11、筐体12、蓋部18に分離することができる。筐体11、筐体12、および蓋部18は、それぞれ、金属製である。
筐体11および筐体12は、それぞれ、上面が開口した略直方体の形状である。筐体12は、筐体11の上に重ねて配置され、筐体11と締結される。このとき、筐体12の底面部材10は、筐体11の蓋部として機能する。一方、筐体12の開口部は、蓋部18によって被覆される。なお、筐体11と筐体12の締結については、図3を用いて後述する。
また、図2において、筐体12の側面に設けられている外部電源接続部19は、外部電源20と接続するインターフェースである。また、筐体12において、外部電源接続部19が設けられた側面と対向する側面には、電池30と接続するインターフェースである電池接続部(図示せず)が設けられている。また、筐体11の底面には、モータ40と接続するインターフェースであるモータ接続部(図示せず)が設けられている。
また、図2において、筐体12は、1つのインターロック(図示せず)を有する。インターロックは、蓋部18が開けられたこと(蓋部18の開状態)を検知する。この検知により、筐体100における電流は、停止するように制御される。後述するが、筐体11と筐体12を締結するための締結部は、各筐体内部に設けられる。よって、ユーザは、筐体11の内部を触るためには、必ず筐体12の蓋部18を外す必要がある。このような構成により、筐体11には、その蓋部の開状態を検知するためのインターロックを設ける必要はない。すなわち、筐体12のインターロックが筐体11のインターロックも兼ねるとも言える。
図3は、本実施の形態に係る電気接続構造の締結部の構成例を示す側断面図である。
筐体11と筐体12を締結するための締結部は、各筐体11、12の内部に設けられる。図3において、締結部は、例えば、ネジ穴22とネジ21により構成される。ネジ穴22は、筐体11と筐体12のそれぞれに形成されている。筐体11の上に筐体12が適切に重ねられたときに、貫通する1つのネジ穴22が形成される。そのネジ穴22にネジ21が挿入されることで、筐体11と筐体12とが締結される。なお、図3では、締結部を1箇所だけ図示したが、それと同じ締結部を、各筐体の内部に複数設けることが好ましい。
図4は、本実施の形態に係る電気接続構造のバスバー付近の構成例を示す側断面図である。なお、図4では、図3に示す締結部(ネジ21、ネジ穴22)の図示を省略している。
図4において、ジャンクションボックス15は、その一部分が凸状に形成されている。この凸部24は、開口部17に挿入されており、バスバー16の接続部(挿入口)として機能する。また、凸部24は、開口部17に近い部分が絶縁部23で形成されている。また、上述したとおり、バスバー16は、開口部17を貫いて、インバータ13とジャンクションボックス15を接続している。
図5は、本実施の形態に係る電気接続構造の車両における搭載位置の例を示す側断面図である。ここでは、図5Aおよび図5Bの2つの例について説明する。なお、図5Aおよび図5Bにおいて、充電装置は「CHG」、ジャンクションボックスは「JB」、インバータは「INV」、モータは「M」、電池は「BAT」と表記している。
図5Aは、筐体100が車両1の前方に搭載された例を示す。図5Aにおいて、電池30は、車両1の底部(例えば座席シートの下)に配置されている。そして、ジャンクションボックス15は、筐体12内において、電池30との距離が最短で接続可能な位置に配置されている。上述したとおり、ジャンクションボックス15と電池30は、ハーネスで接続される。
図5Bは、筐体100が車両1の後方に搭載された例を示す。図5Bにおいて、電池30は、車両1の底部に配置されている。そして、ジャンクションボックス15は、筐体12内において、電池30との距離が最短で接続可能な位置に配置されている。上述したとおり、ジャンクションボックス15と電池30は、ハーネスで接続される。
以上説明した本実施の形態の電気接続構造は、以下の各効果を得ることができる。
本実施の形態の電気接続構造は、インバータ13、充電装置14、およびジャンクションボックス15が1つの筐体100内に収容され、充電装置14とジャンクションボックス15とが電気的に接続され、かつ、ジャンクションボックス15とインバータ13とが電気的に接続され、ジャンクションボックス15とインバータ13はバスバー16で接続されることを特徴とする。すなわち、本実施の形態の電気接続構造は、1つの筐体内で充電装置、ジャンクションボックス、インバータを電気的に接続するので、筐体自体がそれら各デバイス間の電気的接続部分を被覆できる。また、本発明の実施の電気的接続は、筐体内という限られたスペースにおいて充電装置、ジャンクションボックス、インバータの位置を固定して配置できるため、ハーネスを用いる必要が無い。したがって、本発明の実施の電気接続構造は、コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる。
また、本実施の形態の電気接続構造は、仕切り部材10によって内部が2つの空間に分けられた1つの筐体100を有し、インバータ13とジャンクションボックス15は、それぞれ、別々の空間に備えられ、インバータ13とジャンクションボックス15は、仕切り部材10に設けられた開口部17を貫くバスバー16を介して接続されることを特徴とする。すなわち、本実施の形態の電気接続構造は、1つの筐体内でインバータとジャンクションボックスを電気的に接続するので、筐体自体がそれらの電気的接続部分を被覆できる。また、本発明の実施の電気的接続は、筐体内という限られたスペースにおいて充電装置、ジャンクションボックス、インバータの位置を固定して配置できるため、ハーネスを用いる必要が無い。したがって、本発明の実施の電気接続構造は、コストをかけることなく、安全性の確保および完全防水を実現できる。
また、本実施の形態の電気接続構造は、電池30が車両1の後部または底部に設置されており、ジャンクションボックス15は、筐体100内において電池と最短距離で接続される位置に配置されることを特徴とする。これにより、本実施の形態の電気接続構造は、ジャンクションボックスと電池を接続するハーネスを短くすることができ、コストを低減することができる。なお、図5Aの配置と図5Bの配置とでは、図5Bの配置の方が、安全性が高い。すなわち、図5Aの場合、ユーザは、ボンネットを開けると、筐体100を触れることができてしまい、危険である。これに対し、図5Bの場合、ユーザは、後方のドアを開けても、トランク内部に配置された筐体100に触れることができないため、安全である。
また、本実施の形態の電気接続構造は、ジャンクションボックス15の一部である凸部24は、絶縁部23を有し、かつ、開口部17に挿入され、かつ、バスバー16の接続部として機能することを特徴とする。これにより、本実施の形態の電気接続構造は、例えば締結部のネジの緩みなどでバスバーが金属製の開口部に接触したときの危険を回避できる。
また、本実施の形態の電気接続構造は、筐体100は、仕切り部材10によって第1空間と第2空間に分けられ、第1空間を形成する筐体11と、第2空間を形成する筐体12とは分離可能であり、筐体11と筐体12は、第1空間と第2空間のそれぞれに、筐体11と筐体12とを締結する締結部を有することを特徴とする。すなわち、締結部は、各筐体の内部に備えられる。これにより、本実施の形態の電気接続構造は、各筐体の外部に締結部を備える場合と比べて、その締結部の長さ(幅)を削減でき、筐体全体の横幅の長さを短くできる。
また、本実施の形態の電気接続構造は、筐体11の上に筐体12が重ねられて各筐体の内部で締結され、かつ、筐体12の蓋部18の開状態を検知するインターロックを、筐体12に1つだけ備えることを特徴とする。これにより、本実施の形態の電気接続構造は、筐体11にインターロックを備える必要が無いので、形状の簡素化、インターロック自体のコストの削減、インターロックの取り付けに必要な部品の削減などの効果を得ることができる。
また、本実施の形態のジャンクションボックス15は、筐体100(筐体12)に設けられた開口部17に挿入する凸部24を有し、凸部24は、絶縁部23を有し、かつ、バスバー16の接続部として機能することを特徴とする。これにより、本実施の形態のジャンクションボックスは、例えば締結部のネジの緩みなどでバスバーが金属製の開口部に接触したときの危険を回避できる。
なお、以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記説明は一例であり、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ジャンクションボックス15を充電装置14とともに筐体12に備える例としたが、これに限定されない。例えば、ジャンクションボックス15は、インバータ13とともに筐体11に備えられてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、ジャンクションボックス15の凸部24が絶縁部23を有することで、バスバー16が開口部17と接触したときの危険を回避する例としたが、これに限定されない。例えば、ジャンクションボックス15自体を絶縁体(例えば樹脂)で構成してもよいし、または、仕切り部材10において開口部17を形成する部分を、絶縁部材で被覆してもよい。これにより、凸部24の絶縁部23と同様に、例えばネジ21の緩みによりバスバー16が開口部17と接触したときの危険を回避できる。
また、例えば、上記実施の形態では、電池30は、車両1の底部に設けられている構成としたが、これに限定されず、車両の前方または後方に配置されてもよい。その場合も、ジャンクションボックス15は、筐体12内において、電池30と最短接続が可能な位置に配置される。
また、例えば、上記実施の形態では、インバータ13、充電装置14、およびジャンクションボックス15が1つの筐体100内に収容される場合を例示したが、これに限ることなく、他のデバイスも筐体100内に収容されてもよい。例えば、DC/DCコンバータも筐体100内に収容されてもよい。DC/DCコンバータは、例えば、補機電池(12V)に電力供給する場合に用いられ、電池30の高電圧を12Vに降圧して出力する。DC/DCコンバータも筐体100内(例えば、筐体12内)に収容することで、多くの高電圧の配線が筐体100により被覆され、安全性の確保をより高めることができる。
なお、上記実施の形態では、筐体100は、筐体11と筐体12を合わせて1つの筐体を構成し、また、仕切り部材10は、例えば、筐体12の底面部材であるとしたが、これに限定されず、複数の筐体を合わせない1つの筐体(複数の筐体に分離できない1つの筐体)であってもよく、また、仕切り部材10も単に空間を分けるものであってもよい。なお、仕切り部材10は1枚に限らず、複数枚であってもよい。
本発明は、車両に搭載されたデバイスを電気的に接続する技術全般に適用することができる。
1 車両
10 仕切り部材(底面部材)
11、12、100 筐体
13 インバータ
14 充電装置
15 ジャンクションボックス
16 バスバー
17 開口部
18 蓋部
19 外部電源接続部
20 外部電源
21 ネジ
22 ネジ穴
23 絶縁部
24 凸部
30 電池
40 モータ

Claims (12)

  1. 第1の電力変換器と、電気的接続を中継する電気的接続箱と、を有する電気接続構造であって、
    前記第1の電力変換器は、第1の筐体内の第1の空間に備えられ、
    前記電気的接続箱は、第2の筐体内の第2の空間に備えられ、
    前記第1の筐体と前記第2の筐体とは締結され、
    前記第1の空間と前記第2の空間は、少なくとも前記第1の筐体により仕切られ、
    前記第1の空間と前記第2の空間を仕切る前記第1の筐体に設けられた開口部を貫く金属を有する、
    電気接続構造。
  2. 前記金属により、前記第1の電力変換器と前記電気的接続箱が電気的に接続される、
    請求項1に記載の電気接続構造。
  3. 前記金属は防水加工が施されていない、
    請求項1または2に記載の電気接続構造。
  4. 前記第2の筐体内の前記第2の空間には、第2の電力変換器が備えられる、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の電気接続構造。
  5. 前記電気的接続箱は、絶縁部を有し、かつ、前記開口部に挿入され、かつ、前記金属の接続部として機能する、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の電気接続構造。
  6. 前記第1の筐体と、前記第2の筐体とは分離可能であり、
    前記第1の筐体と前記第2の筐体は、前記第1の空間と前記第2の空間のそれぞれに、前記第1の筐体と前記第2の筐体とを締結する締結部を有する、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の電気接続構造。
  7. 前記第2の筐体は蓋部を備え、前記第1の筐体の上に前記第2の筐体が重ねられて締結された場合、
    前記第2の筐体のみが、前記第2の筐体の前記蓋部の開状態を検知するインターロックを備える、
    請求項6に記載の電気接続構造。
  8. 前記第1の電力変換器は、モータと接続されるインバータであり、
    前記第2の電力変換器は、外部電源からの電力を変換し電池を充電する充電器である、
    請求項4に記載の電気接続構造。
  9. 第1の電力変換器と、第2の電力変換器と、を有する電気接続構造であって、
    前記第1の電力変換器は、第1の筐体内の第1の空間に備えられ、
    前記第2の電力変換器は、第2の筐体内の第2の空間に備えられ、
    前記第1の筐体と前記第2の筐体とは締結され、
    前記第1の空間と前記第2の空間は、少なくとも前記第1の筐体により仕切られ、
    前記第1の空間と前記第2の空間を仕切る前記第1の筐体に設けられた開口部を貫く金属を有し、
    前記開口部を形成する部分は、絶縁部で被覆される、
    電気接続構造。
  10. 第1の電力変換器と、第2の電力変換器と、を有する電気接続構造であって、
    前記第1の電力変換器は、第1の筐体内の第1の空間に備えられ、
    前記第2の電力変換器は、第2の筐体内の第2の空間に備えられ、
    前記第1の筐体と前記第2の筐体とは締結され、
    前記第1の空間と前記第2の空間は、少なくとも前記第1の筐体により仕切られ、
    前記第1の空間と前記第2の空間を仕切る前記第1の筐体に設けられた開口部を貫く金属を有し、
    前記第1の電力変換器は、外部電源からの電力を変換し電池を充電する充電器であり、
    前記第2の電力変換器は、モータと接続されるインバータである、
    電気接続構造。
  11. 第1の電力変換器と、電気的接続を中継する電気的接続箱と、を有する電気接続構造であって、
    仕切り部材によって内部が少なくとも第1の空間と第2の空間に分けられた1つの筐体を有し、
    前記第1の電力変換器は、前記第1の空間に備えられ、
    前記電気的接続箱は、前記第2の空間に備えられ、
    前記第1の電力変換器と前記電気的接続箱は、前記仕切り部材に設けられた開口部を貫く金属を介して接続される、
    電気接続構造。
  12. 仕切り部材によって内部が複数の空間に分けられた筐体の前記仕切り部材に設けられた開口部に挿入する凸部を有し、
    前記凸部は、
    絶縁部を有し、かつ、前記開口部を貫く金属の接続部として機能する、
    ジャンクションボックス。
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