JP2019041576A

JP2019041576A - 電気接続構造およびジャンクションボックス

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Publication number: JP2019041576A
Application number: JP2018222305A
Authority: JP
Inventors: 亮太保坂; Ryota Hosaka; 角谷　和重; Kazue Sumiya; 和重角谷; 田口　賢治; Kenji Taguchi; 賢治田口; 修央山本; Nagahisa Yamamoto
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2033-04-04
Also published as: JP6688982B2

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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。