JP2020173970A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、無駄な空間を必要とすることなく、他のデバイスとの接触に対して堅牢なコネクタを備えた電気機器を提供する。【解決手段】本明細書が開示する電気機器は、筐体の側面に接続されているコネクタ２０を備えている。コネクタ２０は、コネクタ本体２１と、アッパシェル２５と、ロアシェル２８と、防護板２９を備えている。コネクタ本体２１は、電気機器の筐体内部の電気デバイスと導通するコネクタ端子２２を備えている。アッパシェル２５は、コネクタ本体２１の背面を覆っている。ロアシェル２８は、コネクタ本体２１の下部に固定されているとともに、コネクタ端子２２に接続されるパワーケーブル４１を囲むシールドチューブ４２が固定される。防護板２９は、ロアシェル２８に固定されており、アッパシェル２５とコネクタ本体２１の間へ延びている。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、電気機器に関する。特に、側面にコネクタが接続されている電気機器に関する。

電気機器は、筐体の側面にコネクタが接続される場合がある（例えば特許文献１、２）。車両のフロントコンパートメントのように、様々なデバイスが収容されている中に電気機器も配置される場合、他のデバイスとの衝突によってコネクタがダメージを受ける場合がある。コネクタの内部には電気機器の内部の電気デバイスと導通している端子が備えられているので、コネクタが破損すると電気機器が機能を失ってしまうおそれがある。あるいは、コネクタの内部の端子に高電圧（１００ボルト以上の電圧）が印加される場合には、コネクタが破損すると高電圧が印加されている端子が露出してしまうおそれがある。

特許文献１には、車両のフロントコンパートメントに搭載される電気機器（電力変換器）が開示されている。電力変換器の後方にはブレーキアクチュエータが配置されている。特許文献１の電力変換器では、コネクタは車両の後方側を向く側面に備えられており、コネクタの両側にコネクタよりも車両後方へ延びているプロテクタを備えている。衝突の際に電力変換器が後退すると、コネクタよりも先にプロテクタがブレーキアクチュエータに接触し、ブレーキアクチュエータを後方へ押しのける。その結果、コネクタがデバイスと接触することが避けられる。特許文献２の電気機器（電力変換器）は、その筐体にコネクタの収容部を備えている。収容部の壁の厚みを厚くすることで、コネクタが保護され得る。

特開２０１８−１１１４２０号公報 特開２０１３−０９０３６６号公報

特許文献１の技術では、コネクタの両側にプロテクタを配置する必要があり、プロテクタのための空間を必要とする。特許文献２の技術を採用する場合には、コネクタ収容部のために大きな空間が必要とされる。車載用の電気機器でなくともコネクタは堅牢であることが望ましい。本明細書は、無駄な空間を必要とすることなく、他のデバイスとの接触に対して堅牢なコネクタを備えた電気機器を提供する。

本明細書が開示する電気機器は、筐体の側面に接続されているコネクタを備えている。コネクタは、コネクタ本体と、アッパシェルと、ロアシェルと、防護板を備えている。コネクタ本体は、電気機器の筐体内部の電気デバイスと導通する端子を備えている。アッパシェルは、コネクタ本体の背面を覆っている。ロアシェルは、コネクタ本体の下部に固定されているとともに、端子に接続されるケーブルを囲むシールドチューブが固定される。防護板は、ロアシェルに固定されており、アッパシェルとコネクタ本体の間へ延びている。

コネクタに接続されるケーブルの多くはシールドチューブを備えており、コネクタは、シールドチューブを固定するロアシェルを備えていることが多い。本明細書が開示する技術は、ロアシェルから防護板を延ばし、コネクタ本体を保護する。アッパシェルの内側に防護板を備えるので、コネクタの外側に無駄な空間を必要としない。

一般に、コネクタ本体の背面を保護するアッパシェルは、樹脂又はアルミニウムで作られていることが多い。他方、シールドチューブが接続されるロアシェルは、シールドチューブと電気機器の筐体を導通させるために金属（典型的には鋼板）で作られていることが多い。ロアシェルは、アッパシェルよりも強度が高い金属で作られているとよい。アッパシェルの内側に強度が高い金属製の防護板が配置されるので、コネクタ本体を堅牢に保護することができる。アッパシェルがアルミニウムで作られている場合、防護板は、アルミニウムよりも強度が高い鋼板で作られているとよい。

防護板はロアシェルにのみ固定されているとよい。特に、防護板は、ロアシェルに片持ち支持されているとよい。すなわち、防護板の上端が自由端であるとよい。防護板の上端が自由端であると、衝突荷重に対して防護板が撓むことができ、衝突の衝撃が和らげられる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電力変換器が搭載されたハイブリッド車のフロントコンパートメントの斜視図である。 電力変換器とその周辺の側面図である。 コネクタの分解斜視図である。 コネクタの分解斜視図である（コネクタ本体とロアシェルを結合）。 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

図面を参照して実施例の電気機器を説明する。実施例の電気機器は、ハイブリッド車に搭載される電力変換器１０である。電力変換器１０は、メインバッテリの電力を、走行用のモータの駆動電力に変換するデバイスである。図１は、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント９０の中のデバイスレイアウトを示す斜視図である。なお、図中の座標系は、Ｆ軸の正方向が車両前方を示しており、Ｖ軸の正方向が車両上方を示している。Ｈ軸の正方向は車両の左側方を示している。なお、図１では、フロントコンパートメント９０に搭載されているデバイスを模式化して描いてある。

フロントコンパートメント９０には、エンジン９５、トランスアクスル３０、電力変換器１０、補機バッテリ５、ブレーキアクチュエータ９１が収容されている。フロントコンパートメント９０には他にも様々なデバイスが収容されているが、それらの図示と説明は省略する。

ハイブリッド車１００は、走行用に、３個のモータとエンジン９５を備えている。３個のモータのうち、２個のモータ７ａ、７ｂは、トランスアクスル３０の筐体に収容されており、前輪を駆動する。残りのモータ（リアモータ）は、車両後部に配置されており、後輪を駆動する。エンジン９５とトランスアクスル３０は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン９５とトランスアクスル３０は、車両の構造強度を担保する２本のサイドメンバ９２に懸架されている。なお、図１では、一方のサイドメンバは見えていない。

トランスアクスル３０の上面に、電力変換器１０が固定されている。電力変換器１０は、フロントブラケット９３とリアブラケット９４を介してトランスアクスル３０の上に支持されている。電力変換器１０は、不図示のメインバッテリの直流電力を昇圧するとともに、昇圧した直流電力をモータ駆動に適した交流電力に変換するデバイスである。電力変換器１０の筐体１１の後面には、リアモータ用のコネクタ２０が接続されている。電力変換器１０の後方（コネクタ２０の後方）には、ブレーキアクチュエータ９１が配置されている。

図２に、電力変換器１０とその周辺の側面図を示す。図２には、ブレーキアクチュエータ９１も示されている。図３でも、座標系のＦ軸正方向は車両前方を表し、Ｖ軸正方向は上方を表す。Ｈ軸の正方向は車両の左側方を指している。また、図３のＸＹＺ座標系は電力変換器１０の筐体１１を基準とした座標系であり、Ｘ軸は筐体１１の底面に平行な方向に延びており、Ｚ軸は筐体１１の後面１１ａに平行な方向に延びている。

先に述べたように、電力変換器１０は、トランスアクスル３０の上面３０ａに、フロントブラケット９３とリアブラケット９４を介して支持されている。筐体１１の左側面にコネクタ１７が接続されている。コネクタ１７から６本のパワーケーブルが延びており、そのパワーケーブルはトランスアクスル３０の内部のモータ７ａ、７ｂに接続されている。モータ７ａ、７ｂは、三相交流モータであり、６本のパワーケーブルは、２セットの三相交流を伝送する。

電力変換器１０の筐体１１の後面１１ａにコネクタ２０が接続されている。後面１１ａは、車両後方側を向く側面に相当する。コネクタ２０は、ボルト１２で筐体１１（後面１１ａ）に固定されている。コネクタ２０の下端にはワイヤハーネス４０が接続されている。ワイヤハーネス４０は、車両の後部に搭載されているリアモータにつながっている。後述するように、ワイヤハーネス４０は、電力を伝達するパワーケーブルと、パワーケーブルを囲むシールドチューブで構成されている。ワイヤハーネス４０（パワーケーブル）は、リアモータを駆動するための三相交流を伝送する。

先に述べたように、電力変換器１０は、フロントブラケット９３とリアブラケット９４によって、トランスアクスル３０の上面３０ａとの間に隙間を隔てて支持されている。車両が前方衝突すると、電力変換器１０の筐体１１に前方から衝突荷重が加わる。衝突荷重が加わると、フロントブラケット９３とリアブラケット９４が変形あるいは破断し、電力変換器１０が後退する。電力変換器１０の後方にはブレーキアクチュエータ９１が配置されており、電力変換器１０が後退すると、コネクタ２０がブレーキアクチュエータ９１と接触するおそれがある。ブレーキアクチュエータ９１と接触すると、コネクタ２０がダメージを受けるおそれがある。リアモータの駆動電圧は１００ボルト以上であり、コネクタ２０の内部の端子とワイヤハーネス４０の中のパワーケーブルには１００ボルトが印加されている。コネクタ２０がダメージを受け、高電圧が印加されている端子が露出することは好ましくない。コネクタ２０は、衝突荷重に耐え得るように、堅牢な構造を有している。

コネクタ２０の詳細な構造について説明する。図３に、コネクタ２０の分解斜視図を示す。コネクタ２０は、コネクタ本体２１、アッパシェル２５、ロアシェル２８、防護板２９を備えている。コネクタ２０の下部２３に、ワイヤハーネス４０が接続される。ワイヤハーネス４０は、高電圧の三相交流を伝送する３本のパワーケーブル４１と、３本のパワーケーブル４１を囲んでいるシールドチューブ４２を含んでいる。シールドチューブ４２は編組線で作られており、パワーケーブル４１が発するラジオノイズを遮断する。

図４に、コネクタ本体２１とロアシェル２８を結合し、残りの部品は分解した斜視図を示す。図５に、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図を示す。図５では、コネクタ本体２１とロアシェル２８とワイヤハーネス４０は結合しており、アッパシェル２５のみコネクタ本体から外した状態が示してある。コネクタ本体２１に取り付けられたアッパシェル２５は仮想線で示してある。アッパシェル２５とコネクタ本体２１はボルトで固定されるが、ボルトの図示は省略した。図４に示すように、コネクタ本体２１の上面にはボルト孔２４が設けられており、アッパシェル２５の上面にはボルト１２（図２参照）が通る貫通孔２６が設けられている。アッパシェル２５は、コネクタ本体２１の背面を覆うカバーである。

先に述べたように、ワイヤハーネス４０のパワーケーブル４１は、コネクタ本体２１の下面２３ａを通じてコネクタ本体２１の内部へ延びており、コネクタ端子２２と導通している（図５）。パワーケーブル４１は、コネクタバスバ５１を介してコネクタ端子２２に接続されている。コネクタバスバ５１は、コネクタ本体２１の内部で、樹脂製の支持部品５２に支持されている。図には表れていないが、３本のパワーケーブル４１のそれぞれは、３個のコネクタ端子２２のそれぞれと導通する。

コネクタ端子２２は、電力変換器１０の筐体１１に収容されている電気デバイスとパワーケーブル４１を導通する。別言すれば、コネクタ端子２２は、筐体１１に収容されている電気デバイスと導通する。先に述べたように、ワイヤハーネス４０（パワーケーブル４１）は、リアモータの駆動電力を転送する。より具体的には、コネクタ端子２２は、筐体１１の内部でインバータ回路の交流出力端に接続される。インバータ回路は、メインバッテリの直流電力をリアモータの駆動電力（三相交流）に変換するデバイスである。

リアモータの駆動電力は１００ボルト以上であり、コネクタ端子２２には、１００ボルト以上の電圧が印加される。前方から衝突荷重を受けた電力変換器１０が後退すると、コネクタ２０がブレーキアクチュエータ９１に接触するおそれがある。コネクタ２０がブレーキアクチュエータ９１と接触した際、アッパシェル２５とコネクタ本体２１が破損し、内部のコネクタ端子２２が露出してしまう事態は避けられることが望ましい。

ロアシェル２８は、コネクタ本体２１の下部２３に嵌合するリング形状を有している。リング形状のロアシェル２８は、その外側にワイヤハーネス４０のシールドチューブ４２が取り付けられ、内側がコネクタ本体２１の下部２３に嵌合する。ロアシェル２８は不図示のボルトによってコネクタ本体２１に固定される。

リング状のロアシェル２８から上方へ防護板２９が延びている。防護板２９は、コネクタ本体２１とアッパシェル２５の間に延びている。防護板２９は、コネクタ本体２１の背面の全体を覆う。防護板２９は、ブレーキアクチュエータ９１との衝突の衝撃からコネクタ本体２１（すなわち、コネクタ端子２２）を保護する。

コネクタ本体２１は樹脂で作られている。アッパシェル２５はアルミニウムで作られている。一方、ロアシェル２８は、シールドチューブ４２と筐体１１を導通させるために金属（鋼板）で作られている。導電性のロアシェル２８を介して、シールドチューブ４２と筐体１１が導通する。シールドチューブ４２と筐体１１は、グランド接地される。

防護板２９は、ロアシェル２８と一体に作られている。従って防護板２９も鋼板製である。鋼板の強度はアルミニウム及び樹脂の強度よりも高い。樹脂で作られているコネクタ本体２１とアルミニウムで作られているアッパシェル２５の間に鋼板製の防護板２９が配置されるので、コネクタ２０は外部からの衝撃（特に背後から衝撃）に対して堅牢である。ロアシェル２８と防護板２９は、例えば鋼板など、導電性を有しており、かつ、強度が高い金属で作られる。

図５に示されているように、防護板２９は、コネクタ本体２１の下部に固定されるロアシェル２８から延びており、コネクタ本体２１の背面とアッパシェル２５には接していない。すなわち、防護板２９は、下端にてロアシェル２８にのみ支持されており、上端は自由端になっている。上端が自由端になっているので防護板２９はその上部が荷重を受けると撓むことができる。防護板２９は撓むことができるので、衝突の衝撃を和らげることができる。

以上説明したように、電力変換器１０が備えるコネクタ２０は、側方からの衝撃（特に後方からの衝撃）に対して堅牢である。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例で説明した技術の特徴を述べる。電力変換器１０は、その筐体１１の後面１１ａにコネクタ２０が接続されている。コネクタ２０は、コネクタ本体２１と、アッパシェル２５と、ロアシェル２８と、防護板２９を備えている。コネクタ本体２１は、樹脂で作られており、筐体内部のデバイスと導通するコネクタ端子２２を備えている。アッパシェル２５は、樹脂で作られており、コネクタ本体２１の背面を覆っている。ロアシェル２８は、コネクタ本体２１の下部に固定されているとともに、コネクタ端子２２に接続されるパワーケーブル４１を囲むシールドチューブ４２が固定される。防護板２９は、ロアシェル２８に固定されており、アッパシェル２５とコネクタ本体２１の間へ延びている。防護板２９が、コネクタ２０を堅牢化する。防護板２９は、アッパシェル２５の内側に配置されるので、コネクタ２０を堅牢化するのにコネクタ２０の外に無駄な空間を必要としない。

コネクタ２０は、車載の電力変換器１０に接続されている。電力変換器１０は、フロントブラケット９３とリアブラケット９４によって、車両のフロントコンパートメント９０に配置されている。電力変換器１０は、トランスアクスル３０に支持されている。電力変換器１０は、トランスアクスル３０との間に隙間を隔てて支持されている。電力変換器１０の筐体１１の車両後方を向く面（後面１１ａ）にコネクタ２０が接続されている。フロントコンパートメント９０では、コネクタ２０の後方に別のデバイス（ブレーキアクチュエータ９１）が配置されている。そのコネクタ２０が、上記した特徴を備えている。

本明細書が開示する技術は、電力変換器以外の電気機器に適用されていてもよい。コネクタ２０は、車両後方側を向く側面（筐体１１の後面１１ａ）に接続されている。本明細書が開示する技術は、コネクタが筐体のいずれの面に接続されていてもよい。本明細書が開示する技術は、ハイブリッド車以外の電気自動車に適用されてもよい。本明細書が開示する技術は電気自動車に搭載される電気機器以外の電気機器に適用されてもよい。

防護板２９とコネクタ本体２１の間、あるいは、防護板２９とアッパシェル２５の間に、クッションを挟んでもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

７ａ、７ｂ：モータ １０：電力変換器 １１：筐体 １１ａ：後面 １７、２０：コネクタ ２１：コネクタ本体 ２２：コネクタ端子 ２３：下部 ２５：アッパシェル ２８：ロアシェル ２９：防護板 ３０：トランスアクスル ４０：ワイヤハーネス ４１：パワーケーブル ４２：シールドチューブ ５１：コネクタバスバ ９０：フロントコンパートメント ９１：ブレーキアクチュエータ ９３：フロントブラケット ９４：リアブラケット ９５：エンジン １００：ハイブリッド車

Claims (3)

1. 筐体の側面に接続されているコネクタを備えており、
   前記コネクタは、
   前記筐体の内部の電気デバイスと導通している端子を備えているコネクタ本体と、
   前記コネクタ本体の背面を覆っているアッパシェルと、
   前記コネクタ本体の下部に固定されているとともに、前記端子に接続されるケーブルを囲むシールドチューブが固定されるロアシェルと、
   ロアシェルに固定されており、前記アッパシェルと前記コネクタ本体の間へ延びている防護板と、
   を備えている、電気機器。
2. 前記アッパシェルは樹脂又はアルミニウムで作られており、前記ロアシェルは前記アッパシェルよりも強度が高い金属で作られている、請求項１に記載の電気機器。
3. 前記防護板は前記ロアシェルにのみ固定されている、請求項１または２に記載の電気機器。

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