JP2020202703A

JP2020202703A - 車両用高電圧ジャンクションボックス

Info

Publication number: JP2020202703A
Application number: JP2019109791A
Authority: JP
Inventors: 宜孝神保; Nobutaka Jinbo
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: JP7240265B2

Abstract

【課題】浸水などによるケースグランド短絡を確実に防止することができる電気自動車に設けられる車両用高電圧ジャンクボックスの提供。【解決手段】車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、バッテリ１１からの高電圧の電気が入力される第１のコネクタ４１と、電気を複数の電気機器に出力する第２のコネクタ４５，４６と、第１のコネクタ４１および第２のコネクタ４５，４６が設けられた絶縁性のケース本体２１と、ケース本体２１の内部を分断する隔壁部２２と、ケース本体２１を閉塞する絶縁性の蓋体２３と、蓋体２３がケース本体２１を閉塞した状態において、隔壁部２２により分断された第１の密閉空間３１および第２の密閉空間３２と、第１の密閉空間３１内に配設される第１の回路２６，２８，２９と、第２の密閉空間３２内に配設される基準電位となる第２の回路２７と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電気自動車に搭載される車両用高電圧ジャンクションボックスに関するものである。

近年、駆動源が内燃機関に変えて電気的エネルギ源により電動機を駆動するパワーユニットを有する電気自動車が周知である。電気自動車の車両には、バッテリの電源と駆動源との間に配された高電圧ジャンクションボックスが搭載されている。

このような高電圧ジャンクションボックスは、電動機や、空調用のヒータ、コンプレッサなどの電気機器にバッテリからの高電圧の電気を分岐、中継などするためのものである。

例えば、特許文献１には、樹脂性の箱体を備え、高電圧系バスバーとリレーとを接続するリレー収容部を電気接続箱に設け、リレー収容部のプラス／マイナス端子挿入部を仕切る隔壁の先端面に、リレー収容部の外側に向けて下方へ傾斜した切欠部を設けて、切欠面上に浸水した水滴が自重落下させる高電圧用電気接続箱（高電圧ジャンクションボックス）の技術が開示されている。

特開２００２−１１２４３５号公報

ところで、特許文献１に開示される高電圧用電気接続箱（高電圧ジャンクションボックス）は、内燃機関のパワーユニットを備えた車両への搭載を前提としたものであって、入力電流の電圧が定格電圧１２Ｖ（最高電圧１４Ｖ）のバッテリを３個直列に接続して最大４２Ｖまでを高電圧と規定している。

これに対して、電気自動車に用いられる車両用高電圧ジャンクションボックスには、駆動源であるモータを駆動するために、２８０Ｖ〜４００Ｖの高電圧の電流がバッテリから入力されるため、浸水により、ケースグランド短絡などより確実に防止することが必要とされる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、浸水などによるケースグランド短絡を確実に防止することができる電気自動車に設けられる車両用高電圧ジャンクボックスを提供することを目的とする。

本発明の一態様の車両用高電圧ジャンクションボックスは、バッテリから入力された高電圧の電気を複数の電気機器へ分電する車両用高電圧ジャンクションボックスにおいて、前記バッテリから前記電気が入力される第１のコネクタと、前記電気を前記複数の電気機器に出力するための少なくとも２つの第２のコネクタと、前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタが水密に設けられた絶縁性のケース本体と、前記ケース本体に形成されて内部を分断する隔壁部と、前記ケース本体の開口を閉塞する絶縁性の蓋体と、前記蓋体と前記ケース本体を水密保持するシール部材と、前記蓋体が前記ケース本体を閉塞した状態において、前記隔壁部により分断された第１の密閉空間および第２の密閉空間と、前記第１の密閉空間内に配設され、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタの一方との間に介装される第１の回路と、前記第２の密閉空間内に配設され、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタの他方との間に介装される基準電位となる第２の回路と、を備える。

本発明によれば、浸水などによるケースグランド短絡を確実に防止することができる電気自動車に設けられる車両用高電圧ジャンクボックスを提供することができる。

本発明の一態様の車両用高電圧ジャンクボックスが設けられた車両を示す概略図車両用高電圧ジャンクボックスの構成を示す断面図車両用高電圧ジャンクボックスの構成を示す底面図車両用高電圧ジャンクボックスの構成を示す側面図車両用高電圧ジャンクボックスの配線を示す概略図車両のフロントコンパートメントへの車両用高電圧ジャンクボックスの搭載例を示す図複数の高電圧コネクタが側面に配設された車両用高電圧ジャンクボックスの一形態を示す図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
図１の車両１は、ここでは電気自動車を示している。車両１は、車体下部などに設けられたバッテリ１１を備えている。

バッテリ１１から出力される、例えば、２００Ｖ〜４００Ｖの高電圧の電気は、インバータ１２を介して、モータ１３に供給される。インバータ１２は、バッテリ１１から入力される直流電流を図示しないアクセル開度に対応して所定の交流電流に変換してモータ１３に出力する。

そして、モータ１３の駆動力は、トランスミッション１４を介して車軸に伝達される。なお、電気自動車である車両１の駆動系要素および、その他の種々の構成要素に関しては、周知であるため、それらの詳細な説明を省略する。

車両１には、バッテリ１１からの高電圧の電気が入力される車両用高電圧ジャンクションボックス２０が設けられている。車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、車内空調用の電動コンプレッサ１５およびＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータなどの高電圧ヒータ１６にバッテリ１１から入力された電気を分配出力する。

ここでの車両１では、インバータ１２、モータ１３、車両用高電圧ジャンクションボックス２０、電動コンプレッサ１５および高電圧ヒータ１６がボンネット下の従来のエンジンルームであったフロントコンパートメント２内に搭載されている。

なお、モータ１３を駆動する高電圧の電気は、バッテリ１１から車両用高電圧ジャンクションボックス２０を介してインバータ１２に出力されて供給される構成としてもよい。

ここで、本実施の形態の車両用高電圧ジャンクションボックス２０について、以下に詳しく説明する。
図２から図４に示すように、箱体の車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、非導電性の樹脂などから形成された絶縁性の有底ボックス筐体であるボックス本体２１と、このボックス本体２１を閉塞する非導電性の樹脂などから形成された絶縁性の蓋体２３と、を有している。

ボックス本体２１は、一面が開口しており、内部を２つに分断する隔壁部２２が一体形成されている。ボックス本体２１は、開口と反対側の一面となる底面部に入力側の高電圧コネクタ４１がビス４２により固定されている。また、ボックス本体２１は、壁部となる側面部に出力側の複数、ここでは２つの高電圧コネクタ４５，４６がビス４２により固定されている。

これらの高電圧コネクタ４１，４５，４６は、それぞれのハウジングがボックス本体２１の壁部を貫通するように設けられている。また、高電圧コネクタ４１，４５，４６のハウジングは、ボックス本体２１の壁部への装着部に防水シール部材２４により水密保持された状態で固定されている。

ボックス本体２１内には、入力側の高電圧コネクタ４１から出力側の高電圧コネクタ４５，４６への回路を形成するバスバーなどの導体２６，２７が設けられている。これら導体２６，２７は、並列回路となっており、ヒューズ２８，２９が介装されたプラス（＋）側の導体２６が出力側の高電圧コネクタ４５に接続され、マイナス（−）側の導体２７が出力側の高電圧コネクタ４６に接続されている。

即ち、高電圧コネクタ４５の２つの端子が共にプラス（＋）電極となっており、高電圧コネクタ４６の２つの端子が共にマイナス（−）電極となっている。なお、ボックス本体２１は、内部にリレーなどの電子部品、インターロック回路などの低電圧系の回路が設けられる場合もある。

ボックス本体２１には、その開口を閉塞する蓋体２３が複数のビス２５により固定される。この状態において、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、内部が絶縁性の隔壁部２２により分断されて、互いに密閉された２つの第１、第２の空間３１，３２が形成される。

また、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、ボックス本体２１の開口縁部および開口側の隔壁端部の内面と密着する防水シール部材２４が蓋体２３に設けられており、第１、第２の空間３１，３２内が水密保持された状態となる。

そして、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、第１の空間３１にヒューズ２８，２９が介装されたプラス（＋）側の導体２６が収容され、第２の空間３２にマイナス（−）側の導体２７が収容され、プラス（＋）側の回路とマイナス（−）側の回路が互いに隔離される。

即ち、第１の空間３１がプラス（＋）室となり、第２の空間３２がマイナス（−）室となり、これら第１、第２の空間３１，３２が互いに密閉され、且つ絶縁された独立の空間となる。

そして、ここでの車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、プラス（＋）側の高電圧コネクタ４５が第１の空間３１に対応した位置のボックス本体２１の壁部に配設され、マイナス（−）側の高電圧コネクタ４６が第２の空間３２に対応した位置のボックス本体２１の壁部に配設されている。なお、入力側の高電圧コネクタ４１および出力側の高電圧コネクタ４５，４６は、ボックス本体２１の同じ面に設けられていてもよい。

なお、入力側の高電圧コネクタ４１には、バッテリ１１に接続されたケーブル４４のコネクタプラグ４３が着脱自在である。また、出力側の高電圧コネクタ４５，４６には、電動コンプレッサまたは高電圧ヒータ１６に接続されたケーブル４８のコネクタプラグ４７が着脱自在である。

車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、図５に示すように、バッテリ１１からの高電圧の電気が高電圧コネクタ４１を介して入力される。

このとき、プラスラインは、第１の空間３１内の導体２６により分岐されヒューズ２８，２９を介して高電圧コネクタ４５と電気的に接続されているため、高電圧の電気が電動コンプレッサ１５および高電圧ヒータ１６に分電されて出力される。

一方、基準電位となるマイナスラインは、第２の空間３２内の導体２７により分岐されて高電圧コネクタ４６を介して電動コンプレッサ１５および高電圧ヒータ１６と電気的に接続される。なお、マイナスラインは、フローティングアースとなっている。

以上に説明したように、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、絶縁性のボックス本体２１および、このボックス本体２１を密閉封止する絶縁性の蓋体２３を有してケースグラウンド短絡を防止する共に、内部を隔壁部２２によりプラス（＋）側の回路が設けられる密閉された第１の空間３１と、マイナス（−）側の回路が設けられる密閉された第２の空間３２と、が形成される。

このように構成された車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、回路が設けられる内部空間である第１の空間３１および第２の空間３２に水が浸入することが防止された水密構造となっている。また、仮に車両用高電圧ジャンクションボックス２０内に水が浸入しても、第１の空間３１および第２の空間３２が独立した密閉空間構造であって、且つ絶縁性の蓋体であるため、プラス（＋）側の回路とケースグランド、またマイナス（−）側の回路とケースグランドが、それぞれ短絡せず、さらに第１の空間３１内のプラス（＋）側の回路と、第２の空間３２内のマイナス（−）側の回路と、が短絡しないようになっている。

以上の説明から、本実施の形態の電気自動車の車両１に設けられ、バッテリ１１からの高電圧の電気が入力される車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、浸水などによる短絡をより確実に防止することができる構造とすることができる。

なお、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、図６に示すように、車両１のフロントコンパートメント２内への搭載において、蓋体２３が鉛直下方（図中Ｙ軸に沿った下方）となるように固定されるようにするとよい。

これにより、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、有底箱体のボックス本体２１の底部が鉛直上方となり、蓋体２３から第１の空間３１および第２の空間３２への水の浸入を防止することができる。

さらに、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、図７に示すように、高電圧コネクタ４１，４５，４６が鉛直側面に固定されるようにするとよい。これにより、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、空間３１，３２へ高電圧コネクタ４１，４５，４６のシール部材２４が劣化しても鉛直上方から水の自重による浸入がし難くなり、第１の空間３１および第２の空間３２の内部への水の浸入をより防止することができる。
ここでの車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、ボックス本体２１の底部が鉛直上方とし、蓋体２３が鉛直下方とした搭載姿勢を例示している。

なお、車両用高電圧ジャンクションボックス２０は、ケースグラウンド短絡を防止するため、ボックス本体２１および蓋体２３を絶縁性樹脂により形成された構成を例示したが、これに限定されることなく表面フッ素加工などの絶縁コーティングなどをすることで金属などの導電性部材を用いて形成してもよい。特に、第１の空間３１および第２の空間３２を形成するボックス本体２１の内部、隔壁部２２の表面および蓋体２３の裏面を絶縁コーティングして、ケースグラウンド短絡を防止するようにしてもよい。

１…車両
２…フロントコンパートメント
１１…バッテリ
１２…インバータ
１３…モータ
１４…トランスミッション
１５…電動コンプレッサ
１６…高電圧ヒータ
２０…車両用高電圧ジャンクションボックス
２１…ボックス本体
２２…隔壁部
２３…蓋体
２４…防水シール部材
２５，４２…ビス
２６，２７…導体
２８，２９…ヒューズ
３１…第１の空間
３２…第２の空間
４１，４５，４６…高電圧コネクタ
４３，４７…コネクタプラグ
４４，４８…ケーブル

Claims

バッテリから入力された高電圧の電気を複数の電気機器へ分電する車両用高電圧ジャンクションボックスにおいて、
前記バッテリから前記電気が入力される第１のコネクタと、
前記電気を前記複数の電気機器に出力する少なくとも２つの第２のコネクタと、
前記第１のコネクタおよび前記第２のコネクタが水密に設けられた絶縁性のケース本体と、
前記ケース本体に形成されて内部を分断する隔壁部と、
前記ケース本体の開口を閉塞する絶縁性の蓋体と、
前記蓋体と前記ケース本体を水密保持するシール部材と、
前記蓋体が前記ケース本体を閉塞した状態において、前記隔壁部により分断された第１の密閉空間および第２の密閉空間と、
前記第１の密閉空間内に配設され、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタの一方との間に介装される第１の回路と、
前記第２の密閉空間内に配設され、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタの他方との間に介装される基準電位となる第２の回路と、
を備えることを特徴とする車両用高電圧ジャンクションボックス。
前記一方の前記第２のコネクタが前記第１の密閉空間に対応し、前記他方の前記第２のコネクタが前記第２の密閉空間に対応する位置の前記ケース本体の壁部に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用高電圧ジャンクションボックス。
前記蓋体が鉛直下方となるように車両のフロントコンパートメント内に固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用高電圧ジャンクションボックス。