JP2021024292A - 電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電動車の車種やグレードの違いに対してバッテリパック側の構成を大きく変えることなく対応できるとともに高いメンテナンス性を実現できる電源装置を提供すること。【解決手段】電源装置１は、電動車用のＩＰＵ（バッテリパック）１０と、ＩＰＵ１０と複数の補機（電気機器）２０ａ〜２０ｅを接続するインタフェース部７と、を備える。インタフェース部７は、複数の補機２０ａ〜２０ｅのそれぞれに接続される分岐ケーブル（接続線）７２が合流する結合部２５及び分岐ケーブル５０に配置される複数のヒューズ３１を有する分岐コネクタ３０と、分岐コネクタ３０を連結可能なＩＰＵ側コネクタ１２０と、を有し、分岐コネクタ３０とＩＰＵ側コネクタ１２０が連結された状態でＩＰＵ１０から結合部２５を介して複数の補機２０ａ〜２０ｅのそれぞれに電力を供給可能に構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、バッテリパックに複数の電気機器が接続される電源装置に関する。
従来、電動車に用いられるバッテリバックにおいて、バッテリパックの内部にヒューズボードを有するジャンクションボックスを配置し、当該ジャンクションボックス内で電気機器（補機）の数に対応して高電圧の分岐が行われていた。ヒューズボードからバッテリパックの出口まで分岐数と同数のケーブル（接続線）を設けるとともに、バッテリパックの出口のケーブルの終端部にも分岐数と同数のコネクタを設け、バッテリパックと複数の電気機器の電気的な接続を行っていた。
ヒューズやコネクタに関する技術を開示するものとして特許文献１〜４がある。特許文献１や特許文献２には、ヒューズ付のコネクタに関する技術が記載されており、特許文献３や特許文献４には、複数本のケーブルを１つのコネクタに集約する技術について記載されている。
特開２００４−２０６９１０号公報 特開２００６−３５２９６７号公報 特開２００１−１３５４１９号公報 特開２００８−１０８６９９号公報
電動化の進展によって高電圧の電気機器が増加し、バッテリパックから引き出される接続線の分岐数も増加している。分岐数分のケーブルやコネクタを追加する必要がある従来技術では、部品点数の増加及び配置スペースの不足という課題が生じる。また、電動車の車種やグレード（仕様）によって電気機器の数が変化すれば接続線の分岐数やコネクタ数の増減が生じ、バッテリパックの接続線を引き出す部分の蓋部品の構造等を車種やグレードに応じて設定する必要があり、コスト高の原因ともなる。また、バッテリパックの内部に配置されるヒューズをメンテナンスするためにはバッテリバックを電動車の設置場所から取り外し、バッテリパックのカバーを開く作業を行う必要があり、メンテナンス性の向上という点でも改善の余地があった。
本発明は、電動車の車種やグレードの違いに対してバッテリパック側の構成を大きく変えることなく対応できるとともに高いメンテナンス性を実現できる電源装置を提供することを目的とする。
（１）本発明は、電動車用のバッテリパック（例えば、後述するＩＰＵ１０）と、前記バッテリパックと複数の電気機器（例えば、後述する補機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）を接続するインタフェース部（例えば、後述するインタフェース部７）と、を備える電源装置（例えば、後述する電源装置１）であって、前記インタフェース部は、複数の前記電気機器のそれぞれに接続される接続線（例えば、後述する分岐ケーブル５０）が合流する結合部（例えば、後述する結合部２５）及び前記接続線に配置される複数のヒューズ（例えば、後述するヒューズ３１）を有する分岐コネクタ（例えば、後述する分岐コネクタ３０）と、前記バッテリパックのバッテリ（例えば、後述するバッテリ１１）に電気的に接続され、前記分岐コネクタを連結可能なバッテリ側コネクタ（例えば、後述するＩＰＵ側コネクタ１２０）と、を有し、前記分岐コネクタと前記バッテリ側コネクタが連結された状態で前記バッテリから前記結合部を介して複数の前記電気機器のそれぞれに電力を供給可能に構成される電源装置に関する。
これにより、分岐コネクタの挿抜を行うだけでバッテリパック側と複数の電気機器側のそれぞれとの接続作業及び接続の解除作業をまとめて行うことができ、作業性が向上する。更に、車種やグレードにおって補機の数が異なる場合でも、分岐コネクタの構成を変更するだけで対応することができ、バッテリパックの仕様を分けておく必要がなくなり、製造性も向上する。また、バッテリパックから引き出される接続線の位置を一か所に集約でき、省スペース性も実現できる。
（２） （１）に記載の電源装置において、前記バッテリパックは、前記電動車の床（例えば、後述するフロア３）下に設置され、前記バッテリ側コネクタは、前記バッテリパックの側面（例えば、後述する側壁１１１）に配置され、前記分岐コネクタを前記バッテリ側コネクタに水平方向に沿って挿抜可能であることが好ましい。
これにより、バッテリパックが床下に設置された場合であっても、バッテリ側コネクタに対する分岐コネクタの挿抜作業をスムーズに行うことができる。
（３） （１）又は（２）に記載の電源装置において、前記バッテリ側コネクタの一部又は全部が前記バッテリパックの内部に設置され、前記分岐コネクタは、前記バッテリパックの外部から挿抜可能であることが好ましい。
これにより、設置場所から取り外したり、分解したりすることなくバッテリパックの外側からス分岐コネクタの挿抜作業を行うことができる。また、分岐が必要な電力分岐部をバッテリパックの内側に配置することができ、バッテリパックの外側に突出する部分を減らしてレイアウト性を向上させることができる。
（４） （１）から（３）の何れかに記載の電源装置において、前記接続線の前記結合部側と反対側の端部には接続コネクタ（例えば、後述するコネクタ５１）が配置されることが好ましい。
これにより、分岐コネクタそのものの寸法の拡大化を抑制できる。
本発明の電源装置によれば、電動車の車種やグレードの違いに対してバッテリパック側の構成を大きく変えることなく対応できるとともに高いメンテナンス性を実現できる。
本発明の一実施形態に係る電動車用の電源装置の電気的な接続関係を模式的に示す図である。 本実施形態の分岐コネクタが挿入されたＩＰＵを示す斜視図である。 本実施形態の挿入前の分岐コネクタ及びＩＰＵを模式的に示す断面図である。 本実施形態の挿入後の分岐コネクタ及びＩＰＵを模式的に示す断面図である。 本実施形態の分岐コネクタから引き出された分岐ケーブルのコネクタと該コネクタに接続される機器側コネクタを模式的に示す斜視図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動車用の電源装置１の電気的な接続関係を模式的に示す図である。
図１に示すように、本実施形態の電源装置１は、車両のエンジンルーム２やフロア３に配置される電気機器への電力の供給に用いられる。本実施形態の電源装置１は、ＩＰＵ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｔ）１０と、電力の供給対象である複数の補機２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅとＩＰＵ１０を接続するためのインタフェース部７と、を備える。
ＩＰＵ１０は、電動車（車両）の駆動用のバッテリパックである。ＩＰＵ１０は、バッテリ１１と、ジャンクションボックス１２と、を備える。ジャンクションボックス１２には、インタフェース部７に接続されるコネクタケーブル１５と、コネクタケーブル１５から分岐してＰＣＵ用コネクタ１７に接続されるＰＣＵ用コネクタケーブル１６と、が接続される。
ＰＣＵ用コネクタ１７には、ＰＣＵケーブル５４の一側の端部に設けられるコネクタ５５が接続される。ＰＣＵケーブル５４の他側の端部に設けられるコネクタ５６は、エンジンルーム２に配置されるＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５のコネクタ６に接続される。ＰＣＵ５は、分岐コネクタ３０を介することなくＩＰＵ１０と電気的に接続される。
分岐コネクタ３０は、ＩＰＵ１０と補機２０ａ〜２０ｅを電気的に接続する高電圧対応の接続機器である。補機２０ａは、エンジンルーム２に配置されるＡ／Ｃ・コンプレッサーであり、機器側コネクタ２１ａを有する。機器側コネクタ２１ａは、中間ケーブル５８の一側の端部に設けられるコネクタ５１に接続される。中間ケーブル５８の他側の端部には、後述する分岐ケーブル５０のコネクタ５１に対応するコネクタ５９が設けられる。
補機２０ｂ〜２０ｅはフロア３に配置される。機器側コネクタ２１ｂ〜２１ｅは、後述する分岐ケーブル５０のコネクタ５１にそれぞれ接続される。
分岐コネクタ３０は、バッテリ１１側と補機２０ａ〜２０ｅ側を電気的に接続する結合部２５を備える。結合部２５には、複数の分岐ケーブル５０が集約される。
複数に分岐した分岐ケーブル５０のそれぞれは、補機２０ａ〜２０ｅに電気的に接続される。また、各分岐ケーブル５０は、バッテリ１１側と補機２０ａ〜２０ｅ側に分かれており、高電圧対応のヒューズ３１を介してバッテリ１１側と補機２０ａ〜２０ｅ側が電気的に接続されている。分岐ケーブル５０における分岐コネクタ３０の外側の端部には機器側コネクタ２１ａ〜２１ｅに接続されるコネクタ（接続コネクタ）５１が配置される。
次に、分岐コネクタ３０及び分岐コネクタ３０が接続されるＩＰＵ１０の構造について説明する。図２は、本実施形態の分岐コネクタ３０が挿入されたＩＰＵ１０を示す斜視図である。なお、図２では、後述のＩＰＵ１０の外側に引き出された分岐ケーブル５０の図示を省略している。図３は、本実施形態の挿入前の分岐コネクタ３０及びＩＰＵ１０を模式的に示す断面図である。図４は、本実施形態の挿入後の分岐コネクタ３０及びＩＰＵ１０を模式的に示す断面図である。なお、図２〜４においてＦｒは、車両のフロント側を示すものとする。
図２に示す分岐コネクタ３０は、高電圧分岐部、高電圧ヒューズ、コネクタ部を一体化したものである。本実施形態の分岐コネクタ３０は、ケース１１０の側壁１１１にＩＰＵ１０に対して挿抜可能に構成される。
ＩＰＵ１０のケース１１０の側壁１１１には分岐コネクタ３０が接続されるＩＰＵ側コネクタ１２０が形成される。ＩＰＵ側コネクタ１２０は、ケース１１０の外側に連通し、水平方向に延びるスロット１１５を有し、該スロット１１５に分岐コネクタ３０が挿入される。分岐コネクタ３０は、ＩＰＵ１０に対してはオス型のコネクタであり、ＩＰＵ側コネクタ１２０は分岐コネクタ３０に対してメス型のコネクタである。
本実施形態のＩＰＵ側コネクタ１２０のスロット１１５の内側には、分岐コネクタ３０が電気的に接続されるコネクタ接続部６０が設けられる。
コネクタ接続部６０は、スロット１１５の奥側に位置し、ジャンクションボックス１２を介してバッテリ１１に電気的に接続される。コネクタ接続部６０は、スロット１１５の開口側に向かって延びる複数の嵌合ピン６１を備え、嵌合ピン６１に分岐コネクタ３０が嵌合されることにより、該分岐コネクタ３０が分岐コネクタ３０に接続される。
図３及び図４に示すように、分岐コネクタ３０の結合部２５は、バッテリ１１側に接続されるメインケーブル２６と、メインケーブル２６から補機２０ａ〜２０ｄの数に対応して複数に分岐する分岐ケーブル５０と、を備える高電圧対応の電力分岐部である。
また、本実施形態の分岐コネクタ３０は、結合部２５及びヒューズ３１以外にも、ハウジング（本体部）４０と、フランジ部（突出部）４１と、防水ゴム栓４５と、スロット嵌合部４７と、を備える。
ハウジング４０は、結合部２５やヒューズ３１等を収容し、スロット１１５に挿入されてＩＰＵ１０の内側に納まる部位である。フランジ部４１は、ハウジング４０の長手方向の一側の端部に形成され、分岐コネクタ３０がＩＰＵ側コネクタ１２０に装着された状態でＩＰＵ１０の外側に位置する部位である。
防水ゴム栓４５は、フランジ部４１の中央に形成される開口部４８に嵌め込まれる弾性部材である。防水ゴム栓４５には、ヒューズ３１の補機２０ａ〜２０ｅ側に接続される分岐ケーブル５０を通すための貫通孔４９が形成される（図２参照）。防水ゴム栓４５の貫通孔４９を通じてハウジング４０内部の分岐ケーブル５０が分岐コネクタ３０の外側に引き出される。防水ゴム栓４５の貫通孔４９の数は、ハウジング４０内の分岐ケーブル５０の分岐数に応じて設定することで、分岐数増減に対応することができる。例えば、本実施形態のように接続対象の補機２０ａ〜２０ｅが５台の場合は５個の貫通孔４９を利用し、６台の場合は６個の貫通孔４９を利用して分岐ケーブル５０を分岐コネクタ３０の外側に引き出すように防水ゴム栓４５を設計する。
スロット嵌合部４７は、ハウジング４０の長手方向の他側の端部に配置される。スロット嵌合部４７にコネクタ接続部６０の嵌合ピン６１が接続されることにより、ＩＰＵ側コネクタ１２０に分岐コネクタ３０が装着状態となる。
図３に示すように、分岐コネクタ３０は、水平方向のフロント側からＩＰＵ側コネクタ１２０のスロット１１５に差し込まれる。図４に示すように、分岐コネクタ３０は、スロット１１５に装着されることで、バッテリ１１に電気的に接続される。
本実施形態では、ＩＰＵ１０が電動車のフロア（床）３下に配置されている。このような配置であっても、分岐コネクタ３０がＩＰＵ１０に対して水平方向に挿抜可能に構成されているので、ＩＰＵ１０を設置場所から取り外すことなく分岐コネクタ３０の挿抜を行うことができる。
次に、分岐コネクタ３０と補機２０ａ〜２０ｅとの電気的な接続について説明する。図５は、本実施形態の分岐コネクタ３０から引き出された分岐ケーブル５０のコネクタ５１と該コネクタ５１に接続される機器側コネクタ２１ａ〜２１ｅを模式的に示す斜視図である。図５では、分岐ケーブル５０のコネクタ５１と機器側コネクタ２１ａ〜２１ｅが接続される前の様子が示されている。
図５に示すように、分岐コネクタ３０から引き出された分岐ケーブル５０の端部にはコネクタ５１が配置され、該コネクタ５１に機器側コネクタ２１ａ〜２１ｅが接続されることにより、分岐コネクタ３０と補機２０ａ〜２０ｅのそれぞれが接続される。これにより、バッテリ１１が分岐コネクタ３０の結合部２５を経由して補機２０ａ〜２０ｅに接続され、バッテリ１１から補機２０ａ〜２０ｅに対して電力が供給可能となる。
以上説明した本実施形態の電源装置１は、電動車用のＩＰＵ（バッテリパック）１０と、ＩＰＵ１０と複数の補機（電気機器）２０ａ〜２０ｅを接続するインタフェース部７と、を備える。そして、インタフェース部７は、複数の補機２０ａ〜２０ｅのそれぞれに接続される分岐ケーブル（接続線）７２が合流する結合部２５及び分岐ケーブル５０のそれぞれに配置される複数のヒューズ３１を有する分岐コネクタ３０と、ＩＰＵ１０のバッテリ１１に電気的に接続され、分岐コネクタ３０に連結可能なＩＰＵ側コネクタ１２０と、を有し、分岐コネクタ３０とＩＰＵ側コネクタ１２０が連結された状態でバッテリ１１から結合部２５を介して複数の補機２０ａ〜２０ｅのそれぞれに電力を供給可能に構成される。これにより、分岐コネクタ３０の挿抜を行うだけでＩＰＵ１０側と複数の補機２０ａ〜２０ｅ側のそれぞれとの接続作業及び接続の解除作業をまとめて行うことができ、作業性が向上する。更に、車種やグレードにおって補機の数が異なる場合でも、分岐コネクタ３０の構成を変更するだけで対応することができ、ＩＰＵ１０の仕様を分けておく必要がなくなり、製造性も向上する。また、ＩＰＵ１０から引き出される分岐ケーブル５０の位置を一か所に集約でき、省スペース性も実現できる。
また、本実施形態の電源装置１のＩＰＵ１０は、電動車のフロア３下に設置され、ＩＰＵ側コネクタ１２０は、ＩＰＵ１０の側壁（側面）１１１に配置され、分岐コネクタ３０をＩＰＵ側コネクタ１２０に水平方向に沿って挿抜可能である。これにより、ＩＰＵ１０が電動車（車両）のフロア３下に設置された場合であっても、ＩＰＵ側コネクタ１２０に対する分岐コネクタ３０の挿抜作業をスムーズに行うことができる。
また、本実施形態の電源装置１は、ＩＰＵ側コネクタ１２０の一部又は全部がＩＰＵ１０の内部に設置され、分岐コネクタ３０は、ＩＰＵ１０の外部から挿抜可能である。これにより、設置場所から取り外したり、分解したりすることなくＩＰＵ１０の外側から分岐コネクタ３０の挿抜作業を行うことができる。また、分岐が必要な電力分岐部をＩＰＵ１０の内側に配置することができ、ＩＰＵ１０の外側に突出する部分を減らしてレイアウト性を向上させることができる。
また、本実施形態の電源装置１は、分岐ケーブル５０の結合部２５側と反対側の端部にはコネクタ（接続コネクタ）５１が配置される。これにより、分岐コネクタ３０そのものの寸法の拡大化を抑制できる。
また、本実施形態では、車両駆動用回路としてのＰＣＵ５には、分岐コネクタ３０から引き出された分岐ケーブル５０ではなく、ＰＣＵケーブル５４からＩＰＵ１０からの電力が供給されている。これにより、発熱が相対的に高い車両駆動用回路が分岐コネクタ３０から分離されるので、分岐コネクタ３０の一体的及び小型化による熱成立性の課題を解決できる。また、着脱ストロークを大きくできないＰＣＵ５の接続部分と着脱ストロークの大きい補機２０ａ〜２０ｅ用の分岐コネクタ３０との間の組立性を両立できる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
上記実施形態では、ＰＣＵ５に電力を供給する経路では、分岐コネクタ３０を経由しない構成となっているが、この構成に限定されるわけではない。
上記実施形態で示した電源装置１の構成は一例であり、電気機器としての補機２０ａ〜２０ｅの数や配置場所等も車種やグレード等に応じて適宜変更できる。
１ 電源装置
７ インタフェース部
１０ ＩＰＵ（バッテリパック）
１１ バッテリ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ 補機
２５ 結合部
３０ 分岐コネクタ
３１ ヒューズ
５０ 分岐ケーブル（接続線）
１２０ ＩＰＵ側コネクタ（バッテリ側コネクタ）

Claims (4)

  1. 電動車用のバッテリパックと、
    前記バッテリパックと複数の電気機器を接続するインタフェース部と、
    を備える電源装置であって、
    前記インタフェース部は、
    複数の前記電気機器のそれぞれに接続される接続線が合流する結合部及び前記接続線に配置される複数のヒューズを有する分岐コネクタと、
    前記バッテリパックのバッテリに電気的に接続され、前記分岐コネクタを連結可能なバッテリ側コネクタと、
    を有し、前記分岐コネクタと前記バッテリ側コネクタが連結された状態で前記バッテリから前記結合部を介して複数の前記電気機器のそれぞれに電力を供給可能に構成される電源装置。
  2. 前記バッテリパックは、前記電動車の床下に設置され、
    前記バッテリ側コネクタは、前記バッテリパックの側面に配置され、前記分岐コネクタを前記バッテリ側コネクタに水平方向に沿って挿抜可能な請求項１に記載の電源装置。
  3. 前記バッテリ側コネクタの一部又は全部が前記バッテリパックの内部に設置され、
    前記分岐コネクタは、前記バッテリパックの外部から挿抜可能な請求項１又は２に記載の電源装置。
  4. 前記接続線の前記結合部側と反対側の端部には接続コネクタが配置される請求項１から３の何れかに記載の電源装置。
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