JP5723181B2 - 電源回路遮断装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッドカー等の車両に搭載される電源の回路を遮断する電源回路遮断装置に関する。

環境にやさしい自動車として、電気自動車やハイブリッドカーが増加している。このような車両には、複数のバッテリを重ね合わせたバッテリ集合体からなる電源装置が搭載されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

このような電気自動車やハイブリッドカー等の車両に搭載される電源装置は、ガソリンエンジン車等の電源回路に較べて大容量であるため、電気系統等のメンテナンスや修理時には電源回路遮断装置によって電源装置と負荷との間の電源回路を遮断して作業安全性を確保している（例えば、特許文献５参照）。

この電源回路遮断装置は、図１４に示すように、一方のコネクタハウジング１を他方のコネクタハウジング２に挿入してレバー３を回転させると、カム機構によって一方のコネクタハウジング１が他方のコネクタハウジング２内に近接移動されて入り込んでコネクタ嵌合位置となり、双方のコネクタハウジング１，２の端子が接触する。また、レバー３を逆方向へ回動させると、カム機構によって一方のコネクタハウジング１が他方のコネクタハウジング２から引き離されて、双方のコネクタハウジング１，２の端子の接続が解除され、一方のコネクタハウジング１が他方のコネクタハウジング２から外される。また、コネクタハウジング１，２が嵌合された状態で、レバー３を水平方向にスライドさせると、検知スイッチがＯＮ・ＯＦＦされ電源回路が開閉される。

特開２００７−４８５１５号公報 特開２００７−３１７４００号公報 特開２００９−１８７８１３号公報 特開２００９−２８９４３１号公報 特開２００５−１４２１０７号公報

ところで、一方のコネクタハウジング１を他方のコネクタハウジング２へ挿し込んでレバー３の回動動作及びレバー３のスライド動作によってコネクタハウジング１，２の嵌合・離脱及び検知スイッチのＯＮ・ＯＦＦを行う上記のレバー式の電源回路遮断装置では、レバーの操作スペースとして大きなスペースＳを確保しなければならなかった。

また、他方のコネクタハウジング２に対して一方のコネクタハウジング１を嵌合・離脱させる際に端子が摺接するため、端子削れが生じて他方のコネクタハウジング２に対する一方のコネクタハウジング１の挿入離脱力の増加による操作性の低下を招く虞があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小さなスペースにも設置することができ、また、良好な操作性を長期にわたって維持することが可能な電源回路遮断装置を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成（１）及び（２）により達成される。
（１） 電源回路に接続される一対のバスバーを備えるとともに、前記電源回路を開閉するインターロック回路に接続されたインターロック端子を備えるボックスと、
ショート端子が内蔵され前記ボックスに形成された接続穴へ挿入されるグリップと、を備え、
前記接続穴へ前記グリップを挿入して挿入方向軸線を中心として回転させることにより、前記グリップに形成された突起によって前記ボックス内の前記バスバーが弾性変形されて前記一対のバスバーが互いに導通接続され、前記接続穴への前記グリップのさらなる押し込みにより、前記インターロック端子が前記ショート端子によって導通接続されることを特徴とする電源回路遮断装置。

（２） 上記構成（１）の電源回路遮断装置において、前記接続穴の上面開口形状と前記グリップの挿入先端形状とが、前記グリップの挿入方向軸線を中心とした所定の相対回転位置においてのみ嵌合を可能とする嵌合形状に構成されることを特徴とする。

上記（１）の構成の電源回路遮断装置によれば、接続穴へグリップを挿入して挿入方向軸線を中心として回転させることにより、グリップに形成された突起によってボックス内のバスバーを弾性変形させて互いに導通接続させ、電源回路を形成することができる。そして、接続穴へグリップをさらに押し込むことにより、インターロック端子をショート端子によって導通接続させ、電源回路を閉回路とすることができる。
この状態において、ボックスからグリップを引き上げると、ショート端子によるインターロック端子の導通接続を解除させて、電源回路を開回路とすることができる。そして、グリップを挿入方向軸線を中心として逆方向へ回転させることにより、突起によって弾性変形されていたバスバーを復元させ、バスバー同士の導通状態を解除させ、電源回路を確実に遮断させることができる。
このように、グリップの挿入方向軸線を中心とした回転によって電源回路の形成及び遮断を行うとともに、接続穴に対するグリップの挿抜によってインターロック端子の断接を行うので、レバーの回動動作及びスライド動作によって電源回路の形成・遮断及びインターロック端子の断接を行うレバー式の電源回路遮断装置と比較し、その操作スペースを大幅に小さくすることができ、また、電源回路の形成・遮断の際に端子同士が摺接するものと比較して、端子削れをなくすことができる。

上記（２）の構成の電源回路遮断装置によれば、グリップの挿入先端は、接続穴の上面開口に対して挿入方向軸線を中心とした所定の相対回転位置においてのみ嵌合が可能な外形形状とされる。
そこで、例えば接続穴に挿入されたグリップの突起が挿入時にボックス内のバスバーと接触する虞がない所定の相対回転位置においてのみ、グリップを接続穴に挿入できるように構成することによって、誤った相対回転位置で挿入されたグリップの突起が、不所望な方向からバスバーに接触して作用する不用意な力によってバスバーを異常変形させることを防止できる。

本発明によれば、小さなスペースにも設置することができ、また、良好な操作性を長期にわたって維持することが可能な電源回路遮断装置を提供できる。

本実施形態に係るサービスプラグの斜視図である。 図１のサービスプラグのボックス及びグリップの側面図である。 図１のサービスプラグの縦断面図である。 サービスプラグが設けられる電源回路図である。 図２におけるボックスのＡ−Ａ断面図である。 （ａ）はサービスプラグを構成するグリップの分解斜視図であり、（ｂ）はボックスの上面図である。 サービスプラグの操作の仕方を説明する斜視図である。 サービスプラグの操作の仕方を説明する縦断面図である。 図８におけるＢ−Ｂ断面図である。 サービスプラグの操作の仕方を説明する斜視図である。 サービスプラグの操作の仕方を説明する縦断面図である。 図１１におけるＣ−Ｃ断面図である。 サービスプラグのグリップの操作スペースを示す側面図である。 レバー式の電源回路遮断装置の側面図である。

以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係るサービスプラグの斜視図、図２は図１のサービスプラグのボックス及びグリップの側面図、図３は図１のサービスプラグの縦断面図、図４はサービスプラグが設けられる電源回路図、図５は図２におけるボックスのＡ−Ａ断面図、図６はサービスプラグを構成するグリップの分解斜視図及びボックスの上面図である。
図１〜図３に示すように、サービスプラグ（電源回路遮断装置）１１は、ボックス１３と、グリップ１５とを備えている。

このサービスプラグ１１は、電気自動車やハイブリッドカーなどの車両に電源装置として搭載される複数のバッテリを並設して構成したバッテリ集合体を備えた電源回路に設けられる。

図４に示すように、電源回路Ｄは、負荷Ｗと、この負荷Ｗに電力を供給するバッテリ集合体からなる電源装置Ｐとを有している。そして、サービスプラグ１１は、この電源回路Ｄに直列に接続される。また、電源回路Ｄには、リレーＲを有するインターロック回路Ｉが設けられ、このインターロック回路Ｉがサービスプラグ１１の後述するインターロックスイッチ４５に接続されている。

ボックス１３は、合成樹脂から形成されたハウジング２３を有している。図５及び図６（ｂ）に示すように、ハウジング２３には、上面側が開口した接続穴２５が形成されており、この接続穴２５に、グリップ１５が嵌合される。接続穴２５の上面開口形状は、後述するグリップ１５の挿入先端形状に対応した嵌合形状に構成されており、グリップ本体８１に対応した円弧状部２５ａと操作突起８５に対応した矩形状部２５ｂとを有している。
ハウジング２３は、分割体２３Ａ，２３Ｂからなるもので、これらの分割体２３Ａ，２３Ｂを互いに組み合わせることにより、ハウジング２３とされる。一方の分割体２３Ａには、係合孔２７を有する一対の係合片２９が他方の分割体２３Ｂ側へ延在するように形成されており、他方の分割体２３Ｂには、その両側面に係合爪３１が形成されている。互いの分割体２３Ａ，２３Ｂを組み合わせると、分割体２３Ａの係合片２９が分割体２３Ｂの両側部に沿って配置され、係合片２９の係合孔２７に係合爪３１が入り込んで係合され、互いの分割体２３Ａ，２３Ｂが結合されてハウジング２３とされる。

これらの分割体２３Ａ，２３Ｂから構成されたハウジング２３には、その高さ方向の中間部に、接点形成層３３が設けられている。この接点形成層３３には、ハウジング２３の両側部に、一対の接点収容溝３５Ａ，３５Ｂが形成されている。また、接点形成層３３には、接続穴２５と連通する一対の円弧溝３７Ａ，３７Ｂが互いに対向する位置に形成されている。円弧溝３７Ａは、ハウジング２３の幅方向の略中央から一方の接点収容溝３５Ａに達しており、円弧溝３７Ｂは、ハウジング２３の幅方向の略中央位置から他方の接点収容溝３５Ｂに達している。これらの円弧溝３７Ａ，３７Ｂは、接続穴２５の矩形状部２５ｂを介して一端部がハウジング２３の上面において開放されている。ハウジング２３の上部には、壁部４１が形成されている。
壁部４１は、接続穴２５における円弧状部２５ａの周囲を囲う円弧状壁部４１ａと、接続穴２５における矩形状部２５ｂの周囲を囲うと共に円弧溝３７Ａ，３７Ｂの開放されたハウジング２３の上部を覆う凹状壁部４１ｂとを有している。
ハウジング２３には、その長手方向の中央位置に、接続穴２５に連通する縦溝４３Ａ，４３Ｂが形成されている。

ボックス１３は、インターロックスイッチ４５を備えている。このインターロックスイッチ４５は、バッテリ集合体からなる電源装置Ｐを含む電源回路Ｄを開閉させるスイッチである。このインターロックスイッチ４５がオン状態となると電源回路Ｄに設けられたインターロック回路ＩのリレーＲによって電源回路Ｄが閉回路となり、電源装置Ｐの電力が負荷Ｗへ供給される。また、インターロックスイッチ４５がオフ状態となると電源回路Ｄに設けられたインターロック回路ＩのリレーＲによって電源回路Ｄが開回路となり、負荷Ｗへの電源装置Ｐの電力の供給が遮断される。

本実施形態に係るインターロックスイッチ４５は、図３に示すように、接続穴２５の底部に設けられて上方へ突出したコネクタ収容部４８に嵌合された雌コネクタにより構成されており、そのコネクタハウジング内部には、一対のインターロック端子４７が設けられている。このインターロック端子４７には、インターロック回路ＩのリレーＲからの配線が接続される。また、このインターロックスイッチ４５を収容するコネクタ収容部４８には、その上部に、挿し込み孔４９が形成されている。

また、ボックス１３は、一対のバスバー５１Ａ，５１Ｂを備えている。一方のバスバー５１Ａは、ハウジング２３を構成する分割体２３Ａに固定され、他方のバスバー５１Ｂは、ハウジング２３を構成する分割体２３Ｂに固定されている。これらのバスバー５１Ａ，５１Ｂは、銅または銅合金等の導電性の金属板に折り曲げ加工等を施すことにより形成されたものである。

バスバー５１Ａは、ハウジング２３に固定されてハウジング２３の下端から下方へ延在する板状のバスバー本体５３Ａを有しており、このバスバー本体５３Ａの下端は、水平方向に屈曲された固定片部５５Ａとされている。この固定片部５５Ａは、長尺状に形成されており、その一端がハウジング２３の一側方へ突出されている。この固定片部５５Ａの一端には、連結孔５７Ａが形成されている。

また、バスバー５１Ａは、バスバー本体５３Ａの両側部から接点形成層３３の接点収容溝３５Ａ，３５Ｂ内へそれぞれ延在する対状の接点片部５９Ａを有しており、これらの接点片部５９Ａが接点収容溝３５Ａ，３５Ｂ内に配置されている。

バスバー５１Ｂは、バスバー５１Ａと同様に、ハウジング２３に固定されてハウジング２３の下端から下方へ延在する板状のバスバー本体５３Ｂを有しており、このバスバー本体５３Ｂの下端は、水平方向に屈曲された固定片部５５Ｂとされている。この固定片部５５Ｂは、長尺状に形成されており、その一端がハウジング２３の一側方へ突出されている。この固定片部５５Ｂの一端には、連結孔５７Ｂが形成されている。
バスバー５１Ａ，５１Ｂの各固定片部５５Ａ，５５Ｂは、ハウジング２３の一側方へ突出して平行に延在されている。

また、バスバー５１Ｂは、バスバー本体５３Ｂの両側部から接点形成層３３の接点収容溝３５Ａ，３５Ｂ内へそれぞれ延在する対状の接点片部５９Ｂを有しており、これらの接点片部５９Ｂが接点収容溝３５Ａ，３５Ｂ内に配置されている。
接点片部５９Ｂは、それぞれ接点収容溝３５Ａ，３５Ｂにおける接続穴２５側に沿って延在されて平面視で接点片部５９Ａとラップされている。また、接点片部５９Ｂは、接点片部５９Ａとラップされた先端部分が、接点片部５９Ａ側へ突出するように湾曲されており、この湾曲部分が接点６１Ｂとされている。

上記のバスバー５１Ａ，５１Ｂは、その固定片部５５Ａ，５５Ｂが電源回路Ｄに直列に接続される。例えば、電源装置Ｐを構成するバッテリ集合体の互いに隣接するバッテリの端子である極柱に接続される。具体的には、固定片部５５Ａ，５５Ｂの連結孔５７Ａ，５７Ｂにバッテリの極柱を挿し込み、極柱にナットを締結することにより、バスバー５１Ａ，５１Ｂがバッテリの極柱に導通状態に締結固定される。

また、ハウジング２３を構成する一方の分割体２３Ａには、取付孔６５を有するブラケット６７が突設されている。そして、このブラケット６７を被固定箇所に配置させ、取付孔６５へネジ（図示略）を挿通させて被固定箇所に螺合することにより、ボックス１３が被固定箇所に固定される。

図６（ａ）に示すように、サービスプラグ１１を構成するグリップ１５は、円柱状に形成されたグリップ本体８１を有しており、このグリップ本体８１の上端部には、側面視Ｔ字状に形成された把持部８３が形成されている。

グリップ本体８１の下端には、直径方向の対向位置に、操作突起（突起）８５が形成されている。グリップ本体８１の上端近傍には、直径方向の対向位置に、係合突起８７が形成されている。操作突起８５と係合突起８７とは、挿入方向軸線を中心として互いに９０°異なる位置に形成されている。

グリップ本体８１には、その下端部に、コネクタ収容部４８が嵌合可能な嵌合凹部８９が形成されており、この嵌合凹部８９内には、ショート端子９１が設けられている。

上記構造のサービスプラグ１１のボックス１３は、例えば、電源装置Ｐを構成するバッテリ集合体の所定位置における互いに隣接するバッテリの端子にバスバー５１Ａ，５１Ｂを接続することにより取り付けられる。

電源回路Ｄにボックス１３を接続してサービスプラグ１１を所定の取付位置に取り付けたら、ボックス１３の接続穴２５にグリップ１５を挿し込む。このとき、グリップ１５の操作突起８５を接続穴２５の矩形状部２５ｂに嵌合させる。

接続穴２５に挿し込まれたグリップ１５は、図７〜図９に示すように、操作突起８５が円弧溝３７Ａ，３７Ｂの底部に当接して接点形成層３３に達するまで挿入されたプリセット状態となる。
この状態から、グリップ１５の把持部８３を把持し、挿入方向軸線Ｘを中心としてグリップ１５を一方向である右方向へ回転させる。これにより、グリップ１５の操作突起８５は、接点形成層３３において円弧溝３７Ａ，３７Ｂに沿ってハウジング２３の両側部へ向かって移動し、バスバー５１Ｂの接点片部５９Ｂに当接する。さらに、グリップ１５は回転させると、図１２に示すように、操作突起８５によってバスバー５１Ｂの接点片部５９Ｂが外側へ押し出されて弾性変形し、接点６１Ｂがバスバー５１Ａの接点片部５９Ａに押し付けられて接触する。これにより、バスバー５１Ａ，５１Ｂ同士が互いに導通されて、電源回路Ｄが形成される。なお、この時点では、インターロックスイッチ４５が未だオフ状態であるので、インターロック回路ＩのリレーＲによって電源回路Ｄが開回路となっており、負荷Ｗへの電力供給は依然として遮断された状態となっている。

グリップ１５が右方向へ９０°回転されると、操作突起８５が縦溝４３Ａ，４３Ｂ内に配置される。この状態において、グリップ１５を接続穴２５内へさらに押し込むと、グリップ１５がコネクタ収容部４８に近接されて、コネクタ収容部４８がグリップ１５の嵌合凹部８９内に嵌合する。これにより、コネクタ収容部４８の挿し込み孔４９を介してインターロックスイッチ４５内の一対のインターロック端子４７に、グリップ１５のショート端子９１が挿入され、インターロックスイッチ４５内の一対のインターロック端子４７が導通されてインターロックスイッチ４５がオン状態となる。この結果、インターロック回路ＩのリレーＲによって電源回路Ｄが閉回路となり、電源装置Ｐの電力が負荷Ｗへ供給される。

このとき、グリップ１５の係合突起８７は、ボックス１３の上部に形成された凹状壁部４１ｂで囲われた部分に収容される。
尚、プリセット状態のグリップ１５が所定の角度（右方向へ９０°）に回転されない状態（接点片部５９Ａと接点片部５９Ｂとが不完全接触の状態）では、操作突起８５が縦溝４３Ａ，４３Ｂ内に配置されず、グリップ１５を接続穴２５内へさらに押し込むことができない。

次に、負荷側のメンテナンスや修理を行うべく電源回路Ｄをサービスプラグ１１によって遮断する場合について説明する。
まず、グリップ１５の把持部８３を把持してグリップ１５をボックス１３から引き上げると、グリップ１５がインターロックスイッチ４５から引き離されて、コネクタ収容部４８が嵌合凹部８９から外れる。これにより、インターロックスイッチ４５からグリップ１５のショート端子９１が引き抜かれ、インターロックスイッチ４５内の一対のインターロック端子４７の導通が解除されてインターロックスイッチ４５がオフ状態となる。この結果、インターロック回路ＩのリレーＲによって電源回路Ｄが開回路となり、電源装置Ｐの電力の負荷Ｗへの供給が遮断される。

この状態において、グリップ１５の把持部８３を把持し、挿入方向軸線Ｘを中心としてグリップ１５を他方向である左方向へ回転させると、グリップ１５の操作突起８５は、接点形成層３３において円弧溝３７Ａ，３７Ｂに沿ってハウジング２３の幅方向の中央側へ向かって移動し、操作突起８５がバスバー５１Ｂの接点片部５９Ｂから離間する。これにより、操作突起８５によって外側へ押し出されて弾性変形していたバスバー５１Ｂの接点片部５９Ｂが復元することにより、接点６１Ｂがバスバー５１Ａの接点片部５９Ａから離間し、バスバー５１Ａ，５１Ｂ同士の導通が解除されて、電源回路Ｄが完全に遮断される。

グリップ１５が左方向へ９０°回転されると、操作突起８５が、上方が開放された円弧溝３７Ａ，３７Ｂの一端部に配置される。この状態において、グリップ１５をボックス１３に対して引き上げると、接続穴２５からグリップ１５が引き抜かれる。これにより、グリップ１５が不用意に右方向へ回転されてバスバー５１Ａ，５１Ｂが導通してしまうような不具合が防止される。

以上のように、電源回路遮断装置であるサービスプラグ１１によれば、ボックス１３の接続穴２５へグリップ１５を挿入して挿入方向軸線Ｘを中心として回転させることにより、グリップ１５に形成された操作突起８５によってバスバー５１Ｂの接点片部５９Ｂを弾性変形させてバスバー５１Ａ，５１Ｂを互いに導通接続させ、電源回路Ｄを形成することができる。そして、グリップ１５を接続穴２５にさらに押し込むことにより、インターロック端子４７をショート端子９１によって導通接続させ、電源回路Ｄを閉回路とすることができる。

この状態において、ボックス１３からグリップ１５を引き上げると、ショート端子９１によるインターロック端子４７の導通接続を解除させて、電源回路Ｄを開回路とすることができる。そして、グリップ１５を挿入方向軸線Ｘを中心として逆方向へ回転させることにより、操作突起８５によって弾性変形していたバスバー５１Ｂの接点片部５９Ｂを復元させ、バスバー５１Ａ，５１Ｂ同士の導通状態を解除させて、電源回路Ｄを確実に遮断させることができる。

ここで、図１３に示すように、本実施形態に係るサービスプラグ１１では、電源回路Ｄの形成及び遮断時のグリップ１５の回転操作及びインターロック端子４７の断接時のグリップ１５の接続穴２５に対する挿抜操作が極めて狭いスペースＳで行われる。

このように、本実施形態に係るサービスプラグ１１では、グリップ１５の挿入方向軸線Ｘを中心とした回転によって電源回路Ｄの形成及び遮断を行うとともに、接続穴２５に対するグリップ１５の挿抜によってインターロック端子４７の断接を行うので、レバーの回動動作及びスライド動作によって電源回路Ｄの形成・遮断及びインターロック端子の断接を行うレバー式のものと比較し、操作スペースＳを大幅に小さくすることができ、また、電源回路Ｄの形成・遮断の際に端子同士が摺接するものと比較して、端子削れを解消することができる。

更に、本実施形態に係るサービスプラグ１１では、グリップ１５の挿入先端は、接続穴２５の上面開口に対して挿入方向軸線Ｘを中心とした所定の相対回転位置においてのみ嵌合が可能な外形形状とされている。即ち、グリップ本体８１の下端において直径方向に一対の操作突起８５が形成されたグリップ１５の挿入先端形状は、円弧状部２５ａと矩形状部２５ｂとからなる接続穴２５の上面開口形状に対応した嵌合形状に構成されている。
そこで、本実施形態に係るグリップ１５は、接続穴２５に挿入されたグリップ１５の操作突起８５が挿入時にボックス１３内のバスバー５１Ｂの接点片部５９Ｂと接触する虞がない所定の相対回転位置（図７〜図９に示す位置）においてのみ、接続穴２５に挿入できる。
従って、グリップ１５をプリセット状態とする際に、誤った相対回転位置（図１０〜図１２に示す位置）で挿入されたグリップ１５の操作突起８５が、不所望な上方向から接点片部５９Ｂの上縁部に接触して作用する不用意な力によってバスバー５１Ｂの接点片部５９Ｂを異常変形させることを防止できる。

尚、本発明の電源回路遮断装置に係るバスバー、インターロック端子、ショート端子、グリップ及び突起等の構成部材は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうる。

１１ サービスプラグ（電源回路遮断装置）
１３ ボックス
１５ グリップ
２５ 接続穴
４７ インターロック端子
５１Ａ，５１Ｂ バスバー
８５ 操作突起（突起）
９１ ショート端子
Ｄ 電源回路
Ｉ インターロック回路

Claims (2)

1. 電源回路に接続される一対のバスバーを備えるとともに、前記電源回路を開閉するインターロック回路に接続されたインターロック端子を備えるボックスと、
   ショート端子が内蔵され前記ボックスに形成された接続穴へ挿入されるグリップと、を備え、
   前記接続穴へ前記グリップを挿入して挿入方向軸線を中心として回転させることにより、前記グリップに形成された突起によって前記ボックス内の前記バスバーが弾性変形されて前記一対のバスバーが互いに導通接続され、前記接続穴への前記グリップのさらなる押し込みにより、前記インターロック端子が前記ショート端子によって導通接続されることを特徴とする電源回路遮断装置。
2. 前記接続穴の上面開口形状と前記グリップの挿入先端形状とが、前記グリップの挿入方向軸線を中心とした所定の相対回転位置においてのみ嵌合を可能とする嵌合形状に構成されることを特徴とする請求項１に記載の電源回路遮断装置。

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