JP5776410B2 - 高電圧ケーブルのインターロック装置 - Google Patents

Description

この発明は、高電圧ケーブルのインターロック装置に係り、特に高電圧ユニットに接続する高電圧ケーブルにおいて高圧連動ループを用いる高電圧ケーブルのインターロック装置に関する。

電気自動車等の電動車両においては、高電圧ユニットを搭載している。
この高電圧ユニットは、インバータ、充電器、ＤＣ／ＤＣコンバータ等からなり、高電圧安全の観点から、一般ユーザーが活電部に容易に触れることができないように、蓋の開閉やコネクタの抜き挿しに連動する高電圧遮断用回路を備えている。

特開２００４−１１２９０２号公報 特開２０１０−５６０８８号公報 特開２００７−１４９４２０号公報 特開２００９−２９５５１９号公報

特許文献１に係る高電圧機器収納箱および高電圧コネクタは、接続手段を用いた高電圧機器と他の機器との電気的な接続状態を非接続状態に変更可能とし、高電圧電源が高電圧コネクタに接するのを防止するものである。
特許文献２に係る高圧コネクタ及び連動ループコネクタアッセンブリは、第１及び第２の高圧コネクタハウジングが互いに完全には係合していない場合に、当接肩部を互いに当接して係合することを阻止し、第１及び第２の高圧コネクタハウジングが互い適切に係合するときは、可撓タブを高圧コネクタの一方にずらして、第１及び第２の連動ループ（ＨＶＩＬ）コネクタを十分に係合できるようにするものである。
特許文献３に係るレバー嵌合式コネクタは、結合レバーにスライド結合されたスライダーに、結合レバーのロック時に信号回路を閉じるとともに、結合レバーの非ロック時には、信号回路を開くインターロック用端子を内蔵したものである。
特許文献４に係る電気接続用コネクタは、第１インターロック用コネクタを備える第１コネクタ、及び第２インターロック用コネクタを備える第２のコネクタを設け、また、この第２のコネクタが嵌合検知部とロッドとを有し、さらに、第２インターロック用コネクタにはコの字部を形成し、ロッドには嵌合検知部の下側部を接続して設けたものである。

ところで、接続部品がコネクタの場合に、コネクタの筺体に検知器を内蔵したものが使われることがあるが、コネクタの筺体が大きくなるため、レイアウトの自由度が大幅に制限され、高電圧ユニットの小型化が困難であった。
一方で、レイアウトを優先させると、コネクタの新規開発が必要であるため、コストアップになってしまうという不都合があった。

そこで、この発明の目的は、高圧連動ループ（ＨＶＩＬ）の組付作業性を良くし、また、ノイズ対策に配慮し、高圧連動ループで専用設計のコネクタ類を排除して位置精度を高める必要をなくし、さらに、筺体内で高電圧ケーブルに高圧連動ループを設けてメンテナンス等での事故防止性能を向上できる高電圧ケーブルのインターロック装置を提供することにある。

この発明は、高電圧ユニットに筺体を設け、前記筺体にはシールドコネクタを介して高電圧ケーブルを固定して設け、前記高電圧ケーブルを前記筺体に形成した嵌合孔から前記筺体の内部に設置された回路接続部に接続して設け、前記高電圧ケーブルには該高電圧ケーブルの電気的接続に連動してオン・オフ動作する高圧連動ループを設けた高電圧ケーブルのインターロック装置において、前記高圧連動ループの検知器は前記筺体に設けられた筺体側検知器と前記高電圧ケーブルに設けられた高電圧ケーブル側検知器とからなり、前記筺体側検知器と前記高電圧ケーブル側検知器とは互いに結合するとともに結合解除可能に構成され、前記高電圧ケーブル側検知器を前記筺体の前記嵌合孔に挿通可能な大きさに形成し、前記高電圧ケーブル側検知器には前記高電圧ケーブルに固定するための締結部と連結部とを設け、前記高電圧ケーブルの端子付近の所定位置に前記シールドコネクタを設け、前記高電圧ケーブルの端子と前記シールドコネクタとの間に位置する前記高電圧ケーブル周囲には前記高電圧ケーブル側検知器の前記締結部を固定して設け、前記高電圧ケーブル側検知器では前記連結部を前記締結部から所定長さに制限して延出させて設け、前記連結部の所定長さは、前記筐体側検知器と前記高電圧ケーブル側検知器とを結合した際、前記シールドコネクタよりも前記高電圧ケーブルの端子側の前記高電圧ケーブルの長さより長くなるように、かつ、前記シールドコネクタよりも前記高電圧ケーブルの端子側の前記高電圧ケーブルの部分の長さと前記筐体の前記嵌合孔から前記回路接続部までの長さとの和より短くなるように設定されることを特徴とする。

この発明の高電圧ケーブルのインターロック装置は、高圧連動ループ（ＨＶＩＬ）の組付作業性を良くし、また、ノイズ対策に配慮し、高圧連動ループで専用設計のコネクタ類を排除して位置精度を高める必要をなくし、さらに、筺体内で高電圧ケーブルに高圧連動ループを設けてメンテナンス等での事故防止性能を向上できる。

図１は高電圧ケーブルのインターロック装置のシステム構成図である。（実施例共通） 図２は筺体と高電圧ケーブルとの接続状態の分解図である。（実施例１） 図３は高電圧ケーブルに接続される高電圧ケーブル側検知器の構成図である。（実施例１） 図４は高電圧ケーブルの端子部位の斜視図である。（実施例１） 図５は高電圧ケーブルに接続される高電圧ケーブル側検知器の構成図である。（実施例２）

この発明は、高圧連動ループ（ＨＶＩＬ）の組付作業性を良くし、また、ノイズ対策に配慮し、高圧連動ループで専用設計のコネクタ類を排除して位置精度を高める必要をなくし、さらに、筺体内で高電圧ケーブルに高圧連動ループを設けてメンテナンス等での事故防止性能を向上する目的を、高電圧ケーブルの端子とシールドコネクタとの間に位置する高電圧ケーブル周囲には高電圧ケーブル側検知器の締結部を固定するとともに、高電圧ケーブル側検知器では連結部を締結部から所定長さに制限して延出させて実現するものである。

図１〜図４は、この発明の実施例１を示すものである。
図１において、１は電気自動車等の電動車両に搭載される車両制御システムである。
この車両制御システム１は、電動車両を駆動するためのモータ２と、このモータ２に接続する第１の高電圧ユニット３と、この第１の高電圧ユニット３に接続する高電圧バッテリ４と、第１の高電圧ユニット３に接続する第２の高電圧ユニット５と、第１の高電圧ユニット３及び第２の高電圧ユニット５に接続する車両コントローラ６と、この車両コントローラ６に接続する低電圧バッテリ７とを備える。
モータ２と第１の高電圧ユニット３とは、三相の高電圧ケーブルとしてのＵ相高電圧ケーブル８Ａ・Ｖ相高電圧ケーブル８Ｂ・Ｗ相高電圧ケーブル８Ｃによって接続している。
第１の高電圧ユニット３と高電圧バッテリ４とは、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂによって接続している。
第１の高電圧ユニット３と第２の高電圧ユニット５とは、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂの途中に結合した第１ユニット側高電圧ケーブル１０Ａ・第２ユニット側高電圧ケーブル１０Ｂによって接続している。
第１の高電圧ユニット３と車両コントローラ６とは、第１制御ケーブル１１によって接続している。第２の高電圧ユニット５と車両コントローラ６とは、第２制御ケーブル１２によって接続している。第２の高電圧ユニット５と高電圧バッテリ４とは、第３制御ケーブル１３によって接続している。車両コントローラ６と低電圧バッテリ７とは、第４制御ケーブル１４によって接続している。

この車両制御システム１では、Ｕ相高電圧ケーブル８Ａ・Ｖ相高電圧ケーブル８Ｂ・Ｗ相高電圧ケーブル８Ｃと第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂと第１ユニット側高電圧ケーブル１０Ａ・第４ユニット側高電圧ケーブル１０Ｂとは、第１の高電圧ユニット３の内部で高電圧回路１５を構成する。
第１制御ケーブル１１〜第４制御ケーブル１４は、低電圧回路１６を構成する。
ここで、第１の高電圧ユニット３・第２の高電圧ユニット５は、インバータ、充電器、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の機器からなる。
第１の高電圧ユニット３は、第１高電圧遮断用回路１７を備えている。
第２の高電圧ユニット５は、第２高電圧遮断用回路１８を備えている。

車両制御システム１には、図２に示すように、高電圧ケーブルのインターロック装置１９が設けられる。
このインターロック装置１９は、第１の高電圧ユニット３に設けられた筺体（ジャンクションボックス）２０を備える。
この筺体２０には、シールドコネクタ（フランジ部）として、第１シールドコネクタ２１Ａ・第２シールドコネクタ２１Ｂを介して、高電圧ケーブルとして、前記第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂが固定して設けられる。第１シールドコネクタ２１Ａ・第２シールドコネクタ２１Ｂは、第１コネクタ締結用ボルト２２Ａ・第２コネクタ締結用ボルト２２Ｂによって筺体２０に固定されるものである。なお、上記のシールドコネクタは、高電圧ケーブルの１本用のコネクタに限らないものである。

図２〜図４に示すように、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂは、先端で端子として、第１丸端子２３Ａ・第２丸端子２３Ｂを備える。この第１丸端子２３Ａ・第２丸端子２３Ｂは、筺体２０に形成した第１嵌合孔２４Ａ・第２嵌合孔２４Ｂから筺体２０の内部に設置された第１回路接続部２５Ａ・第２回路接続部２５Ｂに端子締結用ボルト２６によって接続される。
また、図２、図３に示すように、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａには、該第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの電気的接続に連動してオン・オフ動作する高圧連動ループ（ＨＶＩＬ）としての第一の高圧連動ループ２７が設けられている。この第一の高圧連動ループ２７は、低電圧回路１６に属するものである。

この第一の高圧連動ループ２７の検知器２８は、図２、図３に示すように、筺体２０に周知の固定方法で設けられた筺体側検知器２９と、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａに設けられた高電圧ケーブル側検知器３０とからなる。
この筺体側検知器２９と高電圧ケーブル側検知器３０とは、互いに結合するとともに結合解除可能に構成されている。
筺体側検知器２９は、筺体２０の内部で設置される。
高電圧ケーブル側検知器３０は、筺体２０の第１嵌合孔２４Ａに挿通可能な大きさに形成されている。

高電圧ケーブル側検知器３０には、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａに固定するための締結部３１と連結部３２とが設けられる。締結部３１は、筺体２０側で、第１シールドコネクタ９Ａに固定される。高電圧ケーブル側検知器３０では、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａに締結部３１を使用して組み付けられた状態でも、第１シールドコネクタ２１Ａの第１嵌合孔２４Ａを通り抜けられる大きさに形成されている。
第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの第１丸端子２３Ａ付近の所定位置には、第１シールドコネクタ２１Ａが設けられる。
また、図３に示すように、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの第１丸端子２３Ａと第１シールドコネクタ２１Ａとの間に位置する第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの周囲には、高電圧ケーブル側検知器３０の締結部３１が固定して設けられる。
さらに、高電圧ケーブル側検知器３０では、連結部３２を締結部３１から所定長さＬに制限して延出させて設けている。
図１に示すように、第２の高電圧ユニット５には、第１の高電圧ユニット３の場合と同様に、高圧連動ループ（ＨＶＩＬ）３３が設けられている。

上記の構造において、連結部３２を所定長さＬに制限することにより、高圧連動ループ２７の結合解除無しでは、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａを引き抜けなくすることができ、筺体２０の外部から高電圧部位に触れることができなくなり、感電やショート等の事故防止を図ることができる。
また、連結部３２は、その長さＬが制限されているとはいえ、余裕代が確保されているので、結合作業が容易にでき、また、予め高電圧ケーブル側検知器３０を、締結部３１及び連結部３２を介して第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａと一体にしているので、その組付作業性を良くできる。
更に、筺体側検知器２９と高電圧ケーブル側検知器３０との相互結合に際して、位置精度を高めなくても、嵌合させて機能を果たすことができる。
更にまた、専用設計のコネクタを使う必要がなく、構成を簡単にできる。

また、第一の高圧連動ループ２７の検知器２８において、筺体側検知器２９と高電圧ケーブル側検知器３０とを結合した際、締結部３１から延びる連結部３２の所定長さＬは、第１シールドコネクタ２１Ａよりも第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの第１丸端子２３Ａ側の第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの長さより長くなるように、かつ、第１シールドコネクタ２１Ａよりも第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの第１丸端子２３Ａ側の第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの部分の長さと筺体２０の第１嵌合孔２４Ａから第１回路接続部２５Ａまでの長さとの和より短くなるように設定される。
これにより、連結部３２の所定長さＬは、第１丸端子２３Ａ側の第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの部分を筺体２０の第１嵌合孔２４Ａから完全に引き抜けない程度の余裕代を有することになり、高電圧ケーブル側検知器３０の結合解除なしでは第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａを引き抜くことが不可能となる。そして、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａを引き抜くためには、必ず結合解除することになり、この結合解除することにより、回路の起動を防止できる。
また、高電圧ケーブル側検知器３０の大きさ、連結部３２の所定長さＬ、及び筺体側検知器２９の固定場所は、高電圧ケーブル側検知器３０と筺体側検知器２９とが嵌合した状態では、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａが部分的に引き抜かれ、第１シールドコネクタ２１Ａの締結部３１が外れた状態でも、第１シールドコネクタ２１Ａと筺体２０に設けた第１嵌合穴２４Ａの隙間から指や導電性材料からなる工具等が高電圧回路１５に触れられない長さとしている。

図３に示すように、高電圧ケーブル側検知器３０では、締結部３１及び連結部３２を、共に、断裂しない程度に、十分な強度を持つ材料であって、かつ、高電圧系から低電圧系へのノイズ伝播を防止するための絶縁材料によって形成している。この絶縁材料は、例えば、樹脂材質からなるものである。
これにより、誘電率が極めて低くなり、ノイズを伝播し難くして、高電圧回路１５からのノイズを低電圧回路１６へ伝え難くできる。

図１に示すように、筺体２０には、該筺体２０の蓋３４の開閉に連動して第１高電圧ユニット３の高電圧遮断用回路１７のオン・オフ動作に寄与する第二の高圧連動ループ３５の検出器（スイッチ）３６を備えている。筺体２０の蓋３４は、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａの第１丸端子２３Ａを固定する第１端子締結用ボルト２６Ａを締結・取外しをする際に開けられるものである。第二の高圧連動ループ３５の検出器３６は、蓋３４の開時にオフとなり、一方、蓋３４の閉時にはオンとなり、第１高電圧遮断用回路１７をオン・オフする。

一般に、第１高電圧ユニット３の検知器が端子取付け用蓋のみに設置されている場合、第１高電圧ユニット３の端子取付け用蓋が閉じられ、高電圧ケーブルとしてのＵ相高電圧ケーブル８Ａ・Ｖ相高電圧ケーブル８Ｂ・Ｗ相高電圧ケーブル８Ｃ、及び第１制御ケーブル１１が第１高電圧ユニット３に正常に取り付けられた状態では、車両コントローラ６が車両制御システム１の状態を正常と認識してしまう。バッテリ電圧は、０〜最大値までの幅があるので、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂの電力入力がなくても、それだけでは異常ではない。
そのため、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂの各々又は両方が、第１高電圧ユニット３又は高電圧バッテリ４及び両方から外されている状態でも、車両制御システム１が起動してしまう可能性がある。
この車両制御システム１が起動しても、電圧の生じないところでは、それ程問題とはならないが、メンテナンスサービス等で、特に、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂの両方が第１高電圧ユニット３から取り外されている場合、車両制御システム１の起動により、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａ・第２バッテリ側高電圧ケーブル９Ｂの両方の活電部に何か接触して閉回路が形成されると通電状態となり、特に、人体に触れると感電のおそれがあった。

そこで、この実施例１では、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａに第一の高圧連動ループ２７の検知器２８を設けているので、第１高電圧ユニット３の高電圧遮断用回路１７の動作が第二の高圧連動ループ３５の検出器３６によって起動状態になる可能性がある場合でも、起動不能とすることができる。

図５は、この発明の実施例２を示すものである。
この実施例２において、図５に示すように、高電圧ケーブル側検知器３０は、筺体２０の第１嵌合孔２４Ａに挿通可能な大きさに形成されているなど、上記の実施例１と共通する基本的な構成を有する。
上記の実施例１と相違するところは、高電圧ケーブル側検知器３０には、この高電圧ケーブル側検知器３０内部から連結部３２ないし締結部３１にわたり連続して配索されて高圧連動ループの部分構成をなすループ線３７を設け、少なくともこのループ線３７の配索される連結部３２を高電圧ケーブル側検知器３０および締結部３１と比較してテンションに対して脆弱に形成したところにある。

これにより、第１バッテリ側高電圧ケーブル９Ａを強引に引き抜くような際に働く過大なテンションに対し、ループ線３７の配索される連結部３２を脆弱にしていることによって、連結部３２の長さ範囲のいずれか部位において破断することになり、その結果、連結部３２としてその内部に配索されるループ線３７を破断させ、高圧連動ループを機能させて、高電圧回路１５を遮断することができる。
このループ線３７は、絶縁性を有する材料の被覆材３８によって被覆されている。これは、第１丸端子２３Ａ付近とのショートを防ぐだけで良いので、脆弱部分において、高い引っ張り強度を確保する材料である必要はない。
また、組付作業性、事故防止性能は、上記の実施例１と同等に確保できる。

なお、この発明においては、モータに接続する三相のＵ相高電圧ケーブル・Ｖ相高電圧ケーブル・Ｗ相高電圧ケーブルにも、インターロック装置を設置することも可能である。

この発明に係る高電圧ケーブルのインターロック装置は、各種電動車両に適用可能である。

１ 車両制御システム
２ モータ
３ 第１高電圧ユニット
４ 高電圧バッテリ
５ 第２高電圧ユニット
６ 車両コントローラ
７ 低電圧バッテリ
９Ａ 第１バッテリ側高電圧ケーブル
９Ｂ 第２バッテリ側高電圧ケーブル
１０Ａ 第１ユニット側高電圧ケーブル
１０Ｂ 第２ユニット側高電圧ケーブル
１５ 高電圧回路
１６ 低電圧回路
１９ インターロック装置
２０ 筺体
２１Ａ 第１シールドコネクタ
２１Ｂ 第２シールドコネクタ
２３Ａ 第１丸端子
２３Ｂ 第２丸端子
２４Ａ 第１嵌合孔
２４Ｂ 第２嵌合孔
２５Ａ 第１回路接続部
２５Ｂ 第２回路接続部
２７ 第一の高圧連動ループ（ＨＶＩＬ）
２８ 第一の高圧連動ループの検知器
２９ 筺体側検知器
３０ 高電圧ケーブル側検知器
３１ 締結部
３２ 連結部
３４ 蓋
３５ 第二の高圧連動ループ（ＨＶＩＬ）
３６ 第二の高圧連動ループの検知器

Claims (4)

1. 高電圧ユニットに筺体を設け、
   前記筺体にはシールドコネクタを介して高電圧ケーブルを固定して設け、
   前記高電圧ケーブルを前記筺体に形成した嵌合孔から前記筺体の内部に設置された回路接続部に接続して設け、
   前記高電圧ケーブルには該高電圧ケーブルの電気的接続に連動してオン・オフ動作する高圧連動ループを設けた高電圧ケーブルのインターロック装置において、
   前記高圧連動ループの検知器は前記筺体に設けられた筺体側検知器と前記高電圧ケーブルに設けられた高電圧ケーブル側検知器とからなり、
   前記筺体側検知器と前記高電圧ケーブル側検知器とは互いに結合するとともに結合解除可能に構成され、
   前記高電圧ケーブル側検知器を前記筺体の前記嵌合孔に挿通可能な大きさに形成し、
   前記高電圧ケーブル側検知器には前記高電圧ケーブルに固定するための締結部と連結部とを設け、
   前記高電圧ケーブルの端子付近の所定位置に前記シールドコネクタを設け、
   前記高電圧ケーブルの端子と前記シールドコネクタとの間に位置する前記高電圧ケーブル周囲には前記高電圧ケーブル側検知器の前記締結部を固定して設け、
   前記高電圧ケーブル側検知器では前記連結部を前記締結部から所定長さに制限して延出させて設け、
   前記連結部の所定長さは、前記筐体側検知器と前記高電圧ケーブル側検知器とを結合した際、前記シールドコネクタよりも前記高電圧ケーブルの端子側の前記高電圧ケーブルの長さより長くなるように、かつ、前記シールドコネクタよりも前記高電圧ケーブルの端子側の前記高電圧ケーブルの部分の長さと前記筐体の前記嵌合孔から前記回路接続部までの長さとの和より短くなるように設定されることを特徴とする高電圧ケーブルのインターロック装置。
2. 前記高電圧ケーブル側検知器では、前記締結部及び前記連結部を、共に、絶縁材料によって形成したことを特徴とする請求項１に記載の高電圧ケーブルのインターロック装置。
3. 前記筺体には、該筺体の蓋の開閉に連動して前記高電圧ユニットの高電圧遮断用回路のオン・オフ動作に寄与する第二の高圧連動ループの検出器を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高電圧ケーブルのインターロック装置。
4. 前記高電圧ケーブル側検知器には、該高電圧ケーブル側検知器内部から前記連結部ないし前記締結部に連続して配索され前記高圧連動ループの部分構成をなすループ線を設け、 少なくとも前記ループ線の配索される前記連結部を前記高電圧ケーブル側検知器及び前記締結部と比較してテンションに対して脆弱に形成したことを特徴とする請求項１に記載の高電圧ケーブルのインターロック装置。
   

Images