JP5796629B2

JP5796629B2 - 電源遮断ユニット

Info

Publication number: JP5796629B2
Application number: JP2013513951A
Authority: JP
Inventors: 泰介磯永
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: BR112013028840A2; EP2709222B1; US9601282B2; US20140077908A1; MX2013011755A; EP2709222A1; CN103636089B; EP2709222A4; CN103636089A; WO2012153559A1; KR20140006098A; JPWO2012153559A1; RU2546673C1; KR101713371B1

Description

本発明は、電気自動車等に用いられる電源遮断ユニットに関する。

一般的な電源遮断ユニットであるジャンクションボックスは、バッテリの電源回路の途中にあって、該電源回路の開閉や車両のアクセサリ部品への電源の分配を行うリレーやヒューズなどの電子部品を備えている。

電子部品が故障した場合、バッテリをそのまま使用しながら、電子部品のみ安価、容易、迅速に、検査や交換を行うことができるジャンクションボックスの一例として、下記の特許文献１に記載のものが知られている。

この特許文献１記載のジャンクションボックスは、強電回路を遮断するリレーと種々の電子部品とを一体化して、バッテリフレームに締結するものである。この従来例では、ジャンクションボックスの内側に複数の電子部品を固定すると共に、ジャンクションボックスの上面にリレーを固定してあり、このジャンクションボックス自体はバッテリのロアケースに固定される。

ところで、電気自動車等では、高電圧に対応するため、大型のリレーが使用される。従って、特許文献１に記載の従来技術では、ジャンクションボックス上面に重量物であるリレーを備えていることから、自動車の走行による振動等により、リレーを載置しているジャンクションボックスのプレート部分が撓むなどして破断や破損の可能性がある。そのため、プレート部分を頑丈にするために厚くする必要があり、好ましくない重量の増加が生じる。

特開２００６−２２８５２６号公報

本発明は、外部回路と接続するリレーと、板状のベースプレートと、を含み、前記ベースプレート上に前記リレーと補助電子部品とが配置された電源遮断ユニットにおいて、
前記リレーが保持部材と連結され、かつ当該保持部材が前記電源遮断ユニットの取り付け面に固定されることで、前記リレーと前記取り付け面との間の距離を前記ベースプレートの厚さ以上に保持するように、前記リレーが前記保持部材を介して前記取り付け面に支持されており、
前記ベースプレートは、係止部材によって前記リレーに連結され、かつ、前記リレーと前記取り付け面との間に位置している。

本発明によれば、ベースプレートにリレーと補助電子部品とが配置されており、これらのリレーや補助電子部品の故障時に、安価、容易、迅速に検査や修理を行うことができる、という利点を確保しつつ、重量物であるリレーの荷重がベースプレートに掛からなくなることから、必要なベースプレートの強度を下げることができる。

電源遮断ユニットが用いられる電気自動車の電源回路の一部を示す電気回路図。本発明の電源遮断ユニットの一実施例を示す平面図。図２のＡ−Ａ線に沿った電源遮断ユニットの一部の断面図。図２のＢ−Ｂ線に沿った電源遮断ユニットの一部の断面図。図２のＣ−Ｃ線に沿った電源遮断ユニットの一部の断面図。本発明の電源遮断ユニットの第２の実施例を示す平面図。

以下、図１から図４を参照して本発明の一実施例を説明する。なお各図において同一の要素には同一の符号を付し、以下では、重複する説明を省略する。図２〜図４に付されたＸ軸およびＹ軸は後述する取り付け面１３に沿った互いに直交する２方向を示し、Ｚ軸は取り付け面１３に垂直な方向を示している。

図１は、本発明の電源遮断ユニット１が用いられる電気自動車の電源回路の一部を示す電気回路図である。電源遮断ユニット１は、バッテリパック５の一部として電源回路の途中にあってリレー２やヒューズ３を備えており、バッテリ４とインバータ（ＩＮＶ）やＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＤＣ）との間を遮断および接続するブレーカ装置として機能している。なお、車両のいくつかのアクセサリ部品、例えば、空調装置（Ａ／Ｃ）へも電源遮断ユニット１を介してバッテリ４から電源供給される。

図２は、本実施例の電源遮断ユニット１を上方から見た平面図である（ハーネスは図示せず）。この電源遮断ユニット１は、電気自動車のフロア下側等に搭載されるバッテリパック５のケース内側の取り付け面１３に取り付けられている。

電源遮断ユニット１は、Ｘ−Ｙ方向に延びた矩形の板状をなすベースプレート６を有する。このベースプレート６は、Ｙ方向に比較してＸ方向に長く延びており、Ｘ軸に平行な一対の側縁６ａと、Ｙ軸に平行な一対の側縁６ｂと、を有する。このベースプレート６の上に、外部回路と接続する２つのリレー２と複数の補助電子部品７とが配置されており、１つのユニットとしてパッケージングされている。従って、リレー２や補助電子部品７の故障時に安価、容易、迅速に検査や修理を行うことができる。

前記リレー２は、高電圧用のものであって、直方体形状のケース内に封入されており、図２に示すように、各リレー２の長手方向がＹ軸に沿うような姿勢でベースプレート６上に配置されている。各リレー２のケースの両側面には、一対のアームからなるフォーク状のブラケット部２ａがそれぞれ形成されている。各リレー２の２つのブラケット部２ａは、互いに非対称に配置されている。

前記リレー２は、略円柱状をなす保持部材８を介して取り付け面１３上に支持されており、この保持部材８によって、リレー２と取り付け面１３との位置関係が規定されている。前記保持部材８は、それぞれリレー２のブラケット部２ａに取り付けられている。各々のリレー２において、一対のブラケット部２ａの位置、ひいては一対の保持部材８の位置は、上述したように非対称であり、Ｙ方向にオフセットしている。つまり、リレー２の一方の側面の保持部材８を保持部材８Ａ、他方の側面の保持部材８を保持部材８Ｂとすると、保持部材８Ａの位置と保持部材８Ｂの位置は、図２に示すように、Ｙ方向にオフセットしている。このように取り付け面１３に対する２つの固定点が互いにオフセットしていることで、リレー２の回転モーメントがより効果的に規制され、取り付け面１３に対しリレー２が安定的に支持される。また、各保持部材８Ａ、８Ｂがリレー２のＹ方向と平行な側面に配置されているため、ベースプレート６のＹ方向の長さを短くでき、ベースプレート６の面積を小さくすることができる。

２つのリレー２は、ブラケット部２ａを含め基本的に同一の構成であり、図２に示すように、ベースプレート６上において、互いに逆向きの姿勢となるようにそれぞれ配置されている。

前記ベースプレート６は、該ベースプレート６に設けられた複数の係止部材９を介して、リレー２に支持されている。つまり、複数の係止部材９が、リレー２とベースプレート６とを連結している。ベースプレート６は、取り付け面１３に対し、直接には固定されていない。

ベースプレートの４隅に配置した４本のボルトでもって取り付け面にベースプレートを固定する従来の構成に比べて、本発明では、ボルトによる締結部分が不要となることからベースプレート６の面積を小さくすることができる。

補助電子部品７は、抵抗器７Ａや、バッテリ４やインバータや、補機類からのハーネスコネクタ部７Ｂなどを含む。直方体形状をなす少なくとも２個のリレー２を適当な間隔をおいて配置し、隣接する２個のリレー２の間に補助電子部品７を配置することによって、ベースプレート６の面積を小さくすることができる。

図３は、実施例の電源遮断ユニット１を側方から見た図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。上述したようにリレー２は保持部材８を介して取り付け面１３上に支持されており、Ｚ方向において、リレー２底面と取り付け面１３との間の距離ｄは、保持部材８によって、ベースプレート６の厚さ以上に保持されている。その結果、リレー２の荷重はベースプレート６に掛からないため、ベースプレート６は荷重を支える必要がなくなり、ベースプレート６に必要な強度が低くなる。好ましい一実施例では、図示するように、リレー２底面と取り付け面１３との間の距離ｄがベースプレート６の厚さと実質的に等しく設定されており、ベースプレート６下面６ａが取り付け面１３に実質的に接している。必要であれば、ベースプレート６下面６ａと取り付け面１３との間に微小な隙間が保たれるようにしてもよい。

本発明では、ベースプレート６に要求される強度が下がり、また面積も小さくなることで、軽量化することができる。従って、ベースプレート６をリレー２にボルト締結をする必要がなくなり、係止部材９で保持することが可能である。係止部材９は、ベースプレート６上面からＺ方向に延びたアーム部１０と、このアーム部１０先端に設けられた係止爪１１と、を備える。一実施例においては、ベースプレート６は合成樹脂製であり、係止部材９がベースプレート６と一体に型成形されている。リレー２の側壁には、前記係止部材９に対応する位置に、前記係止爪１１と係合する係合突起１２が形成されている。係止部材９の係止爪１１がアーム部１０の弾性により係合突起１２に係合することによって、リレー２とベースプレート６とが互いに連結される。従って、リレー２とベースプレート６の連結作業が容易となり、コストも低減できる。

なお、係合突起１２は、リレー２外表面の既存の凹凸を利用することも可能であり、例えば、係止爪１１をリレー２の上面に直接に引っ掛けるようにしてもよい。

また、係止爪１１を先端に備えた係止部材９をリレー２側に設け、この係止部材９と係合する切欠ないし開口部をベースプレート６側に設けるようにしてもよい。

リレー２を安定的に保持するためには、矩形をなすリレー２の４つの辺にそれぞれ係止部材９を配置することが望ましいが、図２のように、リレー２の一方の端部壁には、外部回路と接続する接続端子２１が設けられており、係止部材９を備えることができない。従って、図２に示す実施例では、各リレー２の３箇所にそれぞれ係止部材９が配置されており、リレー２の他方の端部壁に対応する１つの係止部材９Ａと、リレー２の接続端子２１寄りの端部の両側に互いに対向して位置する一対の係止部材９Ｂと、を含んでいる。ここで、２つのリレー２は、上述したように、互いに逆向きの姿勢で配置されており、図２に示すように、２個のリレーを結ぶ中心線ＣＬを挟んで、各リレー２の接続端子２１が互いに反対側に位置し、各リレー２の係止部材９Ａは、同様に、互いに反対方向を向いている。このような配置により、接続端子２１がある辺に係止部材９を備えなくてもリレー２とベースプレート６とを安定的に連結することができ、必要な係止部材９の数も削減できる。

なお、上記のようにリレー２と取り付け面１３の間の距離ｄをベースプレート６の厚さと同じにして、ベースプレート６の下面６ａと取り付け面１３とが接するようにすると、係止部材９が破損した場合でも、ベースプレート６は落下することがなく、車両の振動などによるバタつきを防止することができる。

図４および図５は、一実施例の保持部材８を側方から見た断面図である。保持部材８は、一端にフランジ１４ａを有するスリーブ１４と、このスリーブ１４の外周に取り付けられたゴムもしくはエラストマ等からなる円筒状の緩衝部材１７と、を含む。緩衝部材１７は、軸方向の中央部に小径部１７ａを有し、この小径部１７ａにリレー２のブラケット部２ａが嵌合している。保持部材８は、スタッドボルト１５とナット１６とによって取り付け面１３に固定されている。スタッドボルト１５は、溶接などにより取り付け面１３に固定されている。前記リレー２は、取り付け面１３に対し、緩衝部材１７を介してフローティング状態でもって支持されており、従って、取り付け面１３に伝播するリレー２の作動時の振動が減少する。

上記の保持部材８の位置にそれぞれ対応して、ベースプレート６には、Ｚ方向に貫通する貫通孔１８もしくは切欠２０が形成されており、保持部材８の緩衝部材１７は、これらの貫通孔１８もしくは切欠２０を通して取り付け面１３に達している。詳しくは、ベースプレート６のＹ軸に平行な一対の側縁６ｂには、図４に示すように、保持部材８Ａに対応した切欠２０がそれぞれ形成されている。また、ベースプレート６の長手方向の中間部分には、図５に示すように、保持部材８Ｂに対応した貫通孔１８がそれぞれ形成されている。

なお、ベースプレート６は係止部材９を介してリレー２に係止されていることから、ベースプレート６におけるリレー２のＺ方向の投影面の部分１９（図４参照）を全て開口部としてベースプレート６の面積を小さくすることも可能である。しかし、この実施例では、ベースプレート６の剛性および強度の過度の低下を回避するために、保持部材８が通れる最小限の大きさの貫通孔１８もしくは切欠２０を設けている。

図６は、本発明の第２の実施例を示している。この実施例は、ベースプレート６に上述した貫通孔１８や切欠２０を設けることなく保持部材８を介してリレー２を取り付け面１３に支持するようにレイアウトを変更したものである。

この実施例の電源遮断ユニット１は、前述した実施例と同じく２個のリレー２を含んでいる。これらの２個のリレー２は、各リレー２の長手方向がＸ方向に沿うように、一直線上に配置されている。２個のリレー２は、互いに逆向きの姿勢に配置され、各々の接続端子２１がそれぞれ外側へ向かっている。２つのリレー２の間には、補助電子部品７として、抵抗器７Ａやハーネスコネクタ部７Ｂが配置されているが、細長い抵抗器７Ａは、リレー２とともに一直線上に配置されている。

上記のように直列的に配置された２個のリレー２に対し、この実施例では、ベースプレート６が最小限の幅（Ｙ方向寸法）を有する矩形をなしている。

各リレー２は、前述した実施例と同様に一対のブラケット部２ａを有し、このブラケット部２ａに保持部材８がそれぞれ保持されている。ここで、各ブラケット部２ａは、ベースプレート６のＸ軸に平行な直線状の側縁６ａから外側へ突出しており、従って、各保持部材８は、ベースプレート６の側縁６ａと干渉することなく、ベースプレート６の外側に配置される。各リレー２は、このようにベースプレート６の外側に位置する２つの保持部材８（８Ａ，８Ｂ）を介して、取り付け面１３に支持される。

ベースプレート６は、前述した実施例と同じく、各３箇所の係止部材９によってリレー２に連結されている。２個のリレー２の一方の端部にそれぞれ位置する係止部材９Ａは、互いに対称に配置されるので、ベースプレート６は、２個のリレー２によって確実に支持される。

このように、第２の実施例では、ベースプレート６が貫通孔１８や切欠２０を具備しないので、ベースプレート６の強度の上で有利となり、ベースプレート６を薄くすることが可能となる。

なお、図６に示したような貫通孔１８もしくは切欠２０を具備しない構成と、図２に示したような貫通孔１８もしくは切欠２０を用いた構成と、を適宜に組み合わせることも可能である。

以上、好ましい一実施例に沿って本発明を説明したが、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、適宜改変することができる。

Claims

外部回路と接続するリレーと、板状のベースプレートと、を含み、前記ベースプレート上に前記リレーと補助電子部品とが配置された電源遮断ユニットにおいて、
前記リレーが保持部材と連結され、かつ当該保持部材が前記電源遮断ユニットの取り付け面に固定されることで、前記リレーと前記取り付け面との間の距離を前記ベースプレートの厚さ以上に保持するように、前記リレーが前記保持部材を介して前記取り付け面に支持されており、
前記ベースプレートは、係止部材によって前記リレーに連結され、かつ、前記リレーと前記取り付け面との間に位置している、電源遮断ユニット。
前記ベースプレートは、前記保持部材の位置に対応した貫通孔を有し、前記保持部材はこの貫通孔を通して前記取り付け面に達している、請求項１に記載の電源遮断ユニット。
前記ベースプレートは、前記保持部材の位置に対応した切欠を有し、前記保持部材はこの切欠を通して前記取り付け面に達している、請求項１に記載の電源遮断ユニット。
前記リレーは少なくても２個備えられている、請求項１に記載の電源回路遮断ユニット。
隣接する２個のリレーの間に補助電子部品が配置されている、請求項４に記載の電源遮断ユニット。
矩形をなすリレーの接続端子を除く３辺にそれぞれ対応して前記係止部材が設けられており、
互いに隣接する２個のリレーは、各々の接続端子が互いに逆向きとなる姿勢に配置されている、請求項４に記載の電源遮断ユニット。
前記係止部材は、前記ベースプレートもしくは前記リレーの一方に設けられており、前記ベースプレートもしくは前記リレーの他方に係合する係止爪を先端に備えている、請求項１に記載の電源遮断ユニット。
前記保持部材は、前記リレーをフローティング状態に保持する緩衝部材を備えている、請求項１に記載の電源遮断ユニット。
前記ベースプレートの下面が前記取り付け面と接している、請求項１に記載の電源遮断ユニット。
前記リレーのケースは、前記保持部材が取り付けられるブラケット部を側面に有し、このブラケット部が、前記保持部材とともに前記ベースプレートの直線状の側縁から外側に突出している、請求項１に記載の電源遮断ユニット。
前記保持部材は、ゴムもしくはエラストマからなる円筒状の緩衝部材と、この緩衝部材の中心を通って該緩衝部材を前記取り付け面に固定するボルトと、を含み、
前記リレーのケースの両側面にブラケット部がそれぞれ形成されており、前記ブラケット部が前記緩衝部材の軸方向中間部に取り付けられて、前記リレーがフローティング状態に支持されている、請求項１に記載の電源遮断ユニット。