JP5937308B2 - Connector connection method - Google Patents
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Description
本発明は、複数のモータジェネレータと単一の電力変換装置とを接続するコネクタ構造に関する。 The present invention relates to a connector structure for connecting a plurality of motor generators and a single power converter.
環境に優しい自動車として、バッテリの電力によって走行する電気自動車やエンジンの駆動力とバッテリの電力によって走行するハイブリッド自動車が知られている。このような車両に搭載される電力変換装置は、パワーコントロールユニット(PCU)とも呼ばれている。電力変換装置はバッテリの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに駆動電力を供給するために、バッテリの電力を制御するインバータ、昇圧コンバータなどを内蔵している。 As environmentally friendly vehicles, electric vehicles that run on battery power and hybrid vehicles that run on engine driving power and battery power are known. Such a power conversion device mounted on a vehicle is also called a power control unit (PCU). The power conversion device incorporates an inverter, a boost converter, and the like that control battery power in order to convert the DC power of the battery into AC power and supply driving power to the motor generator.
電力変換装置は、高電圧、大電流を扱うため、バッテリやモータジェネレータと電力変換装置とを接続するコネクタには高い接続信頼性が求められている。接続信頼性を向上したコネクタとして、例えば特許文献1に記載したものが知られている。このコネクタは、機器側の端子にボルト締めにより接続可能な第1端子を保持する第1ハウジングと、電線の端末部に固着された第2端子を保持すると共に第1ハウジングに嵌合可能とされた第2ハウジングとを備え、両ハウジングの嵌合部には、接続部のボルト締め作業のための作業孔が開口されている。このような構成により、作業孔からハウジングの勘合部内にボルトを差し込み、その勘合部内において重なって配置されている第1端子と第2端子のボルト挿入孔をボルト締めすることにより強固な接続を可能にしている。 Since power converters handle high voltages and large currents, high connection reliability is required for connectors that connect batteries and motor generators to power converters. As a connector with improved connection reliability, for example, a connector described in Patent Document 1 is known. This connector holds a first housing that holds a first terminal that can be connected to a terminal on the equipment side by bolting, and holds a second terminal that is fixed to a terminal portion of the electric wire, and can be fitted into the first housing. A second housing, and a work hole for a bolting operation of the connecting portion is opened in the fitting portion of both housings. With such a structure, a bolt can be inserted into the fitting portion of the housing from the working hole, and a strong connection can be achieved by bolting the bolt insertion holes of the first terminal and the second terminal that are arranged overlapping in the fitting portion. I have to.
一方、電気自動車やハイブリッド自動車の普及に伴い、パワートランジスタ、コンデンサ、抵抗などの電子素子の小型化や大容量平滑コンデンサやリアクトルなどの要素部品の性能向上が進み電力変換装置の小型化が進んでいるが、高電圧、大電流を扱う電力変換装置とモータジェネレータとを接続するコネクタは接続信頼性を維持するため小型化が難しい。このため、小型化する電力変換装置に対するコネクタの占有空間率は増加傾向にある。 On the other hand, along with the popularization of electric vehicles and hybrid vehicles, miniaturization of electronic devices such as power transistors, capacitors and resistors, and improvement of performance of component parts such as large-capacity smoothing capacitors and reactors have led to miniaturization of power converters. However, it is difficult to reduce the size of the connector that connects the power converter that handles a high voltage and a large current and the motor generator in order to maintain connection reliability. For this reason, the occupied space rate of the connector with respect to the power converter device to reduce in size is increasing.
電力変換装置では、2台のモータジェネレータとデファレンシャルギアを内蔵したトランスアクスルの上に電力変換装置であるPCUを搭載し、モータジェネレータとPCUをパワーケーブルで接続する場合、上述した特許文献1のコネクタをそれぞれ2個搭載した上で2本のパワーケーブルで接続し、それぞれにインターロックスイッチを設ける必要がある。 In the power conversion device, when the PCU which is a power conversion device is mounted on a transaxle having two motor generators and a differential gear, and the motor generator and the PCU are connected by a power cable, the connector disclosed in Patent Document 1 described above is used. It is necessary to connect two power cables, and to provide an interlock switch for each.
そこで、2つのコネクタで形成されるコネクタ構造を小型化するために、トランスアクスル側を2つの間口とし、PCU側を2組の三相交流線を接続するコネクタとして1つの間口にすると、パワーケーブルが途中で分岐する形式となり、シールドの構成が困難となるばかりでなく、パワーケーブルの製作コストの低減が難しい。また、コネクタの間口を一つにするとPCUに対するコネクタの占有空間率は減少するが、コネクタの外周に設けられた軸シールがあっても、従来さほど大きくなかったコネクタの挿入力が間口を一つにすることにより挿入力が強まり、コネクタの挿入が難しくなる。これは、軸シールの周長さの増大によりコネクタ側面と軸シールとの間で生じる摩擦抵抗やゴムの変形抵抗が大きくなることが考えられる。 Therefore, in order to reduce the size of the connector structure formed by two connectors, if the transaxle side has two fronts and the PCU side has one front as a connector to connect two sets of three-phase AC lines, Is not only difficult to construct a shield, but also difficult to reduce the production cost of the power cable. Also, if the connector has a single slot, the occupied space ratio of the connector with respect to the PCU is reduced. However, even if there is a shaft seal provided on the outer periphery of the connector, the insertion force of the connector, which has not been so large in the past, is one. This increases the insertion force and makes it difficult to insert the connector. This is considered that the frictional resistance generated between the connector side surface and the shaft seal and the deformation resistance of rubber increase due to the increase in the peripheral length of the shaft seal.
さらに、PCU側、コネクタ側のバスバがそれぞれ固定されている場合、お互いの公差を吸収することができず、固定されている根元に大きな応力が加わることになり、応力による割れを防ぐためにコネクタの強度を上げる必要がある。コネクタの強度を上げるとコネクタが大型化する。また、PCUの構成上、コネクタの接続場所がPCU下部に来る場合、コネクタ端子を横方向からボルト締結する必要があり、コネクタの挿入がより難しくなることで取り付け作業性が低下する場合がある。 Further, when the bus bars on the PCU side and the connector side are respectively fixed, the tolerances of each other cannot be absorbed, and a large stress is applied to the fixed root, so that the connector can be prevented from cracking due to the stress. It is necessary to increase the strength. Increasing the strength of the connector increases the size of the connector. In addition, when the connector is connected to the lower part of the PCU due to the configuration of the PCU, it is necessary to fasten the connector terminal with a bolt from the lateral direction, and it may be difficult to insert the connector, which may reduce the mounting workability.
そこで、本発明に係るコネクタ構造は、接続信頼性を維持したまま複数のコネクタを統合して小型化し、コネクタの挿入が容易なコネクタ構造を提供することを目的とする。 Therefore, the connector structure according to the present invention aims to provide a connector structure in which a plurality of connectors are integrated and downsized while maintaining connection reliability, and the connector can be easily inserted.
以上のような目的を達成するために、本発明に係るコネクタの接続方法は、複数のモータジェネレータと単一の電力変換装置とを接続するコネクタの接続方法において、単一の開口を有する電力変換装置のコネクタは、複数のモータジェネレータと接続する複数の電力変換用コネクタ端子を収容し、モータジェネレータのコネクタは、電力変換用コネクタ端子に接続するMG用コネクタ端子を有し、コネクタ端子同士を締結するボルト締めによって、コネクタ端子同士が互いに接触するまで電力変換装置のコネクタに引き込まれ、電力変換装置のコネクタに嵌合して当該コネクタに接続され、モータジェネレータのコネクタと電力変換装置のコネクタとが嵌り合い、その内外周は軸シールによって密閉され、モータジェネレータのコネクタ挿入方向とコネクタ端子同士を締結するボルト挿入方向とを同一方向としたことを特徴とする。 To achieve the above object, a method of connecting a connector according to the present invention is a method for connecting a connector for connecting the plurality of motor generators and a single power converter, the power converter having a single opening The connector of the apparatus accommodates a plurality of power conversion connector terminals connected to a plurality of motor generators, and the motor generator connector has an MG connector terminal connected to the power conversion connector terminals, and the connector terminals are fastened together. By tightening the bolts, the connector terminals are pulled into the connector of the power converter until the connector terminals come into contact with each other, and are fitted to the connector of the power converter and connected to the connector. The connector of the motor generator and the connector of the power converter are The inner and outer peripheries are sealed with shaft seals, and the motor generator connector is inserted. A bolt insertion direction for fastening the direction and the connector terminals are characterized by being the same direction.
また、本発明に係るコネクタの接続方法において、モータジェネレータのコネクタは、電力変換装置のコネクタの単一の開口に対応する開口を有し、電力変換用コネクタ端子を、電力変換装置のコネクタの単一の開口に横一例または横二列に配置するとともに、MG用コネクタ端子を、モータジェネレータの開口において電力変換用コネクタ端子に対応して配置し、コネクタ端子同士の締結後、モータジェネレータのコネクタの開口を蓋体によって密閉することを特徴とする。 In the connector connecting method according to the present invention, the motor generator connector has an opening corresponding to the single opening of the connector of the power converter, and the power conversion connector terminal is connected to the connector of the power converter. The MG connector terminals are arranged corresponding to the power conversion connector terminals in the opening of the motor generator, and after the connector terminals are fastened to each other, the connector of the motor generator is arranged. The opening is sealed with a lid .
また、本発明に係るコネクタの接続方法において、モータジェネレータのコネクタは、当該コネクタの重心位置近傍に配置されたボルトにより、当該コネクタを電力変換装置のコネクタに挿入すると共に、コネクタ端子同士を締結するボルトを有することを特徴とする。 In the connector connecting method according to the present invention, the connector of the motor generator is inserted into the connector of the power conversion device and the connector terminals are fastened with bolts arranged near the center of gravity of the connector. It has a bolt .
本発明に係るコネクタ構造を利用することにより、電力変換装置のコネクタの間口を1つにすることで強まったコネクタの挿入力であっても容易に接続することができるという効果がある。また、コネクタの取り付け位置により取り付けが困難となり、取り付け作業性が低下する場合であっても、作業性を低下させずにコネクタの取り付けができるという効果がある。 By using the connector structure according to the present invention, there is an effect that even if the insertion force of the connector strengthened by using one connector of the connector of the power conversion device, it can be easily connected. Moreover, even if it becomes a case where attachment becomes difficult by the attachment position of a connector and attachment workability | operativity falls, there exists an effect that a connector can be attached, without reducing workability | operativity.
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
図1は電気自動車またはハイブリッド自動車の駆動装置10におけるコネクタ構造20を示している。駆動装置10はトランスアクスル12と電力変換装置11とを有し、トランスアクスル12は、車両前方からモータジェネレータMG1(13),MG2(14)とデファレンシャルギア(デフ:15)を有し、トランスアクスル12の上方には、各モータジェネレータ13,14と電力変換装置11とを接続する第2コネクタ23を有している。電力変換装置11はトランスアクスル12上に配置され、各モータジェネレータ13,14と接続する第1コネクタ21を有し、コネクタ構造20は第1コネクタ21と第2コネクタ23を接続するパワーケーブル22を有している。パワーケーブル22は、三相交流モータであるモータジェネレータにU相,V相,W相をそれぞれ供給する。
FIG. 1 shows a
本実施形態において特徴的な事項の一つは、2つのモータジェネレータ13,14と接続するコネクタを一つの開口を有するコネクタに集約し、電力変換装置11及びトランスアクスル12の側面から取り付け可能としたことである。なお、第1コネクタ21と第2コネクタ23はそれぞれオスコネクタとメスコネクタとを有し、単一開口に横一列に配置した各コネクタが嵌り合うことで電気的に接続される。このような構造にすることにより、コネクタの数を減らし、コネクタ自身をケースに止めるためのボルトを削減することによりコネクタ構造を小型化することが可能となる。
One of the characteristic matters in the present embodiment is that the connectors for connecting the two
図2は電力変換装置11のメスコネクタに嵌り合うオスコネクタ(第1コネクタ21)を示している。オスコネクタは、モータジェネレータから延びるパワーケーブル22と、MG1用端子26及びMG2用端子27を保持するコネクタハウジング24と、メスコネクタに嵌り合いケースの内面に接触してコネクタハウジング24内を密閉するケースシール25と、を有している。また、オスコネクタの重心位置近傍のMG2用端子27には、コネクタ固定及びコネクタ取り付けのための固定引込ボルト28が取り付けられている。
FIG. 2 shows a male connector (first connector 21) that fits into the female connector of the
本実施形態では、2つのモータジェネレータ13,14と接続するコネクタを一つの開口を有するコネクタに集約したことから、従来のコネクタよりもシール周長が長くなり、電力変換装置のケース面内側との摩擦抵抗が約100N〜150Nと大きくなるため、組付け時に大きな挿入力を必要とする。そこで、本実施形態では、コネクタ挿入方向とボルト締結方向を一致させ、予め、固定引込ボルト28をMG2用端子27に仮止めしておき、組付け時に固定引込ボルト28をメスコネクタのネジ部に挿入してネジをインパクトドライバなどにて締め込むことでオスコネクタをメスコネクタに挿入することを可能にする。なお、固定引込ボルト28はCリングなどによる抜け止め処理を伴ってMG2用端子27に仮止めされ、MG2用端子27は挿入力に十分耐える強度を有していることはいうまでもない。
In the present embodiment, since the connectors connected to the two
図3は、図2におけるコネクタ構造(オスコネクタとメスコネクタ)の断面を示している。オスコネクタは、電力変換装置ケース33に取り付けられたメスコネクタとなる第1端子台31に固定引込ボルト28及びその他の固定用ボルトによって固定されている。ここで、オスコネクタと第1端子台31との位置を規定するため、電力変換装置ケース33には第1端子台31の位置決めのための凹部が設けられ、第1端子台31の凸部が嵌り合い、電力変換装置ケース33とコネクタハウジング24を介してMG2用端子27が位置決めされている。また、パワーケーブル22のMG2用端子27は、コネクタハウジング24によって位置決めされて第1端子台31のMG2用バスバ32に接続され、電力変換装置の回路に接続されている。MG2用端子27を締結する固定引込ボルト28が取り付けられた後、コネクタハウジング24の開口部を密閉すると共に電磁シールドのためのシールドシェル29がコネクタハウジング24を覆うように取り付けられている。以下、すでに説明をした構成については重複説明を割愛する。
FIG. 3 shows a cross section of the connector structure (male connector and female connector) in FIG. The male connector is fixed to the first
図4と図5は、図1における第1コネクタ構造の取り付け方法を示し、MG2用端子27と第1端子台31のMG2用バスバ32の位置決めについて示している。本実施形態で特徴的な事項の一つは、公差をケースシール25により吸収させることである。公差吸収は、図4に示したケースシールの軸内外周方向の変形を使用するものと、図5に示したケースシール25の可動距離内において使用するものがある。
4 and 5 show a method of attaching the first connector structure in FIG. 1, and show the positioning of the
最初に、図4を用いてケースシールの軸内外周方向の変形について述べる。電力変換装置ケース33に固定された第1端子台31のネジ孔34中心から電力変換装置ケース33の基準面33bまでの距離はL1であり、コネクタハウジング24の固定引込ボルト28中心からコネクタハウジング24の外周24aまでの距離はL2である。ここで、ケースシール25はL1−L2の公差を吸収することにより、コネクタ組付け時のボルト締め付けにより端子に加わる荷重を低減させることが可能となる。なお、基準面33bは、MG2用端子が配置されている側に設定されている。
First, deformation of the case seal in the shaft outer periphery direction will be described with reference to FIG. The distance from the center of the
次に図5を用いてケースシール25の可動距離内による公差吸収について述べる。可動距離は、コネクタハウジング24を第1端子台31に接近させ、固定引込ボルト28をネジ孔34に挿入した場所からケースシール25が電力変換装置ケース33の基準面33bに接触して密閉するまでの距離であり、この可動距離は、固定引込ボルト28の締込み長さと等しい。固定引込ボルト28は、コネクタハウジング24の重心に近い位置に取り付けられていることから、コネクタ組付け時のガタを規制する。次に、より積極的に公差吸収を可能にする実施形態を説明する。
Next, tolerance absorption within the movable distance of the
図6は、図1における第1コネクタ構造の第2実施形態を示している。第2の実施形態では、MG1用端子26とMG2用端子27を弾性体(ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム等)であるU字型グロメット43のファミリーシールで一括シールしてパワーケーブル貫通型の部品と、U字型グロメット43が嵌り合うコネクタハウジング42としたことである。U字グロメット43には、電磁シールドのための一括編素線44がカシメリング51によりかしめられており、U字型グロメット43にはシールラビリンス部45を有する。また、第1コネクタ構造の重心近傍の端子には固定引込ボルト28が挿入され、固定引込ボルト28を取り付け先のネジ孔に締め込むことでU字型グロメット43がコネクタハウジング42に組付けられ、コネクタ挿入作業の取扱性が向上する。
FIG. 6 shows a second embodiment of the first connector structure in FIG. In the second embodiment, the
図7は、図1における第1コネクタ構造の参考形態を示し、図7(A)は電力変換装置ケース33に設けられた第1端子台48であり、図7(B)はグロメットで一括シールした第1コネクタ41である。本参考形態で特徴的な事項の一つは、MG1用端子26及びMG2用端子27に接続されたパワーケーブルをU字型グロメット43のファミリーシールで一括シールし、パワーケーブル貫通型のコネクタとしたことである。このような構成にすることにより、樹脂製のコネクタハウジングを省略することでコネクタを挿入する際の挿入力を低減し、U字型グロメット43の可とう性により締結方向の公差吸収性を確保している。
FIG. 7 shows a reference form of the first connector structure in FIG. 1, FIG. 7 (A) is a first
コネクタ組付け手順は、図7(B)の第1コネクタ41を図7(A)の第1端子台48に取り付け、U字型グロメット43と嵌り合う溝に密着させ、上側から面シールサービスカバー49を被せてボルト固定することにより面シールを行う。さらに、図7(B)の端子部は、電磁シールドのための一括編素線44及びカシメリング51と、U字型グロメット43にはシールラビリンス部45とを有することで分割組付けであっても第1端子台48への組付けを容易にしている。
The connector assembly procedure is as follows.
図8は、図1における第1コネクタの参考形態を示している。本参考形態で特徴的な事項の一つは、単一開口に横二列で端子を配置し、シールドシェル47も同様に横二列の端子を覆う蓋にしたことである。このような構成にすることで、横幅を制限することが可能となる。また、固定引込ボルト28を第1コネクタの重心位置近くの端子に仮止めすることにより、端子台への取り付けを容易にしている。
FIG. 8 shows a reference form of the first connector in FIG. One characteristic matters in the present reference embodiment, the terminal is arranged in the lateral two rows in a single opening, the
以上、上述したように、本実施形態に係るコネクタ構造を用いることにより、電力変換装置のコネクタの間口を1つにすることで強まったコネクタの挿入力であっても容易に接続することができる。また、コネクタの取り付け位置により取り付けが困難となり、取り付け作業性が低下する場合であっても、作業性を低下させずにコネクタの取り付けが可能となる。なお、本実施形態では説明の都合上、オスコネクタとメスコネクタを例示して説明したが、入れ替えて構成してもよい。 As described above, by using the connector structure according to the present embodiment, it is possible to easily connect even if the insertion force of the connector is increased by using one connector of the power converter. . Moreover, even if it becomes a case where attachment becomes difficult by the attachment position of a connector and attachment workability | operativity falls, attachment of a connector is attained, without reducing workability | operativity. In the present embodiment, for convenience of explanation, the male connector and the female connector have been described as examples, but they may be replaced.
10 駆動装置、11 電力変換装置、12 トランスアクスル、13,14 モータジェネレータ、20 コネクタ構造、21,41 第1コネクタ、22 パワーケーブル、23 第2コネクタ、24 コネクタハウジング、24a 外周、25 ケースシール、26 MG1用端子、27 MG2用端子、28 固定引込ボルト、29 シールドシェル、31,48 第1端子台、32 MG2用バスバ、33 電力変換装置ケース、33b 基準面、34 ネジ孔、43 U字型グロメット、44 一括編素線、45 シールラビリンス部、47 シールドシェル、49 面シールサービスカバー、51 カシメリング。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
単一の開口を有する電力変換装置のコネクタは、複数のモータジェネレータと接続する複数の電力変換用コネクタ端子を収容し、
モータジェネレータのコネクタは、電力変換用コネクタ端子に接続するMG用コネクタ端子を有し、コネクタ端子同士を締結するボルト締めによって、コネクタ端子同士が互いに接触するまで電力変換装置のコネクタに引き込まれ、電力変換装置のコネクタに嵌合して当該コネクタに接続され、
モータジェネレータのコネクタと電力変換装置のコネクタとが嵌り合い、その内外周は軸シールによって密閉され、
モータジェネレータのコネクタ挿入方向とコネクタ端子同士を締結するボルト挿入方向とを同一方向としたことを特徴とするコネクタの接続方法。 In a connector connection method for connecting a plurality of motor generators and a single power converter,
The connector of the power conversion device having a single opening accommodates a plurality of power conversion connector terminals connected to a plurality of motor generators,
The connector of the motor generator has an MG connector terminal connected to the connector terminal for power conversion, and is pulled into the connector of the power conversion device until the connector terminals come into contact with each other by bolting to fasten the connector terminals. Fitted to the connector of the converter and connected to the connector,
The connector of the motor generator and the connector of the power converter are fitted, and the inner and outer circumferences are sealed with a shaft seal,
A connector connecting method, wherein the connector insertion direction of the motor generator and the bolt insertion direction for fastening the connector terminals are the same.
モータジェネレータのコネクタは、電力変換装置のコネクタの単一の開口に対応する開口を有し、The motor generator connector has an opening corresponding to the single opening of the connector of the power converter,
電力変換用コネクタ端子を、電力変換装置のコネクタの単一の開口に横一例または横二列に配置するとともに、MG用コネクタ端子を、モータジェネレータの開口において電力変換用コネクタ端子に対応して配置し、The power conversion connector terminals are arranged in one horizontal direction or two horizontal lines in a single opening of the connector of the power conversion device, and the MG connector terminals are arranged in correspondence with the power conversion connector terminals in the opening of the motor generator. And
コネクタ端子同士の締結後、モータジェネレータのコネクタの開口を蓋体によって密閉することを特徴とするコネクタの接続方法。A connector connection method, wherein after the connector terminals are fastened together, the connector opening of the motor generator is sealed with a lid.
モータジェネレータのコネクタは、当該コネクタの重心位置近傍に配置されたボルトにより、当該コネクタを電力変換装置のコネクタに挿入すると共に、コネクタ端子同士を締結するボルトを有することを特徴とするコネクタの接続方法。The connector of the motor generator has a bolt for fastening the connector terminals to each other while inserting the connector into the connector of the power conversion device with a bolt arranged near the center of gravity of the connector. .
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