JP5991021B2 - ハーネスの配設構造 - Google Patents

Description

本発明は、ハーネスの配設構造に関するものである。

最近では、走行用モータを有するハイブリッド車や電気自動車が急速に普及しつつあり、この場合、通常の低電圧バッテリに加えて、走行用モータ用の高電圧バッテリが装備されることになる。高電圧バッテリは、メインリレーによってその給電がＯＮ、ＯＦＦされ、メインリレー（のリレーコイル）は低電圧バッテリを電源として作動される。

衝突時等の異常事態が発生したときに、メインリレーをＯＦＦにして高電圧バッテリからの給電をカットするため、メインリレーの給電回路に対してスイッチ手段を介在させることが行われている。このスイッチ手段は、半導体素子（スイッチングトランジスタ）によって構成されるのが一般的であり、従来は、Ｐ型半導体素子が多く利用されていた。より具体的には、メインリレーと低電圧バッテリとの間に上記スイッチ手段を介在させた構成とされている。特許文献１には、フロアパネル下方に配設された高電圧バッテリとインバータとを接続するハーネスの保護構造が開示されているが、メインリレーへの給電回路の切断または地絡については特に認識されていないものである。

特開２０１０−１２８６８号公報

ところで、メインリレーをＯＦＦするために設けられるスイッチ手段を、メインリレーと車体アースとの間に介在させることが考えられている。そして、スイッチ手段として、コストや安定性等の点で有利なｎ型半導体素子を使用することが考えられている。この場合、メインリレーへの給電回路は、ハーネスの配設も含めると、低電圧バッテリから車体アース側へ順次直列に、第１ハーネス、メインリレー、第２ハーネス、スイッチ手段とされる。

上記第２ハーネスが、衝突等によって損傷（極端な場合は切断）される場合が考えられる。とりわけ、メインリレーは、高電圧バッテリと同様に車外に配設されるのが一般的なので、第２ハーネスも少なくとも車外に配設される部分を有して、損傷の可能性がある。

前述のように、メインリレーよりも車体アース側にスイッチ手段を介在させた場合において、第２ハーネスが単に損傷されただけであれば、スイッチ手段を開く（ＯＦＦする）ことによりメインリレーへの通電がカットされて、高電圧バッテリからの給電がカットされることになる。しかしながら、第２ハーネスが損傷されて車体に接触する車体アースになると、スイッチ手段を開いても、メインリレーは通電状態が維持され続けてしまい、高電圧バッテリからの給電をカットすることができないものとなる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、メインリレーと車体アース側との間にスイッチ手段を介在させた場合に、より確実にメインリレーをＯＦＦできるようにしたハーネスの配設構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
車両における走行用モータへの給電用となる高電圧バッテリと、
低電圧バッテリを電源として作動され、前記高電圧バッテリからの給電をＯＮ、ＯＦＦするためのメインリレーと、
前記低電圧バッテリを電源として作動され、前記メインリレーに対する通電回路を開閉するスイッチ手段を含む制御ユニットと、
を備え、
前記メインリレーに対する給電回路が、前記低電圧バッテリ側から車体アース側へ順次、第１ハーネス、前記メインリレー、第２ハーネス、前記スイッチ手段を直列に接続することにより構成され、
前記第１ハーネスと第２ハーネスとが、所定長さ範囲に渡って互いに近接配設されて、該近接配設された箇所において、該第２ハーネスが損傷されて車体アースされた場合に該第１ハーネスも合わせて損傷されて車体アースされるように設定されている、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、第２ハーネスが近接配設部分で損傷して車体アースとなっても、同時に第１ハーネスが損傷されて低電圧バッテリからメインリレーへの給電そのものがカットされるので、メインリレーは確実にＯＦＦとなって、高電圧バッテリからの給電が確実にカットされることになる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとが、前記メインリレーと前記制御ユニットとの間において連続して前記近接配設されている、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、長い範囲に渡って近接配設を構成して、請求項１に対応した効果をより十分に発揮させる上で好ましいものとなる。

前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとが、前記近接配設部分において互いに束ねられている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、第１ハーネスと第２ハーネスとの同時損傷をより確実に確保する上で好ましいものとなる。

前記制御ユニットが車室内に配設され、
前記低電圧バッテリがエンジンルーム内に配設され、
前記高電圧バッテリおよび前記メインリレーが車室床面を構成するフロアパネルの下方に配設され、
車室外において、前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとの前記近接配設が行われている、
ようにしてある（請求項４対応）。この場合、車外という損傷され易い部分を近接配設として、請求項１に対応した効果をより十分に発揮させる上で好ましいものとなる。

前記第１ハーネスが、前記低電圧バッテリから、車室とエンジンルームとを仕切るダッシュパネルを貫通して前記制御ユニットへと伸びた後、該制御ユニットから再び該ダッシュパネルを貫通してエンジンルーム内へ伸び、その後エンジンルーム内において該ダッシュパネルに沿って配設された後、前記メインリレーへ到達するように配設され、
前記第２ハーネスが、前記メインリレーから、エンジンルーム内において前記ダッシュパネルに沿うように配設された後、該ダッシュパネルを貫通して前記制御ユニットへと伸びるように配設され、
前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとは、エンジンルーム内において前記ダッシュパネルに沿う部分で前記近接配設されている、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、より具体的な配設構造が提供されると共に、特に損傷されやすい部分を近接配設として、請求項１に対応した効果を十分に発揮させる上で好ましいものとなる。

前記メインリレーが、フロアパネルに形成されたトンネル部の前端部に配設され、
前記ダッシュパネルの前方でかつ前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとの前記近接配設部分近傍に、フロントサスペンション用のフレーム部材が配設されている、
ようにしてある（請求項６対応）。この場合、特に前方衝突時にフレーム部材が後退することに伴う第２ハーネスの損傷に対応して、請求項１に対応した効果を十分に得る上で好ましいものとなる。

前記メインリレーが複数個とされ、
前記スイッチ手段が、前記複数のメインリレーの数に応じて複数設けられ、
前記第１ハーネスは１本とされて前記複数のメインリレーに並列接続され、
前記第２ハーネスは、前記複数のメインリレーに対応して複数本設けられ、
前記１本の第１ハーネスと複数本の第２ハーネスとが前記近接配設されている、
ようにしてある（請求項７対応）。この場合、第１ハーネスの本数を最小限の１本として、コスト等の上で好ましいものとなる。

高電圧バッテリからの給電が、前記メインリレーからインバータを介して前記走行用モータへと行われ、
前記メインリレーが、それぞれ前記高電圧バッテリの高電圧を前記インバータへ供給するためのプラス端子用リレーおよびマイナス端子用リレーの他、高電圧を電圧低下させた状態で前記インバータへ給電するための回路に組み込まれるプレリレーとの合計３個とされ、
前記第２ハーネスが３本とされている、
ようにしてある（請求項８対応）。この場合、インバータへの給電電圧が急激に大きく変化するのを防止して、ノイズ音発生等を防止あるいは低減する上で好ましいものとなる。

前記スイッチ手段が、ｎ型半導体素子によって構成されている、ようにしてある（請求項９対応）。この場合、スイッチ手段としてｐ型半導体素子を用いる場合に比して、コストや安定性確保等の上で好ましいものとなる。

本発明によれば、第２ハーネスが損傷されるような事態が発生したときの安全性をより一層高めることができる。

本発明が適用された車両の一例を示す簡略平面図。 本発明適用された回路例を示す回路図。 第１ハーネスの配設例を示す要部平面図。 第１ハーネスの配設例と、第２ハーネスの配設例を示す要部斜視図。 メインリレーと各ハーネスの配設例とを示すもので、ダッシュパネルを前方から見た正面図。 図５の要部拡大図。 ダッシュパネルとフロントサスペンション用フレームと各ハーネスとの位置関係例を示す要部側面断面図。

図１において、Ｖは車両であり、実施形態では電気自動車とされている。車両Ｖの概略が一点鎖線で示されており、車室１とエンジンルーム２とがダッシュパネル３によって仕切られている。なお、電気自動車であるために、エンジン（内燃機関）は存在しないが、本明細書では、パワーユニット等が収納される車室前方の大きな収納空間を慣習にならってエンジンルームと称するものとする。

エンジンルーム２内には、走行用モータ５が配設されている。走行用モータ５の出力は、トランスアクスル６、左右の駆動軸７等を介して、駆動輪としての左右前輪８に伝達される。なお、後輪９は、走行用モータ５によっては駆動されない従動輪とされている。エンジンルーム２内には、さらに、インバータ１０、低電圧バッテリ（例えば電圧１２Ｖ）１１が配設されている。

車室１の床面を構成するフロアパネルの下方には、高電圧バッテリ（例えば電圧３００〜４００Ｖ）２１が配設されている。この高電圧バッテリ２１は、複数のバッテリモジュール２１Ａ、２１Ｂから構成されている。バッテリモジュール２１Ａは小型とされて、フロアパネルの後部下方に配設されている（実施形態では合計１０個）。また、バッテリモジュール２１Ｂは大型とされて、バッテリモジュール２１Ａの前方に配設されている（実施形態では合計４個）。より具体的には、バッテリモジュール２１Ｂは、フロアパネルの車幅方向中央部において前後方向に伸ばして形成されたトンネル部に沿って配設されている。そして、フロアパネルの下方には、高電圧バッテリ２１からの給電をカットするためのメインリレー３０が配設されている。このメインリレー３０は、実施形態では、トンネル部内の前端部に配設されている。

次に、図２を参照しつつ、メインリレー３０に対する給電回路について説明する。まず、メインリレー３０は、高電圧バッテリ２１とインバータ１０との間に介在されて、高電圧バッテリ２１からインバータ１０への給電をＯＮ、ＯＦＦするものとなっている。メインリレー３０は、合計３個のリレー３１、３２、３３を有する。各リレー３１，３２，３３のリレーコイルが符合「ａ」を付して示され、そのリレー接点が符合「ｂ」を付して示される。勿論、各リレー接点３１ｂ〜３３ｂが、高電圧バッテリ２１からの高電圧のＯＮ、ＯＦＦ用の接点とされる。

図２中、Ｕは、メインリレー３０への通電制御つまりＯＮ、ＯＦＦ制御する制御ユニットである。この制御ユニットＵは、車室１内に配設されて、３個のリレー３１〜３３に対応して３個のスイッチ手段４１〜４３を有する。各スイッチ手段４１〜４３は簡略して示してあるが、ｎ型半導体素子（ｎ型スイッチングトランジスタ）を利用して構成されている。

低電圧バッテリ１１のプラス端子が、１本の第１ハーネス５１を介して、第１各リレーコイル３１ａ〜３３ａに対して並列接続される。この第１ハーネス５１の途中には、ヒューズ５２が接続されている。

メインリレー３０と制御ユニットＵとが、第２ハーネス６１を介して接続される。第２ハーネス６１は、リレー３１〜３３の数に対応して、６１Ａ〜６１Ｃの３本設けられている。すなわち、リレーコイル３１ａとスイッチ手段４１とが第２ハーネス６１Ａによって接続されている。同様に、リレーコイル３１ｂとスイッチ手段４２とが第２ハーネス６１Ｂによって接続されて、リレーコイル３１ｃとスイッチ手段４３とが第２ハーネス６１Ｃによって接続されている。そして、各スイッチ手段４１〜４３は、車室内において車体アースとされている。

このように、低電圧バッテリ１１からの給電電流は、第１ハーネス５１，メインリレー３０，第２ハーネス６１、スイッチ手段４１〜４３を介して、車体アースへと流れるように設定されている。

ここで、第２ハーネス６１が損傷（例えば切断）されて、車体へ接触する場合が考えられる。この場合、制御ユニットＵが、スイッチ手段４１〜４３をＯＦＦしても、第２ハーネス６１が地絡されると（車体アースされると）、メインリレー３０は通電された状態が維持されてしまうことになる。このような事態を防止するため、第１ハーネス５１を、第２ハーネス６１のうち少なくとも損傷されやすい長さ範囲に渡って近接配設するようにしてある。これにより、例えば衝突等によって第２ハーネス６１が損傷されたときは、第１ハーネス５１も会わせて損傷されて、低電圧バッテリ１１からメインリレー３０への給電経路が遮断されて、メインリレー３０が確実にＯＦＦされることになる。

次に、図３以下を参照しつつ、各ハーネス５１，６１の具体的な配設例について、第１ハーネス５１と第２ハーネス６１との近接配設を含めて説明することとする。なお、第２ハーネス６０は、メインリレー３０や制御ユニットＵへの接続部位を除いて、実質的に１本の配線となるように束ねられて配設されるようになっている。なお、制御ユニットＵは、車室１内のうち、フロアパネル１３の前左端部付近に配設されている（図４参照）。また、低電圧バッテリ１１は、エンジンルーム２のうち左側のサスペンションタワー部１４付近に配設されている（図３参照）。

まず、図３に示すように、低電圧バッテリ１１から伸びる第１ハーネス５１は、後方へ伸びて、ダッシュパネル３の下部に形成された貫通孔３ａを通って、車室１内に導かれる。車室１内に導かれた第１ハーネス５１は、図４に示すように、制御ユニットＵに接続されると共に、メインリレー３０へも伸びている。メインリレー３０へ伸びる第１ハーネス５１は、ダッシュパネル３の下部に形成された貫通孔３ｂを通って、再びエンジンルーム２内へと導かれる。

貫通孔３ｂを通ってエンジンルーム２内に導かれた第１ハーネス５１は、図５、図６に示すように、ダッシュパネル３の前面に沿って車幅方向内方側に向けて伸びて、最終的に、フロアパネル１３に形成されたトンネル部１３ａ内に収納されたメインリレー３０（メインリレー３０を収納したリレーボックス）に接続される。

一方、メインリレー３０から伸びる第２ハーネス６１は、６１Ａ〜６１Ｃの３本が束ねられた状態で、トンネル部１３ａからダッシュパネル３の前面に沿って車幅方向外方側に向けて伸び、前記貫通孔３ｂを通って車室１内に導かれる。車室１内に導かれた第２ハーネス６１は、図４に示すように、制御ユニットＵに接続される。

制御ユニットＵとメインリレー３０との間のほぼ全長に渡って、第１ハーネス５１と第２ハーネス６１とが互いに近接配設されている（特に図５〜図７参照）。ダッシュパネル３の前面に沿う部分においては、第１ハーネス５１と第２ハーネス６１とを束ねておくようにしてもよく、またクリップ等により近接配設状態でダッシュパネル３に固定するようにしてもよい。

エンジンルーム２の低い位置には、図５，図７に示すように、ダッシュパネル３前方で、かつ各ハーネス５１，６１の近接配設部分に近い位置において、フロントサスペンション用のフレーム部材１５が配設されている。衝突等の異常事態が検出されると、制御ユニットＵは、スイッチ手段４１〜４３が開となるように制御する。前方衝突時に、フレーム部材１５が後退することにより、ダッシュパネル３の前面に沿って配設された第２ハーネス６１が損傷（例えば切断）されると、近接配設されている第１ハーネス５１も同時に損傷されることになる。これにより、たとえ損傷された第２ハーネス６１が地絡しても（車体アースされても）、第１ハーネス５１も同時に地絡するので、低電圧バッテリ１１からメインリレー３０への給電がカットされることになる。これにより、メインリレー３０が確実にＯＦＦされて、高電圧バッテリ２１からの給電を確実にカットすることができる。

ここで、メインリレー３０は、基本的には、高電圧バッテリ２１のプラス端子用とマイナス端子用となるリレー３１，３２の２つあればよいものである。実施形態では、プレリレー３３からインバータ１０への給電回路中に、キャパシタを含む印加電圧低下用の回路を組み込んで、リレー３１と３２とが共にＯＮされる前にあらかじめ短い時間だけプレリレー３３をＯＮさせて、インバータ１０に対して高電圧バッテリ２１の高電圧よりも低い高電圧を短い時間だけ印加させて、急激な電圧変化に伴うノイズ発生等を防止するようにしてある。なお、このようなプレリレー３３を設けること自体は既知なので、これ以上の説明は省略する。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。低電圧バッテリ１１、高電圧バッテリ２１，メインリレー３０，制御ユニットＵの配設位置は、車室内か車外かを含めて、任意に選択できるものである。スイッチ手段４１としては、半導体素子以外のもの例えば機械式スイッチ等を適宜のものを使用することができる。ハイブリッド車等、高電圧バッテリを有するものであれば、適宜の車両に適用できる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、高電圧バッテリからの給電を確実に遮断する上で好ましいものとなる。

Ｖ：車両
Ｕ：制御ユニット
１：車室
２：エンジンルーム
３：ダッシュパネル
５：走行用モータ
１０：インバータ
１１：低電圧バッテリ
１３：フロアパネル
１３ａ：トンネル部
１５：フレーム部材
２１：高電圧バッテリ
３０：メインリレー
３１〜３３：リレースイッチ
３１ａ〜３３ａ：リレーコイル
３１ｂ〜３３ｂ：リレー接点
４１〜４３：スイッチ手段
５１：第１ハーネス
６１（６１Ａ〜６１Ｃ）：第２ハーネス

Claims (9)

1. 車両における走行用モータへの給電用となる高電圧バッテリと、
   低電圧バッテリを電源として作動され、前記高電圧バッテリからの給電をＯＮ、ＯＦＦするためのメインリレーと、
   前記低電圧バッテリを電源として作動され、前記メインリレーに対する通電回路を開閉するスイッチ手段を含む制御ユニットと、
   を備え、
   前記メインリレーに対する給電回路が、前記低電圧バッテリ側から車体アース側へ順次、第１ハーネス、前記メインリレー、第２ハーネス、前記スイッチ手段を直列に接続することにより構成され、
   前記第１ハーネスと第２ハーネスとが、所定長さ範囲に渡って互いに近接配設されて、該近接配設された箇所において、該第２ハーネスが損傷されて車体アースされた場合に該第１ハーネスも合わせて損傷されて車体アースされるように設定されている、
   ことを特徴とするハーネスの配設構造。
2. 請求項１において、
   前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとが、前記メインリレーと前記制御ユニットとの間において連続して前記近接配設されている、ことを特徴とするハーネスの配設構造。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとが、前記近接配設部分において互いに束ねられている、ことを特徴とするハーネスの配設構造。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
   前記制御ユニットが車室内に配設され、
   前記低電圧バッテリがエンジンルーム内に配設され、
   前記高電圧バッテリおよび前記メインリレーが車室床面を構成するフロアパネルの下方に配設され、
   車室外において、前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとの前記近接配設が行われている、
   ことを特徴とするハーネスの配設構造。
5. 請求項４において、
   前記第１ハーネスが、前記低電圧バッテリから、車室とエンジンルームとを仕切るダッシュパネルを貫通して前記制御ユニットへと伸びた後、該制御ユニットから再び該ダッシュパネルを貫通してエンジンルーム内へ伸び、その後エンジンルーム内において該ダッシュパネルに沿って配設された後、前記メインリレーへ到達するように配設され、
   前記第２ハーネスが、前記メインリレーから、エンジンルーム内において前記ダッシュパネルに沿うように配設された後、該ダッシュパネルを貫通して前記制御ユニットへと伸びるように配設され、
   前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとは、エンジンルーム内において前記ダッシュパネルに沿う部分で前記近接配設されている、
   ことを特徴とするハーネスの配設構造。
6. 請求項５において、
   前記メインリレーが、フロアパネルに形成されたトンネル部の前端部に配設され、
   前記ダッシュパネルの前方でかつ前記第１ハーネスと前記第２ハーネスとの前記近接配設部分近傍に、フロントサスペンション用のフレーム部材が配設されている、
   ことを特徴とするハーネスの配設構造。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、
   前記メインリレーが複数個とされ、
   前記スイッチ手段が、前記複数のメインリレーの数に応じて複数設けられ、
   前記第１ハーネスは１本とされて前記複数のメインリレーに並列接続され、
   前記第２ハーネスは、前記複数のメインリレーに対応して複数本設けられ、
   前記１本の第１ハーネスと複数本の第２ハーネスとが前記近接配設されている、
   ことを特徴とするハーネスの配設構造。
8. 請求項７において、
   高電圧バッテリからの給電が、前記メインリレーからインバータを介して前記走行用モータへと行われ、
   前記メインリレーが、それぞれ前記高電圧バッテリの高電圧を前記インバータへ供給するためのプラス端子用リレーおよびマイナス端子用リレーの他、高電圧を電圧低下させた状態で前記インバータへ給電するための回路に組み込まれるプレリレーとの合計３個とされ、
   前記第２ハーネスが３本とされている、
   ことを特徴とするハーネスの配設構造。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、
   前記スイッチ手段が、ｎ型半導体素子によって構成されている、ことを特徴とするハーネスの配設構造。

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