JP6123379B2 - コネクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタ装置に係り、特に、基板上に配設され該基板の表面側に露出するコネクタ端子と、基板上に配設され該基板の表面側に露出する、コネクタ端子を覆う保護カバーの着脱に応じて該コネクタ端子への電流の流れを許容／禁止するインターロックコネクタと、基板の裏面側に配設され、コネクタ端子に接続されるセンサと、を備えるコネクタ装置に関する。

従来、基板上に配設され該基板の表面側に露出するコネクタ端子と、基板上に配設され該基板の表面側に露出する、コネクタ端子を覆う保護カバーの着脱に応じて該コネクタ端子への電流の流れを許容／禁止するインターロックコネクタと、基板の裏面側に配設され、コネクタ端子に接続されるセンサと、を備えるコネクタ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このコネクタ装置において、コネクタ端子は、三相の回転電機のＵ相、Ｖ相、及びＷ相に対応して３つ設けられている。センサは、電流検出相であるＶ相及びＷ相に対応した２つのコネクタ端子に取り付けられる電流センサである。センサは、基板の表面側に配設された上記２つのコネクタ端子に対して基板を挟んだ直下に配置されている。また、インターロックコネクタは、上記２つのコネクタ端子に隣接して配置されており、上記のセンサに対して基板を挟んで対向するように配置されている。

特開２０１１−１６６９９３号公報

しかしながら、上記したコネクタ装置では、基板の表面側に配設されたインターロックコネクタが、基板の裏面側に配設されたセンサに対して基板を挟んで対向するように配置されている。この点、インターロックコネクタとセンサとが近接するので、インターロックコネクタに接続されるインターロック配線にノイズが重畳した場合に、そのノイズがインターロックコネクタを介してセンサ出力に影響し易く、その結果として、センサ出力精度が低下してしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、外部からのノイズがインターロックコネクタを介してセンサ出力に重畳するのを抑制させることが可能なコネクタ装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、基板上に配設され該基板の表面側に露出するコネクタ端子と、前記基板上に配設され該基板の表面側に露出する、前記コネクタ端子を覆う保護カバーの着脱に応じて該コネクタ端子への電流の流れを許容／禁止するインターロックコネクタと、前記基板の裏面側に配設され、前記コネクタ端子に接続される磁気センサと、を備えるコネクタ装置であって、前記インターロックコネクタと前記磁気センサとを前記基板を介して対向しないようにオフセット配置したコネクタ装置により達成される。

本発明によれば、外部からのノイズがインターロックコネクタを介してセンサ出力に重畳するのを抑制させることができる。

本発明の一実施例であるコネクタ装置を備えるパワーコントロールユニットを搭載する車両の車載システムの構成図である。 本実施例の車載システムにおけるインターロック回路の構成図である。 本実施例のコネクタ装置の構造を表した図である。 本実施例のコネクタ装置の構造を表した図である。

以下、図面を用いて、本発明に係るコネクタ装置の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるコネクタ装置１０を備えるパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１２を搭載する車両の車載システム１４の構成図を示す。図２は、本実施例の車載システム１４におけるインターロック回路の構成図を示す。また、図３及び図４は、本実施例のコネクタ装置１０の構造を表した図を示す。尚、図３（Ａ）及び図４（Ａ）にはコネクタ装置１０の斜視図を、また、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）にはコネクタ装置１０を上方から見た際の平面図を、それぞれ示す。

本実施例において、車載システム１４を搭載する車両は、エンジンとモータとを用いて車輪を駆動させるハイブリッド車両である。車載システム１４は、二次電池であるバッテリ１６と、モータジェネレータ（ＭＧ）１８と、を備えている。車載システム１４は、バッテリ１６とＭＧ１８との間で電力授受を行うシステムである。バッテリ１６は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池であって、高電圧（例えば、２４０ボルト）を出力することが可能である。また、ＭＧ１８は、車両走行用の三相の回転電機であって、バッテリ１６からの電力供給により車輪を駆動すると共に、エンジン出力や車両減速によって発電してバッテリ１６へ電力供給することが可能である。

車載システム１４は、また、バッテリ１６とＭＧ１８との間に介在するパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１２を備えている。ＰＣＵ１２は、バッテリ１６とＭＧ１８との間の電力変換を行うユニットである。ＰＣＵ１２は、高電圧機器である昇圧コンバータ及びインバータなどを有すると共に、それらの高電圧機器の駆動及びＭＧ１８の駆動を制御するＭＧ−ＥＣＵ２０を有している。ＰＣＵ１２とＭＧ１８とは、互いに三相パワーケーブル２２を介して接続される。

ＰＣＵ１２において、昇圧コンバータは、バッテリ１６の出力電圧を昇圧してＭＧ１８へ向けて出力すると共に、ＭＧ１８で発電された電圧を降圧してバッテリ１６へ向けて出力する電力変換装置である。また、インバータは、昇圧コンバータ側の高電圧直流電力とＭＧ１８側の交流電力とを変換する電力変換装置である。インバータは、バッテリ１６側から供給された直流電力を三相交流電力に変換して、三相回転電機であるＭＧ１８へ供給し、また、ＭＧ１８の発電時に生じた三相交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１６側へ供給する。

車載システム１４は、また、ＰＣＵ１２内のＭＧ−ＥＣＵ２０に接続されるパワマネＥＣＵ２４を備えている。パワマネＥＣＵ２４は、自車両の車両運転者の運転操作（例えば、シフトポジションやアクセル開度など）及び自車両の走行状況（例えば、車速やエンジン回転数など）などに応じて、要求されるエンジン出力やモータトルクを求め、自車両の走行を制御するパワーマネジメントを行う。パワマネＥＣＵ２４は、要求されるモータトルクを求めると、その要求モータトルクが発生するようにＭＧ−ＥＣＵ２０に対して指令を行う。ＭＧ−ＥＣＵ２０は、パワマネＥＣＵ２４からの指令に従って、ＰＣＵ１２の高電圧機器及びＭＧ１８の駆動を制御する。

車載システム１４は、また、バッテリ１６とＰＣＵ１２との間に介在するシステムメインリレー（ＳＭＲ）２６を備えている。ＳＭＲ２６は、バッテリ１６とＰＣＵ１２との接続／遮断を切り替えるリレーである。ＳＭＲ２６は、パワマネＥＣＵ２４に接続されている。パワマネＥＣＵ２４は、電源ポジション及び後述のインターロックスイッチに応じて、ＳＭＲ２６のオン／オフを制御する。

具体的には、パワマネＥＣＵ２４は、電源ポジションがハイブリッドシステムオン状態にありかつインターロックスイッチがオン状態にあるとき、バッテリ１６とＰＣＵ１２とを接続させるべきとして、ＳＭＲ２６をオンさせる。また、電源ポジションがハイブリッドシステムオフ状態にあり或いはインターロックスイッチがオフ状態にあるとき、バッテリ１６とＰＣＵ１２とを遮断すべきとして、ＳＭＲ２６をオフさせる。ＳＭＲ２６は、パワマネＥＣＵ２４からの指令に従ってオン／オフされる。

本実施例において、ＰＣＵ１２は、三相パワーケーブル２２を介してＭＧ１８と接続される。ＰＣＵ１２は、三相パワーケーブル２２の一端が接続されるコネクタ装置１０を備えている。コネクタ装置１０は、三相パワーケーブル２２に対応した３つのコネクタ端子３０を有している。すなわち、コネクタ装置１０は、三相パワーケーブル２２のＵ相ケーブルが接続されるＵ相コネクタ端子３０Ｕと、Ｖ相ケーブルが接続されるＶ相コネクタ端子３０Ｖと、Ｗ相ケーブルが接続されるＷ相コネクタ端子３０Ｗと、を有している。

Ｕ相コネクタ端子３０Ｕと、Ｖ相コネクタ端子３０Ｖと、Ｗ相コネクタ端子３０Ｗと、は基板３２上に配設されおり、基板３２の表面側（図３において上面側）に露出していると共に、基板３２の裏面側（図３において下面側）に露出している。３つのコネクタ端子３０は、基板３２において互いに所定間隔を空けて並んで配設されている。３つのコネクタ端子３０は、基板３２の表面側において、ＭＧ１８に接続する三相パワーケーブル２２の一端に接続されると共に、基板３２の裏面側（図３において下面側）において、ＰＣＵ１２内のインバータに接続する三相パワーケーブルの一端に接続される。

３つのコネクタ端子３０は、基板３２の表面側で保護カバー３４により覆われる。保護カバー３４は、基板３２の表面側に露出する高電圧が生じ得る３つのコネクタ端子３０への接触や短絡を防止するための安全用保護部材である。保護カバー３４は、基板３２或いは基板３２に設けられた溝などに対してネジ等の締結部材を用いて着脱可能に取り付けられる。

コネクタ装置１０は、また、インターロックコネクタ３６を有している。すなわち、コネクタ装置１０は、ＰＣＵ１２の有するインバータ及び後述の電流センサの端子台とインターロックコネクタ３６とを一体化したものである。インターロックコネクタ３６は、コネクタ端子３０と同様に、基板３２上に配設されており、基板３２の表面側（図３において上面側）に露出していると共に、基板３２の裏面側（図３において下面側）に露出している。

インターロックコネクタ３６は、基板３２において上記した３つのコネクタ端子３０と並んで配設されており、基板３２の表面側で３つのコネクタ端子３０と共に保護カバー３４により覆われる。インターロックコネクタ３６は、保護カバー３４が基板３２などに装着されているか或いは取り外されているか否かに応じて、コネクタ端子３０への電流の流れを許容／禁止するコネクタである。

インターロックコネクタ３６は、基板３２の表面側において、保護カバー３４に設けられたインターロックピンが挿入され得る挿入口を有している。このインターロックピンは、保護カバー３４の裏面側において突出するピンである。インターロックコネクタ３６は、基板３２の表面側において、保護カバー３４のインターロックピンに接続されると共に、基板３２の裏面側において、後述するインターロック回路のインターロック配線に接続される。

インターロックコネクタ３６とインターロックピンとはそれぞれ、保護カバー３４が基板３２の表面側でインターロックコネクタ３６及びコネクタ端子３０を適切に覆った際に上下に対向する位置に設けられている。インターロックコネクタ３６とインターロックピンとは、インターロック機構として、コネクタ端子３０への電流の流れを許容／禁止するインターロックスイッチ３８を構成する。

保護カバー３４が基板３２側から取り外されているときは、基板３２側のインターロックコネクタ３６に保護カバー３４側のインターロックピンが挿入されないので、インターロックスイッチ３８がオフとなる。一方、保護カバー３４が基板３２側に装着されているときは、基板３２側のインターロックコネクタ３６に保護カバー３４側のインターロックピンが挿入されるので、インターロックスイッチ３８がオンとなる。

ＰＣＵ１２内のインターロックスイッチ３８（具体的には、インターロックコネクタ３６）は、インターロック配線を通じて、パワマネＥＣＵ２４に接続されると共に、バッテリ１６に接続される。インターロックスイッチ３８は、ＰＣＵ１２とバッテリ１６とパワマネＥＣＵ２４とを用いて構成されるインターロック回路４０上に設けられている。インターロック回路４０は、インターロックスイッチ３８のオン／オフに応じて出力変化する回路である。

具体的には、インターロック回路４０において、インターロックスイッチ３８がオンであるときは、ＰＣＵ１２からパワマネＥＣＵ２４へ出力される信号がバッテリ１６側からのＬｏ信号となる。一方、インターロックスイッチ３８がオフであるときは、ＰＣＵ１２からパワマネＥＣＵ２４へ出力される信号がバッテリ１６側からのＨｉ信号となる。従って、インターロックスイッチ３８の状態を示す情報は、パワマネＥＣＵ２４のＣＰＵ４２に供給される。パワマネＥＣＵ２４のＣＰＵ４２は、インターロックコネクタ３６からの情報（入力信号）に基づいて、インターロックスイッチ３８がオン状態にあるか或いはオフ状態にあるかを判定する。

パワマネＥＣＵ２４は、インターロックスイッチ３８の判定結果に基づいてＳＭＲ２６のオン／オフを制御する。インターロックスイッチ３８がオンされることでＳＭＲ２６がオンされると、バッテリ１６とＰＣＵ１２とがそのＳＭＲ２６を介して接続されるので、バッテリ１６とＭＧ１８との間の電力授受が許容される。一方、インターロックスイッチ３８がオフされることでＳＭＲ２６がオフされると、バッテリ１６とＰＣＵ１２とが遮断されるので、バッテリ１６とＭＧ１８との間の電力授受が禁止される。

また、コネクタ装置１０は、基板３２の、コネクタ端子３０及びインターロックコネクタ３６が露出する表面側とは反対の裏面側に配設された電流センサ４４を備えている。電流センサ４４は、三相パワーケーブル２２を構成する３つのパワーケーブルのうち２つのパワーケーブル（本実施例では、V相ケーブル及びW相ケーブルとする。）に配設されており、基板３２の裏面側でコネクタ端子３０に接続されている。

Ｖ相の電流センサ４４はＶ相に流れる電流に応じた信号を出力するセンサであり、また、Ｗ相の電流センサ４４はＷ相に流れる電流に応じた信号を出力するセンサである。電流センサ４４は、当該相に電流が流れた際にホール素子を利用して発生磁界に応じた電流信号を出力する。各電流センサ４４の出力信号は、パワマネＥＣＵ２４に供給される。パワマネＥＣＵ２４は、各電流センサ４４からの信号に基づいて、Ｖ相ケーブルに流れる電流を検出すると共に、Ｗ相ケーブルに流れる電流を検出する。そして、両電流からＵ相ケーブルに流れる電流を推定して、ＭＧ１８の駆動を制御する。

ところで、ハイブリッド車両を含む電動車両には、多くのノイズ源が存在する。一方、インターロック回路４０は、ＰＣＵ１２とバッテリ１６とパワマネＥＣＵ２４とを繋ぐ、比較的配線長が長くインピーダンスが低いインターロック配線を有する。このため、インターロック回路４０を流れるインターロック信号は、車両で発生するノイズの影響を受け易い。上述の如く、コネクタ装置１０は、ＰＣＵ１２の有するインバータ及び電流センサ４４の端子台とインターロックコネクタ３６とを一体化したものである。このため、コネクタ装置１０において、インターロック配線と電流センサ４４のセンサ配線とが近接していると、インターロック信号に重畳したノイズによる磁界によって、電流センサ４４のセンサ出力が影響され易くなり、その結果として、電流センサ４４のセンサ出力精度が低下してしまう。

これに対して、本実施例のコネクタ装置１０において、インターロックコネクタ３６は、基板３２上に配設されており、また、電流センサ４４は、基板３２の裏面側に配設されている。インターロックコネクタ３６と電流センサ４４とは、基板３２を介して対向しないようにオフセット配置されている。すなわち、インターロックコネクタ３６及び電流センサ４４の配置は、コネクタ装置１０を基板３２の上方側又は下方側から見た場合にそれらのインターロックコネクタ３６と電流センサ４４とが重ならないように行われる。

電流センサ４４は、Ｖ相及びＷ相に設けられており、基板３２の裏面側において、Ｖ相コネクタ端子３０Ｖ及びＷ相コネクタ端子３０Ｗに接続されることでそれらのコネクタ端子３０Ｖ，３０Ｗの周囲近傍に存在し、その周囲近傍を占める。一方、電流センサ４４は、基板３２の裏面側において、Ｕ相コネクタ端子３０Ｕ及びインターロックコネクタ３６には接続されず、それらの端子３０Ｕ，３６の周囲近傍には存在しない。尚、インターロックコネクタ３６と電流センサ４４とは、基板３２上においてできるだけ離間して配置されることが好ましい。

尚、コネクタ装置１０において、インターロックコネクタ３６は、基板３２上において電流センサ４４の占める領域の外に配置されることとすればよく、図３に示す如く、基板３２において互いに所定間隔を空けて並ぶ３つのコネクタ端子３０が占める領域から外れて配置されることとしてもよく、また、図４に示す如く、基板３２において互いに所定間隔を空けて並ぶ３つのコネクタ端子３０のうち何れか２つのコネクタ端子３０の間に配置されることとしてもよい。

上記の構造においては、インターロックコネクタ３６に接続されるインターロック回路４０のインターロック配線にノイズが重畳する場合にも、インターロックコネクタが電流センサに対して基板を挟んで対向配置される構造に比べて、そのノイズがインターロックコネクタ３６を介して電流センサ４４に与える影響を抑えることができ、そのノイズによる磁界によって電流センサ４４のセンサ出力が影響され難い。従って、本実施例のコネクタ装置１０によれば、外部からのノイズがインターロックコネクタ３６を介して電流センサ４４のセンサ出力に重畳するのを抑制させることができ、その結果として、電流センサ４４のセンサ出力精度が低下するのを抑えることができる。

尚、上記の実施例においては、電流センサ４４が特許請求の範囲に記載した「センサ」に、ＭＧ１８が特許請求の範囲に記載した「回転電機」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例においては、コネクタ装置１０を備えるパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１２を搭載する車両として、エンジンとモータとを用いて駆動されるハイブリッド車両を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、電気自動車（ＥＶ）や燃料電池車を含む車両に適用することが可能である。

また、上記の実施例においては、コネクタ装置１０が、三相パワーケーブル２２が接続される３つのコネクタ端子３０を有するが、本発明はこれに限定されるものではなく、二以上のケーブルが接続される二以上のコネクタ端子３０を有するものであればよい。また、電流センサ４４が接続されるコネクタ端子３０が、三相パワーケーブル２２の３つのパワーケーブルのうち２つのパワーケーブルに対応する２つのコネクタ端子であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、三相パワーケーブル２２の３つのパワーケーブルのうち１つのコネクタ端子であってもよいし、また、すべてのコネクタ端子であってもよい。

また、上記の実施例においては、コネクタ装置１０が車載システム１４に適用されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、車載システム１４以外のシステムに適用することも可能である。

また、上記の実施例においては、インターロックコネクタ３６と電流センサ４４とを基板３２を介して対向しないようにオフセット配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インターロックコネクタ３６に対してオフセット配置される対象を、電流センサ４４とは異なる他のセンサに適用することも可能である。

１０ コネクタ装置
１２ パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）
１４ 車載システム
１６ バッテリ
１８ モータジェネレータ（ＭＧ）
２２ 三相パワーケーブル
２４ パワマネＥＣＵ
３０ コネクタ端子
３２ 基板
３４ 保護カバー
３６ インターロックコネクタ
３８ インターロックスイッチ
４０ インターロック回路
４４ 電流センサ

Claims (5)

1. 基板上に配設され該基板の表面側に露出するコネクタ端子と、前記基板上に配設され該基板の表面側に露出する、前記コネクタ端子を覆う保護カバーの着脱に応じて該コネクタ端子への電流の流れを許容／禁止するインターロックコネクタと、前記基板の裏面側に配設され、前記コネクタ端子に接続される磁気センサと、を備えるコネクタ装置であって、
   前記インターロックコネクタと前記磁気センサとを前記基板を介して対向しないようにオフセット配置したことを特徴とするコネクタ装置。
2. 前記コネクタ端子は、三相の回転電機に対応して３つ設けられ、
   前記磁気センサは、３つの前記コネクタ端子のうち２つの前記コネクタ端子に接続されることを特徴とする請求項１記載のコネクタ装置。
3. 前記コネクタ端子は、複数設けられ、
   前記磁気センサは、すべての前記コネクタ端子のうち少なくとも一の前記コネクタ端子に接続されることを特徴とする請求項１記載のコネクタ装置。
4. 前記磁気センサが、ホール素子にて磁界に応じた電流信号を出力する電流センサであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のコネクタ装置。
5. パワーコントロールユニットと回転電機とを接続させる請求項１乃至４の何れか一項記載のコネクタ装置。
   

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