JP6183660B2

JP6183660B2 - コネクタカバー構造

Info

Publication number: JP6183660B2
Application number: JP2014230185A
Authority: JP
Inventors: 照宜古澤; 片野　剛司; 剛司片野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2034-11-12
Also published as: US20160134046A1; KR20160056806A; US9849847B2; CA2911381C; CN105591230B; KR101758468B1; JP2016094047A; DE102015118559A1; CN105591230A; CA2911381A1

Description

本発明は、車両に搭載される高圧部品を格納するケーシング内に備えられた高圧電流を通電するためのコネクタを覆うコネクタカバー構造に関する。

燃料電池スタックは、燃料を電気化学プロセスによって酸化させることにより、酸化反応に伴って放出されるエネルギーを電気エネルギーに直接変換する発電システムである。燃料電池スタックは、水素イオンを選択的に輸送するための高分子電解質膜の両側面を多孔質材料から成る一対の電極によって挟持してなる膜−電極アッセンブリを有する。一対の電極のそれぞれは、白金系の金属触媒を担持するカーボン粉末を主成分とし、高分子電解質膜に接する触媒層と、触媒層の表面に形成され、通気性と電子導電性とを併せ持つガス拡散層とを有する。

燃料電池システムを電力源として搭載する燃料電池車両は、燃料電池スタックで発電した電気によってトラクションモータを駆動して走行する。近年、燃料電池車両は、外部給電可能な発電装置としても注目されている。したがって、燃料電池車両には、燃料電池スタックで発電した電力を外部へ供給するための外部給電装置を備えるものが存在する。外部給電装置としては、インバータ回路を備えたものが知られている。

外部給電装置を備える車両に関連する技術としては、例えば、バッテリに蓄えられた電力を外部の電気機器に供給可能な電力供給装置、および当該電力供給装置を備える車両が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−８７１５３号公報

ところで、特許文献１に開示されるような電力供給装置には、高圧部品を格納するケーシングが備えられており、当該ケーシングには高圧電流を通電するためのコネクタが設けられている。コネクタは高圧な電流を出し入れするため、ケーシングにはコネクタを覆うコネクタカバーを設ける必要がある。しかしながら、ケーシングにコネクタカバーを締結する際に、コネクタカバーが落下しないように当該コネクタカバーを手指で支持しておく必要があるので、製造時においてコネクタカバーの組み付け性が悪いという問題があった。

そこで本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、コネクタカバーを手指で支持しなくとも、コネクタカバーの締結が可能であり、製造時においてカバー部材の組み付け性が良いコネクタカバー構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るコネクタカバー構造は、車両に搭載される高圧部品を格納するケーシングに設けられた高圧電流を通電するためのコネクタを覆うコネクタカバー構造であって、ブラケットと、前記ブラケットを介して前記ケーシングに取り付けられるコネクタカバーと、前記コネクタカバーの表面を押さえる浮き防止機構と、前記ブラケットを介して前記コネクタカバーをケーシングに締結させる締結構造と、を備える。

前記浮き防止機構は、前記ブラケットに設けられ、前記コネクタカバーの表面を押さえるような延出形状を有していてもよい。

前記締結構造は、前記ブラケットに設けられた挿通孔と、前記コネクタカバーに設けられ、前記ブラケットの前記挿通孔を挿通して前記コネクタカバーを前記ケーシングに締結させる締結部材と、を備えていてもよい。

本発明に係るコネクタカバー構造は、コネクタカバーの表面を押さえる浮き防止機構と、ブラケットを介してコネクタカバーをケーシングに締結させる締結構造と、を備えるので、コネクタカバーを手指で支持しなくとも、コネクタカバーの締結が可能であり、製造時においてコネクタカバーの組み付け性が良いコネクタカバー構造を実現することができる。

外部給電装置を搭載した燃料電池車両の模式図である。本発明の実施の形態に係るコネクタカバー構造を有する外部給電装置の斜視図である。本発明の実施の形態に係るコネクタカバー構造の模式図である。本発明の実施の形態において、位置決め用ピン、ケーシング固定用ボルト、およびストライカの位置関係の模式図である。図３のＶ−Ｖ線矢視力図である。図３のＶＩ−ＶＩ線矢視力図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係るコネクタカバー構造を備える外部給電装置を搭載した燃料電池車両について説明する。図１は外部給電装置を搭載した燃料電池車両の模式図である。図１に示すように、燃料電池車両１０は、燃料電池２０で発電した電気によってトラクションモータ３０を駆動して走行する。燃料電池２０には、燃料ガスとして高圧水素タンク４０から水素が供給されるとともに、空気が供給される。

燃料電池２０は、燃料電池セルが複数積層された燃料電池スタックで構成される（以下、燃料電池スタックという）。例えば、固体高分子型燃料電池の燃料電池セルは、少なくとも、イオン透過性の電解質膜と、該電解質膜を挟持するアノード側触媒層（電極層）およびカソード側触媒層（電極層）とからなる膜電極接合体（ＭＥＡ：ＭｅｍｂｒａｎｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ）と、該膜電極接合体に燃料ガスもしくは酸化剤ガスを供給するためのガス拡散層を備えている。燃料電池セルは、一対のセパレータで挟持される。

燃料電池車両１０は、外部へ電力を供給するための外部給電装置５０を備えている。外部給電装置５０は、例えば、インバータ回路を備えており、燃料電池スタック２０と電気的に接続されている。燃料電池スタック２０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ；ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）６０によって制御される。

次に、図２を参照して、本発明の実施の形態に係るコネクタカバー構造を備える外部給電装置について説明する。図２は本発明の実施の形態に係るコネクタカバー構造を有する外部給電装置の斜視図である。図２に示すように、外部給電装置５０は、高圧部品を格納するケーシング５１を備える。ケーシング５１は、容器としてのケーシング本体５２と、該ケーシング本体５２の上部開口部を密閉する蓋体５３とからなっている。蓋体５３の平面視は、例えば、不等辺五角形状を呈しており、複数のボルト５４が締結されることにより、蓋体５３は開閉可能にケーシング本体５２に取り付けられている。ただし、ケーシング５１の外観形状は、図２に例示の外観形状に限定されない。

ケーシング本体５２の両端部には、高圧電流を通電するための直流（ＤＣ）側コネクタ６１と電力制御ユニット（ＰＣＵ：ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）側コネクタ６２が設けられている。コネクタ６１，６２は高圧な電流を出し入れするため、ケーシング本体５２の側面には、コネクタ６１，６２のロック部分６５を覆うコネクタカバー７１，７２が取り付けられている。本実施の形態では、左右のコネクタカバー７１，７２の構造が異なる場合について説明するが、本実施の形態に限定されず、双方を同一構造に形成しても構わない。

次に、図２および図３を参照して、外部給電装置５０に備えられた本発明の実施の形態に係るコネクタカバー構造体について説明する。図３は本発明の実施の形態に係るコネクタカバー構造の模式図を説明する側面図である。図２および図３に示すように、コネクタカバー７１，７２は、外部給電装置５０のケーシング５１の鉛直方向Ｇに沿った平面に平行に設けられている。コネクタカバー７１，７２には、ピン８１、ボルト８２、およびストライカ８３が設定されている。

ピン８１は、コネクタカバー７１，７２および後述するストライカ固定ブラカット９４の位置決めに用いられる。コネクタカバー７１，７２は、位置決め部材としてのピン８１を挿通するために、第１の係留部としての位置決め部材挿通孔（ピン挿通孔）９１を有する（図４参照）。また、コネクタカバー７１，７２は、ボルト８２を締結するための締結孔９２を有し（図４参照）、ケーシング５１に締結部材としてのボルト８２によって固定される。さらに、コネクタカバー７１，７２は、ストライカ８３を挿通するためのストライカ挿通孔９３を有する（図４参照）。なお、ストライカ８３は、ハイブリッド（ＨＶ）バッテリ（図示せず）のサービスプラグによって脱離可能であり、ストライカ８３を外してから、コネクタカバー７１，７２を外すという手順によって、高電圧保護を担保している。

図３に示すように、ＤＣ側コネクタ６１は、ＰＣＵ側コネクタ６２に対して、斜め下方に存在する。ＤＣ側コネクタ６１は、ＰＣＵ側コネクタ６２よりも下側に存在するため、ボディ１００との隙間が狭くなる。ケーシング固定用のボルト８２の締結時において、ボディ１００との間で工具の作業スペースを確保する必要がある。よって、ＤＣ側コネクタ６１において、ケーシング固定用のボルト８２はストライカ８３よりも上側に設けられている。

図４を参照して、位置決め用のピン８１、ケーシング固定用のボルト８２、およびストライカ８３の位置関係について説明する。図４は本発明の実施の形態において、位置決め用ピン、ケーシング固定用ボルト、およびストライカの位置関係の模式図である。図４に示すように、ストライカ８３は、ストライカ固定用ブラケット９４によって固定されている。ピン８１は、ケーシング固定用のボルト８２よりもストライカ固定ブラケット９４側に位置されている。即ち、位置決め用のピン８１は、コネクタカバー７１，７２とストライカ固定用ブラケット９４とを貫通しており、コネクタカバー７１，７２およびストライカ固定用ブラケット９４で共用されている。ピン８１を共用することで、ストライカ挿通孔９３の寸法精度を改善することができる。また、ピン８１がストライカ固定ブラケット９４側に位置することで、質量が低減される。

また、図３および図５を参照して、本実施の形態のＰＣＵ側コネクタカバー７２について説明する。図５は図３のＶ−Ｖ線矢視力図である。図３に示すように、ＰＣＵ側コネクタカバー７２は、第２の係留部としての締結部材隠し部材（ボルト隠し部材）７４を有する。ボルト隠し部材７４は、例えば、正面視が半円状を呈しているが、例示の形状に限定されない。また、図５に示すように、ボルト隠し部材７４は、例えば、断面形状がチャンネル状に形成されているが、例示の形状に限定されない。ボルト隠し部材７４のフランジ部７５は、ストライカ固定ブラケット９４をケーシンング５０に固定するための締結部材（ボルト）８４の周囲を覆い隠している。さらに、ボルト隠し部材７４は、ストライカ８３を外さずに、コネクタカバー７１，７２とストライカ固定ブラケット９４とを共に外す構造とすることにより、高電圧保護が担保できなくなることを防止している。

再び図３を参照して、コネクタカバー７１，７２は、当該コネクタカバー７１，７２の浮き上がりを防止するための浮き防止機構９５を備える。浮き防止機構９５は、ストライカ固定ブラケット９４の一部に設けられた舌片状の延出部材であり、コネクタカバー７１，７２の表面を抑えるようになっている。浮き防止機構９５は、コネクタカバー７１，７２がピン８１からずれて倒れ込むことを防止する。即ち、コネクタカバー７１，７２が浮き防止機構９５に当って倒れないようにすることで、コネクタカバー７１，７２の組み付け時に、当該コネクタカバー７１，７２を手指で支持しながらボルト８２を締結する必要がない。

次に、図６を参照して、コネクタカバー７１，７２のフランジ部７３について説明する。図６は図３のＶＩ−ＶＩ線矢視力図である。図６に示すように、コネクタカバー７１，７２は、当該コネクタカバー７１，７２の剛性を高めるために、縁部が屈曲成形されたフランジ部７３を有する。コネクタカバー７１，７２において、当該コネクタカバー７１，７２のフランジ部７３はコネクタ６１，６２のロック部６５を覆っている。コネクタカバー７１，７２のフランジ部７３がコネクタ６１，６２に突き当たることにより、コネクタカバー７１，７２がピン８１の軸周りに回転することを防止する。

次に、図１から図６を参照して、本発明の実施の形態に係るコネクタカバー構造の作用について説明する。図１および図２に示すように、燃料電池車両１００の燃料電池スタック２０によって発電された電力は、外部給電装置５０を通じて外部給電することができる。外部給電装置５０のケーシング５１は、高圧部品を格納する。ケーシング本体５２の両端部には、高圧電流を通電するためのＤＣ側コネクタ６１とＰＣＵ側コネクタ６２が設けられ、これらのコネクタ６１，６２のロック部分６５はコネクタカバー７１，７２で覆われている（図６参照）。

コネクタカバー７１，７２は、ピン挿通孔９１およびボルト隠し部材７４を有する。まず、ピン挿通孔９１には、コネクタカバー７１，７２の位置決め用のピン８１が挿通される。また、ボルト隠し部材７４のフランジ部７５は、ストライカ固定ブラケット９４をケーシンング５０に固定するためのボルト８４の周囲を覆い隠している。

図３および図４に示すように、ＤＣ側コネクタカバー７１の構造では、ボルト隠し部材７４により、ピン挿通孔９１を回転支点とする回転を抑えることができる。即ち、ボルト隠し部材７４のフランジ部７５がケーシング固定用のボルトボルト８４に突き当って、組み立て時にＤＣ側コネクタカバー７１がピン８１の軸回りに回転することを防止する。他方、ＰＣＵ側コネクタカバー７２の構造では、ピン挿通孔９１により、ボルト隠し部材７４を回転支点とする回転を抑えることができる。

コネクタカバー７１，７２は、当該コネクタカバー７１，７２の浮き上がりを防止するための浮き防止機構９５を備える。浮き防止機構９５は、コネクタカバー７１，７２の表面を抑える。ＤＣ側コネクタカバー７１の構造では、浮き防止機構９５により、ボルト隠し部材７４を回転支点とするＤＣ側コネクタカバー７１の押圧方向に沿う方向の回転を抑えることができる。他方、ＰＣＵ側コネクタカバー７２の構造では、浮き防止機構９５により、ピン挿通孔９１を支点とするＰＣＵ側コネクタカバー７２の押圧方向に沿う方向の回転を抑えることができる。

また、浮き防止機構９５は、コネクタカバー７１，７２がピン８１からずれて倒れ込むことを防止する。即ち、コネクタカバー７１，７２が浮き防止機構９５に当って倒れないようにすることで、コネクタカバー７１，７２の組み付け時に、当該コネクタカバー７１，７２を手指で支持しながらボルト８２を締結する必要がない。さらに、浮き防止機構９５は、ケーシング固定用のボルト８２を外した際に、ストライカ８３のガタ付きによるコネクタ６１，６２のロック部６５へのアクセスを防止する。

以上、説明したように、本実施の形態に係るコネクタカバー構造によれば、第１の係留部としてのピン挿通孔９１および第２の係留部としてのボルト隠し部材７４のいずれか一方の係留部を回転支点とする回転を他方の係留部で抑えることができる。また、浮き防止機構９５により第１の係留部としてのピン挿通孔９１および第２の係留部としてのボルト隠し部材７４のいずれか一方の係留部をを回転支点とするコネクタカバー７１，７２の押圧方向に沿う方向の回転を抑えることができる。したがって、コネクタカバーを手指で支持しなくとも、コネクタカバーの締結が可能であり、製造時においてコネクタカバー７１，７２の組み付け性が良いコネクタカバー構造を実現することができるという優れた効果を奏する。
〔その他の実施の形態〕

上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、上記実施の形態では、ＤＣ側コネクタカバー７１とＰＣＵ側コネクタカバー７２との構造が異なる場合について説明したが、これに限定されず、左右のコネクタカバーの構造をコネクタカバー７１の構造、またはコネクタカバー７２の構造として共通化しても構わない。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

２０燃料電池
５０外部給電装置
７４第２の係留部
９１第１の係留部
９２締結孔
９５ボルト隠し部材

Claims

車両に搭載される高圧部品を格納するケーシングに設けられた高圧電流を通電するためのコネクタを覆うコネクタカバー構造であって、
ブラケットと、
前記ブラケットを介して前記ケーシングに取り付けられるコネクタカバーと、
前記コネクタカバーの表面を押さえる浮き防止機構と、
前記ブラケットを介して前記コネクタカバーをケーシングに締結させる締結構造と、を備える、
コネクタカバー構造。
前記浮き防止機構は、
前記ブラケットに設けられ、前記コネクタカバーの表面を押さえるような延出形状を有している、
請求項１のコネクタカバー構造。
前記締結構造は、
前記ブラケットに設けられた挿通孔と、
前記コネクタカバーに設けられ、前記ブラケットの前記挿通孔を挿通して前記コネクタカバーを前記ケーシングに締結させる締結部材と、を備える、
請求項１または２記載のコネクタカバー構造。