JP6705406B2 - サービスプラグ - Google Patents

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Description

本発明は、サービスプラグに関するものである。
従来、ハイブリッド車や電気自動車等の車両には、バッテリからの給電を遮断するための電源回路遮断装置としてサービスプラグが知られている（例えば特許文献１参照）。
このようなサービスプラグでは、メンテナンスや修理時に取り外すことでバッテリと負荷との間の電源回路を遮断して作業の安全性を確保している。
このようなサービスプラグは、人が操作可能なレバーにインターロック端子を設け、コネクタ部（特許文献１では待受側ハウジング）の端子に接続することで電源回路を閉状態とし、インターロック端子とコネクタ部の端子とを離間させることで電源回路を開状態としてバッテリからの電力供給を遮断するようになっている。
特開２０１３−１４３１８０号公報
ところで、上記のようなサービスプラグでは、例えば車両衝突時等には救助者が切り換えレバー部を操作してインターロック用端子とコネクタ部の端子との電気的接続を解除することでバッテリからの電力供給を遮断することが可能となっていが、更なる安全性の向上が望まれている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安全性を向上できるサービスプラグを提供することにある。
上記課題を解決するサービスプラグは、車両のバッテリから負荷間の電源回路上に配置されたコネクタ部に対して着脱可能なサービスプラグであって、前記コネクタ部の第１端子と接続されて前記電源回路に接続される一対のパワーバスバーを有する本体部と、前記コネクタ部の第２端子と導通状態で前記電源回路を閉状態とし、前記コネクタ部の第２端子と非導通状態で前記電源回路を開状態とするインターロック端子を有する切り換えレバー部と、前記車両の衝突検知信号に基づいて動作するアクチュエータにより少なくとも前記切り換えレバー部のインターロック端子を前記第２端子と非導通状態として前記電源回路を開状態とする電源遮断部と、を備える。
この構成によれば、車両の衝突検知信号に基づいて動作するアクチュエータにより切り換えレバー部のインターロック端子を第２端子と非導通状態とすることで電源回路を開状態としてバッテリからの電力供給を遮断することができる。このように車両衝突時においてアクチュエータの動作によってバッテリからの電力供給を遮断することができるため、安全性を向上できる。
上記サービスプラグにおいて、前記切り換えレバー部は、前記本体部に対して回動動作により、前記本体部と前記コネクタ部との固定状態で保持する保持状態と、前記保持状態を解除して前記本体部を取り外し可能な解除状態とに切り換えるものであり、前記電源遮断部は、前記アクチュエータにより、前記解除状態とすることで前記切り換えレバー部のインターロック端子を前記第２端子と非導通状態として前記電源回路を開状態とすることが好ましい。
この構成によれば、アクチュエータにより切り換えレバー部が解除状態とすることでインターロック端子と第２端子とが非導通状態となって電源回路を開状態とされるため、車両衝突時においてサービスプラグをコネクタ部から容易に取り外すことができる。
上記サービスプラグにおいて、前記電源遮断部は、前記本体部と前記コネクタ部との間に設けられて、前記アクチュエータにより前記切り換えレバー部のインターロック端子を前記第２端子と非導通状態とするとともに前記パワーバスバーを前記第１端子と非導通状態として前記電源回路を開状態とすることが好ましい。
この構成によれば、インターロック端子と第２端子とを非導通状態とするとともにパワーバスバーと第１端子とを非導通状態とすることができるため、電源回路を確実に開状態としてバッテリからの電力供給を遮断することができる。
上記サービスプラグにおいて、前記電源遮断部の前記アクチュエータは、前記衝突検知信号に基づき作動する火薬式のアクチュエータであることが好ましい。
この構成によれば、火薬式のアクチュエータを用いることで車両衝突時のバッテリからの電力供給を素早く遮断することが可能となる。
本発明のサービスプラグによれば、安全性を向上できる。
実施形態の車両の概略構成図。 同形態のサービスプラグの概略構成図。 同形態のサービスプラグの概略構成図。 （ａ）（ｂ）はサービスプラグの電源遮断部の動作を説明するための断面図。 第２実施形態のサービスプラグの概略構成図。 同形態のサービスプラグの概略構成図。 同形態のサービスプラグの概略構成図。 同形態のサービスプラグの概略構成図。
（第１実施形態）
以下、サービスプラグの第１実施形態について、図面に従って説明する。なお、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。
図１に示す車両Ｖは、ワイヤハーネスＷによって電気的に接続されるバッテリユニットＢとインバータユニットＩとモータユニットＭを備える。本例では車両Ｖの前方にインバータユニットＩ及びモータユニットＭが設けられ、インバータユニットＩとモータユニットＭとがワイヤハーネスＷによって接続される。また、車両Ｖの後方にバッテリユニットＢが設けられ、インバータユニットＩとバッテリユニットＢとがワイヤハーネスＷによって接続される。
バッテリユニットＢには、負荷としてのモータユニットＭとの間の電源回路上にコネクタ部Ｃが設けられる。コネクタ部Ｃにはサービスプラグ１０が着脱可能に設けられる。本例のコネクタ部Ｃは、電源回路を構成する一対の第１端子Ｃ１と、前記電源回路のオンオフを切り換えるインターロック回路を構成する一対の第２端子Ｃ２とを有する。
図２に示すように、サービスプラグ１０は、コネクタ部Ｃに対して取り付けられる本体部１１と、本体部１１とコネクタ部Ｃとの固定状態をロック状態とアンロック状態とに切り換える切り換えレバー部１２とを有する。
本体部１１は、ハウジング２１と、該ハウジング２１内に設けられる一対のパワーバスバー２２とを有する。一対のパワーバスバー２２は、前記コネクタ部Ｃ側に設けられた第１端子Ｃ１と電気的に接続されてバッテリユニットＢとモータユニットＭとの間に電源回路が形成される。
切り換えレバー部１２は、その基端部が回動ピン３１によって本体部１１に対して取り付けられ、回動ピン３１を中心として回動可能となっている。切り換えレバー部１２は、その先端部側にコネクタ部Ｃの第２端子Ｃ２と接続可能なインターロック端子３２を有する。ここで、インターロック回路は、前記電源回路中に介在されるリレー回路を有し、前記インターロック端子３２が前記第２端子Ｃ２と導通されていない状態（非導通状態）で電源回路が開状態（オフ）となり、インターロック端子３２と第２端子Ｃ２とが導通された状態（導通状態）で電源回路が閉状態（オン）となる。
また、切り換えレバー部１２は、その先端部にコネクタ部Ｃの係合突部Ｃ３と回動方向において係合する係合爪部３３を有する。係合爪部３３と係合突部Ｃ３とは、所謂スナップフィット構造であって、互いに係合することで切り換えレバー部１２の回動を規制し、本体部１１を固定状態で保持するようになっている。すなわち、切り換えレバー部１２は、本体部１１とコネクタ部Ｃとの固定状態で保持する保持状態と、保持状態を解除して本体部１１を取り外し可能な解除状態とに切り換えることができるようになっている。
また、本実施形態のサービスプラグ１０は、切り換えレバー部１２の先端部に電源遮断部１３が設けられる。
図２〜図４（ａ）（ｂ）に示すように、電源遮断部１３は、火薬式のアクチュエータ４１を有している。アクチュエータ４１は、内部に収容空間を有する略円筒状のシリンダ部４２の内部に配設されたピストン部４３と、衝撃検知センサからの衝突検知信号に基づき火薬の着火燃焼によって燃焼ガスを発生させるガス発生部４４とを有する。
シリンダ部４２は、その内部の収容空間に面する一方の底部４２ａに貫通孔４２ｂが設けられ、他方の底部４２ｃに前記ガス発生部４４を有する。
ピストン部４３は、柱状部４３ａと、柱状部４３ａの端部に設けられる円板部４３ｂとを有する。ピストン部４３は、柱状部４３ａがシリンダ部４２の貫通孔４２ｂに挿通された状態で、前記円板部４３ｂがシリンダ部４２内部に収容されている。柱状部４３ａの直径は、貫通孔４２ｂの内径と略同じ又はやや小さくなっている。円板部４３ｂの直径は、シリンダ部４２の内径と略同じとされ、柱状部４３ａの直径よりも大きく、貫通孔４２ｂの内径よりも大きくなっている。これにより、例えば円板部４３ｂがシリンダ部４２の一方の底部４２ａに近接した場合であっても、貫通孔４２ｂよりも大径の円板部４３ｂが底部４２ａと当接するため、シリンダ部４２内部からピストン部４３が脱落することが抑えられている。
ガス発生部４４は、シリンダ部４２内の収容空間に面する他方の底部４２ｃとピストン部４３との間に設けられるようにして底部４２ｃに取り付けられている。ガス発生部４４は、図示しない衝突検知センサ（サテライトセンサ）から出力される車両Ｖの衝突を検知した旨を知らせる衝突検知信号Ｓに基づき、図示しないイニシエータ（点火装置）によって着火燃焼されるようになっている。なお、ここで言う衝突検知センサは、加速度センサからの加速度（減速度）情報から衝突を判定する判定回路を含んでおり、該判定回路にて衝突と判定された場合にサービスプラグ１０側に出力されるようになっている。
そして、ガス発生部４４において火薬が着火燃焼すると、これに伴って発生する燃焼ガスによってピストン部４３が押圧されることにより、同ピストン部４３がシリンダ部４２内部において貫通孔４２ｂを有する底部４２ａ側に向けて移動するようになる。これにより、ピストン部４３（柱状部４３ａ）の先端部は更に外部に露出してコネクタ部Ｃと当接することで発生する反発力によって切り換えレバー部１２がコネクタ部Ｃから離間する方向に動作してインターロック端子３２と、第２端子Ｃ２との機械的接触が解除されて非導通状態となる。これによって、前述したリレー回路がオフとなって電源回路が開放されて非導通状態となる。
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のサービスプラグ１０は、コネクタ部Ｃに対して取り付けることでコネクタ部Ｃの第１端子Ｃ１に対してパワーバスバー２２が接続され、バッテリユニットＢをインバータユニットＩを介してモータユニットＭと接続する電源回路が構成される。また、電源回路中にはリレー回路のオンオフによって前記電源回路のオンオフを切り換え可能なインターロック回路が設けられる。コネクタ部Ｃの第２端子Ｃ２とサービスプラグ１０のインターロック端子３２とが接続されることでリレー回路がオン状態となって電源回路をオン状態とし、第２端子Ｃ２とサービスプラグ１０のインターロック端子３２とが非接続となることでリレー回路がオフ状態となって電源回路が開状態となる。これによって、バッテリユニットＢからの電力供給を遮断することができる。
また、本実施形態のサービスプラグ１０は、アクチュエータ４１を有する電源遮断部１３が設けられ、衝突検知信号Ｓに基づいてアクチュエータ４１が動作するようになっている。
図４（ａ）に示すように、アクチュエータ４１の作動前においては、ピストン部４３の柱状部４３ａの先端部がコネクタ部Ｃと当接している。このとき、インターロック端子３２と第２端子Ｃ２とは図１に示すように、電気的に接続された状態となっている。
図４（ｂ）に示すように、アクチュエータ４１が作動すると、前記ピストン部４３の円板部４３ｂが底部４２ａ側に押圧されて近接するように移動するようになる。このため、ピストン部４３の柱状部４３ａが更に外部に露出するように動作することで、ピストン部４３とコネクタ部Ｃとの間で反発力が発生する。この反発力により、切り換えレバー部１２の係合爪部３３とコネクタ部Ｃの係合突部Ｃ３との係合状態が解除され、図２に示すようにコネクタ部Ｃから切り換えレバー部１２が離間するように回動動作し、インターロック端子３２と第２端子Ｃ２とが離間されてインターロック端子３２と第２端子Ｃ２とが非導通状態となる。これによって電源回路が開状態となってバッテリユニットＢからの電力供給が遮断されるようになっている。
次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）車両Ｖの衝突検知信号Ｓに基づいて動作するアクチュエータ４１により切り換えレバー部１２のインターロック端子３２を第２端子Ｃ２と非導通状態とすることで電源回路を開状態としてバッテリユニットＢからの電力供給を遮断することができる。このように車両衝突時においてアクチュエータ４１の動作によってバッテリユニットＢからの電力供給を遮断することができるため、安全性を向上できる。
（２）アクチュエータ４１により切り換えレバー部１２が解除状態とすることでインターロック端子３２と第２端子Ｃ２とが非導通状態となって電源回路を開状態とされるため、車両衝突時においてサービスプラグ１０をコネクタ部Ｃから容易に取り外すことができる。
（３）火薬式のアクチュエータ４１を用いることで車両衝突時のバッテリユニットＢからの電力供給を素早く遮断することが可能となる。
（４）車両衝突時の衝撃によって、ワイヤハーネスＷに含まれるプラス側高圧電線とマイナス側高圧電線との芯線同士が直接的に接触、又は、前記各電線が挿通されるシールドパイプの破断片やそれ以外の車両構成部品等、何らかの導体を介して各電線の芯線同士が接続されたことが想定される。しかしながら、本実施形態のサービスプラグ１０によってバッテリユニットＢからの電力供給が遮断されるため、各電線の芯線同士の短絡を抑制できる。
（第２実施形態）
以下に、サービスプラグの第２実施形態について、図面に従って説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。また、本実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明の一部又は全部を省略する。
図５に示すように、本実施形態のサービスプラグ１０は、本体部１１とコネクタ部Ｃとの間に電源遮断部１３を有する中間ユニット５１を有する。
中間ユニット５１には、ハウジング５２内に複数の電源遮断部１３が設けられる。本例では、本体部１１の中間ユニット５１との取付構造と、中間ユニット５１のコネクタ部Ｃとの取付構造が略同じであるため、例えば中間ユニット５１を省略した場合に本体部１１をコネクタ部Ｃに直接取り付けることが可能となっている。中間ユニット５１のハウジング５２には、その端部にコネクタ部Ｃの係合突部Ｃ３と係合する係合爪部５２ａと、切り換えレバー部１２の係合爪部３３が回動方向において係合する係合突部５２ｂとが設けられる。
次に、本実施形態のサービスプラグ１０のメンテナンス時における取り外し工程について説明する。
図６に示すように、切り換えレバー部１２を回動するように操作して切り換えレバー部１２の係合爪部３３と中間ユニット５１の係合突部５２ｂとの係合状態を解除する。これによってインターロック端子３２とコネクタ部Ｃの第２端子Ｃ２とが非導通状態となって、バッテリユニットＢからの電力供給が遮断されるようになっている。
図７に示すように、切り換えレバー部１２を把持して本体部１１を中間ユニット５１から引き抜く。これにより、本体部１１のパワーバスバー２２とコネクタ部Ｃの第１端子Ｃ１とが非導通状態となって、電源回路が開放されてバッテリユニットＢからの電力供給が確実に遮断されるようになっている。
上述したようにメンテナンス等で作業者がサービスプラグ１０を取り外す場合には本体部１１と中間ユニット５１とが分離するようになっている。
次に、本実施形態のサービスプラグ１０の車両衝突時における電力供給の遮断について説明する。
図８に示すように、サービスプラグ１０に入力される衝突検知信号Ｓに基づき、電源遮断部１３のアクチュエータ４１によりピストン部４３が中間ユニット５１からコネクタ部Ｃ側に飛び出すように動作することで、中間ユニット５１がコネクタ部Ｃから分離する、これにより、インターロック端子３２と第２端子Ｃ２とが非導通状態となるとともに、パワーバスバー２２と第１端子Ｃ１とが非導通状態となる。
本実施形態では、上記実施形態の（１）、（３）及び（４）の効果に加えて以下の効果を奏する。
（５）インターロック端子３２と第２端子Ｃ２とを非導通状態とするとともにパワーバスバー２２と第１端子Ｃ１とを非導通状態とすることができるため、電源回路を確実に開状態としてバッテリユニットＢからの電力供給を遮断することができる。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、電源遮断部１３として火薬式のアクチュエータ４１を用いる構成としたが、これに限らない。例えばプッシュソレノイドを用いてピストン部を動作させる機構を採用してもよい。
・上記各実施形態では、切り換えレバー部１２を回動ピン３１を中心として本体部１１に対して回動可能な構成として、切り換えレバー部１２に回動動作によってコネクタ部Ｃの第２端子Ｃ２とインターロック端子３２との電気的接続を導通状態と非導通状態とで切り換える構成としたが、これに限らない。例えば、切り換えレバー部１２をスライドさせることでコネクタ部Ｃの第２端子Ｃ２とインターロック端子３２との電気的接続を導通状態と非導通状態とで切り換える構成としてもよい。このような構成において、切り換えレバー部１２のスライド方向は本体部１１をコネクタ部Ｃから引き抜く方向と交差する方向とし、切り換えレバー部１２を本体部１１に対してスライドさせた後に、切り換えレバー部１２を回動させた後に本体部１１をコネクタ部Ｃから引き抜き可能な構成を付加してもよい。このような構成の一例としては例えば特開２０１２−７９６４４号公報で開示されているサービスプラグがある。
・上記各実施形態では、衝突検知センサからの衝突検知信号Ｓに基づき電源遮断部１３による電力遮断を実施する構成としたが、これに限らない。例えば車両Ｖに搭載されるエアバッグの開動作の際にインフレータのイニシエータ（点火装置）に入力される電流を衝突検知信号として用いる構成を採用してもよい。
・上記各実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
１０…サービスプラグ
１１…本体部
１２…切り換えレバー部
１３…電源遮断部
２２…パワーバスバー
３２…インターロック端子
４１…アクチュエータ
Ｂ…バッテリユニット（バッテリ）
Ｃ…コネクタ部
Ｃ１…第１端子
Ｃ２…第２端子
Ｍ…モータ（負荷）
Ｓ…衝突検知信号
Ｖ…車両

Claims (4)

  1. 車両のバッテリから負荷間の電源回路上に配置されたコネクタ部に対して着脱可能なサービスプラグであって、
    前記コネクタ部の第１端子と接続されて前記電源回路に接続される一対のパワーバスバーを有する本体部と、
    前記コネクタ部の第２端子と導通状態で前記電源回路を閉状態とし、前記コネクタ部の第２端子と非導通状態で前記電源回路を開状態とするインターロック端子を有する切り換えレバー部と、
    前記車両の衝突検知信号に基づいて動作するアクチュエータにより少なくとも前記切り換えレバー部のインターロック端子を前記第２端子と非導通状態として前記電源回路を開状態とする電源遮断部と、
    を備えることを特徴とするサービスプラグ。
  2. 請求項１に記載のサービスプラグにおいて、
    前記切り換えレバー部は、前記本体部に対して回動動作により、前記本体部と前記コネクタ部との固定状態で保持する保持状態と、前記保持状態を解除して前記本体部を取り外し可能な解除状態とに切り換えるものであり、
    前記電源遮断部は、前記アクチュエータにより、前記解除状態とすることで前記切り換えレバー部のインターロック端子を前記第２端子と非導通状態として前記電源回路を開状態とすることを特徴とするサービスプラグ。
  3. 請求項１に記載のサービスプラグにおいて、
    前記電源遮断部は、前記本体部と前記コネクタ部との間に設けられて、前記アクチュエータにより前記切り換えレバー部のインターロック端子を前記第２端子と非導通状態とするとともに前記パワーバスバーを前記第１端子と非導通状態として前記電源回路を開状態とすることを特徴とするサービスプラグ。
  4. 請求項２又は３に記載のサービスプラグにおいて、
    前記電源遮断部の前記アクチュエータは、前記衝突検知信号に基づき作動する火薬式のアクチュエータであることを特徴とするサービスプラグ。
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