電気自動車用ジャンクションボックス

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【発明の名称】	電気自動車用ジャンクションボックス
【発明者】	【氏名】安藤誠二【氏名】今泉克洋
【要約】	【課題】パワーヘッド側の高電圧ラインあるいはユニットの点検または修理等を行う際、パワーヘッド側への高電圧の供給を遮断し、且つ、パワーコンバータ側には高電圧を供給する事が可能であり、また、高電圧ラインに絶縁劣化が認められる場合、絶縁劣化部位を容易に特定することができる電気自動車用ジャンクションボックスを提供すること。【解決手段】パワーコンバータ３のみに電源を供給する第２の高電圧遮断スイッチ９ｂを設ける。また、パワーヘッド２及びパワーコンバータ３へ高電圧直流電流を供給する高電圧回路の絶縁劣化を検出する絶縁劣化センサ１５を、第１の高電圧遮断スイッチ９ａ及び第２の高電圧遮断スイッチ９ｂの上流に設定することとした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】パワーヘッド及びパワーコンバータへの高電圧直流電流の供給をオン／オフするための第１の高電圧遮断スイッチを含んで構成され、バッテリ、前記パワーヘッド、及び前記パワーコンバータとを接続するための電気自動車用ジャンクションボックスにおいて、前記パワーコンバータのみへの高電圧直流電流の供給をオン／オフするための第２の高電圧遮断スイッチを含み、前記第２の高電圧遮断スイッチは、前記第１の高電圧遮断スイッチがオフの時だけ前記パワーコンバータへの高電圧直流電流の供給をオンとすることを特徴とした電気自動車用ジャンクションボックス。
【請求項２】前記第１の高電圧遮断スイッチ及び前記第２の高電圧遮断スイッチの操作レバーを取り外し可能な構成としたことを特徴とした請求項１に記載の電気自動車用ジャンクションボックス。
【請求項３】前記第１の高電圧遮断スイッチ及び前記第２の高電圧遮断スイッチの操作レバーを共有し、それぞれ差し替えて使うことを特徴とした請求項２に記載の電気自動車用ジャンクションボックス。
【請求項４】前記第１の高電圧遮断スイッチは、前記第２の高電圧遮断スイッチがオフの時だけ前記パワーヘッド及びパワーコンバータへの高電圧直流電流の供給をオンとすることを特徴とした請求項１に記載の電気自動車用ジャンクションボックス。
【請求項５】前記パワーヘッド及びパワーコンバータへ高電圧直流電流を供給する高電圧回路の絶縁劣化を検出する絶縁劣化センサを、前記第１の高電圧遮断スイッチ及び前記第２の高電圧遮断スイッチの上流に設置することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電気自動車用ジャンクションボックス。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気を動力源として走行する電気自動車に使用され、高電圧バッテリからの高電圧直流電流をパワーヘッド及びパワーコンバータに分配、供給するジャンクションボックスの内部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気自動車用ジャンクションボックスとしては、例えば日産自動車株式会社発行の「新型車解説書ＮＩＳＳＡＮハイパーミニＥＡ０型車（資料コードＦ０５３９１７）のＢ－１９頁」に示すものが知られている。図５はこの従来の電気自動車用ジャンクションボックスを含む高電圧回路のシステム構成図を簡単に示したものである。０１はバッテリであり、後述するパワーヘッド０２及びパワーコンバータ０３に高電圧直流電流を供給している。０２はパワーヘッドであり、バッテリ０１の直流電力を三相交流電力に変換し、駆動用モータ０４に供給すると共に、駆動用モータ０４の発生トルクを制御する。駆動用モータ０４で発生する駆動力は減速機０５、ドライブシャフト０６を介してタイヤ０７に伝達される。０３はパワーコンバータであり、コンバージョンボックス０３ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ０３ｂ、Ａ／Ｃインバータ０３ｃで構成される。コンバージョンボックス０３ａは、図示しない充電ポートからの高周波交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ０３ｂは、高電圧直流電圧を１２Ｖ直流電圧に変換し、図示しない１２Ｖバッテリや車両電装品の電源として供給する。Ａ／Ｃインバータ０３ｃは、図示しないエアコン用電動コンプレッサ駆動用として使用される。パワーヘッド０２及びパワーコンバータ０３は、ジャンクションボックス０８を介してバッテリ０１と接続されている。ジャンクションボックス０８は、高電圧遮断スイッチ０９及び操作レバー０１０、絶縁劣化センサ０１１で構成されている。図５において、操作レバー０１０を高電圧遮断スイッチ０９に差し込み、高電圧遮断スイッチ０９をオンにすることにより、パワーヘッド０２、及びパワーコンバータ０３への高電圧の供給を開始し、操作レバー０１０を引き抜き、高電圧遮断スイッチ０９をオフすることにより供給を遮断する事ができる。また、パワーヘッド０２、及びパワーコンバータ０３内での絶縁劣化を絶縁劣化センサ０１１にて監視している。絶縁劣化センサ０１１は高電圧回路のプラス－マイナス間の抵抗を計測しており、絶縁劣化が発生している場合は、計測値が所定の値よりも小さくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】パワーヘッド０２側を点検、または修理等を行う際、パワーヘッド０２に高電圧を掛けたまま作業を行うと危険を伴う可能性があるため、高電圧遮断スイッチ０９をオフし、高電圧を遮断してから作業を行う必要がある。しかし、高電圧遮断スイッチ０９をオフしてしまうとパワーコンバータ０３への高電圧も遮断されてしまうため、例えば、パワーヘッド０２側の高電圧ラインの点検を行いつつ、一方で他の人がＤＣ／ＤＣコンバータ０３ｂの下流に接続されているコントロールユニット群の入出力信号の確認を行う等、パワーヘッド０２側の作業とパワーコンバータ０３側の作業を並行して行う事ができず、作業効率が悪かった。また、パワーヘッド０２又はパワーコンバータ０３に対して、独立して高電圧を供給する事が出来なかったため、絶縁劣化センサ０１１により絶縁劣化が検知された場合、絶縁劣化がパワーヘッド０２、パワーコンバータ０３のどちらで発生しているかを特定する事が困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、パワーヘッド側の例えば高電圧ライン等の点検または修理を行う際、パワーヘッド側への高電圧の供給を遮断し、且つ、パワーコンバータ側には高電圧を供給する事が可能であり、また、高電圧ラインに絶縁劣化が認められる場合、絶縁劣化部位を容易に特定することができることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載の発明は、パワーヘッド及びパワーコンバータへの高電圧直流電流の供給をオン／オフするための第１の高電圧遮断スイッチを含んで構成され、バッテリ、前記パワーヘッド及びパワーコンバータとを接続するための電気自動車用ジャンクションボックスにおいて、前記パワーコンバータのみへの高電圧直流電流の供給をオン／オフするための第２の高電圧遮断スイッチを含み、前記第２の高電圧遮断スイッチは、前記第１の高電圧遮断スイッチがオフの時だけ前記パワーコンバータへの高電圧直流電流の供給をオンとする様に構成されている。また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載された電気自動車用ジャンクションボックスにおいて、第１の高電圧遮断スイッチ及び第２の高電圧遮断スイッチの操作レバーを取り外し可能な構成としたものである。
【０００６】また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載された電気自動車用ジャンクションボックスにおいて、第１の高電圧遮断スイッチ及び前記第２の高電圧遮断スイッチの操作レバーを共有し、それぞれ差し替えて使う様に構成したものである。また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載された電気自動車用ジャンクションボックスにおいて、第１の高電圧遮断スイッチは、第２の高電圧遮断スイッチがオフの時だけパワーヘッド及びパワーコンバータへの高電圧直流電流の供給をオンとする構成としたものである。また、請求項５に記載の発明は、請求項１～４のいずれか１項に記載された電気自動車用ジャンクションボックスにおいて、パワーヘッド及びパワーコンバータへ高電圧直流電流を供給する高電圧回路の絶縁劣化を検出する絶縁劣化センサを、第１及び第２の高電圧遮断スイッチの上流に設定する様に構成したものである。
【０００７】
【作用】請求項１に記載の発明では、パワーコンバータ側のみに高電圧直流電流を供給することができる第２の高電圧遮断スイッチを設けたことにより、パワーヘッド側への高電圧直流電流を遮断すると共に、パワーコンバータ側へは高電圧直流電流を供給する事ができる。また、第１の高電圧遮断スイッチがオフの時だけ第２の高電圧遮断スイッチがオンとするように構成したため、不用意に第２の高電圧遮断スイッチがオンする事が避けられる。請求項２に記載の発明では、第１の高電圧遮断スイッチ及び第２の高電圧遮断スイッチの操作レバーを取り外し可能な構成としたため、各高電圧遮断スイッチのオン／オフの状態を作業者が容易に識別できるようになる。
【０００８】請求項３に記載の発明では、第１の高電圧遮断スイッチ及び第２の高電圧遮断スイッチの操作レバーを共有することにより、必然的に第１の高電圧遮断スイッチをオフしてから第２の高電圧遮断スイッチをオンすることになり、また、逆に第２の高電圧遮断スイッチをオフしてから第１の高電圧遮断スイッチをオンすることになる。さらに、操作レバーが一つで済む。請求項４に記載の発明では、第２の高電圧遮断スイッチがオフの時だけ第１の高電圧遮断スイッチがオンとするように構成したため、不用意に第１の高電圧遮断スイッチがオンする事が避けられる。請求項５に記載の発明では、絶縁劣化センサを第１の高電圧遮断スイッチ及び第２の高電圧遮断スイッチの上流に設置したため、第１の高電圧遮断スイッチがオンの状態で絶縁劣化センサが絶縁劣化を検知した際、第１の高電圧遮断スイッチをオフし、第２の高電圧遮断スイッチをオンにした時にも絶縁劣化を検知し続けていた場合には、パワーコンバータ側に絶縁劣化が生じている事が識別できる。
【０００９】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の発明によれば、パワーヘッド及びパワーコンバータ双方への高電圧直流電流の供給をオン／オフする第１の高電圧遮断スイッチの他に、パワーコンバータのみへの高電圧直流電流の供給をオン／オフする第２の高電圧遮断スイッチを設け、第２の高電圧遮断スイッチは、第１の高電圧遮断スイッチがオフの時だけオンとなる様に構成することにより、パワーヘッド側の点検や修理等を行う際に、パワーヘッド側への高電圧直流電流の供給を遮断し、且つ、パワーコンバータ側への高電圧直流電流の供給を行う事ができるようになり、パワーヘッド側の点検を行いつつ、パワーコンバータ側の点検や充電を行う等、作業の効率を上げる事が可能となる。また、請求項２記載の発明によれば、両高電圧遮断スイッチの操作レバーを取り外し可能な構成としたため、各高電圧遮断スイッチの状態が目視で容易に識別できるようになり、誤操作が防止でき、安全な作業が可能となる。
【００１０】また、請求項３記載の発明によれば、請求項２に記載の効果に加え、操作レバーを共有する事によりコスト低減の効果が得られる。また、請求項４記載の発明によれば、第１の高電圧遮断スイッチ及び第２の高電圧遮断スイッチにおいて、双方同時にオンする事ができない構成としたため、不用意にスイッチをオンする事が避けられ、安全に作業を行う事が可能となる。また、請求項５記載に記載の発明によれば、絶縁劣化センサを、第１の高電圧遮断スイッチ及び第２の高電圧遮断スイッチよりも上流に設置し、絶縁劣化センサが絶縁劣化を検知した際、第１の高電圧遮断スイッチの状態及び第２の高電圧遮断スイッチの状態を適宜切換える事により、パワーヘッド側あるいはパワーコンバータ側のどちらに絶縁劣化が発生しているかを識別する事が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の実施の形態により本発明が限定されるものではない。
＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形態１を示すシステム構成図である。１はバッテリであり、後述するパワーヘッド２及びパワーコンバータ３に高電圧直流電流を供給している。２はパワーヘッドであり、バッテリ１の直流電力を三相交流電力に変換し、駆動用モータ４に供給すると共に、駆動用モータ４の発生トルクを制御する。駆動用モータ４で発生する駆動力は減速機５、ドライブシャフト６を介してタイヤ７に伝達される。
【００１２】３はパワーコンバータであり、コンバージョンボックス３ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３ｂ、Ａ／Ｃインバータ３ｃで構成される。コンバージョンボックス３ａは、図示しない充電ポートからの高周波交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３ｂは、高電圧直流電圧を１２Ｖ直流電圧に変換し、図示しない１２Ｖバッテリや車両電装品の電源として供給する。Ａ／Ｃインバータ３ｃは、図示しないエアコン用電動コンプレッサ駆動用として使用される。パワーヘッド２及びパワーコンバータ３は、ジャンクションボックス８を介してバッテリ１と接続されている。
【００１３】図１に示すとおり、バッテリ１からの高電圧ラインには、ジャンクションボックス８を介して、パワーヘッド２及びパワーコンバータ３が接続されている。また、ジャンクションボックス８の内部において、バッテリ１からの高電圧直流電流の供給経路には、パワーヘッド２及びパワーコンバータ３への供給をオン／オフする第１の高電圧遮断スイッチ９ａと、パワーコンバータ３のみに供給する第２の高電圧遮断スイッチ９ｂとが接続されている。
【００１４】バッテリ１からパワーヘッド２及びパワーコンバータ３に高電圧直流電流を供給する経路としては、充電抵抗リレー１０、充電抵抗１１を介して高電圧直流電流を供給する第１の経路と、メインリレー１２を介して供給する第２の経路がある。第１の経路は、図示しないキースイッチがオンになった直後に使用される。キースイッチオン直後の過大電流からシステムを保護するため、充電抵抗リレー１０及びメインリレー１３をオンし、充電抵抗１１を通じてパワーヘッド２及びパワーコンバータ３に高電圧直流電流を供給する。同時に、パワーヘッド２の内部に設置されている図示しないコンデンサを充電している。このコンデンサは、パワーヘッド２への電力供給の安定性向上を目的として設置されている。コンデンサの充電完了後、つまり、キースイッチオンから所定時間経過後、メインリレー１２をオン、充電抵抗リレー１０をオフする事により第２の経路となり、高電圧直流電流を直接パワーヘッド２及びパワーコンバータ３に供給する。充電抵抗リレー１０、メインリレー１２及びメインリレー１３は、図示しないコントロールユニットがキースイッチのオン／オフ状態を識別して制御している。
【００１５】図２は車両が通常運行に使用されている状態を示している。操作レバー１４は第１の高電圧遮断スイッチ９ａに取り付けられており、第２の高電圧遮断スイッチ９ｂには取り付けられていない。その結果、第１の高電圧遮断スイッチ９ａがオン、第２の高電圧遮断スイッチ９ｂはオフとなっている。この時、高電圧直流電流は太線で示す様に、第１の高電圧遮断スイッチ９ａを介してパワーヘッド２、およびパワーコンバータ３に供給されるため、通常運行が可能となる。
【００１６】一方、図３はパワーヘッド２の点検や修理等を行うときの状態である。操作レバー１４は第２の高電圧遮断スイッチ９ｂに取り付けられており、第１の高電圧遮断スイッチ９ａには取り付けられていない。その結果、第１の高電圧遮断スイッチ９ａがオフ、第２の高電圧遮断スイッチ９ｂがオンとなっている。この場合、高電圧直流電流は太線で示す様に、第２の高電圧遮断スイッチ９ｂを介してパワーコンバータ３のみに供給され、パワーヘッド２の点検や修理等を行っている時でもパワーコンバータ３に高電圧直流電流を供給する事が可能となる。
【００１７】また、絶縁劣化センサ１５は第１の高電圧遮断スイッチ９ａ及び第２の高電圧遮断スイッチ９ｂと、充電抵抗リレー１０、メインリレー１２及びメインリレー１３との間に設置されており、パワーヘッド２及びパワーコンバータ３の絶縁劣化を監視している。絶縁劣化センサ１５は高電圧回路のプラス－マイナス間の抵抗を計測しており、絶縁劣化が発生している場合は、計測値が所定の値よりも小さくなる。図２の状態で絶縁劣化センサ１５により絶縁劣化が検知された場合、高電圧直流電流が供給されているパワーヘッド２、パワーコンバータ３のいずれかで絶縁劣化が発生していることになるが、どちらで発生しているかを判別する事は出来ない。このとき、操作レバー１４を入替えて図３の状態とし、この状態でも絶縁劣化が検知され続けた場合は、パワーコンバータ３に絶縁劣化が発生している事が特定できる。逆に、絶縁劣化が検知されなくなった場合は、パワーヘッド２に絶縁劣化が発生している事が特定できる。
【００１８】＜実施の形態２＞図４は本発明の実施の形態２を示すシステム構成図である。なお、実施の形態１と同じものには同一の符号を付してその説明は省略する。本実施の形態では、実施の形態１における高電圧遮断スイッチの形態を変えたものであり、プラス側とマイナス側が連動して切換え可能な形態となっている。スイッチ９ｃを端子１６側に倒すとスイッチ９ｄも連動して端子１７側に倒れる。その結果、パワーヘッド２及びパワーコンバータ３に高電圧直流電流が供給され、通常運行が可能となる。逆にスイッチ９ｃを端子１８側に倒すとスイッチ９ｄはオープン状態になり、パワーヘッド２のアース回路がオープンになると共にパワーコンバータ３のみに高電圧直流電流が供給される。

【出願人】	【識別番号】０００００３９９７【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】	平成１２年９月２８日（２０００．９．２８）
【代理人】
【公開番号】	特開２００２－１１２４０１（Ｐ２００２－１１２４０１Ａ）
【公開日】	平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【出願番号】	特願２０００－２９６３７５（Ｐ２０００－２９６３７５）