複合プラグおよび電気回路システム
【課題】電気回路の複数の箇所を容易に導通状態または非導通状態とすることを可能としたプラグ、およびそのようなプラグを適用したシステムを提供する。
【解決手段】導電性部材によって接続された２つの導体片を備え、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子へ接触させることによって当該２つの回路端子の間を導通状態とし、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子から隔離することによって、当該２つの回路端子の間を非導通状態とするプラグを複数備える複合プラグにおいて、複数のプラグは共通の筐体に取り付けられる。
【解決手段】導電性部材によって接続された２つの導体片を備え、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子へ接触させることによって当該２つの回路端子の間を導通状態とし、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子から隔離することによって、当該２つの回路端子の間を非導通状態とするプラグを複数備える複合プラグにおいて、複数のプラグは共通の筐体に取り付けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路の一部を導通状態または非導通状態とするためのプラグ、およびそのようなプラグを適用したシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータによって駆動される車両が広く用いられている。そのような車両は、モータに電力を供給するための電池と、電池が出力する電力を調整してモータに供給する電力調整回路を備える。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１４７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両に搭載される電池は、車両を駆動するために必要な電力を供給するための高い電圧を出力する。したがって、電池および電力調整回路は、部品の交換、点検、修理等の作業において、高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる構成であることが好ましい。
【０００５】
本発明は、このような課題に対してなされたものであり、電気回路の複数の箇所を容易に導通状態または非導通状態とすることを可能としたプラグ、およびそのようなプラグを適用したシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る複合プラグは、導電性部材によって接続された２つの導体片を備え、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子へ接触させることによって当該２つの回路端子の間を導通状態とし、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子から隔離することによって、当該２つの回路端子の間を非導通状態とするプラグ、を複数備え、 複数の前記プラグのうちの１つである第１プラグは、車両を駆動するモータに電力を供給する回路である第１電力回路に含まれる２つの回路端子の間を導通状態または非導通状態とし、複数の前記プラグのうちの１つであり前記第１プラグとは異なる第２プラグは、前記モータに供給する電力を増加させるために前記第１電力回路とは別に設けられた第２電力回路に含まれる２つの回路端子の間を導通状態または非導通状態とし、複数の前記プラグは、共通の固定部材に固定されることを特徴とする複合プラグ。
【０００７】
また、本発明に係る複合プラグにおいては、前記第１電力回路は、前記モータに電力を供給するための電池を備え、前記電池は、非導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力されない状態とし、導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力される状態とする２つの回路端子を備えることが好適である。
【０００８】
また、本発明に係る複合プラグにおいては、前記第２電力回路は、前記モータに供給する電力を蓄積するためのキャパシタを備え、前記キャパシタは、非導通状態とすることによって前記キャパシタが電荷の充放電を行わない状態とし、導通状態とすることによって前記キャパシタが電荷の充放電を行う状態とする２つの回路端子を備えることが好適である。
【０００９】
また、本発明に係る複合プラグにおいては、前記第１電力回路および前記第２電力回路のそれぞれは、前記モータに電力を供給するための電池を備え、前記電池は、非導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力されない状態とし、導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力される状態とする２つの回路端子を備えることが好適である。
【００１０】
また、本発明に係る複合プラグにおいては、前記導電性部材は、所定の電流が流れることによって遮断状態となるヒューズとすることが好適である。
また、本発明に係る電気回路システムは、前記複合プラグと、前記第１電力回路と、前記第２電力回路と、前記第１電力回路および前記第２電力回路を収納する電気回路筐体と、を備え、前記複合プラグが前記電気回路筐体に装着されると共に、前記第１プラグは、前記第１電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を導通状態とし、前記第２プラグは、前記第２電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を導通状態とし、前記複合プラグが前記電気回路筐体から取り外されると共に、前記第１プラグは、前記第１電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を非導通状態とし、前記第２プラグは、前記第２電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を非導通状態とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電気回路の複数の箇所を容易に導通状態または非導通状態とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明の第１の実施形態に係る車両駆動システム１００の構成を示す。車両駆動システム１００は、複合プラグ１０、電池ユニット１２、電力回路ユニット１４、キャパシタユニット１６、およびモータ１８を備えて構成される。電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６は、所定の位置に近接して配置される。複合プラグ１０は、電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６に後述する態様で取り付けられる。
【００１３】
図２に複合プラグ１０の斜視図を示す。また、図３（ａ）に図２の一点鎖線で描かれた直線ＡＢを含む断面Ｓ１から複合プラグ１０の内部を見た図を、図３（ｂ）に図２の一点鎖線で描かれた直線ＣＤを含む断面Ｓ２から複合プラグ１０の内部を見た図を、図３（ｃ）に図２の一点鎖線で描かれた直線ＥＦを含む断面Ｓ３から複合プラグ１０の内部を見た図を示す。
【００１４】
複合プラグ１０は、プラグケース１０Ｃ、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ、ヒューズＦ１およびＦ２を備えて構成される。
【００１５】
導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄは金属等の導電材料で形成される。延伸方向に垂直な断面の形状は任意の形状とすることができ、ここでは円形であるものとする。導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄの一方の端には、ヒューズを取り付けるためのヒューズ固定部ＦＦが設けられる。ヒューズ固定部ＦＦは、１対の長方形の金属の平板を平行に対向させ、対向する２枚の平板の近接する縁を更にもう１枚の長方形の金属の平板でつなぎ合わせた、Ｕ字型の形状を有する部材によって形成することができる。
【００１６】
プラグケース１０Ｃは、平板部１０−１および容器部１０−２を備えて構成される。平板部１０−１および容器部１０−２はプラスチック、磁器等の絶縁材料によって形成することが好適である。
【００１７】
平板部１０−１には、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄが取り付けられる。導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄは、ヒューズ固定部ＦＦが設けられる端がプラグケース１０Ｃの内側に収納されるよう平板部１０−１を貫通する。導体棒ＳａおよびＳｂのそれぞれのプラグケース１０Ｃの外側へ突出した部分は、電池ユニット１２に設けられ導体棒を固定するジャックに挿入される。導体棒ＳｃおよびＳｄのそれぞれのプラグケース１０Ｃの外側へ突出した部分は、キャパシタユニット１６に設けられ導体棒を固定するジャックに挿入される。そのため、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄの位置は、電池ユニット１２に設けられるジャックの位置、キャパシタユニット１６に設けられるジャックの位置、および電池ユニット１２とキャパシタユニット１６の配置に基づいて定められる。さらに、平板部１０−１の形状は、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄの配置に基づいて定められる。
【００１８】
容器部１０−２は、開口が平板部１０−１と同一の形状を有する容器の形状に形成される。容器部１０−２の開口には平板部１０−１が接合され、平板部１０−１および容器部１０−２はケースを形成する。
【００１９】
ヒューズＦ１は端子Ｔ１およびＴ２を備える。端子Ｔ１およびＴ２はそれぞれ、導体棒ＳａおよびＳｂのヒューズ固定部ＦＦに電気的接触を実現しつつ固定される。ヒューズＦ１は、端子Ｔ１およびＴ２を介して流れる電流の値が所定値を超えると遮断状態となる。ヒューズＦ２は、ヒューズＦ１と同一の構成および機能を有し、端子Ｔ１およびＴ２はそれぞれ、導体棒ＳｃおよびＳｄのヒューズ固定部ＦＦに電気的接触を実現しつつ固定される。
【００２０】
このような構成によれば、導体棒ＳａおよびＳｂによって、複合プラグ１０を電池ユニット１２に取り付けることができ、導体棒ＳｃおよびＳｄによって、複合プラグ１０をキャパシタユニット１６に取り付けることができる。
【００２１】
また、ヒューズＦ１は、導体棒ＳａおよびＳｂを介してプラグケース１０Ｃ内に固定して収納され、ヒューズＦ２は、導体棒ＳｃおよびＳｄを介してプラグケース１０Ｃ内に固定して収納される。そして、導体棒ＳａおよびＳｂのそれぞれのプラグケース１０Ｃの外側へ突出した部分をヒューズＦ１に電気的に接続するための端子とし、導体棒ＳｃおよびＳｄのそれぞれのプラグケース１０Ｃの外側へ突出した部分をヒューズＦ２に電気的に接続するための端子とすることができる。
なお、ここでは、容器部１０−２に平板部１０−１を接合した複合プラグ１０について説明した。このような複合プラグ１０の他、容器部１０−２のような覆いを設けず平板部１０−１のような導体棒を固定する部材のみで構成された複合プラグを構成することも可能である。
【００２２】
図４（ａ）に電池ユニット１２の内部を、図１の一点鎖線で描かれた直線ＧＨを含む断面Ｓ５から見た図を示す。
【００２３】
電池ユニット１２は、電池ケース１２Ｃ、ジャックＪａおよびＪｂ、電池ブロック１２−１および１２−２、ならびに電池端子ｈｔおよびｃｄを備えて構成される。
【００２４】
電池ケース１２Ｃは、キャパシタユニット１６と近接して配置することができる形状に形成される。本実施形態においては、電池ケース１２Ｃは６面体形状に形成され、その１つの面として端子取り付け板１２Ｐを含む。端子取り付け板１２ＰにはジャックＪａおよびＪｂならびに電池端子ｈｔおよびｃｄが取り付けられる。
【００２５】
ジャックＪａおよびＪｂは、導体棒Ｓａと導体棒Ｓｂとの間の距離と同一の距離を隔てて端子取り付け板１２Ｐに取り付けられる。図５にジャックＪａの構成例を断面図を以て示す。ジャックＪａは、導体筒Ｐ、ジャック端子ＴＪ、バネ切片Ｂを備える。導体筒Ｐは導体によって筒状に形成される。導体筒Ｐの延伸方向に垂直な断面の形状は、複合プラグ１０の導体棒の断面の形状と同一とする。導体筒Ｐは片方の開口が電池ケース１２Ｃの外側を臨むよう端子取り付け板１２Ｐに取り付けられる。ジャック端子ＴＪおよびバネ切片Ｂは電池ケース１２Ｃの外側を臨む側とは反対側の導体筒Ｐの端に取り付けられる。導体筒Ｐに複合プラグの導体棒Ｓａが挿入され導体棒Ｓａがバネ切片Ｂに接触すると共に、バネ切片Ｂは導体棒Ｓａを付勢力によって固定する。これによって、ジャック端子ＴＪと導体棒Ｓａとが電気的に接続される。ジャックＪｂは、ジャックＪａと同一の構成および機能を有し、ジャックＪｂには複合プラグ１０の導体棒Ｓｂが挿入される。
【００２６】
このような構成によって、電池ユニット１２に複合プラグ１０を取り付けることが可能となる。複合プラグ１０を取り付けることで、ジャックＪａのジャック端子ＴＪとジャックＪｂのジャック端子ＴＪとの間はヒューズＦ１によって導通状態となる。
【００２７】
電池ブロック１２−１および１２−２は、電池ケース１２Ｃの内部に固定して収納される。電池ブロック１２−１および１２−２はそれぞれ１つの電池として機能する。電池ブロック１２−１の高電位側の端子は電池端子ｈｔに接続され、電池ブロック１２−１の低電位側の端子はジャックＪａの端子ＴＪに接続される。電池ブロック１２−２の高電位側の端子はジャックＪｂの端子ＴＪに接続され、電池ブロック１２−２の低電位側の端子は電池端子ｃｄに接続される。
【００２８】
電池ユニット１２に複合プラグ１０が取り付けられた状態では、ジャックＪａおよびＪｂを介して、電池ブロック１２−１と電池ブロック１２−２は直列に接続される。この状態で電池ユニット１２は、電池ブロック１２−１の出力電圧と電池ブロック１２−２の出力電圧との和に相当する電圧を電池端子ｈｔと電池端子ｃｄとの間から出力する。
【００２９】
電池ユニット１２では、電池ブロック１２−１および１２−２を直列に接続することによって出力する電圧を増大させている。電池ユニット１２は、３個以上の電池ブロックを直列に接続した構成とすることもできる。この場合、３個以上の電池ブロックのうち２つが、ジャックＪａおよびＪｂを介して直列に接続される構成とすればよい。
【００３０】
電力回路ユニット１４は、回路ケース１４Ｃ、電源端子１４ａおよび１４ｂ、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂ、コンバータ回路２２、インバータ回路２４、交流端子ｕ，ｖ，ｗ、ならびにキャパシタ接続端子ＣａおよびＣｂを備えて構成される。
【００３１】
回路ケース１４Ｃは、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂ、コンバータ回路２２、ならびにインバータ回路２４を固定して収納する。回路ケース１４Ｃには電源端子１４ａおよび１４ｂ、交流端子ｕ，ｖ，およびｗ、ならびにキャパシタ接続端子ＣａおよびＣｂが取り付けられる。
【００３２】
スイッチ２０ａは端子ｅおよびｆを備える。スイッチ２０ａは、端子ｅと端子ｆとの間を導通状態とするか、端子ｅと端子ｆとの間を遮断状態とするかを選択する。スイッチ２０ｂ，２６ａおよび２６ｂはスイッチ２０ａと同一の構成および機能を有する。
【００３３】
コンバータ回路２２は、端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄを備える。コンバータ回路２２は、端子２２ａと端子２２ｂとの間に印加された電圧を昇圧して端子２２ｃと端子２２ｄとの間に出力する。
【００３４】
インバータ回路２４は、直流端子２４ａおよび２４ｂを備える。インバータ回路２４は、直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に印加された直流電圧を３相交流電圧に変換して交流端子ｕ，ｖ，およびｗに出力する。
【００３５】
電力回路ユニット１４の各構成部の電気的な接続について説明する。スイッチ２０ａの端子ｅは電源端子１４ａに接続され、スイッチ２０ｂの端子ｅは電源端子１４ｂに接続される。スイッチ２０ａの端子ｆはコンバータ回路２２の端子２２ａに接続され、スイッチ２０ｂの端子ｆはコンバータ回路２２の端子２２ｂに接続される。コンバータ回路２２の端子２２ｃはインバータ回路２４の直流端子２４ａに接続され、コンバータ回路２２の端子２２ｄはインバータ回路２４の直流端子２４ｂに接続される。スイッチ２６ａの端子ｅはキャパシタ接続端子Ｃａに接続され、スイッチ２６ｂの端子ｅはキャパシタ接続端子Ｃｂに接続される。スイッチ２６ａの端子ｆはインバータ回路２４の直流端子２４ａに接続され、スイッチ２６ｂの端子ｆはインバータ回路２４の端子２４ｂに接続される。
【００３６】
スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂが導通状態とされたときの電力回路ユニット１４の動作について説明する。電源端子１４ａと電源端子１４ｂとの間に印加された電圧は、スイッチ２０ａおよび２０ｂを介してコンバータ回路２２の端子２２ａと端子２２ｂとの間に印加される。コンバータ回路２２は、直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に昇圧した電圧を出力する。また、コンバータ回路２２は、スイッチ２６ａおよび２６ｂを介してキャパシタ接続端子Ｃａとキャパシタ接続端子Ｃｂとの間に昇圧した電圧を出力する。インバータ回路２４は、直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に印加された電圧を３相交流電圧に変換し、交流端子ｕ，ｖおよびｗに出力する。
【００３７】
図４（ｂ）にキャパシタユニット１６の内部を、図１の一点鎖線で描かれた直線ＩＫを含む断面Ｓ４から見た図を示す。
【００３８】
キャパシタユニット１６は、キャパシタケース１６Ｃ、キャパシタ１６−１および１６−２、ジャックＪｃおよびＪｄ、ならびに端子１６ａおよび１６ｂを備えて構成される。キャパシタユニット１６は、電力回路ユニット１４の外部からインバータ回路２４に接続することで、電力回路ユニット１４が出力することができる電力を増加させるものである。
【００３９】
キャパシタケース１６Ｃは、電池ユニット１２と近接して配置することができる形状に形成される。本実施形態においては、キャパシタケース１６Ｃは６面体形状に形成され、その１つの面として端子取り付け板１６Ｐを含む。端子取り付け板１６ＰにはジャックＪｃおよびＪｄ、ならびに端子１６ａおよび１６ｂが取り付けられる。
【００４０】
ジャックＪｃおよびＪｄは、電池ユニット１２のジャックＪａと同一の構成および機能を有する。ジャックＪｃおよびＪｄには、それぞれ複合プラグ１０の導体棒ＳｃおよびＳｄが挿入される。ジャックＪｃおよびＪｄは、導体棒Ｓｃと導体棒Ｓｄとの間の距離と同一の距離を隔て、電池ユニット１２とキャパシタユニット１６とを重ねて配置した状態で、それぞれ複合プラグの導体棒ＳｃおよびＳｄが挿入することができるよう端子取り付け板１６Ｐに取り付けられる。
【００４１】
このような構成によって、キャパシタユニット１６に複合プラグ１０を取り付けることが可能となる。複合プラグ１０を取り付けることで、ジャックＪｃのジャック端子ＴＪとジャックＪｄのジャック端子ＴＪとの間はヒューズＦ２によって導通状態となる。
【００４２】
キャパシタ１６−１および１６−２は、キャパシタケース１６Ｃの内部に固定して収納される。キャパシタ１６−１の片方の端子は端子１６ａに接続され、端子１６ａが接続されていない側のキャパシタ１６−１の端子はジャックＪｃの端子ＴＪに接続される。キャパシタ１６−２の片方の端子はキャパシタ端子１６ｂに接続され、キャパシタ端子１６ｂが接続されていない側のキャパシタ１６−２の端子はジャックＪｄの端子ＴＪに接続される。
【００４３】
キャパシタユニット１６に複合プラグ１０が取り付けられた状態では、ジャックＪｃおよびＪｄを介して、キャパシタ１６−１とキャパシタ１６−２は直列に接続される。この状態でキャパシタユニット１６は端子１６ａおよび１６ｂから電荷を充電し、または放電することができる。
【００４４】
キャパシタユニット１６では、キャパシタ１６−１および１６−２が直列に接続されるため、それぞれに要求される耐電圧を低減することができる。キャパシタユニット１６は、３個以上のキャパシタを直列に接続した構成とすることもできる。この場合、３個以上のキャパシタのうち２つが、ジャックＪｃおよびＪｄを介して直列に接続される構成とすればよい。
【００４５】
電池ユニット１２、電力回路ユニット１４、キャパシタユニット１６、およびモータ１８の電気的な接続、ならびに動作について図１を参照して説明する。
【００４６】
電池ユニット１２の電池端子ｈｔおよびｃｄは、それぞれ電力回路ユニット１４の電源端子１４ａおよび１４ｂに接続される。電力回路ユニット１４の交流端子ｕ，ｖ，およびｗにはモータ１８が接続される。
【００４７】
電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６は、複合プラグ１０を取り付けることが可能なように配置される。本実施形態では、電池ユニット１２の上にキャパシタユニット１６を重ねて配置した状態で複合プラグ１０を取り付けることが可能である。
【００４８】
電池ユニット１２、キャパシタユニット１６等の交換、車両駆動システム１００の点検、修理等を行う場合を除き、複合プラグ１０は、電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６に取り付けた状態とする。
【００４９】
車両を走行させるときには、電力回路ユニット１４のスイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂを導通状態とする。電池ユニット１２は、電力回路ユニット１４の電源端子１４ａと電源端子１４ｂとの間に電圧を印加する。電力回路ユニット１４は、電圧を昇圧してキャパシタユニット１６を充電し、昇圧された電圧およびキャパシタユニット１６に充電された電圧を３相交流電圧に変換して交流端子ｕ，ｖ，およびｗを介してモータ１８に出力する。モータ１８は３相交流電圧に基づいて回転し車両を走行させる。
【００５０】
電池ユニット１２、キャパシタユニット１６等の交換、車両駆動システム１００の点検、修理等を行うときには、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂを遮断状態とすると共に、複合プラグ１０を電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６から取り外す。これによって、電池ブロック１２−１と電池ブロック１２−２は切り離され、電池端子ｈｔと電池端子ｃｄとの間に電圧が出力されない状態となる。さらに、キャパシタ１６−１とキャパシタ１６−２は切り離され、キャパシタ１６−１および１６−２に電荷が残存していたとしても端子１６ａと端子１６ｂとの間に電圧が出力されない状態となる。
【００５１】
このような構成によれば、複合プラグ１０を取り外すという簡単な作業によって、電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６を電圧が出力されない状態とすることができる。これによって、電池ユニット１２、キャパシタユニット１６等の交換、電力駆動システム１００の点検、修理等の作業において、高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる。また、例えば、遮断状態とならない故障がスイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａまたは２６ｂに生じている場合であっても、電力回路ユニット１４の点検、修理等の際の高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる。
【００５２】
さらに、車両駆動システム１００に含まれる回路の故障等により、複合プラグ１０に備えられているヒューズに所定値以上の電流が流れ遮断状態となったときには、電池ユニット１２またはキャパシタユニット１６は電圧が出力されない状態となる。これによって、車両駆動システム１００の２次的な故障を回避することができる。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両駆動システム１０２について説明する。図６に車両駆動システム１０２の構成を示す。車両駆動システム１０２は、複合プラグ１０、電池ユニット１２、補助電池ユニット２８、電力回路ユニット１４Ａ、およびモータ１８を備えて構成される。
【００５４】
車両駆動システム１０２は、車両駆動システム１００の電力回路ユニット１４を電力回路ユニット１４Ａに、キャパシタユニット１６を補助電池ユニット２８にそれぞれ置き換えたものである。図１の車両駆動システム１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
補助電池ユニット２８は、電池ユニット１２と同一の構成および機能を有する。複合プラグ１０は、電池ユニット１２の上に補助電池ユニット２８を重ねて配置した状態で電池ユニット１２および補助電池ユニット２８に取り付けることができるよう、平板部１０−１および容器部１０−２の形状、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄの配置等が定められる。
【００５６】
電力回路ユニット１４Ａは、回路ケース１４Ｃ、電源端子１４ａおよび１４ｂ、補助電源端子１４ｄおよび１４ｅ、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂ、コンバータ回路２２、補助コンバータ回路３０、インバータ回路２４、ならびに交流端子ｕ，ｖ，およびｗを備えて構成される。電力回路ユニット１４Ａは、電力回路ユニット１４に、補助コンバータ回路３０を追加し、コンデンサ接続端子ＣａおよびＣｂをそれぞれ補助電源端子１４ｄおよび１４ｅに置き換えたものである。電力回路ユニット１４と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
スイッチ２６ａ，２６ｂ、および補助コンバータ回路３０は、回路ケース１４Ｃに固定して収納される。スイッチ２６ａおよび２６ｂは、スイッチ２０ａと同一の構成および機能を有する。補助コンバータ回路３０はコンバータ回路２２と同一の構成および機能を有する。スイッチ２６ａの端子ｅは補助電源端子１４ｄに接続され、スイッチ２６ｂの端子ｅは補助電源端子１４ｄに接続される。スイッチ２６ａの端子ｆは補助コンバータ回路３０の端子３０ａに接続され、スイッチ２６ｂの端子ｆは補助コンバータ回路３０の端子３０ｂに接続される。補助コンバータ回路３０の端子３０ｃはインバータ回路２４の直流端子２４ａに接続され、補助コンバータ回路３０の端子３０ｄはインバータ回路２４の直流端子２４ｂに接続される。
【００５８】
スイッチ２６ａおよび２６ｂが導通状態とされたときの動作について説明する。補助電源端子１４ｄと補助電源端子１４ｅとの間に印加された電圧は、スイッチ２６ａおよび２６ｂを介して補助コンバータ回路３０の端子３０ａと端子３０ｂとの間に印加される。補助コンバータ回路３０は、電圧を昇圧し直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に出力する。
【００５９】
電力回路ユニット１４Ａは、補助コンバータ回路３０が追加されているため、電力回路ユニット１４が供給する電力より大きい電力を供給することができる。
【００６０】
電池ユニット１２、補助電池ユニット２８、電力回路ユニット１４Ａ、およびモータ１８の電気的な接続、ならびに動作について図６を参照して説明する。
【００６１】
電池ユニット１２の電池端子ｈｔおよびｃｄは、それぞれ電力回路ユニット１４Ａの電源端子１４ａおよび１４ｂに接続される。補助電池ユニット２８の電池端子ｈｔおよびｃｄは、それぞれ電力回路ユニット１４Ａの補助電源端子１４ｄおよび１４ｅに接続される。電力回路ユニット１４Ａの交流端子ｕ，ｖ，およびｗにはモータ１８が接続される。
【００６２】
車両を走行させるときには、電力回路ユニット１４Ａのスイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂを導通状態とする。電池ユニット１２は、電力回路ユニット１４Ａの電源端子１４ａと電源端子１４ｂとの間に電圧を印加する。補助電池ユニット２８は、電力回路ユニット１４Ａの補助電源端子１４ｄと補助電源端子１４ｅとの間に電圧を印加する。電力回路ユニット１４Ａは、印加された電圧を昇圧し３相交流電圧に変換して交流端子ｕ，ｖ，およびｗを介してモータ１８に出力する。モータ１８は３相交流電圧に基づいて回転し車両を走行させる。
【００６３】
電池ユニット１２、補助電池ユニット２８等の交換、車両駆動システム１０２の点検、修理等を行うときには、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａ，および２６ｂを遮断状態とすると共に、複合プラグ１０を電池ユニット１２および補助電池ユニット２８から取り外す。これによって、電池ユニット１２および補助電池ユニット２８は電圧が出力されない状態となる。
【００６４】
このような構成によれば、複合プラグ１０を取り外すという簡単な作業によって、電池ユニット１２および補助電池ユニット２８を電圧が出力されない状態とすることができる。これによって、電池ユニット１２、補助電池ユニット２８等の交換、車両駆動システム１０２の点検、修理等の作業の際において、高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる。
【００６５】
上記では、複合プラグ１０の取り付けまたは取り外しによって、電池ユニット１２、キャパシタユニット１６、または補助電池ユニット２８に含まれる回路の２箇所を導通状態または非導通状態とする構成について説明した。本発明はこのような実施形態に限らず、電気回路の任意の２箇所を導通状態または非導通状態とする構成に適用することが可能である。
【００６６】
さらに、複合プラグに取り付ける導体棒の対を増加させることにより、３箇所以上を導通状態または非導通状態とする構成とすることも可能である。例えば、モータ１８に供給することができる電力を増加させるため、インバータ回路２４の直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間にキャパシタユニット１６を更に追加して接続した場合、追加したキャパシタユニット１６のジャックＪｃとジャックＪｄとの間を導通状態または非導通状態とする必要がある。このような場合にも、複合プラグに取り付ける導体棒の対を増加させることにより、追加したキャパシタユニット１６のジャックＪｃとジャックＪｄとの間を導通状態または非導通状態とすることができる。これは、インバータ回路２４の直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に、補助電池ユニット２８が接続されたコンバータ回路２２を追加して接続した場合についても同様である。また、複合プラグにヒューズを設けた構成について説明したが、故障等の確率が低い回路の箇所についてはヒューズを導線に置き換えた構成としてもよい。
【００６７】
また、第１の実施形態では、電池ユニット１２とキャパシタユニット１６を別のケースで構成した。このような構成の他、電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６を共通のケースで構成し、ジャックの配置に応じて複合プラグの導体棒を配置した構成も可能である。同様にして、第２の実施形態において、電池ユニット１２と補助電池ユニット２８を共通のケースで構成することが可能である。
【００６８】
なお、モータを電動機と発電機の機能を有するモータジェネレータとし、車両の走行によってモータジェネレータが発電した電力を電池ユニット１２または補助電池ユニット２８で回収する車両駆動システムに本発明を適用することも可能である。この場合、インバータ回路２４は、モータジェネレータが出力する３相交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ回路２２または補助コンバータ回路３０に出力する。コンバータ回路２２は電圧を降圧して電池ユニット１２を充電する。補助コンバータ回路３０は電圧を降圧して補助電池ユニット２８を充電する。このような構成においても、電池ユニット１２、補助電池ユニット２８等の交換、電力駆動システムの点検、修理等の作業を行う際に、実施形態に係る複合プラグを取り外すことによって、高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１の実施形態に係る車両駆動システムを示す図である。
【図２】複合プラグの構成を示す図である。
【図３】複合プラグの内部を示す図である。
【図４】電池ユニットの内部およびキャパシタユニットの内部を示す図である。
【図５】ジャックの構成例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る車両駆動システムを示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 複合プラグ、１０Ｃ プラグケース、１０−１ 平板部、１０−２ 容器部、１２ 電池ユニット、１２−１，１２−２ 電池ブロック、１２Ｃ 電池ケース、１２Ｐ，１６Ｐ 端子取り付け板、１４，１４Ａ 電力回路ユニット、１４Ｃ 回路ケース、１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｅ 電源端子、１６ キャパシタユニット、１６−１，１６−２ キャパシタ、１６Ｃ キャパシタケース、１８ モータ、２０ａ，２０ｂ，２６ａ，２６ｂ スイッチ、２２ コンバータ回路、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，ｅ，ｆ 端子、２４ インバータ回路、２４ａ，２４ｂ 直流端子、２８ 補助電池ユニット、３０ 補助コンバータ回路、１００，１０２ 車両駆動システム、ｈｔ，ｃｄ 電池端子、ｕ，ｖ，ｗ 交流端子、Ｂ バネ切片、Ｃａ，Ｃｂ キャパシタ接続端子、Ｆ１，Ｆ２ ヒューズ、ＦＦ ヒューズ固定部、Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ，Ｊｄ ジャック、Ｐ 導体筒、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ 導体棒、１６ａ，１６ｂ，Ｔ１，Ｔ２ 端子、ＴＪ ジャック端子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路の一部を導通状態または非導通状態とするためのプラグ、およびそのようなプラグを適用したシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータによって駆動される車両が広く用いられている。そのような車両は、モータに電力を供給するための電池と、電池が出力する電力を調整してモータに供給する電力調整回路を備える。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１４７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両に搭載される電池は、車両を駆動するために必要な電力を供給するための高い電圧を出力する。したがって、電池および電力調整回路は、部品の交換、点検、修理等の作業において、高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる構成であることが好ましい。
【０００５】
本発明は、このような課題に対してなされたものであり、電気回路の複数の箇所を容易に導通状態または非導通状態とすることを可能としたプラグ、およびそのようなプラグを適用したシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る複合プラグは、導電性部材によって接続された２つの導体片を備え、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子へ接触させることによって当該２つの回路端子の間を導通状態とし、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子から隔離することによって、当該２つの回路端子の間を非導通状態とするプラグ、を複数備え、 複数の前記プラグのうちの１つである第１プラグは、車両を駆動するモータに電力を供給する回路である第１電力回路に含まれる２つの回路端子の間を導通状態または非導通状態とし、複数の前記プラグのうちの１つであり前記第１プラグとは異なる第２プラグは、前記モータに供給する電力を増加させるために前記第１電力回路とは別に設けられた第２電力回路に含まれる２つの回路端子の間を導通状態または非導通状態とし、複数の前記プラグは、共通の固定部材に固定されることを特徴とする複合プラグ。
【０００７】
また、本発明に係る複合プラグにおいては、前記第１電力回路は、前記モータに電力を供給するための電池を備え、前記電池は、非導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力されない状態とし、導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力される状態とする２つの回路端子を備えることが好適である。
【０００８】
また、本発明に係る複合プラグにおいては、前記第２電力回路は、前記モータに供給する電力を蓄積するためのキャパシタを備え、前記キャパシタは、非導通状態とすることによって前記キャパシタが電荷の充放電を行わない状態とし、導通状態とすることによって前記キャパシタが電荷の充放電を行う状態とする２つの回路端子を備えることが好適である。
【０００９】
また、本発明に係る複合プラグにおいては、前記第１電力回路および前記第２電力回路のそれぞれは、前記モータに電力を供給するための電池を備え、前記電池は、非導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力されない状態とし、導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力される状態とする２つの回路端子を備えることが好適である。
【００１０】
また、本発明に係る複合プラグにおいては、前記導電性部材は、所定の電流が流れることによって遮断状態となるヒューズとすることが好適である。
また、本発明に係る電気回路システムは、前記複合プラグと、前記第１電力回路と、前記第２電力回路と、前記第１電力回路および前記第２電力回路を収納する電気回路筐体と、を備え、前記複合プラグが前記電気回路筐体に装着されると共に、前記第１プラグは、前記第１電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を導通状態とし、前記第２プラグは、前記第２電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を導通状態とし、前記複合プラグが前記電気回路筐体から取り外されると共に、前記第１プラグは、前記第１電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を非導通状態とし、前記第２プラグは、前記第２電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を非導通状態とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電気回路の複数の箇所を容易に導通状態または非導通状態とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明の第１の実施形態に係る車両駆動システム１００の構成を示す。車両駆動システム１００は、複合プラグ１０、電池ユニット１２、電力回路ユニット１４、キャパシタユニット１６、およびモータ１８を備えて構成される。電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６は、所定の位置に近接して配置される。複合プラグ１０は、電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６に後述する態様で取り付けられる。
【００１３】
図２に複合プラグ１０の斜視図を示す。また、図３（ａ）に図２の一点鎖線で描かれた直線ＡＢを含む断面Ｓ１から複合プラグ１０の内部を見た図を、図３（ｂ）に図２の一点鎖線で描かれた直線ＣＤを含む断面Ｓ２から複合プラグ１０の内部を見た図を、図３（ｃ）に図２の一点鎖線で描かれた直線ＥＦを含む断面Ｓ３から複合プラグ１０の内部を見た図を示す。
【００１４】
複合プラグ１０は、プラグケース１０Ｃ、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ、ヒューズＦ１およびＦ２を備えて構成される。
【００１５】
導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄは金属等の導電材料で形成される。延伸方向に垂直な断面の形状は任意の形状とすることができ、ここでは円形であるものとする。導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄの一方の端には、ヒューズを取り付けるためのヒューズ固定部ＦＦが設けられる。ヒューズ固定部ＦＦは、１対の長方形の金属の平板を平行に対向させ、対向する２枚の平板の近接する縁を更にもう１枚の長方形の金属の平板でつなぎ合わせた、Ｕ字型の形状を有する部材によって形成することができる。
【００１６】
プラグケース１０Ｃは、平板部１０−１および容器部１０−２を備えて構成される。平板部１０−１および容器部１０−２はプラスチック、磁器等の絶縁材料によって形成することが好適である。
【００１７】
平板部１０−１には、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄが取り付けられる。導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄは、ヒューズ固定部ＦＦが設けられる端がプラグケース１０Ｃの内側に収納されるよう平板部１０−１を貫通する。導体棒ＳａおよびＳｂのそれぞれのプラグケース１０Ｃの外側へ突出した部分は、電池ユニット１２に設けられ導体棒を固定するジャックに挿入される。導体棒ＳｃおよびＳｄのそれぞれのプラグケース１０Ｃの外側へ突出した部分は、キャパシタユニット１６に設けられ導体棒を固定するジャックに挿入される。そのため、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄの位置は、電池ユニット１２に設けられるジャックの位置、キャパシタユニット１６に設けられるジャックの位置、および電池ユニット１２とキャパシタユニット１６の配置に基づいて定められる。さらに、平板部１０−１の形状は、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄの配置に基づいて定められる。
【００１８】
容器部１０−２は、開口が平板部１０−１と同一の形状を有する容器の形状に形成される。容器部１０−２の開口には平板部１０−１が接合され、平板部１０−１および容器部１０−２はケースを形成する。
【００１９】
ヒューズＦ１は端子Ｔ１およびＴ２を備える。端子Ｔ１およびＴ２はそれぞれ、導体棒ＳａおよびＳｂのヒューズ固定部ＦＦに電気的接触を実現しつつ固定される。ヒューズＦ１は、端子Ｔ１およびＴ２を介して流れる電流の値が所定値を超えると遮断状態となる。ヒューズＦ２は、ヒューズＦ１と同一の構成および機能を有し、端子Ｔ１およびＴ２はそれぞれ、導体棒ＳｃおよびＳｄのヒューズ固定部ＦＦに電気的接触を実現しつつ固定される。
【００２０】
このような構成によれば、導体棒ＳａおよびＳｂによって、複合プラグ１０を電池ユニット１２に取り付けることができ、導体棒ＳｃおよびＳｄによって、複合プラグ１０をキャパシタユニット１６に取り付けることができる。
【００２１】
また、ヒューズＦ１は、導体棒ＳａおよびＳｂを介してプラグケース１０Ｃ内に固定して収納され、ヒューズＦ２は、導体棒ＳｃおよびＳｄを介してプラグケース１０Ｃ内に固定して収納される。そして、導体棒ＳａおよびＳｂのそれぞれのプラグケース１０Ｃの外側へ突出した部分をヒューズＦ１に電気的に接続するための端子とし、導体棒ＳｃおよびＳｄのそれぞれのプラグケース１０Ｃの外側へ突出した部分をヒューズＦ２に電気的に接続するための端子とすることができる。
なお、ここでは、容器部１０−２に平板部１０−１を接合した複合プラグ１０について説明した。このような複合プラグ１０の他、容器部１０−２のような覆いを設けず平板部１０−１のような導体棒を固定する部材のみで構成された複合プラグを構成することも可能である。
【００２２】
図４（ａ）に電池ユニット１２の内部を、図１の一点鎖線で描かれた直線ＧＨを含む断面Ｓ５から見た図を示す。
【００２３】
電池ユニット１２は、電池ケース１２Ｃ、ジャックＪａおよびＪｂ、電池ブロック１２−１および１２−２、ならびに電池端子ｈｔおよびｃｄを備えて構成される。
【００２４】
電池ケース１２Ｃは、キャパシタユニット１６と近接して配置することができる形状に形成される。本実施形態においては、電池ケース１２Ｃは６面体形状に形成され、その１つの面として端子取り付け板１２Ｐを含む。端子取り付け板１２ＰにはジャックＪａおよびＪｂならびに電池端子ｈｔおよびｃｄが取り付けられる。
【００２５】
ジャックＪａおよびＪｂは、導体棒Ｓａと導体棒Ｓｂとの間の距離と同一の距離を隔てて端子取り付け板１２Ｐに取り付けられる。図５にジャックＪａの構成例を断面図を以て示す。ジャックＪａは、導体筒Ｐ、ジャック端子ＴＪ、バネ切片Ｂを備える。導体筒Ｐは導体によって筒状に形成される。導体筒Ｐの延伸方向に垂直な断面の形状は、複合プラグ１０の導体棒の断面の形状と同一とする。導体筒Ｐは片方の開口が電池ケース１２Ｃの外側を臨むよう端子取り付け板１２Ｐに取り付けられる。ジャック端子ＴＪおよびバネ切片Ｂは電池ケース１２Ｃの外側を臨む側とは反対側の導体筒Ｐの端に取り付けられる。導体筒Ｐに複合プラグの導体棒Ｓａが挿入され導体棒Ｓａがバネ切片Ｂに接触すると共に、バネ切片Ｂは導体棒Ｓａを付勢力によって固定する。これによって、ジャック端子ＴＪと導体棒Ｓａとが電気的に接続される。ジャックＪｂは、ジャックＪａと同一の構成および機能を有し、ジャックＪｂには複合プラグ１０の導体棒Ｓｂが挿入される。
【００２６】
このような構成によって、電池ユニット１２に複合プラグ１０を取り付けることが可能となる。複合プラグ１０を取り付けることで、ジャックＪａのジャック端子ＴＪとジャックＪｂのジャック端子ＴＪとの間はヒューズＦ１によって導通状態となる。
【００２７】
電池ブロック１２−１および１２−２は、電池ケース１２Ｃの内部に固定して収納される。電池ブロック１２−１および１２−２はそれぞれ１つの電池として機能する。電池ブロック１２−１の高電位側の端子は電池端子ｈｔに接続され、電池ブロック１２−１の低電位側の端子はジャックＪａの端子ＴＪに接続される。電池ブロック１２−２の高電位側の端子はジャックＪｂの端子ＴＪに接続され、電池ブロック１２−２の低電位側の端子は電池端子ｃｄに接続される。
【００２８】
電池ユニット１２に複合プラグ１０が取り付けられた状態では、ジャックＪａおよびＪｂを介して、電池ブロック１２−１と電池ブロック１２−２は直列に接続される。この状態で電池ユニット１２は、電池ブロック１２−１の出力電圧と電池ブロック１２−２の出力電圧との和に相当する電圧を電池端子ｈｔと電池端子ｃｄとの間から出力する。
【００２９】
電池ユニット１２では、電池ブロック１２−１および１２−２を直列に接続することによって出力する電圧を増大させている。電池ユニット１２は、３個以上の電池ブロックを直列に接続した構成とすることもできる。この場合、３個以上の電池ブロックのうち２つが、ジャックＪａおよびＪｂを介して直列に接続される構成とすればよい。
【００３０】
電力回路ユニット１４は、回路ケース１４Ｃ、電源端子１４ａおよび１４ｂ、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂ、コンバータ回路２２、インバータ回路２４、交流端子ｕ，ｖ，ｗ、ならびにキャパシタ接続端子ＣａおよびＣｂを備えて構成される。
【００３１】
回路ケース１４Ｃは、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂ、コンバータ回路２２、ならびにインバータ回路２４を固定して収納する。回路ケース１４Ｃには電源端子１４ａおよび１４ｂ、交流端子ｕ，ｖ，およびｗ、ならびにキャパシタ接続端子ＣａおよびＣｂが取り付けられる。
【００３２】
スイッチ２０ａは端子ｅおよびｆを備える。スイッチ２０ａは、端子ｅと端子ｆとの間を導通状態とするか、端子ｅと端子ｆとの間を遮断状態とするかを選択する。スイッチ２０ｂ，２６ａおよび２６ｂはスイッチ２０ａと同一の構成および機能を有する。
【００３３】
コンバータ回路２２は、端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄを備える。コンバータ回路２２は、端子２２ａと端子２２ｂとの間に印加された電圧を昇圧して端子２２ｃと端子２２ｄとの間に出力する。
【００３４】
インバータ回路２４は、直流端子２４ａおよび２４ｂを備える。インバータ回路２４は、直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に印加された直流電圧を３相交流電圧に変換して交流端子ｕ，ｖ，およびｗに出力する。
【００３５】
電力回路ユニット１４の各構成部の電気的な接続について説明する。スイッチ２０ａの端子ｅは電源端子１４ａに接続され、スイッチ２０ｂの端子ｅは電源端子１４ｂに接続される。スイッチ２０ａの端子ｆはコンバータ回路２２の端子２２ａに接続され、スイッチ２０ｂの端子ｆはコンバータ回路２２の端子２２ｂに接続される。コンバータ回路２２の端子２２ｃはインバータ回路２４の直流端子２４ａに接続され、コンバータ回路２２の端子２２ｄはインバータ回路２４の直流端子２４ｂに接続される。スイッチ２６ａの端子ｅはキャパシタ接続端子Ｃａに接続され、スイッチ２６ｂの端子ｅはキャパシタ接続端子Ｃｂに接続される。スイッチ２６ａの端子ｆはインバータ回路２４の直流端子２４ａに接続され、スイッチ２６ｂの端子ｆはインバータ回路２４の端子２４ｂに接続される。
【００３６】
スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂが導通状態とされたときの電力回路ユニット１４の動作について説明する。電源端子１４ａと電源端子１４ｂとの間に印加された電圧は、スイッチ２０ａおよび２０ｂを介してコンバータ回路２２の端子２２ａと端子２２ｂとの間に印加される。コンバータ回路２２は、直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に昇圧した電圧を出力する。また、コンバータ回路２２は、スイッチ２６ａおよび２６ｂを介してキャパシタ接続端子Ｃａとキャパシタ接続端子Ｃｂとの間に昇圧した電圧を出力する。インバータ回路２４は、直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に印加された電圧を３相交流電圧に変換し、交流端子ｕ，ｖおよびｗに出力する。
【００３７】
図４（ｂ）にキャパシタユニット１６の内部を、図１の一点鎖線で描かれた直線ＩＫを含む断面Ｓ４から見た図を示す。
【００３８】
キャパシタユニット１６は、キャパシタケース１６Ｃ、キャパシタ１６−１および１６−２、ジャックＪｃおよびＪｄ、ならびに端子１６ａおよび１６ｂを備えて構成される。キャパシタユニット１６は、電力回路ユニット１４の外部からインバータ回路２４に接続することで、電力回路ユニット１４が出力することができる電力を増加させるものである。
【００３９】
キャパシタケース１６Ｃは、電池ユニット１２と近接して配置することができる形状に形成される。本実施形態においては、キャパシタケース１６Ｃは６面体形状に形成され、その１つの面として端子取り付け板１６Ｐを含む。端子取り付け板１６ＰにはジャックＪｃおよびＪｄ、ならびに端子１６ａおよび１６ｂが取り付けられる。
【００４０】
ジャックＪｃおよびＪｄは、電池ユニット１２のジャックＪａと同一の構成および機能を有する。ジャックＪｃおよびＪｄには、それぞれ複合プラグ１０の導体棒ＳｃおよびＳｄが挿入される。ジャックＪｃおよびＪｄは、導体棒Ｓｃと導体棒Ｓｄとの間の距離と同一の距離を隔て、電池ユニット１２とキャパシタユニット１６とを重ねて配置した状態で、それぞれ複合プラグの導体棒ＳｃおよびＳｄが挿入することができるよう端子取り付け板１６Ｐに取り付けられる。
【００４１】
このような構成によって、キャパシタユニット１６に複合プラグ１０を取り付けることが可能となる。複合プラグ１０を取り付けることで、ジャックＪｃのジャック端子ＴＪとジャックＪｄのジャック端子ＴＪとの間はヒューズＦ２によって導通状態となる。
【００４２】
キャパシタ１６−１および１６−２は、キャパシタケース１６Ｃの内部に固定して収納される。キャパシタ１６−１の片方の端子は端子１６ａに接続され、端子１６ａが接続されていない側のキャパシタ１６−１の端子はジャックＪｃの端子ＴＪに接続される。キャパシタ１６−２の片方の端子はキャパシタ端子１６ｂに接続され、キャパシタ端子１６ｂが接続されていない側のキャパシタ１６−２の端子はジャックＪｄの端子ＴＪに接続される。
【００４３】
キャパシタユニット１６に複合プラグ１０が取り付けられた状態では、ジャックＪｃおよびＪｄを介して、キャパシタ１６−１とキャパシタ１６−２は直列に接続される。この状態でキャパシタユニット１６は端子１６ａおよび１６ｂから電荷を充電し、または放電することができる。
【００４４】
キャパシタユニット１６では、キャパシタ１６−１および１６−２が直列に接続されるため、それぞれに要求される耐電圧を低減することができる。キャパシタユニット１６は、３個以上のキャパシタを直列に接続した構成とすることもできる。この場合、３個以上のキャパシタのうち２つが、ジャックＪｃおよびＪｄを介して直列に接続される構成とすればよい。
【００４５】
電池ユニット１２、電力回路ユニット１４、キャパシタユニット１６、およびモータ１８の電気的な接続、ならびに動作について図１を参照して説明する。
【００４６】
電池ユニット１２の電池端子ｈｔおよびｃｄは、それぞれ電力回路ユニット１４の電源端子１４ａおよび１４ｂに接続される。電力回路ユニット１４の交流端子ｕ，ｖ，およびｗにはモータ１８が接続される。
【００４７】
電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６は、複合プラグ１０を取り付けることが可能なように配置される。本実施形態では、電池ユニット１２の上にキャパシタユニット１６を重ねて配置した状態で複合プラグ１０を取り付けることが可能である。
【００４８】
電池ユニット１２、キャパシタユニット１６等の交換、車両駆動システム１００の点検、修理等を行う場合を除き、複合プラグ１０は、電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６に取り付けた状態とする。
【００４９】
車両を走行させるときには、電力回路ユニット１４のスイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂを導通状態とする。電池ユニット１２は、電力回路ユニット１４の電源端子１４ａと電源端子１４ｂとの間に電圧を印加する。電力回路ユニット１４は、電圧を昇圧してキャパシタユニット１６を充電し、昇圧された電圧およびキャパシタユニット１６に充電された電圧を３相交流電圧に変換して交流端子ｕ，ｖ，およびｗを介してモータ１８に出力する。モータ１８は３相交流電圧に基づいて回転し車両を走行させる。
【００５０】
電池ユニット１２、キャパシタユニット１６等の交換、車両駆動システム１００の点検、修理等を行うときには、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂを遮断状態とすると共に、複合プラグ１０を電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６から取り外す。これによって、電池ブロック１２−１と電池ブロック１２−２は切り離され、電池端子ｈｔと電池端子ｃｄとの間に電圧が出力されない状態となる。さらに、キャパシタ１６−１とキャパシタ１６−２は切り離され、キャパシタ１６−１および１６−２に電荷が残存していたとしても端子１６ａと端子１６ｂとの間に電圧が出力されない状態となる。
【００５１】
このような構成によれば、複合プラグ１０を取り外すという簡単な作業によって、電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６を電圧が出力されない状態とすることができる。これによって、電池ユニット１２、キャパシタユニット１６等の交換、電力駆動システム１００の点検、修理等の作業において、高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる。また、例えば、遮断状態とならない故障がスイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａまたは２６ｂに生じている場合であっても、電力回路ユニット１４の点検、修理等の際の高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる。
【００５２】
さらに、車両駆動システム１００に含まれる回路の故障等により、複合プラグ１０に備えられているヒューズに所定値以上の電流が流れ遮断状態となったときには、電池ユニット１２またはキャパシタユニット１６は電圧が出力されない状態となる。これによって、車両駆動システム１００の２次的な故障を回避することができる。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両駆動システム１０２について説明する。図６に車両駆動システム１０２の構成を示す。車両駆動システム１０２は、複合プラグ１０、電池ユニット１２、補助電池ユニット２８、電力回路ユニット１４Ａ、およびモータ１８を備えて構成される。
【００５４】
車両駆動システム１０２は、車両駆動システム１００の電力回路ユニット１４を電力回路ユニット１４Ａに、キャパシタユニット１６を補助電池ユニット２８にそれぞれ置き換えたものである。図１の車両駆動システム１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
補助電池ユニット２８は、電池ユニット１２と同一の構成および機能を有する。複合プラグ１０は、電池ユニット１２の上に補助電池ユニット２８を重ねて配置した状態で電池ユニット１２および補助電池ユニット２８に取り付けることができるよう、平板部１０−１および容器部１０−２の形状、導体棒Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，およびＳｄの配置等が定められる。
【００５６】
電力回路ユニット１４Ａは、回路ケース１４Ｃ、電源端子１４ａおよび１４ｂ、補助電源端子１４ｄおよび１４ｅ、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂ、コンバータ回路２２、補助コンバータ回路３０、インバータ回路２４、ならびに交流端子ｕ，ｖ，およびｗを備えて構成される。電力回路ユニット１４Ａは、電力回路ユニット１４に、補助コンバータ回路３０を追加し、コンデンサ接続端子ＣａおよびＣｂをそれぞれ補助電源端子１４ｄおよび１４ｅに置き換えたものである。電力回路ユニット１４と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
スイッチ２６ａ，２６ｂ、および補助コンバータ回路３０は、回路ケース１４Ｃに固定して収納される。スイッチ２６ａおよび２６ｂは、スイッチ２０ａと同一の構成および機能を有する。補助コンバータ回路３０はコンバータ回路２２と同一の構成および機能を有する。スイッチ２６ａの端子ｅは補助電源端子１４ｄに接続され、スイッチ２６ｂの端子ｅは補助電源端子１４ｄに接続される。スイッチ２６ａの端子ｆは補助コンバータ回路３０の端子３０ａに接続され、スイッチ２６ｂの端子ｆは補助コンバータ回路３０の端子３０ｂに接続される。補助コンバータ回路３０の端子３０ｃはインバータ回路２４の直流端子２４ａに接続され、補助コンバータ回路３０の端子３０ｄはインバータ回路２４の直流端子２４ｂに接続される。
【００５８】
スイッチ２６ａおよび２６ｂが導通状態とされたときの動作について説明する。補助電源端子１４ｄと補助電源端子１４ｅとの間に印加された電圧は、スイッチ２６ａおよび２６ｂを介して補助コンバータ回路３０の端子３０ａと端子３０ｂとの間に印加される。補助コンバータ回路３０は、電圧を昇圧し直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に出力する。
【００５９】
電力回路ユニット１４Ａは、補助コンバータ回路３０が追加されているため、電力回路ユニット１４が供給する電力より大きい電力を供給することができる。
【００６０】
電池ユニット１２、補助電池ユニット２８、電力回路ユニット１４Ａ、およびモータ１８の電気的な接続、ならびに動作について図６を参照して説明する。
【００６１】
電池ユニット１２の電池端子ｈｔおよびｃｄは、それぞれ電力回路ユニット１４Ａの電源端子１４ａおよび１４ｂに接続される。補助電池ユニット２８の電池端子ｈｔおよびｃｄは、それぞれ電力回路ユニット１４Ａの補助電源端子１４ｄおよび１４ｅに接続される。電力回路ユニット１４Ａの交流端子ｕ，ｖ，およびｗにはモータ１８が接続される。
【００６２】
車両を走行させるときには、電力回路ユニット１４Ａのスイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａおよび２６ｂを導通状態とする。電池ユニット１２は、電力回路ユニット１４Ａの電源端子１４ａと電源端子１４ｂとの間に電圧を印加する。補助電池ユニット２８は、電力回路ユニット１４Ａの補助電源端子１４ｄと補助電源端子１４ｅとの間に電圧を印加する。電力回路ユニット１４Ａは、印加された電圧を昇圧し３相交流電圧に変換して交流端子ｕ，ｖ，およびｗを介してモータ１８に出力する。モータ１８は３相交流電圧に基づいて回転し車両を走行させる。
【００６３】
電池ユニット１２、補助電池ユニット２８等の交換、車両駆動システム１０２の点検、修理等を行うときには、スイッチ２０ａ，２０ｂ，２６ａ，および２６ｂを遮断状態とすると共に、複合プラグ１０を電池ユニット１２および補助電池ユニット２８から取り外す。これによって、電池ユニット１２および補助電池ユニット２８は電圧が出力されない状態となる。
【００６４】
このような構成によれば、複合プラグ１０を取り外すという簡単な作業によって、電池ユニット１２および補助電池ユニット２８を電圧が出力されない状態とすることができる。これによって、電池ユニット１２、補助電池ユニット２８等の交換、車両駆動システム１０２の点検、修理等の作業の際において、高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる。
【００６５】
上記では、複合プラグ１０の取り付けまたは取り外しによって、電池ユニット１２、キャパシタユニット１６、または補助電池ユニット２８に含まれる回路の２箇所を導通状態または非導通状態とする構成について説明した。本発明はこのような実施形態に限らず、電気回路の任意の２箇所を導通状態または非導通状態とする構成に適用することが可能である。
【００６６】
さらに、複合プラグに取り付ける導体棒の対を増加させることにより、３箇所以上を導通状態または非導通状態とする構成とすることも可能である。例えば、モータ１８に供給することができる電力を増加させるため、インバータ回路２４の直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間にキャパシタユニット１６を更に追加して接続した場合、追加したキャパシタユニット１６のジャックＪｃとジャックＪｄとの間を導通状態または非導通状態とする必要がある。このような場合にも、複合プラグに取り付ける導体棒の対を増加させることにより、追加したキャパシタユニット１６のジャックＪｃとジャックＪｄとの間を導通状態または非導通状態とすることができる。これは、インバータ回路２４の直流端子２４ａと直流端子２４ｂとの間に、補助電池ユニット２８が接続されたコンバータ回路２２を追加して接続した場合についても同様である。また、複合プラグにヒューズを設けた構成について説明したが、故障等の確率が低い回路の箇所についてはヒューズを導線に置き換えた構成としてもよい。
【００６７】
また、第１の実施形態では、電池ユニット１２とキャパシタユニット１６を別のケースで構成した。このような構成の他、電池ユニット１２およびキャパシタユニット１６を共通のケースで構成し、ジャックの配置に応じて複合プラグの導体棒を配置した構成も可能である。同様にして、第２の実施形態において、電池ユニット１２と補助電池ユニット２８を共通のケースで構成することが可能である。
【００６８】
なお、モータを電動機と発電機の機能を有するモータジェネレータとし、車両の走行によってモータジェネレータが発電した電力を電池ユニット１２または補助電池ユニット２８で回収する車両駆動システムに本発明を適用することも可能である。この場合、インバータ回路２４は、モータジェネレータが出力する３相交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ回路２２または補助コンバータ回路３０に出力する。コンバータ回路２２は電圧を降圧して電池ユニット１２を充電する。補助コンバータ回路３０は電圧を降圧して補助電池ユニット２８を充電する。このような構成においても、電池ユニット１２、補助電池ユニット２８等の交換、電力駆動システムの点検、修理等の作業を行う際に、実施形態に係る複合プラグを取り外すことによって、高電圧が印加されている部分の短絡等による故障を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１の実施形態に係る車両駆動システムを示す図である。
【図２】複合プラグの構成を示す図である。
【図３】複合プラグの内部を示す図である。
【図４】電池ユニットの内部およびキャパシタユニットの内部を示す図である。
【図５】ジャックの構成例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る車両駆動システムを示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 複合プラグ、１０Ｃ プラグケース、１０−１ 平板部、１０−２ 容器部、１２ 電池ユニット、１２−１，１２−２ 電池ブロック、１２Ｃ 電池ケース、１２Ｐ，１６Ｐ 端子取り付け板、１４，１４Ａ 電力回路ユニット、１４Ｃ 回路ケース、１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｅ 電源端子、１６ キャパシタユニット、１６−１，１６−２ キャパシタ、１６Ｃ キャパシタケース、１８ モータ、２０ａ，２０ｂ，２６ａ，２６ｂ スイッチ、２２ コンバータ回路、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，ｅ，ｆ 端子、２４ インバータ回路、２４ａ，２４ｂ 直流端子、２８ 補助電池ユニット、３０ 補助コンバータ回路、１００，１０２ 車両駆動システム、ｈｔ，ｃｄ 電池端子、ｕ，ｖ，ｗ 交流端子、Ｂ バネ切片、Ｃａ，Ｃｂ キャパシタ接続端子、Ｆ１，Ｆ２ ヒューズ、ＦＦ ヒューズ固定部、Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ，Ｊｄ ジャック、Ｐ 導体筒、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ 導体棒、１６ａ，１６ｂ，Ｔ１，Ｔ２ 端子、ＴＪ ジャック端子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性部材によって接続された２つの導体片を備え、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子へ接触させることによって当該２つの回路端子の間を導通状態とし、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子から隔離することによって、当該２つの回路端子の間を非導通状態とするプラグ、を複数備え、
複数の前記プラグのうちの１つである第１プラグは、
車両を駆動するモータに電力を供給する回路である第１電力回路に含まれる２つの回路端子の間を導通状態または非導通状態とし、
複数の前記プラグのうちの１つであり前記第１プラグとは異なる第２プラグは、
前記モータに供給する電力を増加させるために前記第１電力回路とは別に設けられた第２電力回路に含まれる２つの回路端子の間を導通状態または非導通状態とし、
複数の前記プラグは、
共通の固定部材に固定されることを特徴とする複合プラグ。
【請求項２】
請求項１に記載の複合プラグであって、
前記第１電力回路は、
前記モータに電力を供給するための電池を備え、
前記電池は、
非導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力されない状態とし、導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力される状態とする２つの回路端子を備えることを特徴とする複合プラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の複合プラグであって、
前記第２電力回路は、
前記モータに供給する電力を蓄積するためのキャパシタを備え、
前記キャパシタは、
非導通状態とすることによって前記キャパシタが電荷の充放電を行わない状態とし、導通状態とすることによって前記キャパシタが電荷の充放電を行う状態とする２つの回路端子を備えることを特徴とする複合プラグ。
【請求項４】
請求項１に記載の複合プラグであって、
前記第１電力回路および前記第２電力回路のそれぞれは、
前記モータに電力を供給するための電池を備え、
前記電池は、
非導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力されない状態とし、導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力される状態とする２つの回路端子を備えることを特徴とする複合プラグ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複合プラグであって、
前記導電性部材は、所定の電流が流れることによって遮断状態となるヒューズであることを特徴とする複合プラグ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の複合プラグと、前記第１電力回路と、前記第２電力回路と、前記第１電力回路および前記第２電力回路を収納する電気回路筐体と、
を備え、
前記複合プラグが前記電気回路筐体に装着されると共に、前記第１プラグは、前記第１電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を導通状態とし、前記第２プラグは、前記第２電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を導通状態とし、
前記複合プラグが前記電気回路筐体から取り外されると共に、前記第１プラグは、前記第１電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を非導通状態とし、前記第２プラグは、前記第２電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を非導通状態とすることを特徴とする電気回路システム。
【請求項１】
導電性部材によって接続された２つの導体片を備え、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子へ接触させることによって当該２つの回路端子の間を導通状態とし、当該２つの導体片をそれぞれ電気回路に含まれる２つの回路端子から隔離することによって、当該２つの回路端子の間を非導通状態とするプラグ、を複数備え、
複数の前記プラグのうちの１つである第１プラグは、
車両を駆動するモータに電力を供給する回路である第１電力回路に含まれる２つの回路端子の間を導通状態または非導通状態とし、
複数の前記プラグのうちの１つであり前記第１プラグとは異なる第２プラグは、
前記モータに供給する電力を増加させるために前記第１電力回路とは別に設けられた第２電力回路に含まれる２つの回路端子の間を導通状態または非導通状態とし、
複数の前記プラグは、
共通の固定部材に固定されることを特徴とする複合プラグ。
【請求項２】
請求項１に記載の複合プラグであって、
前記第１電力回路は、
前記モータに電力を供給するための電池を備え、
前記電池は、
非導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力されない状態とし、導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力される状態とする２つの回路端子を備えることを特徴とする複合プラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の複合プラグであって、
前記第２電力回路は、
前記モータに供給する電力を蓄積するためのキャパシタを備え、
前記キャパシタは、
非導通状態とすることによって前記キャパシタが電荷の充放電を行わない状態とし、導通状態とすることによって前記キャパシタが電荷の充放電を行う状態とする２つの回路端子を備えることを特徴とする複合プラグ。
【請求項４】
請求項１に記載の複合プラグであって、
前記第１電力回路および前記第２電力回路のそれぞれは、
前記モータに電力を供給するための電池を備え、
前記電池は、
非導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力されない状態とし、導通状態とすることによって前記電池から電圧が出力される状態とする２つの回路端子を備えることを特徴とする複合プラグ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複合プラグであって、
前記導電性部材は、所定の電流が流れることによって遮断状態となるヒューズであることを特徴とする複合プラグ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の複合プラグと、前記第１電力回路と、前記第２電力回路と、前記第１電力回路および前記第２電力回路を収納する電気回路筐体と、
を備え、
前記複合プラグが前記電気回路筐体に装着されると共に、前記第１プラグは、前記第１電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を導通状態とし、前記第２プラグは、前記第２電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を導通状態とし、
前記複合プラグが前記電気回路筐体から取り外されると共に、前記第１プラグは、前記第１電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を非導通状態とし、前記第２プラグは、前記第２電力回路に含まれる前記２つの回路端子の間を非導通状態とすることを特徴とする電気回路システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−６６２４６（Ｐ２００８−６６２４６Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４５８４７（Ｐ２００６−２４５８４７）
【出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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