(57)【要約】      （修正有）【課題】電動車両において走行用モータと電力変換器を接続するコネクタを省スペースで実現する技術を提供する。【解決手段】接続構造は、走行用のモータの電力を生成する電力変換器３と、モータと電力変換器３を電気的に接続するパワーケーブル７のコネクタ６で構成される。電力変換器３は走行用の駆動装置の上に固定されている。電力変換器３の一側面には、上面が開口しているコネクタ挿入部９が設けられており、コネクタ挿入部９の内側に、電力変換器３からの電力を出力する出力端子１２が突出している。コネクタ６は、コネクタ挿入部９に挿入されたときに出力端子１２を弾性的に挟み込む導電性のクリップ端子１３を備えている。そして、コネクタ６の電力変換器３への締結箇所が、コネクタ６の重心１５を通りコネクタ挿抜方向と垂直な平面Ｐ上に位置している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用のモータの電力を生成する電力変換器と、前記モータと前記電力変換器を電気的に接続するパワーケーブルのコネクタとの接続構造であって、
前記電力変換器は、走行用の駆動装置の上に固定されており、
前記電力変換器の一側面に、上面が開口しているコネクタ挿入部が設けられており、
前記挿入部の内側に、前記電力変換器からの電力を出力する出力端子が突出しており、
前記コネクタは、前記コネクタ挿入部に挿入されたときに前記出力端子を弾性的に挟み込む導電性のクリップ端子を備えており、
前記コネクタは、鉛直方向で前記コネクタ挿入部に挿入され、前記電力変換器への締結箇所が、前記コネクタの重心を通りコネクタ挿抜方向と垂直な平面上に位置することを特徴とする接続構造。
【請求項２】
前記締結箇所は、前記平面上に、前記重心を挟んで点対称の少なくとも２箇所に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
【請求項３】
前記クリップ端子は、その後端を、前記モータへ電力を伝える導電性の可撓性部材で支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接続構造。
【請求項４】
前記出力端子は、Ｌ字をなしており、前記クリップ端子と接続する側の端部が鉛直上方に伸びており、反対側の端部が前記電力変換装置の内部に向かって伸びていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、電動車両の走行用モータから伸びるパワーケーブルのコネクタと電力変換器を繋ぐ接続構造に関する。なお、本発明における「電動車両」には、モータを備えるがエンジンは備えない電気自動車のほか、モータとともにエンジンを備えるハイブリッド車、燃料電池車を含む。
【背景技術】
【０００２】
自動車のフロントコンパーメントには、走行用モータ（あるいはエンジン）をはじめ、様々な機器が搭載される。特に近年では、ハイブリッド車を含む電動車両が普及し、車両には様々な電子機器が搭載されるようになってきている。モータに供給する電力を直流電力から交流電力に変換するインバータが電子機器の典型である。そのため、限られたスペースの中で電子機器を搭載するための技術が提案されている。
【０００３】
走行用モータに電力を供給する電子機器は、走行用モータの近くに配置されることが望ましい。両者を接続するパワーケーブルを短くできるからである。それゆえ、走行用モータを収容するケースの上面に電子機器を固定することがある。しかし、この場合、走行用モータからの振動が直接電子機器に伝わる。このため、電子機器には、振動に強い構造が求められる。また、電子機器と走行用モータを接続するコネクタ（端子台）も同様に振動に強い構造が求められる。電子機器とコネクタの間の接続構造であって振動に強い接続構造が例えば特許文献１、２に開示されている。特許文献１では、電子機器に固定されたコネクタが走行用モータに対して相対的に移動可能に取り付けられる。この構成により、走行用モータの振動が直接コネクタに伝わることは無い。また、特許文献２では、コネクタがモータ側と電子機器側に分割されており、その分割されたコネクタの間に防振用の弾性部材が介在している。この構成により、モータ側から制御ユニット側への振動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１５３４８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８７２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、コネクタは複数の端子を有し、夫々が電子機器内の複数の配線の夫々と接続される。特許文献１、２で開示されている技術では、コネクタ内の各端子と電子機器の各配線がボルトにより接続されている。このため、コネクタが占めるスペースが拡大し、フロントコンパーメント内の限られたスペースを有効に活用できない場合がある。本明細書では、コネクタの端子と電子機器の配線との接続方法を改善しコネクタの省スペース化を実現するとともに、振動に対して強いコネクタの接続構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する技術は、電力変換器の電力を出力する出力端子がコネクタに備えられたクリップ端子により挟まれることで、コネクタと電力変換器が電気的に接続される。この構成により、複数の端子に対応した複数のボルトを締め付けるために必要としていたスペースが省かれ、コネクタの省スペース化をすることができる。さらに、コネクタは、コネクタの重心付近で電力変換器に固定される。この構成により、コネクタに振動が伝わってもコネクタが振動しにくい構造とすることができる。
【０００７】
本明細書が開示する接続構造は、走行用のモータの電力を生成する電力変換器と、モータと電力変換器を電気的に接続するパワーケーブルのコネクタを備えている。電力変換器は走行用の駆動装置の上に固定されている。電力変換器の一側面には、上面が開口しているコネクタ挿入部が設けられており、コネクタ挿入部の内側に、電力変換器からの電力を出力する出力端子が突出している。コネクタは、鉛直方向でコネクタ挿入部に挿抜される。そのコネクタは、コネクタ挿入部に挿入されたときに出力端子を弾性的に挟み込む導電性のクリップ端子を備えている。そして、コネクタの電力変換器への締結箇所が、コネクタの重心を通りコネクタ挿抜方向と垂直な平面上に位置している。ここで、「コネクタ挿抜方向」とは、コネクタ挿入部の開口に対してコネクタが挿入若しくは抜かれる方向を意味する。なお、走行用の駆動装置とはモータ、エンジン、駆動力伝達用のギア類のいずれか、あるいはそれらの幾つかを複合した機構系のユニットの総称である。走行用の駆動装置は、モータやギア類等の回転体を含んだ機構系ユニットであるため、それ自体が振動源となる。また、ここで、「上」とは、接続構造が搭載されている車両を基準としての方向を表しており、具体的には鉛直上方を意味することに留意されたい。
【０００８】
この構成によれば、コネクタがコネクタ挿入部に挿入される際に、クリップ端子が電力変換器から突出している出力端子に接続される。この際、クリップ端子は出力端子を挟み込む。この挟み込む力によりクリップ端子は出力端子に固定される。さらに、コネクタの電力変換器への締結箇所は、コネクタの挿抜方向において、コネクタの重心との距離がゼロとなる。つまり、この締結箇所が振動に対しての支持点となり、横揺れに対して支持点からコネクタの重心までのモーメントの腕がゼロであるので、コネクタの重心の振動が拡大し難くなっている。
【０００９】
なお、締結箇所は、コネクタ挿抜方向と垂直な平面上に、重心を挟んで点対称の２箇所に設けるとよい。縦揺れ（コネクタの挿抜方向の振動）、及び、横揺れ（挿抜方向と直交する方向の振動）によって生じる夫々の締結箇所に作用する重心のモーメントが相殺するので、コネクタは振動による回転が起こり難くなる。
【００１０】
また、クリップ端子は、その後端を、モータへ電力を伝える導電性の可撓性部材で支持されていてもよい。このような構成によれば、コネクタに伝わった振動は、可撓性部材により吸収され、クリップ部材に伝わることが抑制される。よって、クリップ端子と出力端子とが相対的に摺動し難くなり、それらの接触箇所がダメージを受けることを防止することができる。
【００１１】
また、出力端子は、Ｌ字をなしており、クリップ端子と接続する側の端部が鉛直上方に伸びており、反対側の端部が電力変換器の内部に向かって伸びていてもよい。このような構成によれば、コネクタを電力変換器の側面に取り付けることができ、電力変換器周囲のスペースを有効に利用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本明細書が開示する技術によれば、電動車両の接続構造において、電力変換器とモータを接続するコネクタの省スペース化と共に、耐振動性を確保することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】フロントコンパーメント内に配置された実施例の電動車両の接続構造を示す斜視図である。
【図２】フロントコンパーメント内に配置された実施例の電動車両の接続構造を示す上面図である。
【図３】図２の破線で囲まれた領域IIIの拡大図である。
【図４】図３のIV−IV線におけるコネクタの断面図である。
【図５】図４のV−V線におけるコネクタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して実施例の電動車両２を説明する。図１、図２に示すように、電動車両２のフロントコンパーメント内には、トランスミッション４及びエンジン５が車両幅方向に隣接して配置されている。トランスミッション４は、パワートレイン、あるいはトランスアクスルと呼ばれることもある。トランスミッション４の詳細な構造についての説明は省略する。電動車両２は前輪を駆動するフロントモータと後輪を駆動するリアモータを備えている。トランスミッション４にはフロントモータが内蔵されている。このモータは、前輪駆動走行用のモータとして利用されるだけでなく、ブレーキ時の減速エネルギ（回生エネルギ）を電気エネルギに変換する機能を有する場合もある。リアモータは電動車両２の後方に搭載され、電動車両２の後輪を駆動することで四輪駆動走行をする場合に利用される。なお、図１、図２ともにトランスミッション４、エンジン５及び電力変換器３（詳しくは後述）の形状は簡略化して表していることに留意されたい。また、フロントモータとリアモータの図示は省略されていることに留意されたい。図中のＸ軸が車両の前後方向に対応し、Ｙ軸が車両の横方向に対応し、Ｚ軸が車両の上下方向及び鉛直方向に対応している。
【００１５】
トランスミッション４の上面には、電力変換器３が取り付けられている。ここで、電力変換器３は、直流電流と交流電流に変換するインバータ回路と直流電流を昇圧する（降圧する機能を有する場合もある）コンバータ回路を含むパワーユニットである。電力変換器３はフロントモータ及びリアモータに接続され、電力をそれぞれのモータに供給している。フロントモータはコネクタ６０により電力変換器３と接続され、リアモータはコネクタ６により電力変換器３と接続されている。なお、繰り返しになるが、コネクタ６０及びコネクタ６のパワーケーブルの先にはフロントモータ及びリアモータが接続されているが、図示が省略されていることに留意されたい。コネクタ６０の詳細な説明は省略する。本実施例では、前輪駆動の電動車両をベースにできるだけ少ないコストで四輪駆動の電動車両を実現することを想定している。前輪駆動の電動車両には元々フロントモータ用の電力変換器が搭載されている。ここでは、四輪駆動の電動車両とするために、フロントモータ用の電力変換器が、サイズがほぼ等しい四輪駆動用の電力変換器３に置き換えられるとともに、リアモータが追加されている。四輪駆動用の電力変換器３はフロントモータ用のインバータ回路とリアモータ用のインバータ回路を内蔵している。よって、四輪駆動用の電力変換器３の筺体には、フロントモータ用のコネクタ６０を挿入する挿入部に加えて、リアモータ用のコネクタ６を挿入する挿入部が設けられている。この構成により、ベースとなる前輪駆動の電動車両を少ないコストで四輪駆動の電動車両に改変することができるようになる。以下、リアモータから伸びるパワーケーブルのコネクタ６と電力変換器３を接続する接続構造について詳細に述べる。
【００１６】
図２と図３を参照してリアモータから伸びるパワーケーブル７のコネクタ６と電力変換器３を電気的に接続する接続構造について説明する。電力変換器３の車両横方向の車両進行左折側（Ｙ軸正方向）の側面には、コネクタ挿入部９が設けられ、コネクタ挿入部９にはコネクタ６が車両上下方向から挿入されている。コネクタ６の上面からは、パワーケーブル７が延伸しており、パワーケーブル７の先端はリアモータに接続されている。なお、パワーケーブル７は被覆線である。
【００１７】
図４と図５を参照してコネクタ挿入部９について説明する。図４に示すように、コネクタ挿入部９は、箱形状であり、車両上下方向における上面が開口している。コネクタ挿入部９は、電力変換器３の外郭に設けられている。また、コネクタ挿入部９の上記の開口部の周縁で車両前後方向の両側に、フランジ９ａが突出している。また、コネクタ挿入部９の内部には出力端子１２が突出している。図５によく表されているように、出力端子１２は車両前後方向に薄い導電性の平板で、Ｌ字形状をしている。Ｌ字形状の一方の端部は、鉛直上方に伸びている。反対側の端部は、Ｙ軸方向（車両横方向）において、電力変換器３の内部に向かって伸びている。出力端子１２は電力変換器３の内部のインバータ回路（不図示）と電気的に接続されており、インバータ回路が出力する交流電力をパワーケーブル７に伝える部品である。
【００１８】
コネクタ６について説明する。コネクタ６の外郭ケース８は、Ｚ軸上方から視た形状が長円形の箱である。外郭ケース８の上面には、パワーケーブル７が貫通しており、パワーケーブル７の一端が外郭ケース８の内部に収容されている。パワーケーブル７の下方には、リード１７が備えられている。パワーケーブル７の一端は被覆が剥がされ、裸線７ａが露出している。裸線７ａはリード１７の上端に設けられている圧着部１７ａに挿入され、圧着部１７ａを圧着することで、リード１７とパワーケーブル７が電気的に接続されている。
【００１９】
さらに、リード１７の下端には、編組線１６が接続されている。編組線１６は、導電性の線材を編み込んで形成されている屈曲性に優れる可撓性部材である。そして、編組線１６の下方には、クリップ端子１３が備えられている。クリップ端子１３は、略Ｕ字形状の導電性の部材であり、Ｕ字の互いに向かい合う平面が車両下側になるように配置されている。さらに、クリップ端子１３は、車両横方向（Ｙ軸方向）から視た断面形状が略Ｕ字形状となるように配置されている。Ｕ字の互いに向かい合う平面は、車両下方向（Ｚ軸負方向）に向うにつれてＵ字の内側へ狭まっており、その先には互いに平行な対向面１３ａが設けられている。そして、対向面１３ａの下端は、Ｕ字の外側へ広がっている。対向面１３ａの隙間は、出力端子１２の厚みよりも狭く形成されている。そして、クリップ端子１３の上端は、編組線１６に接続されている。なお、後述するようにクリップ端子１３は出力端子１２に接続される。よって、別言すれば、クリップ端子１３の出力端子１２側から視て後端にあたる部分が、編組線１６に支持されている。図４によく表されているように、クリップ端子１３は、パワーケーブル７、リード１７、編組線１６の下側に位置している。そして、クリップ端子１３の直下には、外郭ケース８の下面が位置している。
【００２０】
また、外郭ケース８には、コネクタ６の挿抜方向（Ｚ軸方向）と垂直な平面と平行な平面を有するフランジ８ａが設けられている。フランジ８ａは車両前後方向（Ｘ軸方向）の両側に延伸しており、フランジ８ａには貫通孔８ｃが車両前側と後側の２箇所に設けられている。また、図４に示す仮想点１５はコネクタ６の重心を表している（以下、コネクタ重心１５）。フランジ８ａの２つの貫通孔８ｃは、コネクタ６の挿抜方向と垂直でコネクタ重心１５を通る平面（以下、重心平面Ｐ）上に位置している。ここで、コネクタ６を車両上方向から視ると、図３によく示されているように、２つの貫通孔８ｃはコネクタ重心１５を通る直線上に、コネクタ重心１５を挟んで反対方向に等距離の場所に位置している。また、コネクタ６を車両前方向から視ると、図５によく表されているように、コネクタ重心１５は２つの貫通孔８ｃと重なるように位置している。別言すれは、２つの貫通孔８ｃは、重心平面Ｐ上に、コネクタ重心１５を挟んで点対称の位置に設けられている。ここで、コネクタ重心１５は、パワーケーブル７をパワーケーブル７が貫通している外郭ケース８の上面に沿って切った場合のコネクタ６の重心を示す。
【００２１】
図４、図５に示すようにコネクタ６は、車両上下方向に沿ってコネクタ挿入部９に挿入される。コネクタ６のフランジ８ａより下側の部分（重心平面Ｐより下側の部分）は、コネクタ挿入部９に収容される。コネクタ６の外郭ケース８の下面には、挿通孔８ｂが設けられており、挿通孔８ｂには、出力端子１２の上端が挿通される。そして、出力端子１２の上端は、クリップ端子１３の対向面１３ａの間に挟まれる。クリップ端子１３は、出力端子１２を挟む際に弾性変形をし、その弾性力により出力端子１２を挟み込むする。これにより、クリップ端子１３が出力端子１２に接続される。また、フランジ８ａより下側でコネクタ６の側面とコネクタ挿入部９の内面との間にはシール部材１８が備えられる。シール部材１８によりコネクタ挿入部９の内側に水が侵入することが防止される。
【００２２】
さらに、コネクタ６は、フランジ８ａの貫通孔８ｃにボルト１４を通すことで、コネクタ挿入部９のフランジ９ａに締結される。したがって、その締結箇所が、重心平面Ｐ上に位置する。また、ボルト１４は車両上下方向（Ｚ軸方向）から締め付けられている。これにより、コネクタ６がコネクタ挿入部９に固定される。つまり、コネクタ６が電力変換器３に固定される。
【００２３】
また、コネクタ６は、上述のように、パワーケーブル７とリード１７と編組線１６とクリップ端子１３がこの順番で接続されている。したがって、クリップ端子１３が出力端子１２に接続されることで、パワーケーブル７の先に接続されているリアモータに電力変換器３から出力される電力が供給される。
【００２４】
このような構成によれば、電力変換器３の出力端子１２は、クリップ端子１３を用いて接続されるため、ボルト等の別部材を用いて接続する必要がない。よって、電力変換器３とパワーケーブル７を接続する構造を省スペース化することができる。
【００２５】
また、コネクタ６を固定しているボルト１４の締結箇所が重心平面Ｐ上に位置しているため、締結箇所とコネクタ重心１５の挿抜方向における距離がゼロになる。前述したように、電力変換器３は、トランスミッション４に固定されている。トランスミッション４は振動が激しい。しかし、上記した支持構造を有するコネクタ６は、横揺れ（重心平面Ｐの平行方向の振動）に対して支持点（ボルト１４）からコネクタ重心１５までのモーメントの腕がゼロであるので、コネクタ重心１５の振動が拡大し難くなっている。
【００２６】
また、コネクタ６は、重心平面Ｐ上で、コネクタ重心１５の両側でボルト１４により固定されている。そして、２つの支持点を結ぶ直線の中点にコネクタ重心１５が位置している。別言すれば、２つの支持点は、重心平面Ｐ上に、コネクタ重心１５を挟んで点対称の２箇所に設けられている。そうすると、横揺れに対して、コネクタ重心１５から各支持点に作用するモーメントが相殺する。縦揺れ（コネクタ挿抜方向の振動）に対しても同様に、コネクタ重心１５から各支持点に作用するモーメントが相殺する。従って上記の接続構造は、横揺れ、縦揺れのいずれに対しても回転し難い。さらに、上記の構造は、２つの支持点を結ぶ直線とコネクタ重心１５との距離がゼロになる。この構造により、２つの支持点を結ぶ直線周りに捩じれるような振動に対しても優位な構造となっている。なお、本実施例では、クリップ端子１３の対向面１３ａと２つの支持点を結ぶ直線が垂直な位置関係になる。この位置関係でコネクタ６が２つの支持点を結ぶ直線周りに振動する場合、クリップ端子１３の対向面１３ａと出力端子１２の表面が互いにスライドするように動くことになる。この現象が起きるとクリップ端子１３と出力端子１２がダメージを受けることになる。したがって上記の固定構造は、クリップ端子１３と出力端子１２が振動によりダメージを受けることに対しても優位な構造となる。
【００２７】
また、クリップ端子１３は編組線１６に支持されている。したがって、リード１７から伝わる振動が可撓性部材である編組線１６により吸収されクリップ端子１３に伝わることが防止される。よって、出力端子１２とクリップ端子１３が相互に摺動することがなく、それらの接続箇所（対向面１３ａ及び対向面１３ａと接触する出力端子１２の表面）がダメージを受けることが防止される。
【００２８】
また、コネクタ６の挿抜方向とコネクタ６を固定するボルト１４の締結方向が車両上下方向（Ｚ軸方向）で同じである。したがって、コネクタ６の挿抜と固定を同一方向から行うことができ、作業方向を統一することができる。また、車両上下方向から作業できるため、フロントコンパートメントに電力変換器３を搭載した後にコネクタ６を挿抜することができる。よって、組立性及びメンテナンス性を向上することができる。
【００２９】
また、出力端子１２がＬ字形状をしているため、コネクタ挿入部９を電力変換器の車両横方向（Ｙ軸方向）に設けることができる。図２に示すように、電力変換器３のＹ軸正方向の側にあるスペースは狭くなっている。コネクタ挿入部９をこのスペースに配置することで、このスペースを有効に活用することができる。
【００３０】
なお、本実施例の「トランスミッション４」が、「走行用の駆動装置」の一例である。
【００３１】
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。上記の実施例の接続構造は、リアモータと電力変換器を接続することに採用されていたが、この接続構造をフロントモータと電力変換器を接続することに採用してもよい。この構成によれば、フロントモータと電力変換器の接続構造を省スペース化することができ、フロントコンパートメント内のスペースをさらに有効に活用することができる。
【００３２】
また、コネクタ６の締結箇所は２箇所であるが、重心平面Ｐ上に位置していれば、２箇所以上設けられてもよい。締結箇所を増やすことで、さらに振動に対して強い構造とすることができる。さらに、コネクタ６の締結箇所が、コネクタ重心平面Ｐ上においてコネクタ重心１５を中心とした円周上に設けられてもよい。この構成によれば、上述と同様の横揺れ、縦揺れのいずれに対しても回転し難い効果を得ることができる。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
２：電動車両
３： 電力変換器
４：トランスミッション
５：エンジン
６：コネクタ
７：パワーケーブル
８：外郭ケース
９：コネクタ挿入部
１２：出力端子
１３：クリップ端子
１４：ボルト
１５：コネクタ重心
１６：編組線
１７：リード
Ｐ：重心平面
【図１】
2015133866.tif 000003
【図２】
2015133866.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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