特許 6736211 高電圧保護構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6736211

(24)【登録日】2020年7月17日

(45)【発行日】2020年8月5日

(54)【発明の名称】高電圧保護構造

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/02 20060101AFI20200728BHJP

【ＦＩ】

   B60R16/02 650Y

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-85107(P2016-85107)

(22)【出願日】2016年4月21日

(65)【公開番号】特開2017-193270(P2017-193270A)

(43)【公開日】2017年10月26日

【審査請求日】2019年2月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129643

【弁理士】

【氏名又は名称】皆川 祐一

(72)【発明者】

【氏名】下永吉 裕親

【審査官】 菅 和幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２９４２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０８８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３８０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４３１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３２８３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１３６３７４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｒ １６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電圧を用いる高電圧機器および前記高電圧機器の動作／停止を制御する制御装置を搭載した車両に適用される構造であって、
前記高電圧機器は、外装をなすケースと、前記ケースに設けられた開口を閉鎖するように前記ケースに取り付けられ、その取り付けられた状態で前記ケースと電気的に接続されるカバーと、前記カバーが前記ケースに取り付けられた状態で前記カバーと電気的に接続され、前記カバーが前記ケースから取り外された状態で前記カバーと電気的に分離される導電性部材とを備えており、
前記ケースがボディアースに接続され、
前記制御装置に設けられた信号端子が前記導電性部材と電気的に接続され、
前記信号端子にプルアップ抵抗を介して正電源が電気的に接続されており、
前記カバーの内面に、前記カバーが前記ケースに取り付けられた状態で前記導電性部材が当接する部分を除いて、絶縁コーティングが施されている、高電圧保護構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高電圧から人を保護するための構造に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンから排出される排ガスを浄化する装置として、プラズマリアクタを用いたものが提案されている。プラズマリアクタでは、複数の放電電極がそれぞれ排ガスの流れに沿う方向に延び、互いに間隔を空けて平行をなして配置されている。放電電極間には、高電圧が印加される。高電圧の印加により、放電電極間に放電が生じて、放電によるプラズマが発生し、放電電極間を流通する排ガスが浄化される。

【0003】

このプラズマリアクタを用いた排ガス浄化装置などの高電圧機器を車両に搭載するに際しては、高電圧に対する安全性の確保が重要である。

【0004】

たとえば、高電圧機器が作動している状態でメンテナンスなどのサービス作業が行われると、サービスマンが感電するおそれがある。そのため、高電圧機器が車載される場合、高電圧機器のケースがボディアースに接続される。また、サービスマンやユーザが高電圧機器に直接触れることができないよう、高電圧機器をカバーで覆うといった対策が講じられることもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開平１−１３０８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、高電圧に対する安全性のさらなる向上を図ることができる、高電圧保護構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記の目的を達成するため、本発明に係る高電圧保護構造は、高電圧を用いる高電圧機器および高電圧機器の動作／停止を制御する制御装置を搭載した車両に適用される構造であって、高電圧機器は、外装をなすケースと、ケースに設けられた開口を閉鎖するようにケースに取り付けられ、その取り付けられた状態でケースと電気的に接続されるカバーと、カバーがケースに取り付けられた状態でカバーと電気的に接続され、カバーがケースから取り外された状態でカバーと電気的に分離される導電性部材とを備えており、ケースがボディアースに接続され、制御装置に設けられた信号端子が導電性部材と電気的に接続され、信号端子にプルアップ抵抗を介して正電源が電気的に接続されている。

【0008】

この構成によれば、高電圧機器のカバーがケースに取り付けられた状態では、カバーとケースとが電気的に接続（導通可能に接続）され、カバーと導電性部材とが電気的に接続される。ケースは、ボディアースに接続されている。導電性部材は、制御装置に設けられた信号端子と電気的に接続されている。信号端子には、プルアップ抵抗を介して、正電源が電気的に接続されている。

【0009】

これにより、ケースとボディアースとの接続および信号端子と導電性部材との接続がいずれも正常であり、かつ、カバーがケースに取り付けられることにより、カバーとケースとが接続され、導電性部材とカバーとが接続された状態では、信号端子が導電性部材、カバーおよびケースを介してボディアースに接続され、信号端子の電位が車両のボディと同電位となる。一方、ケースとボディアースとの接続不良や信号端子と導電性部材との接続不良などの異常が生じている状態、または、カバーがケースから取り外された状態では、信号端子がボディアースから切り離されて、信号端子の電位が正電源の出力端子と同電位となる。

【0010】

すなわち、ケースとボディアースとの接続不良（ケースがボディアースから浮いている、いわゆるアース浮き）などの異常が生じておらず、かつ、カバーがケースに取り付けられた状態では、信号端子にローレベルの信号が入力される。一方、異常が生じている状態、または、カバーがケースから取り外された状態では、信号端子にハイレベルの信号が入力される。

【0011】

したがって、制御装置では、信号端子に入力される信号のレベルに基づいて、アース浮きなどの異常が生じた場合にそれを検出することができ、また、カバーがケースから取り外された場合にもそれを検出することができる。そのため、アース浮きなどの異常が生じたことに応じて、また、カバーがケースから取り外されたことに応じて、高電圧機器の動作を停止させることができる。よって、高電圧に対する安全性のさらなる向上を図ることができる。

【0012】

カバーの内面には、カバーがケースに取り付けられた状態で導電性部材が当接する部分を除いて、絶縁コーティングが施されていてもよい。

【0013】

これにより、カバーがケースに対して正しい位置からずれて取り付けられた場合に、カバーの内面における絶縁コーティングの施されている部分が導電性部材に当接し、カバーと導電性部材とが電気的に接続されない。その結果、制御装置の信号端子にハイレベルの信号が入力されるので、それに応じて、高電圧機器の動作を停止することができる。よって、カバーがケースに正しく取り付けられない場合の高電圧に対する安全性をさらに向上させることができる。

【0014】

また、カバーに嵌合部材が設けられて、カバーがケースに取り付けられたときに、嵌合部材と導電性部材とが嵌合することにより、カバーと導電性部材とが電気的に接続される構成が採用されてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、高電圧機器が搭載された車両において、高電圧に対する安全性のさらなる向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る高電圧保護構造を図解的に示す図である。

【図2】高電圧機器の図解的な平面図であり、（ａ）カバーがケースに正常に取り付けられた状態を示し、（ｂ）カバーがケースに異常に（正常位置からずれて）取り付けられた状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0018】

＜高電圧保護構造＞
図１は、本発明の一実施形態に係る高電圧保護構造１を図解的に示す図である。

【0019】

高電圧保護構造１は、高電圧を用いる高電圧機器２と、高電圧機器２を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを搭載した車両４に適用される。

【0020】

高電圧機器２は、たとえば、プラズマリアクタである。プラズマリアクタは、車両４のエンジン（図示せず）から排出される排ガスに含まれるＰＭを除去するために、エキゾーストパイプなどの排気管の途中部に介装される。プラズマリアクタには、複数の放電電極が備えられている。放電電極は、それぞれ排ガスの流れに沿う方向に延び、互いに間隔を空けて平行をなして交互に配置されている。放電電極間には、パルス波状の高電圧が印加される。これにより、放電電極間に放電が生じ、その放電によるプラズマが発生する。プラズマの発生により、電極パネル間を流通する排ガスに含まれるＰＭが酸化（燃焼）されて除去される。

【0021】

高電圧機器２は、外装をなすケース５と、ケース５に取り付けられるカバー６とを備えている。ケース５およびカバー６は、導電性を有する材料からなる。

【0022】

ケース５は、ボディアース（車両４のボディ）７に電気的に接続されている。ケース５の上面には、サービス作業用（メンテナンス作業用）の開口８が形成されている。

【0023】

カバー６は、開口８を閉鎖するように、ケース５に取り付けられる。具体的には、カバー６の周縁部をケース５の上面における開口８の周縁部に当接させて、複数本の金属製のボルト９でカバー６の周縁部をケース５に締結することにより、カバー６がケース５に取り付けられる。これにより、カバー６は、ケース５に取り付けられた状態で、ボルト９およびケース５を介してボディアース７と電気的に接続される。

【0024】

ケース５内には、導電性部材１１が設けられている。導電性部材１１は、たとえば、金属製のコイルばねからなり、伸縮方向が上下方向（開口８がケース５の内外を連通する方向）に沿うように、支持部１２を介してケース５に支持されている。支持部１２は、絶縁性を有する材料からなる。カバー６がケース５から取り外された状態で、導電性部材１１の上端部が開口８を通してケース５の外部に突出する。これにより、カバー６がケース５に取り付けられた状態では、カバー６の内面が導電性部材１１に当接し、導電性部材１１がカバー６と支持部１２との間で圧縮される。また、導電性部材１１は、内部接続線１３を介して、ケース５に設けられた信号端子１４と電気的に接続されている。

【0025】

ＥＣＵ３は、たとえば、車両４に搭載される複数のＥＣＵのうちの１つである。複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。ＥＣＵ３は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含む構成のマイコン（マイクロコントローラ）２１を備えている。

【0026】

ＥＣＵ３には、外部との接続のための接続端子として、信号端子２２およびアース端子２３が設けられている。

【0027】

信号端子２２は、ＥＣＵ３内において、内部信号線２４を介してマイコン２１に接続されている。信号端子２２には、ＥＣＵ３の外部から外部信号線２５の一端が接続される。外部信号線２５の他端は、高電圧機器２の信号端子１４に電気的に接続されている。また、信号端子２２には、プルアップ抵抗２６を介して、正電源２７（たとえば、車載１２Ｖバッテリ）の出力端子が電気的に接続されている。

【0028】

アース端子２３は、ＥＣＵ３の内部において、グランド線２８に接続されている。また、アース端子２３は、ＥＣＵ３の外部において、ボディアース７と電気的に接続されている。

【0029】

＜絶縁コーティング＞
図２は、高電圧機器２の図解的な平面図である。

【0030】

カバー６の内面には、図２に部分的なハッチングで図解的に示されるように、カバー６がケース５に取り付けられた状態で導電性部材１１が当接する領域３１を除いて、絶縁コーティングが施されている。これにより、カバー６がケース５に正常に取り付けられた状態では、図２（ａ）に示されるように、カバー６の内面における絶縁コーティングの施されていない領域３１が導電性部材１１に当接し、カバー６と導電性部材１１とが電気的に接続される。

【0031】

＜作用効果＞
以上のように、高電圧機器２のカバー６がケース５に正常に取り付けられた状態では、カバー６とケース５とが電気的に接続（導通可能に接続）され、カバー６と導電性部材１１とが電気的に接続される。ケース５は、ボディアース７に接続されている。導電性部材１１は、内部接続線１３、信号端子１４および外部信号線２５を介して、ＥＣＵ３に設けられた信号端子２２と電気的に接続されている。信号端子２２には、プルアップ抵抗２６を介して、正電源２７が電気的に接続されている。

【0032】

これにより、ケース５とボディアース７との接続および信号端子２２と導電性部材１１との接続がいずれも正常であり、かつ、カバー６がケース５に正常に取り付けられることにより、カバー６とケース５とが接続され、導電性部材１１とカバー６とが接続された状態では、信号端子２２が外部信号線２５、信号端子１４、内部接続線１３、導電性部材１１、カバー６およびケース５を介してボディアース７に接続され、信号端子２２の電位がボディアース７（車両４のボディ）と同電位となる。一方、ケース５とボディアース７との接続不良や信号端子２２と導電性部材１１との接続不良などの異常が生じている状態、または、カバー６がケース５から取り外された状態では、信号端子２２がボディアース７から切り離されて、信号端子２２の電位が正電源２７の出力端子と同電位となる。

【0033】

すなわち、ケース５とボディアース７との接続不良（ケース５がボディアース７から浮いている、いわゆるアース浮き）などの異常が生じておらず、かつ、カバー６がケース５に取り付けられた状態では、信号端子２２にローレベルの信号が入力される。一方、異常が生じている状態、または、カバー６がケース５から取り外された状態では、信号端子２２にハイレベルの信号が入力される。

【0034】

したがって、ＥＣＵ３では、信号線から入力される信号のレベルに基づいて、アース浮きなどの異常が生じた場合にそれを検出することができ、また、カバー６がケース５から取り外された場合にそれを検出することができる。そのため、アース浮きなどの異常が生じたことに応じて、また、カバー６がケース５から取り外されたことに応じて、高電圧機器２の動作を停止させることができる。よって、高電圧に対する安全性のさらなる向上を図ることができる。

【0035】

また、カバー６の内面には、カバー６がケース５に取り付けられた状態で導電性部材１１が当接する領域３１を除いて、絶縁コーティングが施されている。これにより、図２（ｂ）に示されるように、カバー６がケース５に対して正しい位置からずれて取り付けられた場合に、カバー６の内面における絶縁コーティングの施されている領域が導電性部材１１に当接し、カバー６と導電性部材１１とが電気的に接続されない。その結果、ＥＣＵ３の信号端子２２にハイレベルの信号が入力されるので、それに応じて、高電圧機器２の動作を停止することができる。よって、カバー６がケース５に正しく取り付けられない場合の高電圧に対する安全性をさらに向上させることができる。

【0036】

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

【0037】

たとえば、前述の実施形態では、導電性部材１１が金属製のコイルばねからなるとした。しかしながら、導電性部材１１の材料は、導電性を有する材料であればよく、金属に限らない。また、導電性部材１１は、コイルばねに限らず、板ばねであってもよいし、ばね以外の部材であってもよい。

【0038】

ばね以外の部材としては、雌型端子との嵌合により雌型端子と電気的に接続される雄型端子、雄型端子との嵌合により雄型端子と電気的に接続される雌型端子などを例示することができる。導電性部材１１に雄型端子が採用される場合、カバー６がケース５に正しく取り付けられた状態で導電性部材１１が雌型端子と嵌合するように、その雌型端子がカバー６に配設されるとよい。同様に、導電性部材１１に雌型端子が採用される場合、カバー６がケース５に正しく取り付けられた状態で導電性部材１１が雄型端子と嵌合するように、その雄型端子がカバー６に配設されるとよい。

【0039】

また、前述の実施形態では、カバー６の内面には、カバー６がケース５に取り付けられた状態で導電性部材１１が当接する領域３１を除いて、絶縁コーティングが施されているとした。絶縁コーティングが施される領域は、カバー６の内面における領域３１を除いた全領域であってもよいし、たとえば、カバー６の内面におけるケース５と当接する領域の少なくとも一部をさらに除いた領域であってもよい。後者の場合、カバー６がケース５に取り付けられた状態で、ボルト９を介さなくても、ケース５とカバー６との当接により、それらの電気的な接続を達成することができる。

【0040】

高電圧機器２の一例として、プラズマリアクタを挙げたが、高電圧機器２は、高電圧を用いる車載機器であればよい。高電圧を用いる車載機器としては、プラズマリアクタ以外に、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるインバータやＤＣ−ＤＣコンバータなどを例示することができる。

【0041】

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0042】

１ 高電圧保護構造
２ 高電圧機器
３ ＥＣＵ（制御装置）
４ 車両
５ ケース
６ カバー
７ ボディアース
８ 開口
１１ 導電性部材
２２ 信号端子
２６ プルアップ抵抗
２７ 正電源

【図1】

【図2】