JP2012510791A - 自動車用の相互接続ハウジング - Google Patents

Abstract

本発明は、電池（２）用の接続端子およびインバータ用の接続端子（Ｄ’、Ｅ’）を含む自動車用の相互接続ハウジングに関する。本発明は、外部電源（７）、インバータ（５）、電動機（３）および電池（２）の全てが相互接続ハウジングに同時に接続されるとき電池（２）を再充電できるように、外部電源（７）用の接続端子（Ｕ１、Ｕ２）と、交流電動機（３）への接続用のアウトレット（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）とを含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は自動車用の相互接続ハウジングと、牽引装置と、そのような相互接続ハウジングを含む自動車に関する。最後に、本発明は、自動車電池を再充電する方法にも関する。

図１は、電気パワーパックを備えている従来の自動車１を図式的に表す。この車両は、第１の車両牽引段階で車輪４を駆動する三相電動機３に接続される車載式の蓄電池セル２の電池を備える。車両は、加えて、三相インバータ５を備え、その機能は電池２によって供給される直流電圧を、電動機３によって必要とされる交流電圧に変換することである。インバータ５は、電池２の正および負の極にそれぞれ接続される２個の電源入力端子ＤおよびＥ、同じく電動機３の３本の誘導巻線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に接続される３個の出力端子Ａ、Ｂ、Ｃを備える。さらに、車両は装置の他の構成部品と別の充電器６を備え、その機能は、第２の車両充電段階で電池２を再充電する目的で外部電源７、一般に幹線、によって供給される交流電圧を、直流電圧に変換することである。

上述の従来の解決策を改善するために、特許文献１は、充電器６をもはや必要とせず、インバータ５の構成部品を使用し、かつ特に３個のスイッチを含む２、３の更なる構成部品を追加することによって充電機能が実行される一の解決策を記述する。この解決策は図２に概略的に例示されており、この解決策では、特に１個のスイッチ８を使用して上記の電気回路の構成を変更することにより、当該電気回路を電池２の充電モードで動作させることができ、電動機３およびインバータ５は幹線７に接続されて充電器として働く。この原理は有利であるが、自動車の内部で最適に実現することは依然として困難である。

ＦＲ２７３８４１１

したがって、本発明の１つの目的は、自動車の内部でインバータを使用して電動機に接続される電池の最適充電を保証する一解決策を提供することである。

このために、本発明は、電池用の接続端子と、インバータ用の接続端子とを備える自動車用の相互接続ハウジングに基づいており、この相互接続ハウジングは、当該ハウジングに対して外部電源、インバータ、電動機、および電池が同時接続されると電池が再充電されるように、外部電源用の接続端子と、交流電動機への接続用の出力とを備えることを特徴とする。

一実施態様によれば、この相互接続ハウジングは、第１の位置において、相互接続ハウジングが自動車牽引装置に使用できる構成を提供し、および、第２の位置において、電池を再充電するための装置に使用できる構成を提供する、少なくとも３個のスイッチを備えることができる。

この相互接続ハウジングは、電池の正端子を、インバータの端子または電動機への接続用の第１のアウトレットに接続することを可能にするスイッチを備えることができ、かつ電動機への接続用の２個の出力を、電動機への接続用の第１の出力に接続するか、または外部電源用の端子にだけ接続したままにしておくことを可能にする２個のスイッチを備えることができる。

電池の正端子を、インバータの端子または電動機への接続用の第１の出力に接続することを可能にするこのスイッチが、電気牽引段階で極めて大きな電流に対応するように設計された、インバータの端子への接続を目的とする第１の接点と、電池を再充電する段階中に弱い電流に対応するように設計された、電動機への接続用の第１の出力への接続を目的とする異なった第２の接点とを備えることができる。

相互接続ハウジングは、その接点を係止するための補助手段を備える少なくとも１個の双安定スイッチを備えることができる。

相互接続ハウジングは、安定位置の一方または他方における接点の位置を確認することができる少なくとも１個の補助接点を有する少なくとも１個のスイッチを備えることができる。

相互接続ハウジングは、スイッチの同時スイッチングを確実にするために、コイルのような同一の制御手段に接続される３個のスイッチを備えることができる。

本発明は、電池、電動機、およびインバータを備え、先に規定されたように、相互接続ハウジングを備えることを特徴とする自動車用の牽引装置にも関する。

この相互接続ハウジングは、電動機上に直接配置することができる。

電動機は、相互接続ハウジングの３個の出力にそれぞれ接続される３本の誘導巻線を備える三相電動機とすることができる。

インバータは、三相コネクタによって電動機の３本の誘導巻線に接続される３本のスイッチングアームおよび濾過コンデンサを備えることができる。

本発明は、先に規定されたように、牽引装置を備えることを特徴とする自動車にも関する。

最後に、本発明は、自動車用の電気牽引装置を再充電する一方法であって、
−電源を、電池が接続される自動車相互接続ハウジングの端子に接続するステップと、
−相互接続ハウジングの内部の３個のスイッチの位置の変更を命令するステップと
を含むことを特徴とする方法にも関する。

本発明のこれらの目的、特徴および利点について、添付図面を参照して非限定的に提供された１つの特定の実施態様に関する後述の説明において、詳細に説明する。

従来技術による自動車を図式的に表す。 従来技術に基づく解決策による、電池充電段階の電気回路を図式的に表す。 電池充電構成における本発明の一実施態様による電気回路を図式的に表す。 自動車牽引構成における本発明の実施態様による同じ電気回路を図式的に表す。 本発明の実施態様の一代替形態を図式的に表す。 本発明の一実施態様による自動車の内部の相互接続ハウジングの配置を表す。

すでに説明されたように、電池２、三相交流電動機３、およびインバータ５を備える同じ電気装置は、３個の特別なスイッチの注目に値する追加によって、自動車牽引だけでなく、幹線からの電池の再充電も実現する基礎として機能することができる。本発明の設計は、同一の相互接続ハウジング内に、必要な出力端子経由でアクセス可能な付加された電気部品を収容することを伴う。これらの電気部品は、具体的には、牽引インバータ５のような種々のレシーバ、更には空調、加熱、１４Ｖ直流／直流、その他の記載されない他の装置に電力を供給するための、電池から生じる高電圧の電気分布および電気的保護の一般的な機能を実行する単一の相互接続ハウジング内に収容される。この相互接続ハウジングは、先に言及された３個のスイッチを特に備えることができる。インバータ５は、その電源端子ＤおよびＥの間に並列に取り付けられた３本のスイッチングアーム１８、１９、２０および濾過コンデンサ２１を備える。各アーム１８、１９、２０は、２個のダイオード／チョッパースイッチ組（例えばそれらの逆バイアスダイオードを備えたＩＧＢＴトランジスタ）を直列に備え、各ダイオードは各スイッチの導通の通常の方向に対して逆方向に取り付けられている。インバータ５の出力端子Ａ、Ｂ、Ｃは、アーム１８、１９、２０の中点に接続される。インバータ５は、記載されない電子回路によって動作し、この電子回路は、トランジスタの開閉を制御し、各アーム１８、１９、２０に対し、電池２によって供給される直流電圧のチョッピングの周期を決定する。

したがって、図３は本発明の一実施態様を例示する。本実施形態は、電池２と、入力端子Ｕ１およびＵ２経由で幹線７とに接続する２個の異なった入力、ならびにインバータ５に電力を供給する入力端子Ｄ、Ｅと、それぞれ電動機３の３本の誘導巻線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３用の３個の出力Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３とに対応する２個の出力端子Ｄ’、Ｅ’を備える相互接続ハウジングに基づいている。３個のスイッチ１１、１２、１３は、相互接続ハウジング１０内に配置される。第１のスイッチは、電池２の正端子が、インバータ５を目的とする端子Ｄ’または誘導子Ｅ１に接続される出力Ｍ１に接続されることを可能にする。第２のスイッチ１２および第３のスイッチ１３は、出力Ｍ２およびＭ３が、出力Ｍ１に接続されるか、または端子Ｕ１およびＵ２だけに接続されたままにされることを可能にする。これらの３個のスイッチは、それらが故障モードにおいてさえ確実に同時に切り替わるように、コイルのような単一の制御装置１４に接続される。

相互接続ハウジングは、コネクタからなる外部電気インタフェースを備える流体隙間がないハウジングを形成するケーシングの形状である。

次に、装置が働く方法を説明する。図３は、電池２の充電モードの構成を例示する。この電気回路図は、実際には図２の同回路図に等しい。この充電モードでは、第１のスイッチ１１は、電池２の正端子を出力Ｍ１経由で電動機３の巻線Ｅ１に接続する。第２のスイッチ１２および第３のスイッチ１３は開いており、電動機３の残りの２本の巻線Ｅ２、Ｅ３が相互接続ハウジング１０の出力Ｍ２およびＭ３経由で、記載されない幹線に接続される端子Ｕ１およびＵ２と直接接触することができる。

図４は、車両牽引位置での同じ装置を例示する。３個のスイッチ１１、１２、１３は、先の図におけるそれらの位置に対向する位置を有しており、端子Ｕ１およびＵ２は、当然ながら、もはや幹線に接続されていない。この構成において、巻線Ｅ１、Ｅ２およびＥ３は星型構成である。

図５は、２個の異なった接点１５、１６を有するスイッチ１１’によって、第１のスイッチ１１が置換される本発明の実施態様の一代替形態を示す。第１の接点１５は、電気牽引段階において極めて大きな電流に対応するように設計されて、約２００Ａ程度の高さであることができる。一方、第２の接点１６は、２５ないし３０Ａのオーダーの、再充電段階における弱い電流に対応するように設計されている。

１つの有利な実施態様は、動作信頼性のために、接点の位置を非常に強力に保ち、かつ振動に対する良好な耐性を有する双安定系を使用することを伴う。このために、このスイッチは、所定の位置に接点を係止するための補助手段を有することができ、振動の結果としての縦揺れによる接点の開きを防止する。第１の実施態様は、コイルばねタイプの従来のスイッチ構造体に対し、静止状態で係止されて、かつコイルが動作する前に接点を解錠することにより接点の状態を変更するように確実に駆動される機械式係止手段を加えることを伴う。第２の可能な実施態様は、接点を動かし、かつそれらを例えば乾燥摩擦によって適所に保つことが可能な電気アクチュエータを使用することを伴う。最後に、別の実施態様は、安定位置の一方または他方と、過渡位置とで、接点の全ての位置を確認することにより、制御点を限定することが可能な補助接点を作り出すことを伴う。接点の全ての位置を確認する電力接点に機械的に固定された２個の補助接点があってよい。

図６は、電動機３上における相互接続ハウジング１０の１つの有利な配置を例示する。この解決策によって、ハウジングは、母線だけを用いて電動機に電気的に接続されるので、例えば、流体隙間がないコネクタを備える３本の追加的なシールドケーブルを使用する必要性を避けることができる。同時に、記載されないインバータに電動機３を接続する三相コネクタ１７は、従来技術解決策と比べて変更されていない。

最後に、本発明は、自動車用の電気牽引装置を再充電する一方法であって、
−電源７を自動車相互接続ハウジングの端子Ｕ１、Ｕ２に接続するステップと、
−相互接続ハウジングの内部の３個のスイッチ１１、１２、１３の位置の変更を命令するステップと
を含むことを特徴とする方法にも関する。

Claims (13)

1. 電池（２）用の接続端子と、インバータ（５）用の接続端子（Ｄ’、Ｅ’）とを備える自動車用の相互接続ハウジングであって、外部電源（７）、インバータ（５）、電動機（３）、および電池（２）が前記相互接続ハウジングに同時に接続すると前記電池（２）が再充電されるように、外部電源（７）用の接続端子（Ｕ１、Ｕ２）と、交流電動機（３）への接続用の出力（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）とを含むことを特徴とする相互接続ハウジング。
2. 第１の位置で前記相互接続ハウジングが自動車牽引装置に使用できる構成を提供し、第２の位置で電池（２）を再充電するための装置に使用できる構成を提供する、少なくとも３個のスイッチ（１１、１２、１３）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の相互接続ハウジング。
3. 電池（２）の正端子がインバータ（５）の端子（Ｄ）または電動機（３）への接続用の第１のアウトレット（Ｍ１）に接続されることを可能にするスイッチ（１１）を備えること、および電動機への接続用の２個の出力（Ｍ２、Ｍ３）が、電動機（３）への接続用の第１の出力（Ｍ１）に接続されること、または外部電源（７）用の端子（Ｕ１、Ｕ２）にだけ接続されたままにされることを可能にする２個のスイッチ（１２、１３）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の相互接続ハウジング。
4. 電池（２）の正端子がインバータ（５）の端子（Ｄ）または電動機（３）への接続用の第１の出力（Ｍ１）に接続されることを可能にする前記スイッチ（１１）が、インバータの前記端子（Ｄ）への接続を目的とする第１の接点（１５）であって、電気牽引段階において極めて大きな電流に対応するように設計された第１の接点と、電動機（３）への接続用の前記第１の出力（Ｍ１）への接続を目的とする別個の第２の接点（１６）であって、電池（２）を再充電する段階において弱い電流に対応するように設計された第２の接点とを備えることを特徴とする、請求項３に記載の相互接続ハウジング。
5. 接点を係止するための補助手段を備える少なくとも１個の双安定スイッチを備えることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の相互接続ハウジング。
6. 安定位置の一方または他方における前記接点の位置を確認することが可能な少なくとも１個の補助接点を有する少なくとも１個のスイッチを備えることを特徴とする、請求項２ないし５のいずれか１項に記載の相互接続ハウジング。
7. 前記３個のスイッチ（１１、１２、１３）が、前記スイッチの同時スイッチングを確実にするために、コイルのような同一の制御手段（１４）に接続されることを特徴とする、請求項２ないし６のいずれか１項に記載の相互接続ハウジング。
8. 電池（２）、電動機（３）、およびインバータ（５）を備える自動車用の牽引装置であって、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の相互接続ハウジング（１０）を備えることを特徴とする自動車用牽引装置。
9. 前記相互接続ハウジング（１０）が前記電動機（３）上に直接配置されることを特徴とする、請求項８に記載の自動車用牽引装置。
10. 前記電動機（３）が、前記相互接続ハウジングの前記３個の出力（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）にそれぞれ接続される３本の誘導巻線（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）を備える三相電動機であることを特徴とする、請求項８または９に記載の自動車用牽引装置。
11. 前記インバータ（５）が、三相コネクタ（１７）によって前記電動機（３）の前記３本の誘導巻線（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）に接続される３本のスイッチングアーム（１８、１９、２０）と濾過コンデンサ（２１）とを備えることを特徴とする、請求項１０に記載の自動車用牽引装置。
12. 請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の牽引装置を備えることを特徴とする自動車。
13. 自動車用の電気牽引装置を再充電する方法であって、
    −電源（７）を、電池（２）が接続される自動車相互接続ハウジングの端子（Ｕ１、Ｕ２）に接続するステップと、
    −前記相互接続ハウジングの内部の３個のスイッチ（１１、１２、１３）の位置の変更を命令するステップと
    を含むことを特徴とする方法。

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