JP2016526777A - 電気車両又はハイブリッド車両用の電気プラグ型コネクタ及びプラグ型コネクタシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、特に電気車両又はハイブリッド車両用の充電ソケットとして必要とされる、相手コネクタに電気的に接触するための電気プラグ型コネクタに関する。プラグ型コネクタ（１００）は、少なくとも２つのコンタクト室（１０８ａ〜１０８ｅ）と、コンタクト室（１０８ａ〜１０８ｅ）の内の一つにそれぞれ受容される少なくとも２つの電力コンタクト要素（１１２）とを有する電気絶縁ハウジング（１０２）を有する。コンタクト室（１０８ａ〜１０８ｅ）の各々は、プラグ型コネクタ（１００）から流体を排出するための分離した排水溝（１３２ａ〜１３２ｅ）に接続され、排水溝（１３２ａ〜１３２ｅ）の各々は、一体的に且つそれぞれ少なくとも１つの他の排水溝から分離した状態でハウジング（１０２）内に形成される。

Description

本発明は、特に電気車両又はハイブリッド車両用の充電ソケットとして必要とされる、相手コネクタに電気的に接触するための電気プラグ型コネクタに関する。

電気車両又はハイブリッド車両におけるバッテリを充電するために、現在では、車両のバッテリを充電するための充電時間をできるだけ短く抑えるために、比較的高電圧且つ高電流（例えば、５０又は６０Ｈｚで４００ボルトの交流電流）によって稼働される様々なシステムが確立されている。これらの高電圧は、接触安全性及び破壊強度及び発生するクリープ電流に関して厳しい安全要求事項を伴う。

モータービークル上で使用される場合の複雑さとは、充電ソケットも水分に接触する可能性があり、冬季の使用や海岸気候の場合は、塩分とも接触する可能性があることである。従って、電気車両のコンダクティブ方式による充電中におけるコネクタ、ソケット、車両カップリング、及び車両コネクタに対して関連する要求事項に準拠しなければならない。関連する規定は、標準規格ＩＥＣ６０６６４−１：２００７を参照するＩＥＣ６２１９６‐１：２０１２（第２８章）に提示されている。ＩＥＣ６２１９６‐１によれば、クリープパスの寸法形状は、ＩＥＣ６０６６４−１に係る汚染度４に従って設定されることが意図されている。

水沫及び水分との接触は原則として避けられないため、再度プラグ型コネクタの領域から所定の方法で充電ソケットに入り込んだ水を排出する手段がさらに設けられなければならない。

この目的のために、充電ソケットのコンタクト室又はプラグ型カラーに入り込んだ水を、対応する排水路を介して、再度プラグ型コネクタの領域外へ導くドレインを取り付けることが知られている。

コンタクト室内及びプラグ型カラーの内側のこのような排水開口は、プラグ型接続が組み立てられるとき及び解除されるとき、空気の入れ替えが生じる可能性があるため、挿入力は最低限に留まる。このような排水装置の例は、米国特許第８，２５７，１０１号明細書及び欧州特許出願公開第２５２５４４３号明細書に記載されている。

米国特許第５，０６６，２５２号明細書は、金属コンタクト用の受容部材を開示し、この受容部材は、二段階のロックプロセスによって、プラグ型コネクタにおけるコンタクト受容部材の意図しない固定を防止することを意図している。

さらに、国際公開第２０１２／１６９１４４号は、モータービークル側の相手コネクタに接触するための密閉プラグ型コネクタに言及しており、その相手コネクタは、挿入状態のプラグ型コネクタを固定するためのロックを有する。

しかしながら、これらの既知の装置では、コンタクト室の排水開口が共通の排水溝に開口している一方、これらは、封止部材とハウジング壁の連携によってさらに形成されるため、既知の装置は、ＩＥＣ６０６６４−１の汚染度４に係る長いクリープパスに関する要求事項に準拠するには適していない。

従って、本発明が取り組む目的は、厳しい使用条件下でも正確且つ安全に動作する、例えば電気車両又はハイブリッド車両の充電ソケット用の電気プラグ型コネクタを提供することである。

この目的は、独立特許請求項の主題によって達成される。本発明の有利な発展形態は、従属特許請求項に提示される。

この場合、本発明は、クリープ電流抵抗との関連におけるプラグ型コネクタ内の排水路が、また、導電性の接続を構成するという認識に基づく。さらに、クリープ電流抵抗との関連においてプレスオン封止部材のみを使用して流体路同士を互いに分離すること及びその他の通電コンタクトから分離することは、十分に信頼できる分離ではないことが認識されている。

従って、本発明によれば、コンタクト室の各々は、ハウジング内に一体的に且つその他の排水溝からは分離した状態で形成される分離した排水溝に接続される。このようにして、様々なコンタクト室から排出された流体は、クリープ電流パスとの関連において閉ざされた電気的接続を形成するために、互いに接触することができなくなる。さらに、このような排水溝を備えるハウジングは、脱型技術に対する要求が高いが、個別の構成部品の後続の組み立て及び個数の観点からは、組み立ては、よりコスト効果が高く、より簡単である。

特に、高電圧コンタクト室に対して互いに分離された排水溝の設置によって、ＩＥＣ６２１９６‐１：２０１２に係る空気路及びクリープパスへの準拠を守ることができる。

本発明に係る排水溝は、それらの空間的な分離により、例えば６０ｍｍの長さを有する空気パス及びクリープパスが可能になる。それにより、塩水に曝された後でも高いレベルの絶縁抵抗を達成することができ、それにより、汚染された環境での動作時であっても高いレベルの信頼性を確実なものとすることができる。

本発明に係るプラグ型コネクタでは、電力コンタクト要素を含む少なくとも２つのコンタクト室は、通常、実質的に管状の挿入ソケット内に配置される。この挿入ソケットは、モータービークルでは、大抵の場合、後方に向かって傾斜するように配置されているため、この中に流体が蓄積される可能性があり、以下では挿入面とも呼ばれるこの領域用の分離した排水開口が設けられなければならない。本発明によれば、この排水開口は、残りのコンタクトへの接続が生じないように排水溝の内の厳密に一つに接続される。好ましくは、これは、アースに接続されるコンタクト要素のコンタクト室から水を除去する排水溝である。

しかしながら、その代わりに、挿入ソケットに関して、ハウジングに一体的に構成される分離した排水溝を設けることが規定されてもよい。

本発明に係る電気プラグ型コネクタは、例えばモータービークルへの取り付けのために、組付けプレートを有してもよく、挿入ソケットは、組付けプレートから少なくとも部分的に突出する。既に述べたように、挿入ソケットの傾斜は、従来は、後方及び内側に向かっているため、排水開口は、挿入ソケットの端領域に配置されることが有利であり、この端領域は、組付けプレートに面し、流体が挿入面の内側に蓄積されないように組付け時には下方に向けられている。

電力コンタクト要素をそれぞれのコンタクト室内に固定するために、コンタクト要素と係合する係止手段が設けられることが有利である場合がある。金属コンタクトと連携する係止フックに加えて、コンタクトの突起が係合する係止開口も設けられてもよい。特に洗練された方法では、このような状況において排水溝に繋がる開口に関して、二重機能を行うこと、及び係合と流体の排出の両方のために構成されることが規定されてもよい。

電力コンタクト用の係止要素が排水溝に配置されるとの事実から、これらは、特に空間を節約して、弾性的且つ可撓性に構成されることができ、射出成形工具におけるモールドからの取外しを比較的簡単に行うことができる。

この装置が内側で完全に封止されるように、電力コンタクトと、それぞれ関連するコンタクト室との間の移行部を封止するために、例えば弾性材料のＯリング等の封止手段が設けられてもよい。コンタクト室の各々が排水溝を介して外部空間と空気置換の状態にあることにより、プラグ型コネクタ及びその相手コネクタが互いに連結される時、これらの封止手段には圧力負荷が生じることがない。

組み付けられた電力コンタクト要素がガタツキなくしっかりと固定されたままになるように、大きな温度変化があっても、電力コンタクト要素をハウジングにロックするための第２のロックデバイスが設けられることが有利な場合がある。

このロックデバイスは、プラグ型コネクタ及び相手コネクタの組付け方向に対して横断的な方向に変位することができる場合、特に確実且つ効率的に作動する。

排水溝から排出される水が、所定の端位置に供給されることができるように、好ましくは、排水溝から排出された流体を収集して排出するために、例えばホースに接続可能な排出接続片が設けられる。

電力コンタクト要素は、コネクタ面とは反対を向く側で、車両の電気系統に接触している配線に接続される。この接続のために、例えば、圧着、半田、又はプラグ型接続を使用することができる。このような接触装置を保護するために、プラグ型コネクタはカバーを有してもよく、さらに、このカバーにも、適切な張力緩和部材が設けられることができる。それにより、ケーブルコンタクトの十分な接触保護及び機械的保護が可能になる。

実際の電力コンタクトに加えて、プラグ型コネクタには、電気プラグ型コネクタと相手コネクタとの間で信号を送信するための少なくとも１つの信号コンタクトが設けられてもよい。この送信は、例えば、光学的に誘導的又は容量的な方法等、接触的又は非接触的に行われることができる。これらの信号コンタクトは、高い電圧及び電流を案内しないため、その排水は、挿入面内に向かって行われれば十分である。この目的のために、信号コンタクトのコンタクト室には、対応する排水開口が、設けられてもよい。信号コンタクト要素は、対応する配線によって、そのコンタクト領域において車両の電気系統にも接続される。

本発明に係るプラグ型コネクタのハウジングは、例えば射出成形技術を用いて、適切な電気絶縁性で、機械的に安定した劣化のしにくいプラスチック材料から製造される。

既に述べたように、本発明に係る課題解決法の利点は、プラグ型コネクタが、特に電気車両又はハイブリッド車両用の充電ソケットとして使用される場合に明白である。しかしながら、当然のことながら、本発明に係る課題解決法は、湿潤雰囲気又は塩分含有雰囲気であっても十分な空気及びクリープ電流抵抗及び水の除去が確保されなければならないその他のプラグ型コネクタにも使用されてよい。

本発明のより良い理解のために、本発明は、以下の図面に示す実施形態を参照してより詳細に説明される。同一の構成部品には、同一の参照番号及び同一の構成部品名が付与されている。さらに、図示及び記述される異なる実施形態からの一部の特徴又は特徴の組み合わせは、独立した課題解決法、独創的な課題解決法、又は本発明それ自体に従う課題解決法を構成してもよい。

本発明の有利な実施形態に係る電気プラグ型コネクタの斜視の断面図である。 挿入面から見た時のハウジングの斜視図である。 ケーブル接続側から見た時のハウジングの斜視図である。 挿入面から見た時のハウジングの平面図である。 接続側から見た時のハウジング平面図である。 図４の装置の第１の断面である。 図４の装置の第２の断面である。 図４の装置の第３の断面である。 図５の装置の第１の断面である。 図５の装置の第２の断面である。 図９からの細部である。 図８からの細部である。

本発明は、電気車両又はハイブリッド車両用の充電ソケットの例を参照して以下に記載される。しかしながら、当業者には、本発明に係る思想は、より高い電圧を伴う電気コンタクトが厳しい環境条件下で安全に挿入されることを意図する場所なら何処でも用いることができることは明らかである。

本例では、ＧＢ／中国標準規格に従うＡＣ充電ソケットの実施形態が常に提示される。この標準規格では、５つの電力コンタクト要素及び２つの信号コンタクトが設けられる。しかしながら、本発明に係る原理は、当然のことながら、あらゆる交流電流、直流電流、又は複合ＡＣ／ＤＣ充電システムと共に使用されてもよい。

図１は、まず、装置全体の断面の斜視図である。

充電ソケット１００は、一般的にプラグ型コネクタとも呼ばれるが、ハウジング１０２を備え、ハウジング１０２は、射出成形技術を用いて電気絶縁性のプラスチック材料から製造されることができる。ハウジング１０２は、組付けプレート１０４を有し、組付けプレート１０４からは、実際の挿入ソケット１０６が部分的に突出している。カラー状の挿入ソケット１０６の内側には、ＧＢ／中国標準規格の第２部に従って、電力コンタクト要素用の５つのコンタクト室１０８と、信号コンタクト用の２つのコンタクト室１１０とが配置されている。

一般的に金属から製造される導電性の電力コンタクト要素１１２は、いずれの場合もコンタクト室１０８内に受容されている。図示の実施形態では、電力コンタクト要素１１２は、ソケットコンタクトとして構成される。しかし、当然のことながら、本発明は、ソケットコンタクトのみに限定されない。本発明に係るプラグ型コネクタ１００には、当然のことながら、ピンコンタクトも使用することができる。

電力コンタクト要素１１２の各々は、電気的接触が相手コネクタに関して閉じられるコンタクト領域１１４と、車両ケーブルに繋がり、結果的に車両の電気系統に繋がる配線が接続される接続領域１１６とを有する。図示の実施形態では、接続領域１１６は、コンタクト領域１１４と同様に、ソケットコンタクトとして構成される。

ハウジング１０２と電力コンタクト又は信号コンタクトとの間の確実な封止のために、本実施形態では、Ｏリング１１８が封止手段として嵌合されることが規定される。電力コンタクト要素１１２は、一方では、係止手段によって、関連のコンタクト室１０８に固定される。他方では、１つの操作ステップで７つ全てのコンタクト要素をロックするために、挿入方向１２２に対して横断的に変位させることができるロックデバイス１２０が設けられる。

ケーブルガイド１２４と、ケーブルガイド１２４に接続されることができるケーブルカバー１２６は、組付け状態において連続するケーブル（図示せず）を保護する。

本発明によれば、コンタクト室１０８の各々は、排水開口１２８を有し、排水開口１２８から、コンタクト室に進入した流体（即ち、気体又は液体）が排出されることができる。当然のことながら、金属コンタクト要素１１２も、この箇所にて開口１３０を有さなくてはならない。

本発明によれば、排水開口１２８は、排水溝１３２に開口し、排水溝１３２は、その断面において全側面が閉じられた状態でハウジング材料から製造され、且つ各コンタクト室１０８に対して分離して構成される。実質的に平行に延在する排水溝１３２の各々は、例えばホースに流体を導くことができる排出接続片１３４内に通じている。図２〜図１２は、ＧＢ／中国の第２部の標準規格に従う本発明に係る充電ソケット１００のハウジング１０２の様々な図及び断面である。

図２は、電力コンタクト要素用の５つのコンタクト室１０８ａ〜１０８ｅ及び信号コンタクト用の２つのコンタクト室１１０を備える挿入面の斜視図である。コンタクト室１０８ａ〜１０８ｅ，１１０は、挿入ソケット１０６内に配置されている。分離した排水溝１３２ａ〜１３２ｅは、コンタクト室１０８ａ〜１０８ｅの各々に対応するように連結している。その断面では、排水溝１３２ａ〜１３２ｅは、全側面において閉じられた状態で且つ一体的にハウジング１０２の材料から製造されている。排水溝１３２から排出される流体は、２つの係止突起１３６に固定される排出接続片を介して排出されることができる。

この特定の閉じられた製造方法により、異なる電位を有する２つのコンタクト要素間のクリープパスは、前側ではコンタクト室の長さの二倍になり、後側では排水溝の長さの二倍になる可能性がある。約６０ｍｍの値を容易に達成することができる。

組付けプレート１０４では、さらに、固定開口１３８が設けられ、固定開口１３８によって、充電ソケット１００は、リベット留め又は螺子留めによって車両のシャシに接続されることができる。

挿入面１０６の開口が後方の基部領域よりも高くなっている図２に示すハウジング１０２の僅かに傾斜した位置は、モータービークルにおけるプラグ型コネクタの設置箇所に実質的に対応している。従って、挿入ソケット１０６からも水が取り除かれなければならないことは明らかである。これは、以下により詳細に記述されるドレインを介して行われる。

図３は、車両の内部空間に面するハウジング１０２の側の斜視図である。この場合、全７つのコンタクト室１０８，１１０は、完全には外縁となっていないカラーによって包囲されている。このカラー１４０は、固定状態においてロックデバイス１２０を固定するように機能する。

図４の平面図から分かるように、挿入ソケット１０６から水を除去するために、他の排水開口１４２が設けられている。図６における断面図から分かるように、排水開口１４２は、中心の排水溝１３２ｃに開口している。

信号コンタクト室１１０からは、排水開口１４４を介して挿入ソケット１０６内へ水が除去される。信号コンタクトの排水開口１４４は、従来の設置条件下では挿入ソケットの排水開口１４２の上方に配置されているため、この箇所で排出された水は、排水開口１４２へ流下し、そこから溝１３２ｃに流入し、そこから排出接続片に流入することができる。

図５は、電力コンタクト要素が、圧縮リブ１４６によってコンタクト室１０８に保持されていることを示す。さらに、排水開口１２８の各々には、電力コンタクト要素がコンタクト室１０８内で固定されるように電力コンタクト要素と連携する係止デバイスが設けられている。同様に、排水開口は、信号コンタクト室上でも係止デバイスを形成するために使用される。

既に述べたように、図４に示す排水開口１４２は、中心のコンタクト室１０８ｃと連結する排水溝１３２ｃに開口している。図５のコンタクト記号表示から分かるように、中心のコンタクト室１０８ｃに配置されたコンタクトは、アースに接続され、従って、挿入ソケット１０６の排水路を、コンタクト室１０８ｃに連結する排水溝１３２ｃに接続するのに最も適している。クリープパスを考慮すると、排水開口１４２を介して生じる接続の結果、排水開口１２８ｃとコンタクト室１０８ｂの挿入側入口との間の間隔にも、十分に長い距離がまだ設けられていることが分かる。

図７は、図４に示すように、コンタクト室１０８ｄと、その上方に位置する信号コンタクト室１１０を通り、且つ固定開口１３８を通る断面を示す。特に、ソケット内へ外方に繋がり且つ信号コンタクト用の係止デバイスとしてさらに使用される排水開口１４４の位置が分かる。

図８は、３つの上方の電力コンタクト室１０８ａ，１０８ｃ及び１０８ｅを通る断面である。

従って、図９は、２つの信号コンタクト室１１０を通る断面である。排水開口１４４は、同時に係止アーム１４６を形成するために使用されることが有利であり、係止アーム１４６によって、信号コンタクト要素１１３の一次的な係合が可能になる。

図８によれば、排水開口１２８における対応する係止アーム１５０は、それぞれの電力コンタクト要素を固定するために設けられる。

図１０は、他の断面であり、今度は２つの下方の電力コンタクト室１０８ｂ及び１０８ｄを通る。係合に使用される係止アーム１５０に加えて、この断面図からは、上方から延出する３つの排水溝１２８ａ，１２８ｃ及び１２８ｅの矩形の閉じられた断面がさらに分かる。

最後に、図１１及び図１２は、コンタクト要素用のロック機構を、それぞれ図９及び図８からの詳細図として再度示す。

本発明に係る課題解決法を用いて、重大な混入の発生又は塩分含有水沫の影響が存在しても、クリープ電流路及び空気路に関する全ての要求事項に準拠することができるような方法によってモータービークル用の充電ソケットを構成することができる。この製造では、バッチ数が多くてコスト効果が高く、組付け及び取付けが高精度且つ単純である。

１００ 充電ソケットおよび／又はプラグ型コネクタ
１０２ ハウジング
１０４ 組付けプレート
１０６ 挿入ソケット
１０８ａ〜１０８ｅ 電力コンタクト用のコンタクト室
１１０ 信号コンタクトおよび／又はコンタクト室
１１２ 電力コンタクト要素
１１３ 信号コンタクト要素
１１４ コンタクト領域
１１６ 接続領域
１１８ Ｏリング
１２０ ロックデバイス
１２２ 挿入リング
１２４ 挿入方向
１２６ カバー
１２８ 排水開口
１３０ コンタクト要素の開口
１３２ａ〜１３２ｅ 排水溝
１３４ 排出接続片
１３６ 係止突起
１３８ 組付けプレートの固定開口
１４０ コンタクト室上のカラー
１４２ 挿入ソケットの排水開口
１４４ 信号コンタクトの排水開口
１４６ 圧縮リブ
１４８ 信号コンタクト要素用の係止アーム
１５０ 電力コンタクト要素用の係止アーム

Claims (15)

1. 相手コネクタと電気的に接触するための電気プラグ型コネクタであって、前記プラグ型コネクタ（１００）は、
   少なくとも２つのコンタクト室（１０８ａ〜１０８ｅ）を有する電気絶縁ハウジング（１０２）と、
   前記少なくとも２つのコンタクト室（１０８ａ〜１０８ｅ）の内の１つにそれぞれ受容される少なくとも２つの電力コンタクト要素（１１２）を備え、
   前記少なくとも２つのコンタクト室（１０８ａ〜１０８ｅ）の各々は、前記プラグ型コネクタ（１００）から流体を排出するための分離した排水溝（１３２ａ〜１３２ｅ）に接続され、且つ
   前記排水溝（１３２ａ〜１３２ｅ）の各々は、一体的に且つそれぞれ前記少なくとも１つの他の排水溝から分離した状態にて前記ハウジング内に形成される電気プラグ型コネクタ。
2. 前記少なくとも２つのコンタクト室（１０８ａ〜１０８ｅ）は、実質的に管状の挿入ソケット（１０６）内に配置され、
   前記挿入ソケット（１０６）は、前記挿入ソケット（１０６）から流体を排出するために、前記排水溝（１３２ｃ）の内の厳密に一つに接続される少なくとも１つの排水開口（１４２）を有する、
   請求項１に記載の電気プラグ型コネクタ。
3. 前記ハウジングは、前記プラグ型コネクタをキャリアに取り付けるための組付けプレート（１０４）を有し、
   前記挿入ソケット（６）は、前記組付けプレートから少なくとも部分的に突出し、前記排水開口（１４２）は、前記組付けプレートに隣接する前記挿入ソケット（１０６）の端領域内に配置される、
   請求項２に記載の電気プラグ型コネクタ。
4. 前記少なくとも２つのコンタクト室（１０８ａ〜１０８ｅ）は、その内部に受容される前記電力コンタクト要素（１１２ａ〜１１２ｅ）と係合するための係止手段（１４８，１５０）を有する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ。
5. 前記少なくとも２つのコンタクト要素と前記関連のコンタクト室との間の移行部を封止するために、封止手段がそれぞれ設けられる、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ。
6. 前記封止手段は、少なくとも１つの弾性Ｏリング（１１８）を有する、
   請求項５に記載の電気プラグ型コネクタ。
7. 前記少なくとも２つの電力コンタクト要素（１１２ａ〜１１２ｅ）を前記ハウジング（１０２）に固定するためのロックデバイス（１２０）をさらに有する、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ。
8. 前記ロックデバイス（１２０）は、前記プラグ型コネクタ（１００）と相手コネクタの組付け方向（１２２）に対して横断的な方向に前記固定をロック及びロック解除するために変位することができるスライドロックを有する、
   請求項７に記載の電気プラグ型コネクタ。
9. 前記排水溝（１３２ａ〜１３２ｅ）から排出される前記流体を収集して排出するための排出接続片（１３４）をさらに有する、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ。
10. 前記電力コンタクトに接続されることができる電気配線を被覆するためのカバー（１２６）をさらに有する、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ。
11. 前記少なくとも２つの電力コンタクト要素（１１２ａ〜１１２ｅ）は、ソケットコンタクトとして構成される、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ。
12. 前記電気プラグ型コネクタ（１００）と前記相手コネクタとの間の信号の電気的、光学的、誘導的又は容量的送信のための少なくとも１つの信号コンタクト要素（１１３）をさらに有する、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ。
13. 前記ハウジング（１０２）は、好ましくは、電気絶縁性のプラスチック材料から射出成形部品として製造される、
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタを有する電気車両又はハイブリッド車両用の充電ソケット。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電気プラグ型コネクタ（１００）と、関連の相手コネクタとを有するプラグ型コネクタシステム。

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