JP2016536748A - 電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構 - Google Patents

電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構 Download PDF

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Abstract

【課題】電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構を提供する。【解決手段】ロック状態確認機構は、拡張可能なテール部を有する端部ボルトを用いて、バッテリ管理ユニットによって測定された電圧信号に応じて、バッテリの接触がロック状態にあるかどうかを判断する。バッテリーの接触がロック状態ではない状態になる前に、システムは緩んでいる可能性のある接触をチェック及び修理するようにユーザーに通知する。したがって、電力が損失されるか、又はバッテリーボックス内に電気アークが発生する問題を避けることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車のバッテリーボックス内のバッテリーパックのバッテリー接触のためのロック状態確認機構及びロック状態確認方法に関するものであり、より具体的には、バッテリ管理ユニットの電圧センサや電流センサを利用し、ロック状態を検出して、バッテリボックス内の数多くのバッテリーの接触のロック状態を確認する装置及びバッテリーの接触が解除される前に、特定の接触をチェックするようにユーザーに警告及び通知をするための技術に関するものである。本発明の技術は、数多くのバッテリーパックが必要な電気自動車（例えば、電気バス又は電気トラック）に適用される。
一般的に、大型の電気自動車のバッテリーパックは、数百個のバッテリーを含んでいる。このバッテリーは、互いに直列または並列に接続される。しかし、バッテリーの接触がしっかりとロックされていない場合は、バッテリーパックのバッテリーが緩み得る。特に、電気自動車が悪条件の道路で運行されている場合、電気自動車の振動は、バッテリーの接触の解除という問題を加速し得る。バッテリーの接触が電気自動車の運行中に緩むか又は不良接触されると、電源システム全体がシャットダウンするか又はバーンアウトし得る。
しかし、従来の電極接続方法は、電極が確実にロックされているか否かを通知することができなかった。バッテリーパックに不良接触問題が発生する場合、作業者は、故障部分を直ちに見つけることができない。このような状況下では、バッテリーパックをチェックする時間が非常に増加する。また、電気自動車は、バッテリーパックのみで稼動されるので、バッテリーパックの信頼性は電気自動車の性能に影響を与える重要な要素である。
本発明の目的は、かかる従来技術の問題を解消するためのものであって、バッテリーの接触の組立効率を向上させ、バッテリーの接触のロック状態を確認するためのロック状態確認機構を提供することである。
本発明の他の目的は、バッテリーの接触が緩む可能性がある場合、警告プロンプトを発行するための警告手段を提供することである。警告プロンプトは、整備作業者がバッテリーパックをチェックおよび修理するように通知する。
本発明の他の目的は、接触が緩む可能性がある電極を整備士が容易に識別できる識別手段を提供することである。
本発明の側面によれば、電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構が提供される。ロック状態確認機構は端部ボルト、感知ボルトと感知ユニットを含んでいる。端部のボルトは、導電体が電極と接触するように電極にロックされている。感知ボルトは感知コンタクトが端部ボルトと接触するように端部ボルトにロックされている。感知ボルトが端部ボルトに嵌められると、端部ボルトが変形される。端部ボルトの変形に応じて端部ボルトを固定するためのドラッグフォース（drag force）が発生する。感知ユニットは、感知コンタクト及び端部のボルトがロック状態にあるか否かを検出するに用いられる。
一つの実施形態において、端部ボルトはピンを介して変形される。
一つの実施形態において、端部ボルトはテーパー構造を含み、テーパー構造はピンと接触する。
一つの実施形態において、ピンはスレッドを含む。
一つの実施形態において、感知ユニットは、感知コンタクトからの電圧信号が安定しているか否かの判断結果に基づいて感知コンタクト及び端部ボルトがロック状態にあるか否かを判断する。
一つの実施形態において、感知ボルトは絶縁材料からなる。
一つの実施形態において、絶縁パッキンは感知ボルトと感知コンタクトの間に配置される。
一つの実施形態において、感知ボルト及び感知コンタクトは安全ロープを介して相互に接続される。
一つの実施形態において、検出ユニットはバッテリ保護ボードである。
本発明の他の側面によると、電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構が提供される。ロック状態確認機構は端部ボルト、感知ボルト及び制御ユニットを含んでいる。端部ボルトは、バッテリーの電極に導電体をロックするために使用される。端部ボルトのヘッド部は内部スレッドを有する。端部ボルトのテール部は拡張部を有する。感知ボルトは電圧センサーの感知コンタクトをロックするように端部ボルトの内部スレッドに嵌められる。感知ボルトが端部ボルトの内部スレッドに嵌められると、ピンが感知ボルトによって圧迫され、端部ボルトの拡張部を拡張させ、端部ボルト及びバッテリの電極でロック状態が維持される。制御ユニットは、電圧センサからの電圧信号を受信し、電圧信号が安定しているか否かの判断結果に基づいて端部ボルト及びバッテリーの電極がロック状態にあるか否かを判断するために用いられる。
一つの実施形態において、電圧信号が不安定な場合に、バッテリーの電極はロック状態になっていなく、制御ユニットは警告信号及び電極の識別コードを車両コントローラに送信する。
一つの実施形態において、感知ボルトと電圧センサーの感知コンタクトとの間の接触領域に非導電性コーティングが形成される。
一つの実施形態において、感知ボルトは電気的に非導電性を有する。
一つの実施形態において、感知ボルト及びピンは一体構造に統合して形成される。
一つの実施形態において、感知ボルトは電気自動車の振動を感知するための加速度計をさらに含む。
一つの実施形態において、感知ボルトは電気自動車の動作を感知するためのジャイロスコープをさらに含む。
当業者は後述する発明の詳細な説明及び図面により本発明の上記の内容をより明確に把握することができる。
図１は、本発明の実施形態に係るロック状態確認機構を示す概略断面図である。
図２は、本発明の実施形態に係るロック状態確認機構の端部ボルトを示す概略断面図である。
図３は、本発明の実施形態に係るロック状態確認機構を示す概略拡大図である。
図面符号は、次のとおりである。電極（１０１）、端部ボルト（１０２）、ピン（１０３）、感知コンタクト（１０４）、感知ボルト（１０５）、中空（１０６）、拡張部のスロット（１０７）、電極スレッド（１０８）、拡張部（１１０）、テーパー構造（１１１）、内部開口（１１２）、内部スレッド（１１３）、導電体（１１４）、外部スレッド（１１５）
ここから、本発明の実施形態に係る電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構を、図１〜３を参照して説明する。電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構は、端部ボルト（１０２）、感知ボルト（１０５）、ピン（１０３）、導電体（１１４）、感知コンタクト（１０４）及び電極（１０１）を含んでいる。端部ボルト（１０２）は、中空（１０６）を含んでいる。中空（１０６）は、３つの部分を含んでいる。中空（１０６）の第1部分は感知ボルト（１０５）と噛み合う内部スレッド（１１３）である。中空（１０６）の第2部分はピン（１０３）を収容するための内部開口（１１２）である。中空（１０６）の第３部分はピン（１０３）による拡張力を与えるためのテーパー構造（１１１）である。
感知ボルト（１０５）を介してピン（１０３）に圧力が加わる場合、端部ボルト（１０２）の拡張部（１１０）が拡張される。このため、端部ボルト（１０２）は、ロック状態にある。感知ボルト（１０５）が内部スレッド（１１３）に嵌められると、ピン（１０３）は、感知ボルト（１０５）によって圧迫される。また、ピン（１０３）の先端がテーパー構造（１１１）と接触して拡張力が発生する。拡張力に応じ、端部ボルト（１０２）の拡張部（１１０）は拡張される。端部ボルト（１０２）の拡張部（１１０）に加えられた拡張力のために、端部ボルト（１０２）と電極スレッド（１０８）は、互いに確実に結合される。
本発明のロックの設計によると、感知ボルト（１０５）によって端部ボルト（１０２）の拡張部（１１０）が変形される。拡張部（１１０）の変形のために、端部ボルト（１０２）が確実にロック状態になる。このため、感知ボルト（１０５）のロック状態は、端部ボルト（１０２）が容易にロック状態になるようにする。感知ボルト（１０５）が緩まると、電気自動車の振動のために感知コンタクト（１０４）と端部ボルト（１０２）が分離される。このような状況では、電圧信号が変化する。
本発明の他のロックの設計によると、ロック状態が維持されるか否かを判断するために、電圧信号の安定性を検出するためのコンピューティングプロセスが実行される。通常の動作条件で、バッテリーの出力信号は非常に安定している。このため、電圧信号が電気自動車の振動のために遮断されると、システムはバッテリの接触がもうロック状態になっていないと判断する。
一方、感知ボルト（１０５）が緩まって感知コンタクト（１０４）と端部ボルト（１０２）が互いに密接に接触していない場合、システムは遮断された電圧信号に応じ、バッテリの接触が緩み得ると認識することができる。また、システムはバッテリの接触のチェック及び修理が必要であると通知することができる。したがって、整備士はバッテリの接触が緩む前に、バッテリーの接触をチェク及び修理することができる。
又、コンピューティングユニットは、コンピューティングプロセスを実行するために用いられる。すなわち、コンピューティングユニットは電圧信号が安定しているか否かを続けて検出する。より好ましくは、コンピューティングユニットは加速度計又はジャイロスコープをさらに備える。不安定な電圧信号の周波数が車体の振動周波数と一致すると、コンピューティングユニットは、バッテリーの接触が緩まっているところであると正確に判断することができる。電圧信号の周波数が車体の振動周波数と一致するか否かをチェックすることにより、電磁干渉による判断ミスを減らすことができる。一部の実施形態においては、電流信号及び電圧信号の両方が考慮される。電流信号が安定しているが、電圧信号が遮断された場合、システムは感知コンタクトが緩まっている可能性があると判断する。
また、一部の実施形態において、感知ボルトは特別に設計される。好ましくは、感知ボルトは絶縁材料からなる。このため、感知ボルトがロック状態にある場合、感知コンタクトは端部ボルトのみを通じて電圧信号を受信することができる。また、感知ボルトが緩まると、感知コンタクトは端部のボルトを通じて電圧信号を受信することができない。このような状況の下で、システムは、感知ボルトが緩まっているか否かを正確に感知することができる。一部の他の実施形態において、感知ボルトは絶縁コーティングを有する金属ボルトである。
組み立てプロセスを簡易化するために、感知ボルト及びピンは一体構造に統合して形成される。他の実施形態において、感知ボルトはリセスを有し、ピンはリセスに固定される。好ましくは、ピンは感知ボルトのリセスに圧入方式で固定される。したがって、ピンは感知ボルトから分離されない。
ピンが感知ボルトから取り外し可能に連結されている場合、好ましくは、端部ボルトと結合するためのスレッドがピンに設けられる。ピンが端部ボルトに嵌められた後、感知ボルトが端部ボルトに嵌められる。
好ましくは、非導電性コーティングが感知コンタクトと感知ボルトとの間の接触領域に形成される。一部の実施形態において、非導電性のコーティングは絶縁パッキングによって取り替えられる。
感知ボルトが緩んでバッテリーパックに落ちることを防止するために、感知ボルトと感知コンタクトは安全ロープを介して相互に接続される。このため、感知ボルトが溶けても、感知ボルトはバッテリパックに落ちることはない。
本発明は、ロック状態確認機構を提供する。本発明の概念は後述される。
まず、システムが感知コンタクト（１０４）を介して安定した電圧信号を受信することができれば、感知ボルト（１０５）及びピン（１０３）が中空（１０６）内に確実に収容される。ピン（１０３）がテーパ構造（１１１）を圧迫するため、拡張部（１１０）は変形される。拡張部（１１０）の変形に応じて、端部ボルト（１０２）と電極スレッド（１０８）は互いに圧縮される。このような状況の下で、大きなドラッグフォース（drag force）が発生し、端部ボルト（１０２）のロック状態を確定する。
第２に、システムが遮断された電圧信号を受信すると、感知ボルト（１０５）及びピン（１０３）は、まだ中空（１０６）内に収容されているが、ピン（１０３）はテーパー構造（１１１）ともう接触しない。このため、拡張部（１１０）は、もとの形状に回復する。このような状況下では、端部ボルト（１０２）がロック状態になっていない。すなわち、端部ボルト（１０２）は緩んでいる。
好ましくは、システムがあるバッテリーの接触が緩んでいることを検出すると、システムは、緩んでいる可能性のある接触をチェックするようにユーザーに通知する。電気自動車が整備工場に来た場合、整備士は対応するバッテリーの識別コードに基づいて緩んでいる可能性のある接触を認識することができる。本発明のロック状態確認機構を利用することで、整備時間が非常に低減され、緩んでいる接触により生じ得る損傷や被害が最小限に抑えられる。

Claims (16)

  1. 電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構であって、
    端部ボルトと、感知ボルトと、検出ユニットを含み、
    前記端部ボルトは、電極にロックされ、導電体が前記電極に接触し、
    前記感知ボルトは、前記端部ボルトにロックされ、感知コンタクトが前記端部ボルトに接触し、前記感知ボルトが前記端部ボルトに嵌められると前記端部ボルトが変形され、前記端部ボルトの変形に応じて、ドラッグフォース（drag force）が発生して前記端部ボルトが固定され、
    前記検出ユニットは、前記感知コンタクトと前記端部ボルトがロック状態にあるか否かを検出するように構成される、ロック状態確認機構。
  2. 前記端部ボルトは、ピンによって変形される、請求項１に記載のロック状態確認機構。
  3. 前記端部ボルトはテーパー構造を含み、前記テーパー構造はピンと接触する、請求項２に記載のロック状態確認機構。
  4. 前記ピンはスレッドを含む、請求項３に記載のロック状態確認機構。
  5. 前記検出ユニットは、前記感知コンタクトからの電圧信号が安定しているか否かの判断結果に応じて前記感知コンタクトと前期端部ボルトがロック状態にあるか否かを判断する、請求項１に記載のロック状態確認機構。
  6. 前記感知ボルトは絶縁材料からなる、請求項１に記載のロック状態確認機構。
  7. 前記感知ボルトと前記感知コンタクトの間に絶縁パッキングが配置される、請求項１に記載のロック状態確認機構。
  8. 前記感知ボルトと前記感知コンタクトは、互いに安全ロープを介して連結されている、請求項1に記載のロック状態確認機構。
  9. 前記検出ユニットは、バッテリーの保護ボードである、請求項1に記載のロック状態確認機構。
  10. 電気自動車のバッテリー接触のためのロック状態確認機構であって、
    端部ボルトと、感知ボルトと、制御ユニットを含み、
    前記端部ボルトはバッテリーの電極に導電体をロックするように構成され、前記端部ボルトのヘッド部に内部スレッドが設けられ、前記端部ボルトのテール部に拡張部が設けられ、
    前記感知ボルトは前記端部ボルトの内部スレッドに嵌められ、電圧センサーの感知コンタクトをロックし、
    前記感知ボルトが前記端部ボルトの内部スレッドに嵌められる際に、前記感知ボルトによってピンが圧迫され、前記端部ボルトの拡張部を拡張させ、それに応じて前記端部ボルトと前記バッテリーの電極がロック状態にあることになり、
    前記制御ユニットは、前記電圧センサーからの電圧信号を受信し、前記の電圧信号が安定しているか否かの判断結果に応じて前記端部ボルトと前記バッテリーの電極がロック状態にあるか否かを判断するように構成されているロック状態確認機構。
  11. 前記電圧信号が安定していない場合、前記バッテリーの電極はロック状態になっていなく、前記制御ユニットは、警告信号及び該電極の識別コードを車両コントローラに送信する、請求項１０に記載のロック状態確認機構。
  12. 前記感知ボルトと前記電圧センサーの感知コンタクトとの間の接触領域に非導電性のコーティングが形成されている、請求項１０に記載のロック状態確認機構。
  13. 前記感知ボルトは電気的に非導電性を有するものである、請求項１０に記載のロック状態確認機構。
  14. 前記感知ボルト及び前記ピンは、一体型の構造に統合されて形成されているものである、請求項１０に記載のロック状態確認機構。
  15. 前記電圧センサーは、前記電気自動車の振動を検出するための加速度計をさらに含む、請求項１０に記載のロック状態確認機構。
  16. 前記電圧センサーは、前記電気自動車の振動を検出するためのジャイロスコープをさらに含む、請求項１０に記載のロック状態確認機構。
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