JP2019515454A - 高電圧コネクタ - Google Patents

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Abstract

高電圧部品、特に自動車の電気駆動システムの高電圧部品を電気的に接続するように構成され、コネクタ(100、200)は、少なくとも1つの電気接触アセンブリーを含み、高電圧接続具(10)用コネクタ(100、200)であって、上記電気接触装置は、少なくとも1つの環状の接触要素(102)と、上記接触要素の内部に配置され、接触要素(102)に対して突出する第1の内部保護要素(104)と、及び前記接触要素(102)を少なくとも部分的に取り囲み、上記接触要素(102)に対して突出する第1の外部保護要素(108)とを含み、上記第1の内部保護要素(104)と上記第1の外部保護要素(108)は、上記接触要素(102)の感電防止保護具を形成する。

Description

本発明は、高電圧部品の解放可能な電気的接続のための高電圧コネクタに関し、特に自動車の電気駆動システムの解放可能な電気的接続のための高電圧コネクタに関する。なお、本発明は、本発明による高電圧コネクタを含む高電圧接続具に関する。
高電圧部品は、特に、自動車(ハイブリッド駆動、ハイブリッド、電動又は燃料電池車両)の電気駆動システムの装置及びユニットを意味すると理解される。
高電圧とは、少なくとも60Vの直流(DC)電圧又は30Vの交流(AC)電圧の電圧を意味すると理解される。
以下、高電圧は「高電圧(high−voltage)」を表す。
全体的又は部分的に電流によって駆動される電気又はハイブリッド車両では、非常に高い電流及び/又は電圧がコネクタ要素を介して伝送され、したがってその中に電気コンタクトが装着されている。
高い電流及び/又は電圧であるために、特に厳しい安全要求がコネクタ要素に求められる。これに関して、例えば、ドイツ電気工学協会(Verband der Elektrotechnik、VDEと略称)の標準、(例えば、VDE 0470)及びヨーロッパ標準、(例えば、IEC/EN 61032)に規定されているように、接触要素は人の指が触れることに対する保護を与えなければならないと規定されている。対応する試験のために、いわゆるテストフィンガを提供した。テストフィンガは、人の指先をシミュレートするために使用され、所定の試験力でコネクタ要素のセクションまたは開口部を押圧し、上記セクションまたは開口部を通じて、接触要素にアクセス可能であり、接触要素の通電断面にはこのプロセス中に接触することができない。
従来技術では、様々な方法で接触要素に接触することを防止する複数種類のコネクタ要素が開示された。この点に関して、接触要素自体は、ショック防止のための対応する規格又は規制に準拠するように、ショック保護体を備えていてもよく、あるいはコネクタの切断状態で可動感電防止装置を用いて隠蔽されていてもよい。コネクタの最終的な接続状態では、接触要素が相手接触要素によって接触されるように可動感電防止装置が引き抜かれる。
例えば、独国特許出願公開第102010035943号明細書は、高電圧を印加するためのコネクタを開示しており、上記コネクタは、電気絶縁壁が形成されたハウジングを有し、人間の指が平面コネクタピンと接触することなく電気絶縁壁の縁に接触可能な範囲で、上記電気絶縁壁はハウジングによって保持される平らなコネクタピンの上側縁及び側縁から突出する。
接触面と感電防止保護具との間で遵守すべき最大距離に基づいて、コネクタの接触面は、通常小さな表面積だけを有し、これは、高電圧(HV)接続具における温度分布に不都合な影響を及ぼす。
これは改善が必要な状態である。
この背景に対して、本発明は、改善された高電圧接続具を詳述することを目的とする。
本発明によれば、この目的は、請求項1の特徴を有する高電圧コネクタ及び請求項14の特徴を有する高電圧接続具によって達成される。
従って、以下の内容が提供される。
高電圧接続具は、高電圧部品、特に自動車の電気駆動システムの高電圧部品を電気的に接続するように構成され、コネクタは、少なくとも1つの電気的な接触装置を含む、高電圧接続具用コネクタであって、上記接触装置は、少なくとも1つの環状の接触要素と、接触要素の内部に配置され、接触要素に対して突出する第1の内部保護要素と、及び接触要素を少なくとも部分的に取り囲み、接触要素に対して突出する第1の外部保護要素とを含み、
ここで、第1の内部保護要素及び第1の外部保護要素は、上記接触要素の感電防止保護具を形成する高電圧接続具用コネクタ。
第1のコネクタと、第2のコネクタとを含み、高電圧部品、特に自動車の電気駆動システムを電気的に接続するための高電圧接続具であって、ここで、高電圧接続具は、接触装置と、接触装置に対応する協働接触装置とを含み、ここで、接触装置は、接触要素を含み、協働接触装置は、接触要素に対応する協働接触要素と、接触要素の内部に設置され、且接触要素に対して突出する第1の内部保護要素と、協働接触要素の内部に設置され、且協働接触要素に対して突出する第2の内部保護要素と、上記接触要素を少なくとも部分的に取り囲み、接触要素に対して突出する第1の外部保護要素と、協働接触要素を少なくとも部分的に取り囲み、協働接触要素に対して突出する第2の外部保護要素とを含み、ここで、第1のコネクタの第1の内部保護要素と第1の外部保護要素、第2のコネクタの第2の内部保護要素と第2の外部保護要素が互いに挿入して接続される。
本発明が基づいている見解は、接触要素を環状に構成することにより、接触要素の表面積を増大させ、同時に、テストフィンガが接触要素に接触できないように、接触要素と保護要素との間の最大距離を超えないことにある。
有利な構成及び進歩は、更なる従属請求項及び図面の説明から明らかになる。
本発明の好ましい一実施例によれば、接触要素は、高電圧接続の長手方向軸に対して斜めに構成された接触表面を含む。この過程において、接触表面を傾斜又は曲げることにより、感電防止保護具と接触要素との間の距離を増大させることなく、その表面積をさらに増大させることができる。
なお、接触要素と第2のコネクタを接続させる協働接触要素が温度の影響下で好都合に変形するように、接触要素の表面に適切な外形を設置することが可能である。
実験では、接触要素及び/又は協働接触要素の表面構造が適切であると仮定すると、それらの表面が互いにぴったりとつき、それによって接触要素と協働接触要素との間の接触が改善されることが明らかになった。
ストレートコネクタの縦軸線は、製造される接続具の方向に延びる。対照的に、角コネクタは、一般に90°の角を形成する2つの長手方向軸線を有する。
本発明によるコネクタの他の好ましい実施例によれば、接触要素は、円形又は球状のコンタクトとして、又は錐形又は円錐形のコンタクトとして構成される。円形コンタクトという用語は、特に、例えば、楕円形又は放物線形のようなほぼ円形の形状をも含む。
本発明の1つの好ましい実施例によれば、コネクタは、コネクタを他のコネクタに接続するようにねじ込むためのねじ山を含む。ねじ山接続具は、特に堅牢で長寿命であり、特に、補修又は取り付けの目的で熟練した専門職員だけによって接続が開閉される場合に有利である。
1つの好ましい実施例によれば、ねじ山は、コネクタの密封領域の外側に形成される。これは、ねじ山でねじ山を密封するか又はねじ結合を行わなければならないことを避けた。
他の好ましい実施例によれば、本発明によるコネクタは、スプリング、特にコイルスプリング又は板スプリングを含む。スプリングは、第2のコネクタに接触されるべき協働接触装置の方向に予張力を接触装置に加えるように構成される。これは、本発明によるコネクタの接続状態において、接触要素及び/又は協働接触要素に押圧力が作用することを確実にする。押圧力は、接触要素及び/又は協働接触要素202の温度に依存する表面変形をさらに促進した。
なお、スプリングは公差を有する部品として公差補償を提供する。
本発明の好ましい実施例によれば、本発明によるコネクタは、高電圧監視回路を含む。上記高電圧監視回路は、接触装置を第2のコネクタの、接触装置に対応する協働接触装置から切断する前に、接触装置を電圧源から切断するように構成される。このタイプのHV監視回路は、専門家により、高電圧インタロックループ(HVIL)システムとも呼ばれる。このタイプのシステムは、接触装置を切断する前に、少なくとも電圧源への接続が切断するか、又は接触装置及び/又は協働接触装置の放電を確保することによって、ユーザの傷害の危険性をさらに低減することを意図している。
本発明の好ましい一実施例によれば、感電防止保護具は、セラミック及び/又はプラスチック、特にポリアミド及び/又はポリブチレンテレフタレートを含む。
好ましい一実施例によれば、第1の内部保護要素は、2つの部分で構成されている。第1の内部保護要素は、特に上部感電防止キャップと下部ペグを含む。このようにして、第1の内部保護要素は、その材料特性に関して特に有利に構成することができる。この点に関して、特に安定であり、低熱膨張性の材料を選択して、ペグに使用することが可能であり、特に断熱材を感電防止キャップに使用することが可能である。
原則として、ほとんど全部の耐温性.非導電性の材料は、全てが感電防止キャップに適する。
本発明の他の好ましい実施例によれば、接触要素はアルミニウム及び/又は銅を含む。アルミニウム及び銅は、特に有利な電気的性能を有する。なお、アルミニウム及び銅は、温度の影響下で接触要素又は協働接触要素202の特に良好な変形特性を確保する。
本発明の他の好ましい実施例によれば、外部保護要素は、部分的な円周保護壁を有する。したがって、本発明によるコネクタの構造的空間は、必要に応じて縮小することができる。この目的のために、円周保護壁は、部分的に円周状に構成されるように中断される。ここで重要なことは、テストフィンガが依然として接触要素に接触できないように、中断が感電防止保護具の最大距離を超えないことである。
なお、この実施例は、角接続が特に簡単に製造され得るということにより、角コネクタに対して特に有利である。
本発明の他の好ましい実施例によれば、外部保護要素は、保護壁の各端部の間に少なくとも1つの保護ピン又は保護ピン用の少なくとも1つのコンセントを含む。
このようにして、第1のコネクタ又は第2のコネクタは、それぞれ角接続の第2のコネクタ又は第1のコネクタに特に簡単に保持されることが可能である。
好ましい一実施例によれば、コネクタは、多電極コネクタとして構成され、特に2電極コネクタとして構成される。電極数を適切に選択することにより、コンパクトな構造スペース又は十分な電流移動量が確保される。
上記の構成及び展開は、好都合であれば、任意の所望の方法で互いに組み合わせることができる。本発明の別の可能な構成、展開及び実施形態は、例示的な実施例に関して上述又は以下に記載された本発明の特徴の組み合わせを明示的に言及されていないものも含む。特に、ここでは、当業者は、本発明の相応する基本的な形態への改良又は補足として個々の部分を加えることができる。
本発明による高電圧(HV)接続具の一実施例の断面図を示す。 本発明によるコネクタの一実施例の透視図を示す。 本発明によるコネクタの一実施例の透視図を示す。 本発明によるコネクタの一実施例の平面図を示す。
本発明は、図面の模式図に提供されている例示的な実施例に基づいて、以下により詳細に説明される。
図面は、本発明の実施例のさらなる理解を表現することを意図している。図面は、実施例を示し、明細書と一緒に、本発明の原理及び概念を明らかにする。他の実施例及び言及された多くの利点は、図面に照らして自明である。図面の要素は、必ずしも互いに縮尺通りに示されているわけではない。
図面の図において、同一の、機能的に同一で同一の作用をする要素、特徴及び部品は、別途の記載がない限り、同じ参照符号を用いる。
好ましい例示的実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な方法で修正することができる。
図1は、本発明による高電圧接続を示す。上記高電圧接続は、ユニット接続用第1のコネクタと、ケーブル接続用第2のコネクタを含む。
第1のコネクタ及び第2のコネクタのそれぞれの記号は、相互に交換可能であることは、以下の本文から明らかである。特に、第1のコネクタの要素と第2のコネクタの協働要素のそれぞれの記号も相互に交換することができる。
第1のコネクタ100は、それぞれの接触要素102、それぞれの第1の内部保護要素104及びそれぞれの第1の外部保護要素108を有する2つの接触装置又は2つの接触極を含む。第2のコネクタ200は、上記接触装置に対応して構成された2つの協働接触装置を含む。協働接触装置各々は協働接触要素202を含み、第2の外部保護要素217と、及び第2の内部保護要素216とを含む。
簡略化のために、2電極接続を図示しているが、以下では、1つの接触装置と1つの協働接触装置のみを参照する。図示された実施例では、接触要素102と協働接触要素202は、端部コンタクトとして構成される。端部コンタクトは、電気的接触が2つの端部側の間に生成されることを意味する。
第1のコネクタ100の接触装置は、接触装置の絶縁部分103を含み、接触装置は、環状の接触要素102を有する。接触要素102は、屈曲した接触面を有し、円形のコンタクトとして構成される。なお、接触要素102の接触表面は斜面であり、これにより、接触表面は拡大されると同時に空間構造は変化しないままである。接触表面の面積の増加は、接触表面の単位面積当たりの転写電流密度を減少させる。したがって、電流伝送中の接触要素102の発熱がより低いことがわかる。
第1の内部保護要素104は、第1のコネクタ100の環状接触要素102内に形成される。第1の内部保護要素104は、キャップ106が形成されるペグ107を含む。ペグ107は、例えば導電性材料、特に金属から製造することができ、キャップ106は非導電性材料から製造することができる。
第1の外部保護要素108は、環状接触要素102を囲むように、環状接触要素102の外部に形成される。第1の内部保護要素104と第1の外部保護要素108は、互いに同心に配置され、一緒になって接触要素102の感電防止保護具を形成する。内部保護要素104と外部保護要素108との間の距離は、最大距離を超えてはいけないため、テストフィンガまたはユーザの指は、接触要素102の接触表面に接触することができない。この場合、外部保護要素108と内部保護要素104との間の最大距離は、接触要素102に対する外部保護要素108と内部保護要素104との突出された高さにより決定される。即ち、接触要素102に対する外部保護要素108と内部保護要素104の高さが高いほど、外部保護要素108と内部保護要素104との間の許容される最大距離が大きくなる。
図1において、環状接触要素102は、協働接触要素と接触する。協働接触要素202は、接触要素102に対応する接触面を有する。したがって、協働接触要素202の接触表面も同様に円形であり、屈曲し、クエンチングされて得られる。図1の第2のコネクタ200は、第1のコネクタ100の第1の内部保護要素104に対応するように配置された第2の内部円筒形保護要素216を含み、第2のコネクタ200の第2の円筒形内部保護要素216は、接続状態でそれ自体が第1のコネクタ100の第1の内部保護要素104を収容するようにする。第2の内部保護要素216は、協働接触要素202によって取り囲まれている。
なお、第2のコネクタ200には、第2の外部保護素子217が設置され、協働接触要素202を部分的に取り囲む。第2のコネクタ200の第2の外部保護素子217は、第2の外部保護素子217が第1の外部保護素子108を部分的に取り囲むように、第1のコネクタの第1の外部保護素子108に対応して配置される。したがって、図1に示す高電圧接続において、第2の外部保護要素217、第1の外部保護要素108、協働接触要素202、接触要素102、第2の内部保護要素216及び第1の内部保護要素104は、互いに同心に配置される。
なお、第2のコネクタ200は、圧縮スプリングとして構成されたスプリング208を含む。スプリング208は、フランジ206の環状凹部に挿入され、上記フランジを介して第2のコネクタ200の絶縁部分204に接続される。このようにして、スプリング208は、協働接触要素202が接触要素102に押し付けられるように、フランジ206を介して第1のコネクタ100の方向に圧縮力を印加する。なお、第2のコネクタ200は、フランジ206のガイド具213とストッパー212を含んで、第2のコネクタ200においてフランジ206が縦方向軸線Lに沿って直線的にガイドされ、ストッパー212はフランジ206を固定して、フランジ206がガイド具212から滑り落ちないようにする。フランジ206はフランジ206の中央のホール226を通じて、ガイド具212に設置される。
なお、ダンピング210は、第2のコネクタ200のフランジ206とハウジング214との間に形成される。ダンピング210は、例えば、耐熱ゴム又はプラスチックから製造することが可能である。
図2は、図1による第1のコネクタ100を斜視図で示している。図2は、第1の外部保護要素108が部分的にのみ円周方向に形成されていることを示している。第1の外部保護要素108は、部分的な円周壁の端部の間に2つの保護ピン118を有する部分的な円周壁として構成される。角コネクタにおいて、第1の外部保護要素108の部分的な円周壁は、特にコンパクトで簡単な設計を保証する。この場合、部分的な円周壁の端部と最も近い保護ピン118との間の最大距離にならないように、部分的な円周壁の端部が保護ピン118に隣接している。したがって、保護ピン118の間の最大許容距離を超えない。これに関して、必要に応じて多くの保護ピン118を提供することが可能である。
絶縁部103は、第1のコネクタ100のハウジング110に3本のねじ116を用いて固定される。
ガイド具120は、第1のコネクタ100の接触装置の間に形成され、上記ガイド具は、接続動作中に第1のコネクタ100及び/又は第2のコネクタ200をガイドするように構成される。第1のコネクタ100のガイド具120は、第2のコネクタ200のガイド具222に対応して形成される。HVIL接触室122は、第1のコネクタ100のガイド具120内に形成される。HVIL接触室122は、第2のコネクタ200のうちのHVILブリッジ224とともにHVILシステムを形成する。
図2は、第1のコネクタ100のハウジング110がほぼ楕円形の壁を有することを示している。楕円形の壁には、選択的にシーラント(図示せず)を設けることが可能である。ほぼ楕円形の壁の内部領域は、以下ではシール領域とよばれる。密封領域の外部にベース114が形成されている。ベース114は、ねじ山を有する穴を有し、第1のコネクタ100は、上記の穴のところで対応する第2のコネクタ200にねじ込まれることが可能である。
図3及び図4は、図1による第2のコネクタ200を斜視図と平面図で示している。図3は、ベース114を通じて、第1のコネクタを第2のコネクタに接続するねじ230を示す。なお、ケーブル接続が図3に概略的に示されている。図3は、1つのケーブル232のみを示しているが、2電極コネクタは間違いなく2つのケーブル232を含む。
図4は、また、不注意に引き出されないように、ハウジングにおいてのケーブルコンタクト及び/又は絶縁部品のようなケーブルアセンブリを固定する第2の固定装置220を示している。なお、ねじ230に対応するねじ山を有するホール226が概略的に示されている。
図4に示すように、第2のコネクタ200は部分的に円周である第2の外部保護要素217をさらに含む。第2の部分的な円周の外部保護要素217は、第1のコネクタの保護ピン118を受けるように構成される2つのコンセント218を有する。
10 高電圧接続具
100 第1のコネクタ
102 接触要素
103 絶縁部分
104 第1の内部保護要素
106 キャップ
107 ペグ
108 第1の外部保護要素
110 ハウジング
114 ベース
116 ねじ
118 保護ピン
120 ガイド具
122 HVIL接触室
200 第2のコネクタ
202 協働接触要素
204 絶縁部分
206 フランジ
208 スプリング
210 ダンピング
212 ストッパー
213 ガイド具
214 ハウジング
216 第2の内部保護要素
217 第2の外部保護要素
218 コンセント
220 第2の固定装置
222 ガイド具
224 HVILブリッジ
226 ホール
228 保持要素
230 ねじ
232 ケーブル
L 縦軸

Claims (15)

  1. 高電圧接続具は、高電圧部品、特に自動車の電気駆動システムの高電圧部品を電気的に接続するように構成され、コネクタは、少なくとも1つの電気的な接触装置を含む、
    高電圧接続具用コネクタであって、
    前記接触装置は、
    少なくとも1つの環状の接触要素と、
    前記接触要素の内部に配置され、前記接触要素に対して突出する第1の内部保護要素と、及び
    前記接触要素を少なくとも部分的に取り囲み、前記接触要素に対して突出する第1の外部保護要素とを含み、
    前記第1の内部保護要素及び前記第1の外部保護要素は、前記接触要素の感電防止保護具を形成する、
    高電圧接続具用コネクタ。
  2. 前記接触要素は、前記高電圧接続具の長手方向軸線に対して斜めに及び/又は屈曲して構成された接触表面を含む
    請求項1に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  3. 前記接触要素は、円形又は球形のコンタクトとして、又は錐形又は円錐形のコンタクトとして構成される
    請求項1又は2に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  4. 前記コネクタは、前記コネクタを他のコネクタに接続するようにねじ込むためのねじ山を含む
    請求項1から3のいずれか一項に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  5. 前記ねじ山は、前記コネクタの密封領域の外側に形成される
    請求項4に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  6. スプリング、特にコイルスプリング又は板スプリングを含み、
    前記スプリングは、第2のコネクタに接続されるべき協働接触装置の方向に予張力を前記接触装置に印加するように構成される
    請求項1から5のいずれか一項に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  7. 前記接触装置を第2のコネクタの、前記接触装置に対応する協働接触装置から切断する前に、前記接触装置は電圧源から切断される高電圧監視回路を含む
    請求項1から6のいずれか一項に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  8. 前記感電防止保護具が、セラミック及び/又はプラスチック、特にポリアミド及び/又はポリブチレンテレフタレートを含む
    請求項1から7のいずれか一項に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  9. 前記第1の内部保護要素は、2つの部分で構成され、前記第1の内部保護要素は、特に上部感電防止キャップ及び下部ペグを含む
    請求項1から8のいずれか一項に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  10. 前記接触要素は、アルミニウム及び/又は銅を含む
    請求項1から9のいずれか一項に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  11. 前記第1の外部保護要素及び/又は第2の外部保護要素は、部分的な円周の保護壁を含む
    請求項1から10のいずれか一項に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  12. 前記外部保護要素は、前記保護壁の端部の間に少なくとも1つの保護ピン又は保護ピン用の少なくとも1つのコンセントを含む
    請求項11に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  13. 前記コネクタは、多電極コネクタであり、特に2電極コネクタである
    請求項1から12のいずれか一項に記載の高電圧接続具用コネクタ。
  14. 第1のコネクタと、第2のコネクタとを含み、接触装置と、前記接触装置に対応する協働接触装置とを含み、特に自動車の電気駆動システムを電気的に接続するための高電圧接続具であって、
    前記接触装置と前記協働接触装置は、
    接触要素と、前記接触要素に対応する協働接触要素と、
    前記接触要素の内部に設置され、且前記接触要素に対して突出する第1の内部保護要素と、
    前記協働接触要素の内部に設置され、且前記協働接触要素に対して突出する第2の内部保護要素と、
    前記接触要素を少なくとも部分的に取り囲み、前記接触要素に対して突出する第1の外部保護要素と、
    前記協働接触要素を少なくとも部分的に取り囲み、前記協働接触要素に対して突出する第2の外部保護要素とを含み、
    ここで、前記第1のコネクタの第1の内部保護要素と第1の外部保護要素、前記第2のコネクタの第2の内部保護要素と第2の外部保護要素が互いに挿入して接続されることができる
    高電圧接続具。
  15. 前記高電圧接続具は、角接続具又はストレート接続具として構成される
    請求項14に記載の高電圧接続具。
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