JP2019515455A - Hvilシステム - Google Patents

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Abstract

本発明は、HVコネクタのHVILシステムに関し、特に、自動車におけるHVILシステムに関する。HVコネクタは、HV電流をHVコネクタから他の部材に伝送するために使用され、ここで、HVILシステムは、第1HVIL接触要素と、第2HVIL接触要素とを有し、ここで、HVコネクタの非挿入状態において、第1HVIL接触要素は、少なくとも一つの第1ばね要素を介して第2HVIL接触要素から離間され、また、ここで、HVコネクタの挿入状態において、第1HVIL接触要素が第2HVIL接触要素に接触するように、第1ばね要素は変形して、HVコネクタと上記他の部材との間の接続が強固である場合、HVILシステムがHV電流をHVコネクタから他の部材に確実に伝送するようにする。本発明は、HV接続を構築する方法にも関する。

Description

本発明は、HVコネクタのHVILシステムに関し、特に、自動車におけるHVILシステムに関する。HVコネクタは、HV電流を、HVコネクタから他の部材に伝送するために使用される。
以下、「HV」は、「高電圧(high-voltage)」を意味し、「HVIL」は、(高電圧インターロックシステム(high-voltage interlock system)」を意味する。
通常、ハイブリッド車両、電気自動車、及び燃料電池車両は、例えば、バッテリ、燃料電池、発電機などのような少なくとも一つの高電圧エネルギー源を含む電気高電圧システムを使用する。人(例えば、技術者)が電気システムの電流キャリア部材(例えば、ロック接続端子)に物理的に接触可能になる前に、高電圧エネルギー源を隔離させ、いずれかローカルに蓄えられた電気エネルギーを放電すべきである。従って、電気高電圧システムは、高電圧インターロック回路システム(HVILシステム、HVILは、high-voltage interlock loopの略称である)を使用することができる。ロック接続端子にアクセスしようと試すことが検出された場合、高電圧インターロック回路システムは、エネルギー源放電(または隔離)を開始する。
この背景において、本発明の目的は、運動学を有するHVILシステムを明確に提案することである。
本発明によれば、この目的は、請求項1の特徴を有するHVILシステム及び/又は請求項13の特徴を有する方法によって実現される。
従って、以下のような内容を提供する。
HVコネクタのHVILシステムを提供し、特に、自動車におけるHVILシステムを提供する。HVコネクタは、HV電流をHVコネクタから他の部材に伝送するために使用され、ここで、HVILシステムは、第1HVIL接触要素と、第2HVIL接触要素とを有し、ここで、HVコネクタの非挿入状態において、第1HVIL接触要素は、少なくとも一つの第1ばね要素を介して第2HVIL接触要素から離間され、また、ここで、HVコネクタの挿入状態において、第1HVIL接触要素が第2HVIL接触要素に接触するように、第1ばね要素は変形して、HVコネクタと上記他の部材との間の接続が強固である場合、HVILシステムがHV電流をHVコネクタから他の部材に確実に伝送するようにする。
ロック機構と、少なくとも一つの第1電源コンタクタを有する第1コネクタ部と、少なくとも一つの第2電源コンタクタ、少なくとも一つの第1ばね要素、第1HVIL接触要素及び第2HVIL接触要素を有する第2コネクタ部とを利用してHV接続を構築する方法を提供する。上記方法は、第1電源コンタクタは、第2電源コンタクタと接触するステップと、第1ばね要素は、第1電源コンタクタと第2電源コンタクタとの接触によって変形するステップと、ロック機構を介してHV接続をロックするステップと、第1ばね要素の変形後及びHV接続のロック後に、第1HVIL接触要素と第2HVIL接触要素との間に接触を構築するステップと、第1HVIL接触要素が第2HVIL接触要素に接触される間に、第1電源コンタクタと第2電源コンタクタとの間にHV電流を伝送するステップとを含む。
本発明の基礎となる概念は、運動学的理由のため、電源コンタクタに対してラギングが発生するHVILシステムを提供することを含む。電源コンタクタに対してラギングが発生することは、まず、電源コンタクタの間に接触を構築し、次に、電源コンタクタの接触後にHVIL接触要素が接触することを意味する。
プラグの運動学のラギングのため、幾何学的誤差許容範囲から基本的に独立して動作するHVILシステムを提供する。
HVILシステムの構成部分は、HVコネクタの単一のコネクタ部に決していずれの方法でも形成されないことを理解すべきである。逆に、特定の応用において、構成部材をHVコネクタの第1コネクタ部及び第2コネクタ部に設置することができる。例えば、第1ばね要素は、ケーブル側またはアセンブリ側コネクタ部に形成されてもよい。
有利な改良および発展は、さらなる従属請求項及び図面を参照した説明から得られる。
上述した特徴及び後述する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれの指定された組み合わせだけでなく、他の組み合わせまたは別々に使用することができることは明らかである。
本発明の好ましい実施例によれば、第2HVIL接触要素は、第2ばね要素、特に板ばねとして形成される。従って、第1HVIL接触要素は、第2HVIL接触要素に押し付けられる。これにより、強固な接触が確保され、第1HVIL接触要素と第2HVIL接触要素との間の製造公差に対する補償が確保される。
本発明の別の好ましい実施例によれば、本発明のHVコネクタは、ケーブル側コネクタ部と、アセンブリ側コネクタ部とを有し、ここで、第1HVIL接触要素、第2HVIL接触要素及び第1ばね要素は、ケーブル側コネクタ部に配置される。このような方法で、アセンブリ側の接続が簡単になる。なお、弾性要素がケーブル側に配置されることは、ユーザーにとって特に便利である。
本発明の別の好ましい実施例によれば、HVコネクタは、ケーブル側コネクタ部と、アセンブリ側コネクタ部とを有し、ここで、HVILシステムは、アセンブリ側コネクタ部に第3HVIL接触要素を有し、ここで、第3HVIL接触要素は、第1HVIL接触要素に接触するために使用され、第1HVIL接触要素と第2HVIL接触要素との間及び第1HVIL接触要素と第3HVIL接触要素との間の接触を検査するための識別装置に接続される。このような方法で、HVコネクタのケーブル側とアセンブリ側がHVILシステムを介して接続されるため、HV接続の分離もアセンブリ側で特に簡単な方法で検出することができる。
本発明の別の好ましい実施例によれば、第3HVIL接触要素は、ソケットに形成される。従って、第1HVIL接触要素は、ソケットに対して雄型HVIL接触要素として形成される。それによって、第1HVIL接触要素及び第3HVIL接触要素のそれぞれの特に強固な接続と信頼性のある検出が保証される。
本発明の別の好ましい実施例によれば、第1HVIL接触要素は、略「L」字形またはピン状に形成される。「L」字形またはピン状は、第1HVIL接触要素が雄型HVIL接触要素及び平面HVIL接触要素を形成することを保証する。特に、第1HVIL接触要素は、第1雄型接触領域及び第2接触領域を有し、面接触(areal contact)を構築することが有利である。
本発明の別の好ましい実施例によれば、第1HVIL接触要素及び/又は第2HVIL接触要素は、第1ばね要素に対して、水平にオフセットされるように形成される。従って、本発明によるHVILシステムを使用して、HVコネクタの物理的高さを低減することができる。
本発明の別の好ましい実施例によれば、第1HVIL接触要素及び第2HVIL接触要素は、2つまたは4つの第1ばね要素の間に形成される。このような方法で、HVILシステムは、2極または4極コネクタ部の電源コンタクタを監視することができる。
本発明の別の好ましい実施例によれば、第1ばね要素は、板ばね、コイルばね及び/又は弾性体ブロックを有する。
本発明の別の好ましい実施例によれば、HVコネクタは、ケーブル側コネクタ部と、アセンブリ側コネクタ部とを有し、ここで、ケーブル側コネクタ部及び/又はアセンブリ側コネクタ部は、保持力が少なくともケーブル側コネクタ部の重力に対応する保持機構を有する。従って、保持機構は、挿入されたロックされてないHV接続が分離することを防止する。特に、ケーブル側コネクタ部を下側からアセンブリ側コネクタ部に接続すると、分離するおそれがある。
従って、ロック機構を解除した後、手動でHV接続を分離する必要があることが保証される。これにより、HV接続の分離が数秒遅れる。この遅延は、HVIL接触が分離された後に電源コンタクタが放電されることを保証し、ユーザーに損傷を与えない。
本発明の別の好ましい実施例によれば、保持機構は、シール具と、遮蔽要素とを有する。選択的に、スナップロック機構を提供して、保持機構の保持力をさらに増加することができる。
上記の改善及び発展は、実現可能であれば、互いに任意に組み合わせることができる。本発明の更なる可能な改良、開発及び実施は、上又は下で明示的に言及されていない例示的な実施例に関して上述した本発明の特徴の組み合わせも含む。特に、当業者は、本発明の対応する基本的形態に改良または追加として様々な態様を加える。
以下、互いに関連して包括的の方法で図面を説明する。
HVコネクタの本発明に係るHVILシステムの一実施例の断面図を示す。 HVコネクタの本発明に係るHVILシステムの一実施例の断面図を示す。 HVコネクタの本発明に係るHVILシステムの一実施例の断面図を示す。 HVコネクタの本発明に係るHVILシステムの一実施例の断面図を示す。 図1〜図4の一つのHVコネクタ部の平面図を示す。
以下、図面に示される例示的な実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
図面は、本発明の実施例のさらなる理解を提供することを意図している。図面は、実施形態を示し、説明と併せて、本発明の原理及び概念を説明する。図面に基づいて、他の実施例及び言及された多くの利点は明らかになる。図面に示された要素は、互いに相対的な縮尺では必ずしも正しいとは限らない。
図面において、特に説明のない限り、機能的に等価で同等の要素、特徴及び部材は同じ参照番号を有する。
本発明は好ましい実施例に基づいて完全に説明されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
図1〜図4は、本発明によるコネクタの挿入プロセスに従う異なる方法ステップの実施例をそれぞれ示す。
図5は、本発明によるケーブル側コネクタ部30の平面図を示す。同様に、図5は、図1〜図4の切断線50の切断線の輪郭を示す。
図1は、挿入プロセス前のアセンブリ側コネクタ部10とケーブル側コネクタ部30を示す。アセンブリ側コネクタ部10は、通常、固定システムとして装着される。ケーブル側コネクタ部30は、ケーブルの長さ及びケーブルの柔軟性に応じて移動可能である。
図1〜図4によるHVコネクタは、HVILシステム20を有する。本実施例において、HVILシステムの機能の大部分は、ケーブル側コネクタ部に形成されている。しかし、ケーブル側コネクタ部30の機能性をアセンブリ側コネクタ部10に具現化したり、その逆を行ったり、及び/又はケーブル側コネクタ部30とアセンブリ側コネクタ部10との間で異なる機能を割り当てることも考えられる。
図示したHVコネクタはバイポーラコネクタである。バイポーラコネクタは、対称軸線60に対して対称的に形成される。しかし、特定の切断線のため、図に対称性は示されない。
簡単にするために、バイポーラコネクタが示されているが、以下では、1つの接触装置のみが参照される。
ケーブル側コネクタ部30とアセンブリ側コネクタ部10の両方とも、電源コンタクタ121、電源コンタクタ113を有する。電源コンタクタ121、電源コンタクタ113は、それぞれ内部感電防止システムと外部感電防止システムとの間に形成される。アセンブリ側コネクタ部10には、内部感電防止システム115が感電防止ピンとして形成され、外部感電防止システム117が隔壁117として形成される。ケーブル側コネクタ部30において、感電防止システム123は、内部及び外部感電防止システムとして同時に形成された単一型隔離部材として形成される。感電防止システムの幾何学的設計は、テストフィンガが電源コンタクタ121及び電源コンタクタ113と接触することを防止する。
ケーブル側コネクタ部30は、コイルばねとして形成された各極に第1ばね要素105を有する。ばね105は、フランジ131の環状溝に挿入され、上記フランジを介して隔離部123に間接的に接続される。二つの極の二つのフランジ131は、ウェブ133によって互いに接続される。第1HVIL接触要素101は、この実施例では二つの「L」字形コンタクトを有し、第1HVIL接触要素101はウェブ133に対向して形成される。第2HVIL接触要素103は、ウェブ133上に形成される。図示の実施例では、第2HVIL接触要素103は、板ばねとして形成される。
アセンブリ側コネクタ部10は、第3HVIL接触要素107をさらに有する。第3HVIL接触要素107は、二つのコンタクトを有し、この二つのコンタクトは、ソケット109に設置される。
HVILブリッジを閉じるため、すなわちHVILシステムが電源コンタクタ113と電源コンタクタ121との間の電流接続を解放するためには、第1HVIL接触要素101は第2HVIL接触要素103と接触しなければならず、また第1HVIL接触要素101は、第3HVIL接触要素107と接触しなければならない。
図1は、挿入プロセス前のコネクタ部10とコネクタ部30を示す。示された状態において、HVIL接触要素101、HVIL接触要素103及びHVIL接触要素107は接触していない。従って、HVILブリッジは切断される。なお、電源コンタクタ113と電源コンタクタ121は接触しておらず、締結ねじ129は解放位置に位置する。
図2は、電源コンタクタ121と電源コンタクタ113との間に接触が確立される直前の、図1によるHVコネクタを示す。対応的に、コネクタ部30のハウジング125とコネクタ部10のハウジング119は、すでに互いに合っていることが、図示される。しかしHVIL接触要素101と、接触要素103及び接触要素107、それに電源コンタクタ121及び電源コンタクタ113とは互いに接触していないため、電力伝送のための接続が構築されていない。締結ねじ129が孔にねじ込まれているが締結ねじ129はまた最終位置に位置していない。
図3において、締結ねじ129は、コネクタ部10とコネクタ部30の孔にほぼ完全にねじ込まれている。これにより、電源コンタクタ121と電源コンタクタ113とはお互いに接触する。しかし、電源コンタクタ121と電源コンタクタ113との間の電流の接続はまだ構築されていない。
締結ネジ129は、コネクタ部10にほぼ完全にねじ込まれて、コネクタ部30に入り込んでいるため、ばね105が圧縮され、フランジ部131を介してアセンブリ側コネクタ部10の方向に圧縮力を印加し、電源コンタクタ121と電源コンタクタ113は互いに押し付けられている。ばね105が圧縮されているため、フランジ131も上昇する。
ばね105の圧縮とウェブ133の変位により、図3において、第1HVIL接触要素101と第2HVIL接触要素103とが互いに接触する。しかし、第1HVIL接触要素101は第3HVIL接触要素107と接触しないため、HVILブリッジは依然として閉じられず、従って、電流は電源コンタクタ113と電源コンタクタ121を通過することができない。
図4は、締結ねじ129が最終位置に位置されることにより完全に挿入されたロック状態にあるHVコネクタを示す。従って、電源コンタクタ121と電源コンタクタ113、それにHVIL接触要素101とHVIL接触要素103及びHVIL接触要素101とHVIL接触要素107は互いに接触する。従って、HVILブリッジが閉じられ、電源コンタクタ121と電源コンタクタ113との間でHV電流が伝送され得る。
明らかに、HVIL接触要素の接触の順序は、ユーザーによっても異なる。従って、ユーザーが、ばね105が圧縮されるように挿入中により大きい手動力を加えると、第1HVIL接触要素101は、まず、第2HVIL接触要素に接触する。逆に、第1HVIL接触要素101と第3HVIL接触要素107は、ねじ129が最終位置に位置された後にのみ、互いに接触する。
一方、ユーザーは小さな力でもコネクタ部101とコネクタ部103を接触させることができて、ばね105が圧縮されず、コネクタ部101とコネクタ部103は互いに当接するだけであるようにする。この場合、ねじ129が最終位置に位置すると、第1HVIL接触要素101と第3HVIL接触要素103との間の接触、及び第1HVIL接触要素101と第3HVIL接触要素107との間の接触は、すべて構築される。
対応的に、HV接続を解除する。この場合、まず、締結ねじ129を緩めることによって、ばね105を伸長させる。従って、ねじ129がもはやその最終位置に位置されないと、第2接触要素103が取り付けられているウェブ133が第1HVIL接触要素101から離れて、HVIL接触要素101とHVIL接触要素103がもはや互いに接触しなくなり、HVILブリッジが切断される。
締結ねじ129がアセンブリ側コネクタ部10の孔から完全に抜けた後、保持機構によりHV接続が一緒に保持され、アセンブリ側コネクタ部10とケーブル側コネクタ部30とが不用意に離脱することが防止される。従って、アセンブリ側コネクタ部10からコネクタ部30を手で抜き出すことができる。この場合、締結ねじ129を緩めてからコネクタ部30を手で引き抜くまでの大量の時間の間に、電源コンタクタ121と電源コンタクタ113は完全に放電する。
10 アセンブリ側コネクタ部
20 HVILシステム
30 ケーブル側コネクタ部
50 切断線
60 対称軸線
101 第1HVIL接触要素
103 第2HVIL接触要素
105 第1ばね要素
107 第3HVIL接触要素
109 ソケット
111 弾性体ブロック
113 電源コンタクタ
115 内部感電防止システム
117 外部感電防止システム
119 ハウジング
121 電源コンタクタ
123 感電防止システム
125 ハウジング
127 遮蔽要素
129 ねじ
131 フランジ
133 ウェブ

Claims (15)

  1. HVコネクタのHVILシステムであって、
    特に、自動車におけるHVILシステムであって、HVコネクタは、HV電流をHVコネクタから他の部材に伝送するために使用され、
    前記HVILシステムは、第1HVIL接触要素と、第2HVIL接触要素とを有し、前記HVコネクタの非挿入状態において、前記第1HVIL接触要素は、少なくとも一つの第1ばね要素を介して前記第2HVIL接触要素から離間され、また
    HVコネクタの挿入状態において、前記第1HVIL接触要素が前記第2HVIL接触要素に接触するように、前記第1ばね要素は変形して、
    前記HVコネクタと前記他の部材との間の接続が強固である場合、前記HVILシステムが前記HV電流を前記HVコネクタから前記他の部材に確実に伝送するようにする、HVILシステム。
  2. 前記第2HVIL接触要素は、第2ばね要素、特に板ばねとして形成される
    請求項1に記載のHVILシステム。
  3. 前記HVコネクタは、ケーブル側コネクタ部と、アセンブリ側コネクタ部とを有し、前記第1HVIL接触要素、前記第2HVIL接触要素及び前記第1ばね要素は、前記ケーブル側コネクタ部に配置される
    請求項1又は2に記載のHVILシステム。
  4. 前記HVコネクタは、ケーブル側コネクタ部と、アセンブリ側コネクタ部とを有し、前記HVILシステムは、前記アセンブリ側コネクタ部に第3HVIL接触要素を有し、前記第3HVIL接触要素は、前記第1HVIL接触要素に接触するために使用され、前記第1HVIL接触要素と前記第2HVIL接触要素との間及び前記第1HVIL接触要素と前記第3HVIL接触要素との間の接触を検査するための識別装置に接続される
    請求項1〜3のいずれか1項に記載のHVILシステム。
  5. 前記第3HVIL接触要素は、ソケットに形成される
    請求項4に記載のHVILシステム。
  6. 前記第1HVIL接触要素は、略「L」字形またはピン状に形成される
    請求項1〜5のいずれか1項に記載のHVILシステム。
  7. 前記第1HVIL接触要素及び/又は第2HVIL接触要素は、前記第1ばね要素に対して、水平にオフセットされるように形成される
    請求項1〜6のいずれか1項に記載のHVILシステム。
  8. 前記第1HVIL接触要素と前記第2HVIL接触要素は、2つまたは4つの第1ばね要素の間に形成される
    請求項1〜7のいずれか1項に記載のHVILシステム。
  9. 前記第1ばね要素は、板ばね、コイルばね及び/又は弾性体ブロックを有する
    請求項1〜8のいずれか1項に記載のHVILシステム。
  10. 前記HVコネクタは、ケーブル側コネクタ部と、アセンブリ側コネクタ部とを有し、前記ケーブル側コネクタ部及び/又は前記アセンブリ側コネクタ部は、保持力が少なくとも前記ケーブル側コネクタ部の重力に対応する保持機構を有する
    請求項1〜9のいずれか1項に記載のHVILシステム。
  11. 前記保持機構は、シール具と、遮蔽要素とを有する
    請求項10に記載のHVILシステム。
  12. 自動車であって、
    請求項1〜11のいずれか1項に記載のHVILシステムを有する、前記自動車。
  13. HV接続を構築する方法であって、
    ロック機構と、少なくとも一つの第1電源コンタクタを有する第1コネクタ部と、少なくとも一つの第2電源コンタクタ、少なくとも一つの第1ばね要素、第1HVIL接触要素及び第2HVIL接触要素を有する第2コネクタ部とを利用し、
    前記方法は、
    前記第1電源コンタクタは、前記第2電源コンタクタと接触するステップと、
    第1ばね要素は、前記第1電源コンタクタと前記第2電源コンタクタとの接触によって変形するステップと、
    前記ロック機構を介して前記HV接続をロックするステップと、
    第1ばね要素の変形後及び前記HV接続のロック後に、前記第1HVIL接触要素と前記第2HVIL接触要素との間に接触を構築するステップと、
    前記第1HVIL接触要素が前記第2HVIL接触要素に接触された場合、前記第1電源コンタクタと前記第2電源コンタクタとの間にHV電流を伝送するステップとを含む、前記HV接続を構築する方法。
  14. HV電流を伝送する前に、前記第2コネクタ部の第1HVIL接触要素は、前記第1コネクタ部の第3HVIL接触要素と接触されるステップをさらに含む
    請求項13に記載のHV接続を構築する方法。
  15. ねじ締め込みを方法にて前記HV接続を固定する
    請求項13又は14に記載のHV接続を構築する方法。
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