JP3232147U - 高電圧コネクタ配置用フィルタアセンブリおよび高電圧コネクタ配置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スペースを取らず、信頼性があり、かつ経済的な方法で製造可能なフィルタアセンブリとフィルタアセンブリを備えた高電圧コネクタ配置を提供する。【解決手段】フィルタアセンブリ100は、第1の導電性バスバー102および少なくとも1つの第2の導電性バスバー104を備え、各バスバーは、それぞれ第1のコネクタ要素に接続可能な第1の端子部分106、第2のコネクタ要素に接続可能な第2の端子部分108、ならびに第1の端子部分および第2の端子部分の間に配置された接続部分110を有する。フィルタアセンブリは、少なくとも1つのリングコア要素120と、フィルタハウジングとを有する。フィルタハウジングは、フィルタ回路が配置される回路キャリア126、少なくとも1つのリングコア要素、ならびに第1の導電性バスバーの少なくとも一部および少なくとも1つの第2の導電性バスバーの少なくとも一部を取り囲む。【選択図】図2
Description
本出願は、高電圧コネクタ配置用フィルタアセンブリ、および対応する高電圧コネクタ配置に関する。
電気自動車推進の概念の発展において、電磁両立性(EMC)を使いこなすことがますます重要になっている。電気推進チェーン(electrical propulsion chain)の必要電力を、12VDCの供給電圧を有する従来の低電圧車両電気システム(LV)によりまかなうことができないため、電圧レベルが一般的に120〜1000VDCである牽引車電気システム(traction vehicle electric system)が導入される。この高電圧(HV)車両電気システムは、車両後部の荷台空間の下に通常配置されるエネルギー蓄積器を、エンジンコンパートメント内の電力コンバータおよび同期機に接続する。熱損失を最小限にするために、パルスインバータ内の半導体部品が、最大限に高速のクロックエッジで切り替わるため、高周波数(HF)スペクトル成分を含む高振幅の干渉パルスが生じる。このようなパルスは、隣接する電子システムを妨害することがある。VHF無線、GPSナビゲーション、携帯電話通信、または運転者支援システムなどの高感度無線サービスの増加により、状況がさらに悪化している。車両外のシステムも妨害されてはならない。これは、CISPR25または欧州ガイドラインECE−R10などの国際標準において規制されている。
電気推進のEMCを向上させるために、HV車両電気システムを完全に遮蔽するように設計することが知られている。この場合、HF帯域において導波路のように動作する、個々に遮蔽された同軸ケーブルが使用される。これらのケーブルは、その線路終端のインピーダンス変換を行い、ケーブル端部における不整合は、線路上の定在波による反射外乱変数および共鳴増幅につながることがある。
インバータをバッテリに接続するために、適切な長さの遮蔽ケーブルが必要であるが、このケーブルは、EMCの安全防護対策を危うくすることがある。一方で、高周波数帯域にある場合に高エミッションおよびピーク電圧の一因となる高遮蔽電流が生じることがあり、ピーク電圧は、適切な大きさである場合に、インバータまたはバッテリの損傷にもつながることがある。さらに、妨害が車両の低電圧システムに結合されることがある。さらなる問題は、バッテリまたはインバータの遮蔽に対するケーブル遮蔽の電気的および機械的接続である。この接続のインピーダンスは、十分な遮蔽を確保するために極端に低くなければならない。特に車両では、振動または衝撃により、遮蔽接続を弱める機械力が生じて、インピーダンスが長時間にわたって増加し得る。酸化または腐食によっても生じる経年劣化プロセスも無視すべきではない。
したがって、EMCフィルタ配置をバッテリとインバータとの間に設けることが知られている。これらのEMCフィルタは、一般的に、2線HV直流フィルタであり、これは、直流出力のHV部分をフィルタリングすることにより、線路に関連した外乱エミッションを低減させる。
さらに、急峻なスイッチングエッジを通じて、線路インダクタンスによりさらに上昇するピーク電圧が生じる。これにより生じる漏れ電流を防ぐために、フェライトリングコアを使用し、これを通して線路が案内されることが知られている。
いくつかのフェライトリングコアを有するそのようなフィルタ配置が、DE102013101323A1から公知である。この文献によるフィルタ部品は、ハウジング本体と、第1のバスバーおよび少なくとも1つの第2のバスバーとを含み、第1のバスバーおよび第2のバスバーはそれぞれ第1の端部分および第2の端部分を有し、各々の場合に第1の端部分と第2の端部分との間に中心部分が配置される。少なくとも2つのバスバーの端部分は、電気導体をフィルタ部品に結合するための端子をそれぞれ有する。第1のバスバーの第1の端部分、第2の端部分、および中心部分は第1の面に配置され、少なくとも1つの第2のバスバー第1の端部分、第2の端部分、および中心部分は、第1の面とは異なる第2の面に配置される。その結果、公知のフィルタ部品を1つの取付方向から電気導体に接続することができる。
しかしながら、EMCフィルタ配置およびリングコアをバッテリの端子パネルに設けると、自動車内の貴重な設置空間が取られる。さらに、費用のかかる接続法が必要であるため、設置にかかる費用が高くなり、その後の維持費も増加する。
したがって、スペースを取らず、信頼性があり、かつ経済的な方法で製造可能な改良されたフィルタ配置が必要である。
この問題は、独立請求項の主題により解決される。本出願の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
この場合、本出願は、EMCフィルタ配置の通電要素が円形の磁心を垂直に通って案内され、その下に位置するプラグインタフェースに直接導入されるというアイデアに基づく。したがって、フィルタ配置の部品は、高電圧プラグインタフェースの一部である。特に、高電圧コネクタ配置用のフィルタアセンブリは、第1の導電性バスバーおよび少なくとも1つの第2の導電性バスバーを有する。各バスバーはそれぞれ、第1のコネクタ要素に接続可能な第1の端子部分、第2のコネクタ要素に接続可能な第2の端子部分、および第1の端子部分と第2の端子部分との間に配置された接続部分を有する。フィルタアセンブリは、回路キャリア上に配置されたフィルタ回路と、少なくとも1つのリングコア要素と、フィルタ回路、リングコア要素、ならびに第1の導電性バスバーの少なくとも一部および少なくとも1つの第2の導電性バスバーの少なくとも一部のそれぞれを取り囲むフィルタハウジングとを有する。第1のバスバーおよび少なくとも1つの第2のバスバーは、互いに略平行に延び、少なくとも1つのリングコア要素を貫通し、フィルタ回路を有する回路キャリアは、バスバーの接続部分が収容されるフィルタハウジングの領域内に配置される。この場合、回路キャリアを、リングコア要素の外側または内側でバスバーに沿って配置してもよい。あるいは、回路キャリアを、バスバーの接続部分に対して略直角に(したがって、リングコア要素に平行に)配置してもよい。さらに、回路キャリアを複数の部品で、かつ/または可撓性に設計してもよい。
そのような一体型フィルタ配置は、非常に小さい必要設置空間でHV EMCフィルタリングが実施されるという利点を有する。さらに、電気接続、例えばねじ接続を省いてもよい。取付能力が簡略化され、配置は高い通電容量を有し、熱の発生が少ない。取付けのために簡単な道具を使用することができる。
本出願によるフィルタ配置について、従来の標準的な磁心をリングコア要素として使用する。例えば、リングコア要素を磁気材料、好ましくはフェライトから形成してもよい。例えば、少なくとも1つのリングコア要素は、トーラス(torus)の幾何形状を有し、その中心軸がバスバーの接続部分に沿って延びる。これは、簡単に形成でき、特に有効でもある従来の幾何形状を表す。しかしながら、好ましくは長手方向中心軸に関して対称な他の形状を使用してもよいことが当業者に明らかである。さらに、本出願によれば、いくつかのリングコア要素をフィルタ配置に組み込むことも可能である。
本出願によれば、第1の端子部分および/または第2の端子部分はプラグコンタクト要素として構成され、プラグコンタクト要素は、第1のコネクタ要素および/または第2のコネクタ要素の一部であり、関連する相手側プラグコンタクトに接続可能である。このようにして、バスバーはコネクタ要素の一部として直接機能することができ、追加の電気接続および伝達抵抗を不要にすることができる。
プラグコンタクト要素として構成された端子部分が接続部分からの直線延長部として現れる場合に、機械的および電気的な面で特に安定した効率的なフィルタリングを達成することができる。
本出願の有利なさらなる発展によれば、フィルタハウジングは、バスバーおよび回路キャリアが内部に保持されるハウジングベース要素と、フィルタハウジングを閉じるためにハウジングベース要素に固定されたハウジングカバー要素とを有する。この配置は、特に容易に構成することができ、例えば、いわゆるバッテリディスコネクトユニット(BDU)で使用される高電圧コネクタ配置などのより大きいユニットのモジュール製造を可能にする。特に、ハウジングベース要素とハウジングカバー要素とは、互いに係合することができる。しかしながら、代わりに、超音波溶接または接着などの他の接続法を使用してもよい。
フィルタ回路に電気的に接触するために、本出願の有利なさらなる発展によれば、1つまたは複数の端子を外側に案内することができる。このようにして、例えばさらなるフィルタモジュールまたは外部部品との接続を簡単に生じさせることができる。
本出願はさらに、電源に接触する少なくとも1つの第1のコネクタ要素と、消費者に接触する少なくとも1つの第2のコネクタ要素とを有し、本出願による少なくとも1つのフィルタアセンブリをさらに備え、第1のコネクタ要素と第2のコネクタ要素とが少なくとも1つのフィルタアセンブリにより互いに接続される、関連する高電圧コネクタ配置に関する。そのような高電圧コネクタ配置は、バッテリのHV端子パネルで使用される。本出願による一体型配置を通じて、最小限の必要設置空間で効率的なEMCフィルタリングを達成することができる。
機械的な面で、電源に接触するために、少なくとも2つのバスバーの第1の端子部分が、プラグコネクタとして設計されたコネクタ要素にねじ接続を用いてそれぞれ接続されることより、バッテリでのコネクタ要素への特に安全な接続を達成することができる。有利には、それぞれ第1の端子部分と反対の少なくとも2つのバスバーの第2の端子部分を、第2のコネクタ要素のまさに一部であるプラグコンタクト要素として構成してもよい。したがって、追加のプラグコンタクトを第2のコネクタ要素のために取り付ける必要がなくなる。その結果、取付費用が低減し、伝達抵抗が低く抑えられ、信頼性が高まる。
いくつかの線路を接続するようになっている場合、本出願による高電圧コネクタ配置は、複数の本出願によるフィルタアセンブリを含んでもよい。この場合、フィルタアセンブリの各々を別個に構成して、モジュールとして使用できるようにしてもよい。有利には、フィルタアセンブリの各々が、このための別個のフィルタハウジングを有する。しかしながら、一体型の共通フィルタハウジングを有するフィルタアセンブリを製造することも明らかに可能である。
本出願の有利な実施形態によれば、高電圧コネクタ配置のコネクタハウジングにおいて、フィルタアセンブリを少なくとも部分的に囲むように配置された、好ましくは金属の遮蔽がさらに設けられる。このようにして、EMC外乱変数を特に効率的になくすことができる。
湿気および埃の侵入を防ぐために、第1のコネクタ要素および/または第2のコネクタ要素を、少なくとも1つのフィルタアセンブリを気密封止するように設計してもよい。このようにして、腐食の出現をできるだけ減らすことができる。
本出願をより十分に理解するために、以下の図面に示す例示的な実施形態を使用して本出願をさらに詳細に説明する。ここで、同一部品は、同一の参照符号および同一の部品名で示される。さらに、図示され説明される様々な実施形態のいくつかの特徴または特徴の組合せは、独立した解決方法、発明的解決方法、または本出願による解決方法も表す。
以下で、図面を参照しながら、具体的には最初に図1を参照しながら、本出願についてさらに詳細に説明する。
本出願によるフィルタ配置100は、第1のバスバー102と第2のバスバー104とを備える。バスバーの各々は、第1の端子部分106と第2の端子部分108とを有し、2つの端子部分106、108は接続部分110により互いに接続される。図3を参照して詳細に説明するように、第1の端子部分106および第2の端子部分108を、第1のコネクタ要素および第2のコネクタ要素に接続してもよい。
本出願によれば、フィルタ配置100は、ハウジングベース本体114とハウジングカバー要素116とを持つフィルタハウジング112を有する。2つのハウジング要素は、ロッキング接続部118により互いに固定される。しかしながら、超音波溶接、接着接続、または別の適切な接続法も明らかに想定することができる。
第2の端子部分108は、第2のコネクタ要素のプラグコンタクトとして直接使用できるように設計される。第2の端子部分108は、接続領域110から真っ直ぐに延び、図2に見られるようにリングコア要素120を貫通する。第1の端子部分106は、ねじ山を有する端子ラグとして構成される。また、第1の端子部分106は、長手方向122に沿ったねじ留めを可能にするために、接続領域110に対して90°曲がっている。
図2からわかるように、リングコア要素120およびフィルタ回路は、フィルタハウジング112内に収容される。フィルタ回路に接触するために、端子124が外側に案内される。
図1のフィルタ配置100の開放図が図2に示される。この図から理解できるように、回路キャリア126に配置されたフィルタ回路が、ハウジングベース本体114内に設けられる。フィルタ回路は、複数の電子部品128と、端子124に接続される導電性端子ラグ130とを備える。
図示した実施形態によれば、フィルタ回路の回路キャリア126はフィルタハウジング112内に配置されて、回路キャリア126により画成された面が長手方向122に沿って延びるようになっている。あるいは(図示しない)、回路キャリア126は横に、特にバスバー102、104に垂直に延びてもよい。そして、回路キャリア126は、リングコア要素120の上または下に配置される。さらに、回路キャリア126が、リングコア要素120の開口部内、特にバスバー間に配置されることが想定され得る。
さらに、リングコア要素120はハウジング内に保持されて、バスバー102、104がそれらの接続部分110によりリングコア要素120を貫通するようになっている。したがって、バスバーのフィルタリングおよび誘導遮蔽を、特にスペースを取らない方法で行うことができる。
一般に知られているように、リングコア要素120はトーラス状のフェライトリングにより形成される。さらに、いくつかのリングコア要素120を設けてもよいことが当業者に明らかである。
ハウジングベース本体114とハウジングカバー要素116との係合のために、ハウジングカバー要素116において対応するロッキングタブ134と相互作用するロッキング開口部132が、ハウジングベース本体114に設けられる。
本実施形態によれば、バスバー102、104は、圧入によりハウジングベース本体114内に保持される。バスバー102、104は、十分な通電容量を有し、プラグコンタクトの一体型構成により、損失が少ないという利点を有する。機械的接続は極めて安定しており、これは、振動抵抗および温度抵抗に関する自動車の既存の高い要求も満たすことを意味する。
本出願による、閉じたモジュールとしてのフィルタ配置100の設計により、任意の数のそのようなフィルタモジュールを、本出願による高電圧コネクタ配置に簡単な方法で設置することができる。図3は、例として、2つの異なるフィルタ配置100A、100Bを含むそのような高電圧コネクタ配置200を示す。この場合、フィルタ配置100Aは図1および図2に示す実施形態に対応しており、フィルタ配置100Bは同じ原理に従って実際に構成されているが、やや異なる寸法を有する。
高電圧コネクタ配置200はコネクタハウジング136を有し、このコネクタハウジング136は、本出願により、共にねじ留めされた2つの外殻半部136A、136Bにより形成される。フィルタ配置100A、100Bの第1の端子部分106は、対応するリードフレーム138を介して、バッテリに接続可能な第1のコネクタ要素140にそれぞれ結合される。図3は対応する相手側プラグコネクタ142を示すが、これは、高電圧コネクタ配置200の一部である。
負荷側には、対応する第2の相手側プラグコネクタ146に接続可能な2つの第2のコネクタ要素144が設けられる。この場合、バスバー102、104の第2の端子部分108はそれぞれ、第2のコネクタ要素144の一部であり、相手側プラグコネクタ146に直接電気的に接触するように設計される。
リードフレーム138と共に、2つのフィルタ配置100A、100Bの周りに案内される遮蔽148がさらに設けられる。さらに、外部部品150がハウジングの外殻半部136Bに外側から取り付けられ、フィルタ配置100A、100Bの端子124に接続される。
図4は、部分分解断面詳細図において、フィルタ配置100A、100Bを内部に受け、関連する第2のコネクタ要素144を有する、図3のコネクタハウジングの第1の外殻半部136Aを示す。図4からわかるように、バスバー102、104は、フィルタハウジング内に保持されたリングコア要素120をそれぞれ貫通する。バスバーは、それらの接続部分110により、圧入を用いてハウジングベース本体114内にそれぞれ保持される。しかしながら、バスバー102、104が、第2のコネクタ要素144の内部絶縁体152のみに固定されることも想定され得る。
第2のコネクタ要素144は、封止要素154により、湿気または埃の侵入からハウジング136の内部を気密封止する。
図4からさらに理解できるように、回路キャリア126は、特にスペースを取らない方法で、接続部分110の伸長部に平行に配置される。
図5は、図4の組立配置の断面図である。この図から再び明らかになるように、バスバーの第2の端子部分108は、第2のコネクタ要素144のプラグコンタクトを直接形成し、図3に示す第2の相手側プラグコネクタに直接接触する。有利な方法で、この一体型設計により、必要な電気接続部および導電性部品の数が少なくなる。フィルタリングも特に効率的である。
100、100A、100B フィルタ配置
102 第1のバスバー
104 第2のバスバー
106 第1の端子部分
108 第2の端子部分
110 接続部分
112 フィルタハウジング
114 ハウジングベース本体
116 ハウジングカバー要素
118 ロッキング接続部
120 リングコア要素
122 長手方向
124 フィルタ回路の端子
126 回路キャリア
128 フィルタ回路の電子部品
130 端子ラグ
132 ロッキング開口部
134 ロッキングタブ
136 コネクタハウジング
138 リードフレーム
140 第1のコネクタ要素
142 第1の相手側プラグコネクタ
144 第2のコネクタ要素
146 第2の相手側プラグコネクタ
148 遮蔽
150 外部電子部品
152 内部絶縁体
154 封止要素
200 高電圧コネクタ配置
102 第1のバスバー
104 第2のバスバー
106 第1の端子部分
108 第2の端子部分
110 接続部分
112 フィルタハウジング
114 ハウジングベース本体
116 ハウジングカバー要素
118 ロッキング接続部
120 リングコア要素
122 長手方向
124 フィルタ回路の端子
126 回路キャリア
128 フィルタ回路の電子部品
130 端子ラグ
132 ロッキング開口部
134 ロッキングタブ
136 コネクタハウジング
138 リードフレーム
140 第1のコネクタ要素
142 第1の相手側プラグコネクタ
144 第2のコネクタ要素
146 第2の相手側プラグコネクタ
148 遮蔽
150 外部電子部品
152 内部絶縁体
154 封止要素
200 高電圧コネクタ配置
Claims (15)
- 高電圧コネクタ配置(200)用フィルタアセンブリ(100)であって、
前記フィルタアセンブリ(100)は、
第1の導電性バスバー(102)および少なくとも1つの第2の導電性バスバー(104)であって、各導電性バスバー(102、104)がそれぞれ第1のコネクタ要素(140)に接続可能な第1の端子部分(106)、第2のコネクタ要素(144)に接続可能な第2の端子部分(108)、ならびに前記第1の端子部分(106)と前記第2の端子部分(108)との間に配置された接続部分(110)を有する導電性バスバーと、
フィルタ回路が配置される回路キャリア(126)と、
少なくとも1つのリングコア要素(120)と、
前記フィルタ回路、前記少なくとも1つのリングコア要素(120)、ならびに前記第1の導電性バスバー(102)の少なくとも一部および前記少なくとも1つの第2の導電性バスバー(104)の少なくとも一部を取り囲むフィルタハウジング(112)とを有し、
前記第1の導電性バスバー(102)および前記少なくとも1つの第2の導電性バスバー(104)が、互いに略平行に延び、前記少なくとも1つのリングコア要素(120)を貫通し、
前記回路キャリア(126)が前記導電性バスバー(102、104)の前記接続部分(110)の長手方向(122)に沿って延びて、前記フィルタハウジング(112)の内部に配置される、
高電圧コネクタ配置(200)用フィルタアセンブリ(100)。
- 前記少なくとも1つのリングコア要素(120)が磁気材料から形成される、請求項1に記載のフィルタアセンブリ。
- 前記第1の端子部分(106)および/または前記第2の端子部分(108)がプラグコンタクト要素として構成され、前記プラグコンタクト要素が、前記第1のコネクタ要素(140)および/または前記第2のコネクタ要素(144)の一部であり、関連する相手側プラグコンタクトに接続可能である、
請求項1または2に記載のフィルタアセンブリ。
- 前記プラグコンタクト要素として構成された前記第2の端子部分(108)が、前記接続部分(110)からの直線延長部として現れる、
請求項3に記載のフィルタアセンブリ。
- 前記少なくとも1つのリングコア要素(120)がトーラスの幾何形状を有し、その中心軸が前記導電性バスバー(102、104)の前記接続部分(110)に沿って延びる、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
- 前記フィルタハウジング(112)が、
前記導電性バスバー(102、104)および前記回路キャリア(126)が内部に保持されるハウジングベース本体(114)と、
前記フィルタハウジング(112)を閉じるために前記ハウジングベース本体(114)に固定されたハウジングカバー要素(116)とを有する、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
- 前記ハウジングカバー要素(116)と前記ハウジングベース本体(114)とが互いに係合する、
請求項6に記載のフィルタアセンブリ。
- 端子(124)が前記フィルタハウジング(112)上で外側に案内されて、前記フィルタ回路に電気的に接触する、
請求項1〜7のいずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。
- 電源に接触する少なくとも1つの第1のコネクタ要素(140)と、消費者に接触する少なくとも1つの第2のコネクタ要素(144)とを有し、請求項1〜8のいずれか一項に記載の少なくとも1つのフィルタアセンブリ(100、100A、100B)をさらに備え、
前記第1のコネクタ要素(140)と前記第2のコネクタ要素(144)とが前記少なくとも1つのフィルタアセンブリ(100、100A、100B)により互いに接続される、高電圧コネクタ配置。
- 前記電源に接触するために、少なくとも2つの導電性バスバー(102、104)の第1の端子部分(106)が、プラグコネクタとして設計された前記第1のコネクタ要素(140)にねじ接続を用いてそれぞれ接続される、
請求項9に記載の高電圧コネクタ配置。
- 前記少なくとも2つの導電性バスバーの第2の端子部分(108)がそれぞれ、前記第2のコネクタ要素(144)のまさに一部であるプラグコンタクト要素として構成される、
請求項9または10に記載の高電圧コネクタ配置。
- コネクタハウジング(136)をさらに備え、前記コネクタハウジング(136)内で、前記導電性バスバー(102、104)の前記接続部分(110)が互いに略平行に延びるように複数のフィルタアセンブリ(100、100A、100B)が保持される、
請求項9〜11のいずれか一項に記載の高電圧コネクタ配置。
- 前記フィルタアセンブリ(100、100A、100B)の各々が、別個のフィルタハウジング(112)を有する、
請求項12に記載の高電圧コネクタ配置。
- 前記フィルタアセンブリ(100、100A、100B)を少なくとも部分的に囲むように前記コネクタハウジング(136)内に配置された遮蔽(148)をさらに含む、
請求項13に記載の高電圧コネクタ配置。
- 前記第1のコネクタ要素(140)および/または前記第2のコネクタ要素(144)が、前記少なくとも1つのフィルタアセンブリ(100、100A、100B)を気密封止するように設計される、
請求項9〜14のいずれか一項に記載の高電圧コネクタ配置。
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