JP4812353B2 - 遮断回路組立体 - Google Patents

Description

本発明は、概略的には車両用蓄電装置に関し、より具体的には、車両推進用バッテリー・システムのためのサービス用の回路遮断組立体に関する。

例えば推進用バッテリーのような高電圧蓄電装置は、電気自動車、ハイブリッド電気自動車及び燃料電池自動車で用いられる。蓄電装置及びこれに接続されたパワートレインに形成される高電圧電気回路は、車両及び車両乗員から常時、電気的に絶縁されるべきである。

現代の電気自動車及びハイブリッド電気自動車における推進用バッテリーは、通常のアクセサリー用バッテリーを越える電圧を出力するのが典型的である。そのため、サービスマンは、推進用バッテリーを含む電気回路を開放するための、ヒューズ及び他のシステム構成部品に代わる便利で信頼性の高い手法を必要とする。

現在知られている高電圧蓄電装置を開放してヒューズにアクセスする方法は、ヒューズを取り外すために複数のステップと部品を必要とするので、煩雑なものとなる傾向がある。それで、高電圧回路を開放して、高い信頼性で迅速にヒューズの交換を可能とする装置に対するニーズが存在する。

本発明は、電気駆動車両の高電圧バスを電気的に絶縁するための回路遮断組立体に関する。回路遮断組立体は、電気的に絶縁された回路の蓄電装置内にヒューズを保持し、高電圧回路を容易に開放（遮断）できるように構成される。少なくとも回路遮断組立体の一部は、ヒューズの迅速な交換を可能とするために、取外し可能とされている。回路遮断組立体は、それを取外されなければ、高電圧蓄電装置における他のいかなる部品へもアクセスできないように構成することが出来る。

本発明の一実施形態において、回路遮断組立体は、高電圧回路内にヒューズを保持するように構成されたハンドルを含む。ハンドルは、ヒューズをロック／アンロックし、それにより回路を開閉するために、蓄電装置のハウジング内で、ロック位置とアンロック位置との間で変位可能とされている。ハンドル本体は、ハンドルがアンロック位置にないときには組立体のいかなる部分の取外しをも防止するようになっている。

本発明のこれらのものなどの特徴は、以下の明細書及び図面、から容易に理解することが出来る。

図１は、本発明の一実施形態による、回路遮断組立体100の分解斜視図である。一般的に、回路遮断組立体100は、高電圧パワートレイン・システム（不図示）のような電気システム内の高電圧蓄電装置102に組み込まれていて、この装置102からヒューズを取外すことなしに、電気システムの残りの部分から装置102の高電圧端子を迅速かつ確実に絶縁することができる。回路遮断組立体100はまた、ヒューズのサービスや取外しのための便利な方法を提供する。

図１に示されるように、回路遮断組立体100は、上部グリップ部104aと下部ヒューズ・ホルダー部104bとを単一のユニットに一体化したハンドルを含む。このハンドルは、蓄電装置に配置されたハウジング106と係合するように構成されている。ハウジング106は、蓄電装置102に固定されるか又は一体とされていて、ハンドルが取外されたときにも、ハウジング106は蓄電装置102に対して相対的に移動することがなく、また、取外されることもない。蓄電装置102の内部では電気化学セル（不図示）のような回路の間の直列接続部が分離されていて、そこに一対の係合端子108（図５(a)，(b)を参照）が設けられている。この係合端子108は、ヒューズ110によって互いに結合され得る一つの正端子と一つの負端子とからなる。一つの実施形態において、係合端子108は、上記直列接続部を分離することによって電圧を遮断する。こうして直列接続部を分離するのは、唯一つの位置で回路を開放することによって電圧を遮断できるので、好ましい。係合端子108は、ハウジング106内に配置しても良いし、蓄電装置102内の他の構造部に配置しても良い。

ハンドルは、ハウジング106内に保持されて、ヒューズ110又は、ヒューズ・ホルダー部104b内の他の回路コネクターを保持するように、構成されている。ヒューズ110が係合端子108に接続されると、ヒューズ110を通り正の係合端子から負の係合端子へ電流が流れる。ヒューズ110を通り流れる電流が過剰に高いレベルに達するか、過剰な期間流れると、ヒューズ110が焼けて、回路を開放し、係合端子108の間の更なる電流の流れを阻止することになる。ハンドルとヒューズ110とは、蓄電装置102内のサービス可能な部品である。

ハンドルのグリップ部104aは、ヒューズ110と係合端子108との接続及び分離を作業者が容易に行えるようにするユーザー・インターフェースとして機能する。一実施形態において、グリップ部104a及びヒューズ・ホルダー部104bは、回転やその他の変位によって、蓄電装置が動作可能なようにヒューズ110が係合端子108へ接続されるロック位置と、通電を阻止するとともに高電圧パワートレイン及び蓄電装置の外部部分へのアクセスを可能とするアンロック位置とのいずれかへと、変位可能になっている。グリップ部104aは、ハンドルやヒューズ110をハウジング106から取外すことなしに、上記両位置の間で手動で変位可能である。後述の例は、ハンドル（グリップ部104aとヒューズ・ホルダー部104bとからなる）の取り付けと取り外しを可能とする種々の実施可能な構造を示している。しかしながら、具体的な構造に関わらず、ハンドルは、ヒューズ110を係合端子108から分離するように変位させられ、そして必要であればハウジング106から取り外されるよりも前に、そのハンドル及び／又はハウジング106の回り止め部を解放するために必要な力が適切なものとなるように、設計されるべきである。

図１に示された実施形態では、ハンドルのグリップ部104aは、ハンドル本体112と保持構造部114とを含む。ヒューズ・コネクター116は、ハンドル本体112が手動で操作されることによってヒューズ110の状態を切換えるように、このヒューズ110をハンドル本体112に連結する。ハンドルのヒューズ・ホルダー部104bは、ヒューズ110を格納するヒューズ・リテーナー118（ヒューズ格納部）を含む。図１に示されるように、ヒューズ110の本体部分120は、ヒューズ・コネクター116とヒューズ・リテーナー118とによって、少なくとも部分的に取囲まれている。ヒューズ110の端子121は、係合端子108と接続できるように、ハンドル内のヒューズ・コネクター116とヒューズ・リテーナー118の外側に露出したままである。貫通ボルトのような締結部材122が、ヒューズ・リテーナー118、ヒューズ・コネクター116、及び、ハンドル本体112を通って延びている。これらのハンドル構成部のそれぞれについて、より詳細に以下に述べる。

ハンドルのグリップ部104a及びヒューズ・ホルダー部104bの両方は、樹脂のような電気絶縁性材料から作ることが出来る。グリップ部104aがハウジング106内で過剰に変位したり、ハウジング106から外れたりするのを防止するように、保持構造部114及びハウジング106の少なくとも一方には、回り止め部が設けられている。図１の実施形態では、保持構造部114には、ハウジング106内の少なくとも一つの凹部126と係合するように、突部124が設けられている。保持構造部114は、弾性材料で出来ており、ハンドル本体112の実質的に平面状の突起部130を収容するV字状溝128を持つ。

作業者が、保持構造部114の一対の側壁134にそれぞれ設けられた部132をつまんで、ねじり力を加えると、それらの側壁134は互いに近接するよう撓んで内側に変位する。この側壁134の内側への変位によって、保持構造部114の突部124はハウジング106内の凹部126から解放されて、保持構造部114がハウジング106内で自由に変位するようになる。保持構造部114の弾性は、突部124が凹部126と係合するように位置が合うときに、側壁134が外側へ戻るように変位することを許容する。また、突部124が凹部126と係合しておらず、かつヒューズ110のブレード121の位置が、ハウジング106内のヒューズ・チャンネル210の第１の組のような開放部と合っているときには、ハンドル本体112を上向きに引き上げることにより、グリップ部104aとヒューズ・ホルダー部104bと、そして、その中にあるヒューズ110とを、サービスのために、蓄電装置102から取り外すことができる。

図２に示されるように、保持構造部114は、互いに反対に位置する複数の対の突部124を持つことが出来、そしてハウジング106は、対応する複数の対の凹部126a，126bを持ち得る。突部124は、ハンドル（つまりグリップ部104a及びヒューズ・ホルダー部104b）とヒューズ110とがロック位置にあるときに、第1組の凹部126aと係合し、そして、ハンドルとヒューズ110とがアンロック位置にあるときには、第2組の凹部126bと係合する。この突部124と凹部126a, 126bとの間の係合が、所定位置にあるハンドルのグリップ部104aが動くことを防止する。勿論、突部をハウジングに、凹部を保持構造部に配置することは、本発明の範囲から逸脱することなしに可能である。

更にリミット・スイッチ129を凹部126a,126b付近のハウジング106内に、図示しないプロセッサーと通信可能な状態で組み込むことも出来る。この場合、突部124が凹部126a，126bの一つと係合するときにリミット・スイッチ129が閉じて、車両電子部品（プロセッサー）がハンドルとヒューズ110の位置を検出し、そして突部124が選択された位置に正しく挿入されたことを確認するのを、可能とする。リミット・スイッチ129はまた、損傷した蓄電装置の保管及び出荷中に、いかなるシステム故障（例えば、ソフトウェア的、電気的及び／又は機械的なシステムの故障）に対してもより優先するものとして機能し得る。

ハンドルのグリップ部104aと蓄電装置102のハウジング106との係合は、ハンドルを最初に取り外さない限り、蓄電装置102のアクセス・カバー138を取り外せないようにする。一つの実施形態において、ハンドルがロック位置及びアンロック位置にあるときに、保持構造部114は、ハンドル上のフランジ112とハウジング106の平面部分142との間に保持される。また、ヒューズ・ブレード121が、係合端子108の間に保持され、ヒューズ110がハウジング106から外にロック位置から持ち上げられるのを防止する。この結果として、アクセス・カバー138を取外すことは出来なくなる。

回路遮断組立体100には、サービスの際にハンドルが損傷したり紛失したりするのを防ぐために、ハンドルを収容してサービス位置に位置づける収容部を設けることも出来る。例えば、ひも144をグリップ部104aとハウジング106とに取り付けることが出来る。ハンドルのグリップ部104a及びヒューズ・ホルダー部104bがサービス位置へ挿入されるのを可能とするために、ハウジング106内に第２組のヒューズ・チャンネル212を設けても良い。サービス位置において、ヒューズ110は、係合端子108から完全に絶縁され、そして、グリップ部104a（そしてヒューズ110）は、アンロック位置又はロック位置のいずれにも直接、移動することはできない。ロック位置へ移動可能なアンロック位置へハンドルを戻すためには、まず、ヒューズ・ブレード121の位置を第２組のヒューズ・チャンネル212に合わせる。こうすると、ハンドルをハウジング106から取り外すことが出来る。それからヒューズ・ブレード121の位置を第１組のヒューズ・チャンネル210に合わせて、ハンドルをハウジング106に再び挿入すれば、ハンドルはアンロック位置へ位置づけられる。

図３及び図４は、本発明の別の実施形態による回路遮断組立体100を示す。図３は、代替ハウジング106cから分離した別のハンドル104cの斜視図である。簡略化のために、この実施形態におけるハンドル104cは、グリップ部とヒューズ・ホルダー部とが組合せられた一つのユニットを集合的に指す。図４は、ハンドル104cがハウジング106cの内側に配置され、アンロック位置とされた状態での底面図（つまり、蓄電装置102の内側からハウジング106cを上向きに見た図）である。この実施形態では、二つの高電圧ピン250がヒューズ・ブレード121に接続されるようになっている。すなわち、ハンドル104cがアンロック位置でハウジング106cに挿入されるとき、ピン250がハウジング106c内の対応する穴252と係合して、高電圧接続部を形成する。これは例えば、Anphehol（登録商標）で出来た弾性接続構造である。

この実施形態のハンドル104cはまた、ハウジング106cの第１開口256及び第２開口258と係合可能に構成されたT字状リテーナーのような一対のリテーナーを含む。前述の実施形態と同様に、ハンドル104cのハンドル本体112は手動で動かすことが出来る。リテーナー254は、保持構造部として機能し、開口256，258の少なくとも一つに確実に保持され得るように、それぞれが図示しないネック（頸部）を有する。

図示の実施形態において、リテーナー254がアンロック位置に対応する第１部位256aとロック位置に対応する第２部位256bとの間で回転により切換えられるように、第１開口256のそれぞれは周方向に長い形状を有する。第２部位256bは、ハンドル104cが移動させられる間に、第1開口256が各リテーナー254のネックを確実に保持するように、第１開口256の残りの部位よりも小さくされ、変位中にアンロック位置以外の位置でハンドル104cがハウジング106cから脱落するのを防止する。リテーナー254はまた、ハンドル104cが動く前の付勢力に打ち勝つのに充分な力が加えられたときにのみ、切換えが起こり得るように、弾性的に付勢することが出来る。この場合に、リテーナーは回り止め部としても機能する。

第２開口258は、サービス位置に対応する。図３及び図４に示すように、第２開口258は第１開口256から完全に分離され、ハンドル104cをハウジング106cから取り外すことなしには第２開口258から第１開口256へと変位し得ないようにしている。また、ハンドル104cがサービス位置にあり、ヒューズ・ブレード121から外れて支持されているとき、ピン250は、穴252から解放されている。それで、ハンドル104cは、サービス位置へ移動するとき又はそこから出て別の位置へ移動するとき、その前にハウジング106cから取り外さなければならない。結果として、蓄電装置102が出荷又はサービスされるときに、リテーナー254は、第１開口256内へ不意に入り込む危険性なしに、第２開口258と係合する。

図５(a)，(b)は、一対の係合端子108とヒューズ・ブレード121との間で可能な位置関係を示す。同図(a)はヒューズ110がアンロック位置にあるとき示し、同図(b)はロック位置にあるときを示す。上述のように、一対の係合端子108は正端子と負端子とからなり、蓄電装置の電気化学的セルの直列接続部を分離する。この係合端子108によって分離された直列接続部は、ロック位置にヒューズ110を挿入することによってのみ接続され得る。こうして直列接続部を分離することは、ヒューズ110がサービスのためにアンロックされるときの蓄電装置102内部の電位を十分に低減する。

一対の係合端子108は、いずれも全体として平面状であり、開放回路を形成するために相互に離間して配置されている。各係合端子108は、ヒューズ・ブレード121をロック位置に導くために、先端側が湾曲された形状とされている。図５(a)に矢印で示されるように、ハンドルを動かすことで、ヒューズ・ブレード121を係合端子108に向けて移動させることができる。ハンドルとヒューズ110がロック位置（図５(b)）に位置したならば、一対の係合端子108はヒューズ・ブレード121により互いに連結されて、電流が正の係合端子から負の係合端子へ流れるようになる。

一実施形態において、ヒューズ・ブレード121は、一対の係合端子108間に確実に位置した後でのみ、ロック位置に到達する。すなわち、ロック位置は、係合端子108とヒューズ端子121との間の単なる接触以上のものを必要とする。このことで、振動又は他の車両に典型的な荷重が予期せずヒューズ110を開放状態とすることがない。また、ヒューズ・ブレード121が、平面状の一対の係合端子108の間に挟み込まれることで、ヒューズ110の上下方向の変位が阻止されるので、ヒューズ110がロック位置にある間、ハウジング106からヒューズ110を取外すことは、不可能である。

それで、上記実施形態では、蓄電装置102の残りの部分をそのままにしたままで、ヒューズ110を容易に取外してサービスすることが出来る。

図６(a)，(b)は、図５(a)、(b)に示された構造の変形例である。この例において、ヒューズ・ブレード121は、一対の係合端子108の少なくとも一つに形成された凹凸部204と係合する切欠部202を有する。凹凸部204とヒューズ・ブレード121との相対的な寸法関係は、切欠部204が過剰な力を必要とすることなしに凹凸部204と係合するように設定される。凹凸部204と切欠部202との間の係合が、係合端子108とヒューズ・ブレード121との間の接続における安定性を高める手段となる。

本発明を実施するに際しては、ここで述べた本発明の実施形態に対するさまざまな代替案を、用いることが出来る。請求項の記載は、本発明の範囲を規定し、これら請求項の記載の範囲内の方法、装置及びそれらの均等物を含むことを意図している。

本発明の一実施形態による組立体の分解斜視図である。 図１の組立体の上面図である。 本発明の別の実施形態による組立体の斜視図である。 本発明の別の実施形態による組立体の底面図である。 ヒューズと係合端子との間の関係の概略断面図である。 ヒューズと係合端子との間の別の関係の概略断面図である。

100 回路遮断組立体
102 蓄電装置
104a ハンドルのグリップ部
104b ハンドルのヒューズ・ホルダー部
104c 別のハンドル
110 ヒューズ
106 ハウジング
106c 別のハウジング

Claims (9)

1. 蓄電装置のための回路遮断組立体であって、
   上記蓄電装置のハウジング内においてロック位置とアンロック位置との間で手動で変位可能なグリップ部と、
   上記グリップ部と一体的に設けられたヒューズ・ホルダー部と、を備え、
   上記グリップ部が上記ロック位置にあるときに上記ヒューズが蓄電装置の接続端子に通電可能に接続される一方、該グリップ部が上記アンロック位置にあるときにはヒューズの蓄電装置の接続端子との接続が解除されるように、当該ヒューズが上記ヒューズ・ホルダー部を介して上記グリップ部に連結され、
   上記グリップ部には、それを蓄電装置のハウジングに保持するための保持構造部が設けられ、
   上記保持構造部は、互いに近接するように移動可能な２つの側壁部と、該２つの側壁部の間に形成された溝とを有する、回路遮断組立体。
2. 上記グリップ部及びヒューズ・ホルダー部とからなるハンドルと、上記ヒューズとが、上記接続端子に対して回転により変位可能である、請求項１の回路遮断組立体。
3. 上記ヒューズ・ホルダー部は、少なくとも部分的に上記ヒューズを取囲むヒューズ格納部を有する、請求項１又は２のいずれかの回路遮断組立体。
4. 蓄電装置のための回路遮断組立体であって、
   上記蓄電装置のハウジング内においてロック位置とアンロック位置との間で手動で変位可能なグリップ部と、
   上記グリップ部と一体的に設けられたヒューズ・ホルダー部と、を備え、
   上記グリップ部が上記ロック位置にあるときに上記ヒューズが蓄電装置の接続端子に通電可能に接続される一方、該グリップ部が上記アンロック位置にあるときにはヒューズの蓄電装置の接続端子との接続が解除されるように、当該ヒューズが上記ヒューズ・ホルダー部を介して上記グリップ部に連結され、
   上記グリップ部には、それを蓄電装置のハウジングに保持するための保持構造部が設けられ、
   上記保持構造部は、上記ハウジングに形成された少なくとも一つの開口に係合可能な少なくとも一つのリテーナーを有し、その少なくとも一つの開口が、上記アンロック位置に対応する第１部位と上記ロック位置に対応する第２部位とを有する、回路遮断組立体。
5. 上記ロック位置及びアンロック位置の少なくとも一方において上記グリップ部と上記ハウジングとを係合させるように、該グリップ部の上記保持構造部及びハウジングの少なくとも一方に、回り止め部が設けられている、請求項１〜３のいずれか１つの回路遮断組立体。
6. 上記回り止め部は、上記保持構造部及びハウジングの一方に設けられた少なくとも一つの突部と、上記保持構造部及びハウジングの他方に設けられた少なくとも一つの凹部と、からなる、請求項５の回路遮断組立体。
7. 上記少なくとも一つの凹部は、上記アンロック位置に対応する第１凹部と、上記ロック位置に対応する第２凹部と、を含む、請求項６の回路遮断組立体。
8. 上記グリップ部及びヒューズ・ホルダー部からなるハンドルが、上記ハウジングから取外し可能に構成されている、請求項１〜７のいずれか１つの回路遮断組立体。
9. 上記グリップ部及びヒューズ・ホルダー部からなるハンドルを、そのグリップ部が上記ロック位置及びアンロック位置のいずれと異なる位置で収容する収容部を更に備える、請求項１〜８のいずれか１つの回路遮断組立体。

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