JP5253671B2 - 高電圧電源切断アセンブリ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2009年4月22日に出願された米国仮特許出願第61/171,770号の優先権を主張するものであり、その出願のすべての内容は参照によって本明細書に含まれるものとする。

本出願は、高電圧供給切断アセンブリに関する。

高電流の電池モジュールが電気自動車で利用されている。本明細書において発明者等は、高電流の電池モジュールを含む回路中に開回路を生成するために、供給切断アセンブリを利用することができ、それによって、人が、安全にその電池モジュールと接触することが可能になることを認識している。さらに、本明細書において発明者等は、多数の、あるサイズで作られたヒューズをその中に保持することができる供給切断アセンブリによって、設計コストが減少し、製造を簡単化することになることを認識している。さらに、本明細書において発明者等は、水および他の液体が供給切断アセンブリに入らないように防止する供給切断アセンブリが望ましいことを認識している。

例示の実施形態による高電圧供給切断アセンブリが提示される。高電圧供給切断アセンブリは、第1の内部領域を画定する第1の筺体と、第1および第2のファスナホルダと、第1および第2の摺動自在なファスナと、第1および第2の電力タブとを有する第1の筺体アセンブリを含む。第1および第2のファスナホルダは、第1の筺体の第1の内部領域中に配置され、第1の筺体に結合されて固定される。第1および第2の摺動自在なファスナが、第1および第2のファスナホルダそれぞれを貫通して伸びる前後軸に沿って、第1および第2のファスナホルダそれぞれ内で移動することができるように、第1および第2のファスナホルダは、第1および第2の摺動自在なファスナそれぞれの一部分をその中に受け入れるように構成され、第1および第2の摺動自在なファスナの他の部分が、ヒューズの第1および第2の電気端子それぞれ、ならびに第1および第2の電力タブそれぞれに結合されるように構成される。高電圧供給切断アセンブリは、さらに、第2の筺体および第2の筺体に結合された第1および第2のタブレセプタクルを有する第2の筺体アセンブリを含む。第2の筺体は、第1の筺体に結合されるように構成される。電流が、第1のタブレセプタクル、第1の電力タブ、ヒューズ、第2の電力タブ、および第2のタブレセプタクルを通って流れることができるように、第1および第2のタブレセプタクルは、第1および第2の電力タブそれぞれに取り外し可能に結合されるように構成される。

例示の実施形態による、第1および第2の筺体アセンブリを有する高電圧供給切断アセンブリの図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリ中で利用される第1の筺体アセンブリの分解組立図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリの横断面図である。 第1の電流定格性能を備えた第1のヒューズをその中に有する、図2に示す第1の筺体アセンブリの内部領域の図である。 第2の電流定格性能を備えた第2のヒューズをその中に有する、図2に示す第1の筺体アセンブリの内部領域の図である。 第3の電流定格性能を備えた第3のヒューズをその中に有する、図2に示す第1の筺体アセンブリの内部領域の図である。 図2に示す第1の筺体アセンブリのもう1つの図である。 図2に示す第1の筺体アセンブリのもう1つの図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリ中で利用される第2の筺体アセンブリの分解組立図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリ中で利用される第2の筺体アセンブリの横断面図である。 図10に示す第2の筺体アセンブリのもう1つの図である。 その中で利用されるタブレセプタクルの構造を表す、図10に示す第2の筺体アセンブリの一部分の図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリの側面図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリの上面図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリのもう1つの側面図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリの、その中にあるヒューズの位置を示す端面図である。 図2に示す第1の筺体アセンブリ中で利用されるファスナホルダ、摺動自在なファスナ、ワッシャおよびナットの拡大図である。 図2に示す第1の筺体アセンブリ中で利用される摺動自在なファスナ、ワッシャおよびナットの拡大図である。 図2に示す第1の筺体アセンブリ中で利用されるタブ部材の拡大図である。 図19に示すタブ部材の上面図である。 図19に示すタブ部材の下面図である。 図1に示す高電圧供給切断アセンブリをその中に有する回路および電圧源の図である。

図1〜22を参照すると、例示の実施形態による高電圧供給切断アセンブリ10が表されている。高電圧供給切断アセンブリ10は、第1の筺体アセンブリ50と、そのアセンブリ50に結合されるように構成された第2の筺体アセンブリ52とを含む。高電圧供給切断アセンブリ10は、使用者が、望んだとき、電圧回路20中に開回路を得ることが可能になるように構成される。具体的には、回路20中の開回路は、第1の筺体アセンブリ50を第2の筺体アセンブリ52から物理的に切り離すことによって得ることができる。アセンブリ10の利点は、アセンブリ10が、異なる電流定格性能を備えた、複数の異なる、あるサイズに形作られたヒューズを、一度に1個のヒューズで、その中に保持して固定することができることである。さらに、もう1つのアセンブリ10の利点は、アセンブリ10が密閉されて、液体がその内部領域に入らないように防止されることである。

図1〜8を参照すると、第1の筺体アセンブリ50は、筺体100と、レバー102と、コネクタ位置保証部材104と、ファスナホルダ112、114と、摺動自在なファスナまたは結合部材120、122と、電力タブ130、132と、バスバー134、136と、ヒューズ150と、ワッシャ160、162と、ナット164、166と、密閉部材またはガスケット170とを含む。1つの例示の実施形態では、筺体100は、プラスチックから構成され、内部領域101を画定する。ファスナホルダ112、114は、筺体100の内部領域101中に配置され、筺体100に結合されて固定される。摺動自在なファスナ120、122が、ファスナホルダ112、114それぞれの中で、ファスナホルダ112、114それぞれを貫通して伸びる前後軸171上の前後方向の位置の並びに沿って移動することができるように、ファスナホルダ112、114は、摺動自在なファスナ120、122それぞれの一部分をその中に受け入れるように構成される。さらに、摺動自在なファスナ120、122の他の部分は、ヒューズ150の第1および第2の端子それぞれに、かつ電力タブ130、132それぞれに結合されるように構成される。使用者が摺動自在なファスナ120、122の前後方向の位置を互いに対して調節するのを可能にすることによって、摺動自在なファスナ120、122それぞれに結合された電力タブ130、132は、以下でさらに詳細に説明するように、さらに、異なる電流定格性能および/または異なる前後長を備えたヒューズに結合することができる。

図3、17、18および20を参照すると、1つの例示の実施形態では、摺動自在なファスナ120は、ヘッド部またはプレート部210と、ヘッド部210に結合されたシャフト部212とを含む。シャフト部212は、ネジが切られており、その上にナット164を受け入れる。1つの例示の実施形態では、ヘッド部210は、実質的に四角形に形作られ、その幅が、内部開領域194の幅「W」より広い。したがって、シャフト部212が、ファスナホルダ112の内部開領域194を貫通して配置されたとき、ヘッド部210は、ファスナホルダ112の底部の内壁190、192に接して保持することができる。さらに、摺動自在なファスナ120は、筺体100中の異なる、あるサイズに形作られたヒューズに結合するために、使用者またはアセンブリ装置によって前後軸171に沿って移動される。

図17、20および21を参照すると、ファスナホルダ112は、摺動自在なファスナ120のヘッド部210をその中に保持し、かつ、摺動自在なファスナ120をヒューズ150の電気端子に結合することができるように、摺動自在なファスナ120を前後方向に移動するのを可能にするように構成される。ファスナホルダ114は、ファスナホルダ112と同一の構造を有する。ファスナホルダ112は、外側側壁180、182、184、185を含む。壁180、184は、互いに対して平行に配置され、壁182、185は、互いに対して平行に配置され、かつ壁180と壁184の間に結合される。底部内壁190は、外壁180に結合され、底部内壁192は、外壁184に結合される。底部内壁190、外壁182、底部内壁192および外壁185は、摺動自在なファスナ120のシャフト部212を、それを貫通して受け入れるために、開領域194を画定する。固定レッグ186、188が、外側側壁180、184それぞれから下方に伸び、アセンブリ10内にファスナホルダ112を位置付けて保持するように設けられる。

図2を参照すると、1つの例示の実施形態では、ヒューズ150は、本体部153と、本体部153の互いに反対側の両端それぞれに結合された電気端子154、155とを有する。電気端子154、155は、それを貫通して伸びる開口156、157をそれぞれ有する。ヒューズ150は、それを通って流れる電流が閾値電流レベルより大きいとき、電流がそれを通って流れないように防止するために、開になる、常閉ヒューズである。もちろん、当業者に知られた他のヒューズのタイプも、アセンブリ10中で使用されることが予期される。

第1の筺体アセンブリ50中でファスナホルダ112、114を利用しているので、摺動自在なファスナ120と122の間の前後方向の距離が、ファスナホルダ112、114それぞれ内で摺動自在なファスナ120、122を前後方向に移動することによって、変化する。図4を参照すると、具体的には、ヒューズ150の第1および第2の端子154、155に摺動自在なファスナ120、122を取り付けるのを可能にするため、摺動自在なファスナ120、122は、ファスナホルダ112、114それぞれ内で第1および第2の前後方向の位置に移動することができる。さらに、ヒューズ150は、第1の電流定格性能を有する。1つの例示の実施形態では、第1の電流定格性能は、100〜400アンペアの範囲であり、もちろん、それより大きい、または小さい電流定格性能も予期される。図5を参照すると、具体的には、もう1つのヒューズ151の第3および第4の端子に摺動自在なファスナ120、122を取り付けるのを可能にするために、摺動自在なファスナ120、122は、ファスナホルダ112、114それぞれ内で第3および第4の前後方向の位置に移動することができる。ヒューズ151は、ヒューズ150の第1の電流定格性能より大きい第2の電流定格性能を有する。さらに、ヒューズ151は、前後長がヒューズ150と異なる。したがって、アセンブリ10は、異なる電流定格性能および/または異なる前後長を有するヒューズを保持することができる。

図4および18を参照すると、ナット164、166は、ヒューズ150の第1および第2の端子154、155それぞれに電力タブ130、132それぞれを結合して固定するために、摺動自在なファスナ120、122それぞれのネジが切られたシャフト部をその中に受け入れるように構成される。

図3および18を参照すると、電力タブ130、132は、ヒューズ150の第1および第2の端子154、155それぞれを第2の筺体アセンブリ52のタブレセプタクル310、312に取り外し可能で電気的に接続するように設けられる。電力タブ130、132の構造が、互いに同一であるので、電力タブ130の構造だけを以下にさらに詳細に述べる。1つの例示の実施形態では、電力タブ130は、金属から構成されたL字型のブラケットである。具体的には、電力タブ130は、プレート部133がプレート部135に結合され、プレート部135は、プレート部133に対して垂直に配置される。プレート部135は、それを貫通して摺動自在なファスナ120のシャフト部212を受け入れるために、開口137が、それを貫通して伸びる。

図9〜15を参照すると、第2の筺体アセンブリ52は、第1の筺体アセンブリ50に取り外し可能に結合されるように構成される。第2の筺体アセンブリ52は、筺体300と、タブレセプタクル310、312と、電力端子316、318と、二次ロック320、322と、高電圧インターロック部材330、332と、電力ケーブル340、342とを含む。タブレセプタクル310、312は、筺体300に結合される。1つの例示の実施形態では、筺体300は、プラスチックから構成される。電流が、タブレセプタクル310、電力タブ130、ヒューズ150、電力タブ132、およびタブレセプタクル312を通って流れることができるように、タブレセプタクル310、312は、電力タブ130、132それぞれに取り外し可能に結合されるように構成される。図3、9および22を参照すると、電力端子316、318は、タブレセプタクル310、312それぞれに取り外し可能で電気的に結合される。さらに、電力端子316、318は、電力ケーブル340、342それぞれに電気的に結合される。

図3を参照すると、液体が第1の筺体アセンブリ50の内部領域101に入らないように防止するために、筺体100、300が互いに結合されたとき、第1の筺体アセンブリ50の密閉部材または密閉ガスケット170が、筺体100、300の両方に接触するように構成される。

図22を参照すると、高電圧供給切断アセンブリ10が直列で電気的に電圧源405に結合された電気回路20が、表されている。電力タブ130、132がタブレセプタクル310、312それぞれから切り離されるように、第1の筺体アセンブリ50が第2の筺体アセンブリ52から切り離されたとき、高電圧供給切断アセンブリ10は、開動作条件にあり、電流が回路20中を流れない。さらに、電力タブ130、132がタブレセプタクル310、312それぞれに結合され、かつヒューズ150が電気的に閉動作条件にあるように、第1の筺体アセンブリ50が第2の筺体アセンブリ52に結合されたとき、高電圧供給切断アセンブリ10は、閉動作条件にあり、電流が回路20中を流れる。

先に検討したように、高電圧供給切断アセンブリ10は、2つの主なアセンブリ、すなわち第1の筺体アセンブリ50および第2の筺体アセンブリ52を含む。第2の筺体アセンブリ52は、アセンブリ10の底部でその半分であり、第1の筺体アセンブリ50をその上に受け入れる基礎のプラグ形状を含む。また、第2の筺体アセンブリ52に含まれるものは、2つの雌型レセプタクルコネクタであり、それらは、アセンブリ50中の雄型タブブレードと嵌合することになる。2つの雌型レセプタクルコネクタは、第2の筺体アセンブリ52中に形作られ、また電力ケーブルをアセンブリ10の下面に経路を定める。設計のもう1つの実施形態は、高電圧インターロック(HVIL (high voltage interlock))など、追加の入力または機能モニタリングのために接続点を含むことができる。用途によっては、このベースは、埃および液体からの汚染および衝撃的な障害を防止するために、周辺ガスケットを用いて密閉することができる。また、第2の筺体アセンブリ52中に形作られるものは、2つのボスであり、それらは、摺動ハンドルアセンブリのための案内点として、アセンブリ50が使用する。ファスナを使用してアセンブリ10全体を電池システムに取り付けるために、穴が存在する。

さらに、第1の筺体アセンブリ50は、統合されたヒューズを備えたハンドルを含む。1つの例示の実施形態では、アセンブリ50は、電池のはっきりと限定された使用に関連する、もっとも大きくて使用できるヒューズを受け入れるようなサイズに形作られる。また、ハンドル上にコネクタ位置保証(CPA (connector position assurance))クリップが存在し、ハンドルをロックされた位置から移動できることになる前に、そのクリップは、切り離さなければならない。側面上には、ハンドルレバーのための枢動ボスと、ハンドルレバーが完全に開位置にあるとき、レベーを所定の位置にロックするための止め機構が形作られる。ハンドルが一定位置まで引っ張られたとき、停止機構として働くために、親指で解除可能なレバーが主コネクタ本体に形作られ、それによって、使用者がこの親指レバーを移動するまでは、ハンドルが指定点を過ぎて引っ張られないように防止される。この機構は、蓄電システムが付随する接触器を停止させる前に、最終使用者がアセンブリ52からアセンブリ50を取り外さないように防止するために、5秒の最小切り離し時間を維持する助けとなる。これは、モニタリングシステムが電気回路中の接触器の電源を切る前に、最終使用者が故意ではなくアセンブリ52からアセンブリ50を取り外すことを防止する安全機構にもなる。

アセンブリ50は、ヒューズと、電力タブと、ファスナホルダとを含む。2つの雄型電力タブは、アセンブリ52中の雌型コネクタと嵌合するように、湾曲している。これらのタブは、金属製導電体材料から形成される。タブは、90度部分を形成するように、湾曲し、それらは、ファスナホルダのピース上の摺動位置に加えて、細長い穴の開口部を有し、それによって、ファスナが、これらタブをファスナホルダのアセンブリに固定することが可能になる。さらに、細長い穴のあいたタブは、また、ボルトが平坦なタブに垂直に摺動するのを可能にし、かつ様々なサイズのヒューズを受け入れるために、調節することができる。ファスナホルダは、コネクタアセンブリの下面上の所定位置に、はめ込まれるように設計され、コネクタベースに使用される材料と同様な材料から製作されることになる。次いで、2つのコネクタ部が蓄電装置上で互いに嵌合されたとき、ヒューズがタブ上に位置し、かつ電気回路を閉にするように、ヒューズは、ファスナ(たとえば、ネジが切られたナットまたはクリップ)を用いて、所定位置に固定される。追加の機能(HVILループ、機能モニタリングなど)のために、コネクタを、切断サブアセンブリの内部部分中に形作ることができる。埃汚染および液体侵入を防ぐために、密閉ガスケットも、コネクタのこの部分中に形作ることができる。

代替の実施形態では、高電圧供給切断アセンブリ10は、同時に2個以上のヒューズをその中に保持することができることに留意すべきである。この代替の実施形態では、2個以上のヒューズを互いに直列で電気的に結合し、筺体100の内部領域101内に配置することができる。さらに、2個以上のヒューズを電力タブ130、132に、あるいは当業者に知られた他の電力タブに、電気的に結合することができる。

本発明が例示の実施形態を参照して述べられてきたが、当業者は、本発明の範囲を逸脱せずに、様々な変更を実施することができ、その要素の代わりに均等物を用いることができることを理解されることになる。その上、本発明の本質的な範囲を逸脱せずに、その教示に対して多くの修正を実施して特定の状況または材料に適応させることができる。したがって、本発明は、この発明を実施するために開示された特定の実施形態に限定すべきものでなく、かつ、本発明は、添付された特許請求の範囲内に含まれる、すべての実施形態を含むことになると企図される。さらに、第1の、第2のなどの用語の使用は、1つの要素をもう1つの要素から識別するために使用される。さらに、不定冠詞a、anなどの用語の使用は、数量の限定を意味するものでなく、むしろ言及された項目が少なくとも1つあるということを示すものである。

10 高電圧供給切断アセンブリ
20 電圧回路
50 第1の筺体アセンブリ
52 第2の筺体アセンブリ
100 筺体
101 内部領域
102 レバー
104 コネクタ位置保証部材
112 ファスナホルダ
114 ファスナホルダ
120 摺動自在なファスナまたは結合部材
122 摺動自在なファスナまたは結合部材
130 電力タブ
132 電力タブ
133 プレート部
134 バスバー
135 プレート部
136 バスバー
137 開口
150 ヒューズ
151 ヒューズ
153 本体部
154 第1の端子
155 第2の端子
156 開口
157 開口
160 ワッシャ
162 ワッシャ
164 ナット
166 ナット
170 密閉部材またはガスケット
171 前後軸
180 外側側壁
182 外側側壁
184 外側側壁
185 外側側壁
186 固定レッグ
188 固定レッグ
190 底部内壁
192 底部内壁
194 開領域
210 ヘッド部
300 筺体
310 タブレセプタクル
312 タブレセプタクル
316 電力端子
318 電力端子
320 二次ロック
322 二次ロック
330 高電圧インターロック部材
332 高電圧インターロック部材
340 電力ケーブル
342 電力ケーブル
405 電圧源
W 内部開領域194の幅

Claims (9)

1. 第1の筺体アセンブリと第2の筺体アセンブリとを備える高電圧供給切断アセンブリであって、
   前記第1の筺体アセンブリは、
   第1の内部領域を画定する第1の筺体と、
   第1および第2のファスナホルダと、
   第1および第2の摺動自在なファスナと、
   第1および第2の電力タブとを有し、
   前記第1および第2のファスナホルダは、前記第1の筺体の前記第1の内部領域中に配置され、かつ前記第1の筺体に結合されて固定され、
   前記第1および第2のファスナホルダは、前記第1および第2の摺動自在なファスナが、前記第1および第2のファスナホルダそれぞれ内で、前記第1および第2のファスナホルダそれぞれを貫通して伸びる前後軸に沿って移動できるように、前記第1および第2の摺動自在なファスナそれぞれの一部分をその中に受け入れるように構成され、
   前記第1および第2の摺動自在なファスナの他の部分が、ヒューズの第1および第2の電気端子それぞれ、ならびに前記第1および第2の電力タブそれぞれに結合されるように構成され、
   前記第2の筺体アセンブリは、
   第2の筺体と、
   前記第2の筺体に結合された第1および第2のタブレセプタクルとを有し、
   前記第2の筺体は、前記第1の筺体に結合されるように構成され、
   前記第1および第2のタブレセプタクルは、電流が、前記第1のタブレセプタクル、前記第1の電力タブ、前記ヒューズ、前記第2の電力タブ、および前記第2のタブレセプタクルを通って流れることができるように、前記第1および第2の電力タブそれぞれに取り外し可能に結合されるように構成される、高電圧供給切断アセンブリ。
2. 前記第1および第2の摺動自在なファスナの間の前後方向の距離が、前記第1および第2のファスナホルダそれぞれ内で前記第1および第2の摺動自在なファスナを前後方向に移動することによって可変である、請求項1に記載の高電圧供給切断アセンブリ。
3. 前記第1および第2の摺動自在なファスナは、前記第1および第2の摺動自在なファスナを前記ヒューズの前記第1および第2の電気端子に取り付けるのを可能にするために、前記第1および第2のファスナホルダそれぞれ内の第1および第2の位置に移動されるように構成され、
   前記ヒューズは、第1の電流定格性能を有する、請求項1に記載の高電圧供給切断アセンブリ。
4. 前記第1の電流定格性能は、100〜400アンペアである、請求項3に記載の高電圧供給切断アセンブリ。
5. 前記第1および第2の摺動自在なファスナは、前記第1および第2の摺動自在なファスナを前記第１の定格電流性能を有する前記ヒューズの代わりのもう1つのヒューズの第3および第4の電気端子それぞれに取り付けるのを可能にするために、前記第1および第2のファスナホルダそれぞれ内の第3および第4の位置に移動されるように構成され、
   前記もう1つのヒューズは、前記第1の電流定格性能より高い第2の電流定格性能を有する、請求項3に記載の高電圧供給切断アセンブリ。
6. 前記第1の筺体は、一体成形の筺体であって、前記ヒューズを被覆し、かつ、液体が前記第1の筺体アセンブリの前記第1の内部領域に入らないように防止するために、前記第1および第2の筺体が互いに結合されたとき、前記第1および第2の筺体の両方に接触するように構成された第1の密閉ガスケットを含む、請求項1に記載の高電圧供給切断アセンブリ。
7. 前記第1および第2のファスナ部材の一部分が、第1および第2のヘッド部をそれぞれ含み、
   前記第1および第2のファスナ部材の他の部分が、第1および第2のシャフト部をそれぞれ含み、
   前記第1および第2のヘッド部は、前記第1および第2のシャフト部それぞれに結合される、請求項1に記載の高電圧供給切断アセンブリ。
8. 前記第1および第2の摺動自在なファスナは、さらに、第1および第2のナットをそれぞれ含み、
   前記第1および第2のナットは、前記第1および第2の電力タブそれぞれを、前記ヒューズの前記第1および第2の電気端子それぞれに結合して固定するために、前記第1および第2の摺動自在なファスナそれぞれの前記第1および第2のシャフト部それぞれをその中に受け入れるように構成される、請求項7に記載の高電圧供給切断アセンブリ。
9. 前記第1の筺体アセンブリおよび前記第2の筺体アセンブリは、プラスチックから構成される、請求項1に記載の高電圧供給切断アセンブリ。

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