JP6158301B2 - 電気切断安全装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車に関し、より具体的には、電気切断安全装置の手段によるそのような自動車の電源バッテリーの安全保護に関する。

この種の電気切断安全装置は、電源回路のすべての部分におけるいかなる電流および／または電位差を除去するために、電源バッテリーを独立可能とし、その結果、アフターサービス中にアフターサービス担当者によっても、また事故後に救急隊員によっても、危険なく車上で作業を実行可能とすることを目的とする。事故の場合には、電源回路は、破損している可能性があり、追加の短絡を含むことがあることに留意すべきである。

図１に示すように、従来技術による電気自動車の電源回路４１は、通常、例えば、二つのハーフパック４２Ａ、４２Ｂを備える電源バッテリー４２、コネクタ４３、接続リレー４４、および電気切断安全装置３１を備える。電源回路４１はまた、ヒューズなどの他のコンポーネント（図示されず）も含むことができる。

コネクタ４３により、電源回路４１は、モーター（単数・複数）、および他の要素を含むユーザ回路に接続することができる。このコネクタ４３により、例えば、電源回路アセンブリ４１、およびゆえに電源バッテリー４２を交換するための切断が可能になる。

電気切断安全装置３１により、バッテリー４２および電気自動車への安全なアクセスを提供するように、電源回路４１を開くことができる。この目的のため、電気切断安全装置３１は、通常、電気回路３５を閉じるように、プラグ３２がその中に配置されるソケット３３を含む。ソケット３３からプラグ３２を抽出することにより、電源回路４１の部分３５が除去され、ゆえに、電源回路４１が電気的に開かれることを確実にする。

接続リレー４４は、少なくとも１つの端子を閉じるまたは開くことにより、電源回路４１をオンまたはオフに切り替え可能にする。

従来技術によれば、電気切断安全装置３１は、電源バッテリー４２の２つの極４５、４６のうちの１つだけを切断するので、単極型である。電気切断安全装置３１は、ゆえに、単一の選択的開閉式回路３５のみを備える。電気切断安全装置３１は、電源回路４１内に、すなわち、電源バッテリー４２の第１の極４５、電源バッテリー４２の第２の極４６に、または代替的には、図１に示すように、電源バッテリー４２の２つのハーフパック４２Ａと４２Ｂとの間に配置される。

しかし、この構成は、電源バッテリー４２のハーフパック４２Ａ、４２Ｂの限られた程度の安全下流（ｓａｆｅｔｙ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）を提供するだけであり、複数の保護バリアの累積故障がある場合に、電位差がないことを保証するものではない。したがって、例示的な状況では、接続リレー４４が詰まっている場合に、および、例えば、事故のために、自動車のシャーシからバッテリー４２を絶縁するために支持されるバッテリー絶縁手段に故障がある場合に、電気自動車の任意の点において、欠陥のある極４５、４６の能動部分と自動車のシャーシとの間に、電位差が存在することがある。

さらに、電気切断安全装置３１のこの単極構成は、現在施行されている規則に準拠するために、図１に示すように、双極接続リレー４４を必要とする。本発明は、大幅に安全性を向上させ、保護バリアが故障した場合を含む多くの状況において電位差が存在しないことを保証する。

このために、本発明は、電源回路を備えた電気自動車を提案しており、前記回路は、２つのハーフパックを含む電源バッテリー、電源回路を電気モーターへ接続するためのコネクタ、および電源回路をオフまたはオンに切り替えるための接続リレーを備える。電源回路は、電源バッテリーの両極を切断することが可能となるように配設される、双極電気切断安全装置をさらに備える。

有利には、装置は、ソケットおよび取り外し可能なプラグを備えることができる。

１つの実施形態では、プラグは、少なくとも１つのメインユーズを、少なくとも１つの極に、さらに備えることができる。例えば、メインヒューズは、速効ヒューズとすることができる。

１つの実施形態では、プラグは、ソケットにロックし、かつソケットからロック解除されるレバーを備えることができ、前記レバーは、労力削減（ｅｆｆｏｒｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を提供することができる。

１つの実施形態では、自動車は、ソケットのプラグの存在を試験する手段をさらに備えることができる。

１つの実施形態では、電気切断安全装置は、電源バッテリーとコネクタとの間に配置することができる。

１つの実施形態では、電源回路は、電気切断安全装置の近くに配置された、補助ヒューズをさらに備えることができる。例えば、第１の補助ヒューズは、遅効ヒューズとすることができる。例えば、第１の補助ヒューズは、メインヒューズにより保護されない極に配置することができる。

１つの実施形態では、電源回路は、２つのハーフパックの間に配置された、第２の補助ヒューズをさらに備えることができる。例えば、第２の補助ヒューズは、遅効ヒューズとすることができる。

１つの実施形態では、接続リレーは、単極型とすることができる。

有利には、接続リレーは、２つのハーフパックの間に配置することができる。

本発明の他の特徴、詳細および利点は、図面の参照とともに、単に参考のために提供された以下の詳細な説明から、より完全に明らかになるだろう。

先ほど述べられた、先行技術による電源回路を示す。 第１の実施形態による、電気切断安全装置の概略図を示す。 第２の実施形態による、電気切断安全装置の概略図を示す。 第１の実施形態による電源回路を示す。 第２の実施形態による電源回路を示す。 第３の実施形態による電源回路を示す。 下から見た、１つの実施形態によるソケットの図を示す。 正面図で見た、１つの実施形態によるソケットの図を示す。 斜視図における同一のソケットを示す。 斜視図における図１１〜図１３のプラグを示す。 下から見た、１つの実施形態によるプラグの図を示す。 前から見た、１つの実施形態によるプラグの図を示す。 左から見た、１つの実施形態によるプラグの図を示す。

本発明の重要な特徴によれば、電気切断安全装置１は、バッテリー１２の両極１５、１６を同時に切断できる点で、双極性である。

このため、第１の実施形態による図２、および第２の実施形態による図３に示すように、電気切断安全装置１は、それぞれの遮断点で、前記第１の電気回路８および第２の電気回路９をそれぞれ閉じることができる、第１の電気中継回路５および第２の電気中継回路６をそれぞれが伴う、第１の遮断電気回路８および第２の遮断電気回路９を備える。

１つの実施形態によると、第１の遮断電気回路８および第２の遮断電気回路９が、電気切断安全装置１のソケット３に配置されるのに対し、第１の電気中継回路５および第２の電気中継回路６は、前記ソケット３に相補的であり、かつ前記電気回路８、９をそれぞれ開閉するために、前記ソケット３と選択的に着脱可能であるプラグ２に配置される。

図２は、二極が直接接続される実施形態を示し、その一方で、図３は、二極が交差する（ｔｗｏ ｐｏｌｅｓ ａｒｅ ｃｒｏｓｓｅｄ ｏｖｅｒ）実施形態を示す。

１つの実施形態では、プラグ２は、制限された移動度でソケット３に取り付けられた状態を維持することができ、前記電気回路８、９を選択的に開閉可能とする。

別の好ましい実施形態によれば、プラグ２は、取り外し可能であり、ソケット３から完全に分離することができる。本実施形態は、プラグ２が引き出され、回路８、９が開くと、プラグ２が、ソケット３、電源回路１１および電気自動車から距離を置き配置することができるという点で、有利である。２つの電気回路各々の、この方法で引き出された部分５、６を備えるプラグ２がなければ、２つの電気回路８、９は遮断された状態となり、電気切断が有効かつ安全であるという物理的な保証を提供する。

１つの実施形態によると、電気切断安全装置１は、有利には、その極のうちの少なくとも１つにメインヒューズ７を備える。電気切断安全装置１は、ゆえに、各々が極のうちの１つに配置される、２つのそのようなメインヒューズ７を備えることができる。前記少なくとも１つのメインヒューズ７は、ソケット３またはプラグ２のどちらかに配置することができる。しかしながら、好ましい実施形態によると、前記少なくとも１つのメインヒューズ７は、有利には、プラグ２に配置される。ゆえに、このプラグ２が取り外し可能である場合に、前記少なくとも１つのメインヒューズ７を伴うプラグ２は、メンテナンスのために容易に交換可能なユニットを形成する。前記少なくとも１つのメインヒューズ７は、ゆえに、プラグ２を新しいプラグ２と交換することにより、交換可能である。

１つの実施形態によれば、電気切断安全装置１は、有利には、プラグ２が、電気自動車により電気切断安全装置１に送信される任意の振動および衝撃に関わらず、ソケット３に正しく保持されることを確実にするために、ロック／ロック解除手段を備える。

有利な実施形態によれば、電気切断安全装置１は、削減された挿入労力で、プラグ２のソケット３への挿入を補助するために適合される第１の労力削減手段をさらに備える。

有利な実施形態によれば、電気切断安全装置１は、削減された挿入労力で、プラグ２のソケット３からの抽出を補助するために適合される第２の労力削減手段をさらに備える。

ロック手段、ロック解除手段、第１の挿入労力削減手段、および第２の抽出労力削減手段は、有利には、結合され、例えば、レバー４に対向して配置されソケット３に取り付けられる少なくとも１つの突起１９と相互作用する、プラグ２に取り付けられたレバー４の形態で作成することができる。

本実施形態は、図９および１０で、より完全に示される。レバー４は、プラグ２に対して回転軸２１を中心に回動される。レバー４は、実質的に螺旋形状を有し、プラグ２をソケット３に対向して配置するときに、ソケット３に取り付けられる突起１９と係合するように適合される溝２０を備える。

挿入中およびロック中には、レバー４は、初めは、図に対して垂直位置にある。この位置において、溝２０は、突起１９が係合可能となる開口部を有する。レバー４は、次いで、図に対して水平位置に到達するために、回転軸２１を中心に時計回りの回転を引き起こすように操作される。これが行われると、溝２０の第１の外形、即ち、図の下側に位置する外形は、前記突起１９と接触するようになる。これにより、プラグ２のソケット３への挿入を促進する労力が削減される。この時計回りの回転中に、溝２０の螺旋形状は、突起１９を回転軸２１に向かって移動する傾向がある。前記回転の終了時に、同一の外形は、なおも突起１９に接触しており、プラグ２およびソケット３からなるアセンブリをロックする。

ロック解除中および抽出中には、レバー４は、初めは、図に対して水平位置にある。レバー４は、次いで、図に対して垂直位置に到達するために、回転軸２１を中心に反時計回りの回転を引き起こすように操作される。これが行われると、溝２０の第２の外形、即ち、図の上側に位置する外形は、前記突起１９と接触するようになる。この圧力により、ソケット３からのプラグ２の抽出を促進する労力が削減される。この反時計回りの回転中に、溝２０の螺旋形状は、突起１９を回転軸２１から離す傾向がある。前記回転の終了時に、突起１９は、溝２０の前記開口部に対向して配置され、ソケット３からプラグ２を分離するために取り外すことができる。

ロック手段、ロック解除手段、挿入のための第１の労力削減手段、および抽出のための第２の労力削減手段の組み合わせは、有利には、挿入および抽出操作を簡素化することができる。これは、レバー４の単一操作が、挿入およびロック、またはロック解除および抽出を同時に行うことができるからである。

抽出労力削減手段は、電流が流れているかどうかにかかわらず、電気切断の機会を提供するために特に有用である。この場合、抽出労力は、約２４ｄａＮであることが分かる。上記のように、レバー４を使用する労力削減手段により、有利には、この労力は４分の１、即ち６ｄａＮに削減することができ、ユーザの利便性の点でより好ましい。

電気部品、即ち ヒューズ（単数・複数）７ならびにプラグおよびソケットの回路５、６、８、９を除く、電気切断安全装置１の本体すべては、有利には、プラスチックから成形される。電流の流れによって生成されうる高温に耐えるために、このプラスチックは、有利には、繊維で強化される。

電気切断安全装置１に設けられた前記少なくとも１つのメインヒューズ７は、有利には、速効ヒューズである。この場合、ヒューズは、電源回路１１に設けることができる他方のヒューズ１７、１８に対して速効であると考えられる。したがって、メインヒューズ７と補助ヒューズ１７、１８との間に競合関係がある場合に、少なくとも１つのメインヒューズ７が最初にとぶだろう。これは、前記少なくとも１つのメインヒューズ７がより簡単に交換可能である構成において、特に有利である。

１つの実施形態によれば、電気切断安全装置１は、ソケット３のプラグ２の存在を検査するための手段１０、２０をさらに備える。これは、プラグ２がソケット３から引き出されると遮断される電気回路１０、２０により、提供することができる。前記電気回路１０、２０は、プラグ２がソケット３へ挿入されると、ソケット３に取り付けられた遮断部分２０を閉じる、プラグ２に取り付けられた部分１０を備える。したがって、ソケット３におけるプラグ２の存在は、前記電気回路１０、２０の開閉を選択的に検出することができる任意の手段により、電気的に試験することができる。

本発明はさらに、電気自動車における先の実施形態の何れかによる電気切断安全装置１の使用に関する。

図４〜図６に示すように、従来技術による電気自動車の電源回路１１は、通常、例えば、２つのハーフパック１２Ａ、１２Ｂを備える電源バッテリー１２、コネクタ１３、接続リレー１４、および電気切断安全装置１を備える。電源回路１１は、ヒューズ７、１７、１８などの他のコンポーネントを選択的に含むことができる。

コネクタ１３により、電源回路１１は、モーター（単数・複数）、および他の要素を含むユーザ回路に接続することができる。このコネクタ１３により、例えば、電源回路アセンブリ１１、およびゆえに電源バッテリー１２を交換するための切断が可能になる。

電気切断安全装置１により、バッテリー１２および電気自動車への安全なアクセスを提供するように、電源回路１１を開くことができる。

接続リレー１４は、少なくとも一つの端子を閉じるまたは開くことにより、電源回路１１をオンまたはオフに切り替え可能にする。

本発明によれば、電気切断安全装置１は、双極性であり、選択的に開閉可能である２つの極５、６、８、９を備える。電気切断安全装置１は、図４〜図６に示すように、電源バッテリー１２の両極１５、１６を切断するために配設される。

電源バッテリー１２の両極１５、１６を切断するこの構成は、電源バッテリー１２のハーフパック１２Ａ、１２Ｂの改良された安全下流を提供し、複数の保護バリアの累積故障が存在する場合を含む、より多くの障害状況に、電位差がないことを保証する。

電気切断安全装置１は、コネクタ１３の下流に配置することができる。しかしながら、好ましい配設では、電気切断安全装置１は、電源バッテリー１２とコネクタ１３との間に配置される。ゆえに、電源バッテリー１２の両極１５、１６は切断できることが保証される。電源バッテリー１２により近いこの配設は、電源バッテリー１２と電気切断安全装置１との間に電気回路が長く広がることを回避し、ゆえに多くの短絡の可能性を排除する点で、より安全である。

複雑な状況を含む、障害状況での保護を改善するために、電源回路１１は、少なくとも第１の補助ヒューズ１７によって補足することができる。この第１の補助ヒューズ１７は、電気切断安全装置１の近くに、即ち、図４に示すように上流、または図５〜図６に示すように下流のどちらかに配置することができる。

前記少なくとも１つの第１の補助ヒューズ１７は、有利には、遅効ヒューズである。この場合、ヒューズは、前記少なくとも１つのメインヒューズ７に対して遅効であると考えられる。したがって、メインヒューズ７と補助ヒューズ１７、１８との間に競合関係がある場合に、少なくとも１つのメインヒューズ７が最初にとぶだろう。

好ましい実施形態では、前記第１の補助ヒューズ１７は、メインヒューズ７により保護されない極１５、１６に配置される。ゆえに、図４では、単一のメインヒューズ７は、電源バッテリー１２の極１５を保護する。第１の補助ヒューズ１７は、次に、有利には、電源バッテリー１２の他方の極１６を保護するために、位置付けられる。これに対し、図５では、単一のメインヒューズ７は、電源バッテリー１２の極１６を保護する。第１の補助ヒューズ１７は、次に、有利には、電源バッテリー１２の他方の極１５を保護するために、位置付けられる。図６は、電源バッテリー１２の極１５、１６の各々を保護する２つのメインヒューズ７を備える実施形態を示す。これは、この場合に電源バッテリー１２の極１６に配置される、第１の補助ヒューズ１７により提供される重複する保護の使用を妨げない。１つの実施形態によれば、電源バッテリー１２は、少なくとも２つのハーフパック１２Ａ、１２Ｂから構成される。この場合、電源回路１１は、有利には２つのハーフパック１２Ａ、１２Ｂの間に配置された補助ヒューズ１８をさらに備えることができる。極１５、１６に対向するこの配設は、図４〜図５に示される。

前記少なくとも１つの第２の補助ヒューズ１８は、有利には、遅効ヒューズである。この場合、ヒューズは、前記少なくとも１つのメインヒューズ７に対して遅効であると考えられる。したがって、メインヒューズ７と補助ヒューズ１７、１８との間に競合関係がある場合に、少なくとも１つのメインヒューズ７が最初にとぶだろう。

電気自動車に関して施行されている規則によれば、電源バッテリー１２の両極１５、１６を切断することが可能でなければならない。従来技術による単極電気切断安全装置３１の場合には、双極接続リレー４４が使用されなければならないだろう。本発明による電気切断安全装置１は双極性であるので、有利には、図４〜図６に示すように、単極接続リレー１４を使用することができる。この種の単極接続リレー１４は、単極１５、１６に作用することにより、制御可能なオンまたはオフへの切り換え機能を実行することができる。

この種の単極接続リレー１４は、極１５または他方の極１６のいずれかの電源回路１１に配置することができる。

同様に、接続リレー１４は、電気切断安全装置１に対して、図４に示すように上流、または図５に示すように下流のどちらかに配置することができる。

電源バッテリー１２が少なくとも２つのハーフパック１２Ａ、１２Ｂから構成される１つの実施形態では、接続リレー１４はまた、図６に示すように、２つのハーフパック１２Ａ、１２Ｂの間に配置することもできる。

図７〜図８、および図１１〜図１３はそれぞれ、寸法の入った図面において、全体で電気切断安全装置１を形成するソケット３およびプラグ２の可能な実施形態をそれぞれ示す。寸法や比率は、単に参考のために与えられている。

Claims (13)

1. 電源回路（１１）を備える電気自動車であって、前記回路は、２つのハーフパック（１２Ａ、１２Ｂ）を含む電源バッテリー（１２）、前記電源回路を前記自動車の電気モーターに接続するためのコネクタ（１３）、および前記電源回路をオンまたはオフに切り替えるための接続リレー（１４）を備え、前記自動車は、前記電源回路（１１）が、前記電源バッテリー（１２）の両極（１５、１６）を切断することができるように配設された双極電気切断安全装置（１）をさらに備え、
   前記双極電気切断安全装置（１）は、ソケット（３）に取り外し可能に挿入されたプラグ（２）を備え、プラグをソケットから取り外すと、前記両極（１５、１６）が同時に切断されるようになっている、電気自動車。
2. 前記プラグは、少なくとも１つのメインヒューズ（７）を前記極（１５、１６）のうちの少なくとも１つにさらに備える、請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記少なくとも１つのメインヒューズ（７）は、速効ヒューズである、請求項２に記載の自動車。
4. 前記プラグ（２）は、前記ソケット（３）にロックし、かつ前記ソケット（３）からロック解除されるレバー（４）を備え、前記レバーは、労力削減を提供することができる、請求項１から３のいずれか一項に記載の自動車。
5. 前記ソケット（３）の前記プラグ（２）の存在を試験するための手段（１０、２０）をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の自動車。
6. 前記電気切断安全装置（１）は、前記電源バッテリー（１２）と前記コネクタ（１３）との間に配置される、請求項１に記載の自動車。
7. 前記電源回路（１１）は、前記電気切断安全装置（１）の近くに配置される、第１の補助ヒューズ（１７）をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の自動車。
8. 前記第１の補助ヒューズ（１７）は、遅効ヒューズである、請求項７に記載の自動車。
9. 前記第１の補助ヒューズ（１７）は、メインヒューズ（７）により保護されない極（１５、１６）に配置される、請求項７または８に記載の自動車。
10. 前記電源回路（１１）は、前記２つのハーフパック（１２Ａ、１２Ｂ）の間に配置される、第２の補助ヒューズ（１８）をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の自動車。
11. 前記第２の補助ヒューズ（１８）は、遅効ヒューズである、請求項１０に記載の自動車。
12. 前記接続リレー（１４）は単極型である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の自動車。
13. 前記接続リレー（１４）は、前記２つのハーフパック（１２Ａ、１２Ｂ）の間に配置される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気自動車。

Images