JP7842238B2 - 電子バッテリセンサを組み立てるための方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子バッテリセンサを組み立てるための方法、およびその方法を実行するように設計されたバッテリセンサに関する。

ポールターミナルは、バッテリのポールなど、ポールとの電気的接触を確立するために使用される。バッテリポールとの電気的接触が提供される場合、これはバッテリポールターミナルまたはバッテリターミナルとも呼ばれる。バッテリポールの受取りまたは接触のために、バッテリポールターミナルは、典型的には受取部を備える。この受取部は、例えばクランプ部として形成されていてもよい。

バッテリポールターミナルの主な機能は、バッテリの動作中に、バッテリポールからアースケーブルまたはバッテリセンサに電流を伝導することである。ここで、バッテリポールターミナルは、バッテリが設けられている車両の耐用期間内のメンテナンスおよび作製時に、アースケーブル、バッテリセンサ、およびその他の負荷からの引張力に耐える。

ＤＥ１０２０１７２１９８２０Ａ１には、バッテリポールを受け取るためのクランプ部を備えたセルフロック式バッテリポールターミナルが記載されている。さらに、固定部およびロック部も設けられており、ロック部は、バッテリポールと係合するように設計されている。固定部はロック部と協働し、固定部の作動により、ロック部が第１の旋回軸を中心として旋回する。

電子バッテリセンサ（ＥＢＳ）は、典型的には、例えば電流、電圧、および温度などのバッテリ変数を検出し、必要に応じて評価することができる集積電子機器を備える。ＥＢＳは、好適にはバッテリの近くに配置されるので、ＥＢＳをバッテリポールターミナルと組み合わせることが知られている。ここで、典型的には、バッテリポールターミナルは、ＥＢＳの構成要素である。ここで、ＥＢＳは、バッテリポールターミナルおよびアセンブリを含み、アセンブリは、典型的には、接続部片（シャント）、プラグまたは接続端子（コネクタ）、およびハウジングをさらに含む。ここで、ハウジングには、例えばバッテリ変数を検出して評価するための電子機器が含まれている。

ＥＢＳを組み立てる際、すなわちバッテリポールターミナルとアセンブリとを組み付ける際には、２つの構成要素が互いに正しく位置合わせされていること、すなわち互いに対してねじれていないことに注意を払う必要がある。これは、特に自動組立て時に課題となる。

以上の背景から、電子バッテリセンサを組み立てるための方法、およびその方法を実行するためのバッテリセンサが提案される。実施形態は、従属請求項および本明細書から明らかになる。

本願で提示されるバッテリポールターミナルは、バッテリポール用の、またはバッテリポールを受け取るための受取部と、ストッパとを備える。したがって、受取部は、バッテリポールに対応して、例えば円形断面で形成されており、受取部によってバッテリポールを少なくとも部分的に受け取ることができる。このようにして、バッテリポールとバッテリポールターミナルとの間の確実な機械的接続が得られ、良好な電気的接触が保証される。

ストッパは、受取部から延び、バッテリポールターミナルに接続されたアセンブリの回転運動を少なくとも１つの回転方向で制約するように設計されている。アセンブリが回転運動でストッパまで進み、ストッパがそれ以上の回転を阻止すると、バッテリポールターミナルに対するアセンブリの正しい位置が保証される。

本願で提示されるバッテリポールターミナルは、バッテリポールに係合し、このようにしてバッテリのポールへの接続を提供し、またはポールに接触し、それによりポールに例えばアースケーブルまたはセンサケーブルを接続することができるように企図されている。

バッテリポールターミナルをバッテリポールに接続するために、バッテリポールターミナルは、典型的にはバッテリポールに被され、すなわちバッテリポールがバッテリポールターミナルに少なくとも部分的に受け取られるようにされる。

一実施形態では、受取部が、バッテリポールを少なくとも部分的に受け取るためのクランプ部として形成される。クランプ部は、例えば２つの対向するクランプジョーを備えることができる。

さらなる実施形態では、ストッパが、バッテリポールターミナルの受取部に形作られ、受取部と一部片で形成される。このようにして、バッテリポールターミナルは、例えば射出成形によって成形プロセスで製造することができる。

ストッパは、例えば、典型的には受取部から延びるウェブとして形成することができる。
さらなる実施形態では、バッテリポールターミナルが平坦な基体を有し、その基体に受取部が取り付けられる。基体には、アセンブリをバッテリポールターミナルに固定するための少なくとも１つの開口部を設けることができる。

さらに、電子バッテリセンサ（ＥＢＳ）も提示される。バッテリセンサの機能および構造については既に言及した。上記の情報を参照されたい。
ＥＢＳは、本明細書で述べるタイプのバッテリポールターミナルと、アセンブリとを備える。このアセンブリは、接続部またはシャントと、ハウジングと、プラグまたは接続部品とを備えることができる。

ハウジングには、典型的には、バッテリ変数を検出して評価するための電子機器が収容されている。ハウジングは通常、この電子機器を少なくとも部分的に囲む。
さらに、アセンブリをバッテリポールターミナルに固定するための少なくとも１つの開口部をアセンブリに設けることができる。この少なくとも１つの開口部は、バッテリポールターミナル、例えばバッテリポールターミナルの基体にある少なくとも１つの開口部と協働することができる。

アセンブリとバッテリポールターミナルとは、リベットによって互いに固定接続することができる。ここでも、前述の開口部を使用することができる。この固定接続は、冷間成形、クリンチ、ＴＯＸ接合、または他の適切な接続技法によって提供することもできる。

本発明のさらなる利点および形態は、本明細書および添付図面から明らかになる。
上記の特徴および以下にさらに説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ提示される組合せのみならず他の組合せでも、または単独でも使用可能であることを理解されたい。

電子バッテリセンサを作製するための組立て装置を示す図である。 図１の一部を示す図である。 さらなる組立てプロセスを示す図である。 記載される電子バッテリセンサの一実施形態の斜視図である。 図４のバッテリポールターミナルの側面図である。 電子バッテリセンサの平面図である。 バッテリセンサの組立て時のステップを示す図である。 バッテリセンサの組立て時のステップを示す図である。 バッテリセンサの組立て時のステップを示す図である。 バッテリセンサの組立て時のステップを示す図である。 バッテリセンサの組立て時のステップを示す図である。 バッテリポールターミナルとの接続時のアセンブリのハウジングに対する負荷を２つのグラフで示す図である。

本発明を、実施形態に基づいて図面に概略的に示し、図面を参照して以下で詳細に述べる。
図１は、電子バッテリセンサを作製するための組立て装置を概略図で示し、組立て装置は、全体を参照番号１０で示されている。この図は組立てアーム１２を示し、組立てアーム１２は、その前端部に、アセンブリ１８またはシャントを受け取るためのグリッパ１６を有するワークピースキャリア１４を備える。

第１のステップで、ワークピースキャリア１４へのアセンブリ１８の装填が行われる。第２のステップで、グリッパ１６が、アセンブリ１８をバッテリポールターミナル２０に位置決めする。２つの構成要素、すなわちアセンブリ１８とバッテリポールターミナル２０との互いに対する正しい位置決めが非常に重要である。これにより、構成要素の回転を可能にする接続がもたらされる。この回転は、本願で提示されるストッパによって制約または制限されるべきである。

最後の第３のステップで、例えばリベットプロセスによって接合が行われる。次いで、構成要素は互いに固定接続され、回転はもはや可能でなくなる。
図２は、図１の一部を別の視点で示す。２つのアセンブリ１８および２つのバッテリポールターミナル２０を見ることができる。組立てプロセス中、センタリング装置は、アセンブリ１８の構成要素としてのシャントを、製造プロセスにおける２０ｍ／ｓ２の加速度で保持しなければならず、さらにボルトに対して十分に正確に位置しなければならない。シャントは、ポールターミナルの側面と１００％平行に位置決めすることはできない。この位置決めは、矢印２２によって示されている。

シャントのこの横方向運動を制限または制約するためには、設計の変更が必要であることが認識された。
一般的な基本設計であるＰＦタイプのバッテリポールターミナルは、図３に示されているように、ばねによる位置決めを使用する。これは、矢印３０によって示されている。バッテリポールターミナルを位置決めするための１つの可能な解決策は、さらなるばね（矢印３２）によって実現することができる。しかし、この解決策には追加のスペースが必要であり、そのようなスペースは、多くの場合には使用できない。

図３での右側には、バッテリポールターミナル４０が、受取部４２と、アセンブリまたはシャントに接続するためボルト４４とを備えて示されている。さらに、センタリング機構４６およびカメラ用のマーキング４８も示されている。

この設計では、２つのポイントに基づく位置決めが必要である。１つのポイントは、カメラ用のマーキング４８によって与えられる。これは、例えばボルト４４の穴である。このマーキング４８がないと、アセンブリを組み立てることができない。しかし、アセンブリをバッテリポールターミナルと接続した後、アセンブリがバッテリポールターミナルに対してねじられる可能性がある。これを防止する必要がある。

図４は、電子バッテリセンサを２つの概略図で示しており、電子バッテリセンサは、全体を参照番号５０で示されている。
この図は、バッテリポールターミナル５２とアセンブリ５４とを組み付ける前の電子バッテリセンサ５０を示す。アセンブリ５４は、シャント６０、ハウジング６２、およびプラグ６４を含む。

バッテリポールターミナル５２は基体７０を備え、基体７０に受取部７２およびボルト７４が取り付けられている。さらに、受取部７２にはストッパ７６が形作られ、ストッパ７６は、受取部７２から延び、本質的にウェブ形状にまたはウェブとして形成される。

右側では、バッテリポールターミナル５２において、ボルト７４にさらにマーキング７５も設けられている。これは、特にシャント６０の開口部８０がバッテリポールターミナル５２のボルト７４によって案内されるときに、２つの構成要素の組付けをサポートする。この接合後には、アセンブリ５４は、バッテリポールターミナル５２に対して回転され得る。しかし、この回転運動は、少なくとも受取部７２に向かう方向（この場合には時計回り）で、ストッパ７６によって制約される。

さらに、組立て時、開口部８０において例えば０．２ｍｍの円錐度で直径２ｍｍであると好適であることが判明している。
図５には、図４のバッテリポールターミナル５２が側面図で示されている。この図は、基体７０と、ボルト７４と、対応するナット９２を有するねじ９０とを示し、ねじ９０は、バッテリポールターミナル５２の固定、したがって電子バッテリセンサ５０全体（図４）の組立てに使用される。

図６は、図４の電子バッテリセンサ５０を平面図で示す。この図は、ボルト７４がアセンブリ５４の開口部８０を通って突出するように組み付けられたバッテリポールターミナル５２とアセンブリ５４とを示す。この図は、形作られたストッパ７６を有する受取部７２、ナット９２を有するねじ９０、開口部８０を有するシャント６０、ハウジング６２、およびアセンブリ５４のプラグ６４をさらに示す。ストッパ７６は、ハウジング６２と協働して、バッテリポールターミナル５２に対するアセンブリ５４の正しい位置を実現する。このために、好ましくは、アセンブリ５４、特にハウジング６２と協働するストッパ７６の端面は、平坦な面として形成される。ストッパ７６の端面は、好ましくはアセンブリ５４の長手方向軸に平行に向けられ、この長手方向軸は、開口部８０からハウジング６２を横切って後の固定領域まで延びている。例えば、ハウジング６２とプラグ６０との間の移行領域などにおけるアセンブリ５４の長手方向軸を横切る側方摺動によるねじれ（これは、ボルト７４を回転軸とするアセンブリ５４のねじれをもたらす）の後、ストッパ７６の端面は、ハウジング６２の側壁と面一になる。

バッテリポールターミナル５２とアセンブリ５４との固定機構９４が、それら２つの構成要素のねじれを防止する確実な固定を可能にし、この固定プロセスの後、２つの構成要素は、ねじれることなく確実に互いに接続される。このために、２つの構成要素を、特に互いに対する向きに関して、互いに正しく位置決めすることが必要である。その際、ストッパ７６が役立つ。アセンブリ５４がねじれによりこのストッパ７６まで導かれると、正しい位置が見つかる。

図７～１１は、バッテリポールターミナル１０２およびアセンブリ１０４を含む電子バッテリセンサ１００を提供するための組立てプロセスを示し、このプロセスでは、まず２つの構成要素が組み付けられ、または接合され、正確な位置決めまたは位置合わせの後に互いに固定接続される。

図７は、左側に、受取部１１０を有するバッテリポールターミナル１０２と、受取部１１０に形作られたウェブ状のストッパ１１２と、基体１１４と、固定接続のための開口部１１６と、ボルト１１８とを示す。ここで、ストッパ１１２は、基体１１４の一部にわたって延びている。

アセンブリ１０４は、バッテリポールターミナル１０２のボルト１１８を受け取るための開口部１２２を有するシャント１２０と、ハウジング１２４と、プラグ１２６とを含む。

図７は、２つの構成要素を、左側では斜視図で、右側では平面図で示す。ボルト１１８の中心軸とシャント１２０の開口部１２２（センサ開口部とも呼ばれる）の中心軸とが互いに揃っていないことが分かる。したがって、この位置では組付けは可能でない。

図８は、互いに位置合わせされたバッテリポールターミナル１０２とアセンブリ１０４とを示す。示されている軸線１３０（ボルト１１８の中心長手方向軸）は、シャントの開口部１２２を通って延びている。この位置合わせのために、ボルト１１８のマーキング１３２（例えば穴）を使用することができる。ここで、カメラが使用される。

図９は、バッテリポールターミナル１０２へのアセンブリ１０４の送り運動を示す（矢印１５０）。この運動後、図９の右側に示されているように、バッテリセンサ１００が組み付けられる。しかし、アセンブリ１０４は、特に軸線１３０を中心とした旋回により、バッテリポールターミナル１０２に対してねじられる可能性がまだある。

次に、図１０は、アセンブリ１０４がバッテリポールターミナル１０２に対して回転され（矢印１６０）、例えばハウジング１２４でストッパ１１２に当たっている様子を示す。この方向へのさらなる回転は可能でない。したがって、ストッパ１１２は、バッテリポールターミナル１０２に対するアセンブリ１０４の回転を制限する。ここで、構成要素は互いに正しく位置合わせされている。

図１１は、図９による接合、および図１０による位置決め後の電子バッテリセンサを示す。固定機構１７０、例えば開口部を使用して、２つの構成要素を互いに固定接続することができる。これは、例えば冷間成形によって行うことができる。いずれにせよ、アセンブリ１０４とバッテリポールターミナル１０２とが互いに対して正しく位置合わせまたは位置決めされていることが保証される。

図１２は、最終の接合プロセス中、例えばＴＯＸ接合時のハウジングの負荷を示す。この図は、左側にグラフ２００を示し、グラフ２００の横軸２０２には応力［％］がプロットされ、縦軸２０４には負荷［ＭＰａ］がプロットされている。曲線２１０は、負荷の推移を示す。特定の値２１２で、この負荷は破損をもたらす。

さらに、図１２は、右側にグラフ２２０を示し、グラフ２２０の横軸２２２には温度［℃］がプロットされ、縦軸２２４には弾性係数［ＭＰａ］がプロットされている。第１の曲線２３０は、測定値の推移を示し、第２の曲線２３２は、適合モデル値の推移を示す。ライン２３６は、２５℃の温度における弾性係数を示す。

Claims (10)

1. 電子バッテリセンサを組み立てるための方法であって、バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）が、
   － バッテリポール用の受取部（４２、７２、１１０）と、
   － 前記受取部（４２、７２、１１０）から延び、前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）に接続されるアセンブリ（１８、５４、１０４）の回転運動を少なくとも１つの回転方向で制約するように設計されたストッパ（７６、１１２）と、
   － ボルト（４４、７４、１１８）と
   を含み、
   アセンブリ（１８、５４、１０４）が、
   － シャント（６０、１２０）と、
   － ハウジング（６２、１２４）と、
   － プラグ（６４、１２６）と、
   － 前記アセンブリ（１８、５４、１０４）を前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）に固定するための開口部（８０、１２２）と
   を含み、
   方法が、
   － 前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）と前記アセンブリ（１８、５４、１０４）とを組み付けて、電子バッテリセンサ（５０、１００）を形成するステップと、
   － 前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）と前記アセンブリ（１８、５４、１０４）とを、前記ストッパ（７６、１１２）によって回転運動が制約されるまでねじるステップと、
   － 前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）と前記アセンブリ（１８、５４、１０４）とを、回転を阻止して固定するステップとを含み、
   バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）とアセンブリ（１８、５４、１０４）との前記組み付けが、前記ボルト（４４、７４、１１８）に施されたマーキング（４８、７５、１３２）を使用して行われる、方法。
2. 前記ボルト（４４、７４、１１８）が前記開口部（８０、１２２）を通って突出するように前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）と前記アセンブリ（１８、５４、１０４）とが組み付けられる、請求項１に記載の方法。
3. ワークピースキャリア（１４）への前記アセンブリ（１８、５４、１０４）の装填が行われる、請求項１に記載の方法。
4. グリッパ（１６）が、前記アセンブリ（１８、５４、１０４）を前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）に位置決めする、請求項１に記載の方法。
5. 前記固定が、リベットプロセスによって、および／または冷間成形によって、および／またはＴＯＸ接合によって行われる、請求項１に記載の方法。
6. 少なくとも１つのバッテリポールターミナルおよびアセンブリを含む電子バッテリセンサであって、
   前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）が、
   － バッテリポール用の受取部（４２、７２、１１０）と、
   － 前記受取部（４２、７２、１１０）から延び、前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）に接続されたアセンブリ（１８、５４、１０４）の回転運動を少なくとも１つの回転方向で制約するように設計されたストッパ（７６、１１２）と、
   － ボルト（４４、７４、１１８）と
   を含み、
   前記アセンブリ（１８、５４、１０４）が、
   － シャント（６０、１２０）と、
   － ハウジング（６２、１２４）と、
   － プラグ（６４、１２６）と、
   － 前記アセンブリ（１８、５４、１０４）を前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）に固定するための開口部（８０、１２２）と
   を含み、
   前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）および前記アセンブリ（１８、５４、１０４）が、請求項１に記載の方法を実行するように設計され、
   前記バッテリポールターミナルが平坦な基体を有し、前記基体に前記受取部（４２、７２、１１０）が取り付けられ、前記アセンブリ（１８、５４、１０４）を前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）に固定するための少なくとも１つの開口部（１１６）が前記基体（７０、１１４）に設けられる、電子バッテリセンサ。
7. 前記受取部（４２、７２、１１０）が、バッテリポールを少なくとも部分的に受け取るためのクランプ部として形成される、請求項６に記載の電子バッテリセンサ。
8. 前記ストッパ（７６、１１２）が、前記バッテリポールターミナル（２０、４０、５２、１０２）の受取部（４２、７２、１１０）に形作られ、前記受取部（４２、７２、１１０）と一部片で形成される、請求項６に記載の電子バッテリセンサ。
9. 前記ストッパ（７６、１１２）がウェブとして形成される、および／または前記ストッパ（７６、１１２）が前記ハウジング（６２、１２４）と協働する、請求項６に記載の電子バッテリセンサ。
10. バッテリ変数を検出して評価するための電子機器が前記ハウジング（６２、１２４）内に収容されている、請求項６に記載の電子バッテリセンサ。