JP2013533586A - 電気的接続バス - Google Patents

Abstract

接続バス（１）は、２つの電気的接続手段を含む導電性バー（２）を備えている。２つの電気的接続手段のうち少なくとも一方は、１つ以上の導電性ばね舌状部（７）を含む雌型コネクタ（３）を備えている。

Description

本発明は、接続バス、及び、接続バスを含むコネクタ組立体に関する。例えば、本発明の接続バスは、車輌用電力装置に応用される。

従来、隣接するバッテリーモジュールの電気端子同士は、これらの端子に適合した２つの穴を有する接続バスによって電気的に接続されている。機械的及び電気的な接続は、ねじ／ボルト方式の圧力によってもたらされる。電気的な接続の信頼性は、ねじの締付トルクに依存する。車輌において、振動は、ねじで締めた接続バーの信頼性に影響する可能性がある。

近年のハイブリッド車輌では、電力装置の数が増えている。電力接続の信頼性が重要な問題となってきている。

従来の車輌用電力コネクタは、高電流に適した電気装置を相互接続するために使用されていた。このような装置は、大断面を有する可撓性の電気ケーブルまたは同様に大きい断面を持った剛性接続バーである。上記コネクタが剛性を有した接続バスに使用された場合、コネクタの電力接点は、接続バス上にねじ留めされる。このため、コネクタは電力装置上に極めて正確に設置しなければならない。従って、車輌の振動環境に適合し且つ電力装置に簡単に用いることができる、接続バスに電力を送る車輌用コネクタ組立体に対する要求がある。

本発明は、上記欠点のうち少なくとも１つを改善する車輌用電力装置のための接続バス、及び接続バスを含むコネクタ組立体を提供する。

本発明の目的は、接続バスによってもたらされる電気的な接続の信頼性を高めること、及び車輌用電力装置への適用を容易にすることである。

一実施形態によれば、本発明は、２つの電気的接続手段を含む導電性バーを備える、車輌用電力装置のための接続バスを提供する。２つの電気的接続手段のうち少なくとも一方は、１つ以上の導電性ばね舌状部を含む雌型コネクタを備える。

一実施形態によれば、本発明は、車輌用電力装置のための少なくとも１つの電気コネクタと、電気的接続手段によって前記コネクタに電気的に接続される少なくとも１つの接続バスと、を備える、車輌用電力装置のためのコネクタ組立体を提供する。前記電気的接続手段は、１つ以上のばね舌状部を含む雌型コネクタを備える。

接続手段のばね舌状部は、ねじが抜けるか、または移動する危険性がないので、ねじ／ボルト方式よりも安全な接続をもたらす。電気的接続部は、接続が中断されることを防止し、且つ取り付けが容易である。

他の実施形態のものでは、引用項に規定されたいくつかの特徴のうちの一以上を備えている。

本発明のその他の特徴及び利点は、限定的でない例として示される本発明のいくつかの実施形態及び添付図面に関する以下の説明から容易に明らかになる。

第１実施形態の斜視図である。 図３の平面ＩＩ−ＩＩに対する第１実施形態の断面図である。 ２つの接続バーを有する電気的装置の斜視図である。 平面ＩＶ−ＩＶによる図３の装置の断面図である。 第２実施形態の断面図である。 バッテリーを示す。

図１に示すように、接続バス１は、導電性バー２及び２つの雌型コネクタ３を備えている。導電性バー２は、ほぼ平坦であり、且つバー２の平面内でＵ字形状を有する中間線２２に沿って延在している。中間線２２に垂直な導電性バー２の断面は、矩形である。バー２は、バーの平面に平行な幅、及びバーの平面に垂直な厚さを有している。厚さは、幅の１０分の１よりも大きく、従って、バーは、かなり剛性を備えたものである。

図２に示すように、雌型コネクタ３は、ソケット４及びソケット４を囲む絶縁ハウジング５を備えている。ソケット４は、剛性のある管状部６を備え、この管状部６から、間隙またはスロットによって分離された複数の片持式ばね舌状部７が延在している。これら片持式ばね舌状部は、管状接触領域を規定するようソケットの内部に向かって内側にテーパ状になっており、そこから外側に広がってガイド用端部を構成している。ソケットは、挿入軸線９をたどる接触ピン８を収容するように構成される。

ソケット４は、切断され且つ巻かれたシートから構成することが可能である。管状部は、導電性バー２内に形成された環状開口部内に圧入されており、且つ縁部１０によって区切られている。絶縁ハウジング５は、導電性バー２に堅く固定されるように構成された固定手段１２を備えている。固定手段１２は、中心決め形状及び／またはいくつかの圧着フックなどを含んでいてもよい。絶縁ハウジング５は、挿入軸線９と同軸となるガイド開口部１１を備えている。ガイド開口部１１の直径は、雌型コネクタ３内に接触ピン８を挿入する間、径方向の主な衝撃が、曲がりやすいばね舌状部７を損傷することなく絶縁ハウジング５に且つバー２に直接的に伝達されるよう設定されている。

接続バス１は、導電性バー２における露出した表面をほぼすべて覆う絶縁層１３をさらに備えている。何箇所かの非保護範囲１４のみが、前記絶縁層１３によって覆われていない。非保護範囲１４は、環状縁部１０における内側の円筒状表面を含み、従って、前記非保護表面への管状部６の圧入は、電気的な接続をもたらす。従って、電気的な接続は、接触ピン８からばね舌状部７、そして導電性バー２へ延びる。絶縁層１３は、それぞれの雌型コネクタ３の周囲一面に導電性バー２を覆い、且つ一方の雌型コネクタ３から他方の雌型コネクタに延在する。

導電性バー２は、均質な銅合金などから作られることが可能である。絶縁層１３は、絶縁塗料またはポリマー被覆などによって形成されることが可能である。

接触ピン８の断面は、それぞれ個々のばね舌状部７の断面を足したものとほぼ同じである。導電性バー２の断面積は、接触ピン８の断面積とほぼ同じか、またはそれよりも大きい。従って、電気的な接続の抵抗は、接触ピン８から導電バー２まで一定であると言える。好ましくは、導電性バー２は、中心線２２に沿ってすべての断面がほぼ一定である。これは、ジュール効果に起因する過熱点を回避する。

図３または図４に示すように、例えば車輌用電力システムに使用される電気装置１５は、２つの電力コネクタ１６を含むコネクタ組立体２０を備えている。それぞれの電力コネクタ１６は、２つの電力接点１７ａ，１７ｂを備えている。一方の電力接点１７ａが車輌用バッテリー（図示せず）の正極に接続され、電力コネクタ１６の他方の電力接点１７ｂがバッテリーにおける負極に接続される。それぞれの電力接点１７ａ，１７ｂは、上述したピン８と同様のバックピン２１を備えている。

それぞれの電力コネクタ１６における２つの正の電力接点１７ａは、上述したように、第１接続バス１によって電気的に相互接続されている。２つの負の電力接点１７ｂは、全体的な形状が“Ｕ”ではなく“Ｙ”である点で異なるが、第１接続バス１と同様に、第２接続バス１ａによって相互接続されている。“Ｙ”形状の２つの先端は、それぞれ雌型コネクタ３を備え、また、“Ｙ”形状の第３の先端は、非絶縁範囲１４によって囲まれる単一穴１９から形成される従来の電気的接続手段１８を備えている。

電気的接続手段１８は、接続バス１ａ全体をさらに保持し、且つ接続バス１ａは、接続バス１を停止させる。

電力接点１７ａ，１７ｂは、車輌用電力システムのために適合している。これらの電力接点を通過する電流は、１６０Ａとすることが可能である。正極及び負極間の電圧は、４００Ｖとすることが可能である。２つの接続バス１，１ａは、互いに接触していてもよい。絶縁層はこのような電圧分離に適している。

接続バー２は、バーの厚さの５〜１０倍の間の幅を有し、ほぼ平坦である。これは、相対的に小さい厚さを有する導電性バー２に対して大きな断面を与え、かなり強固な接続バーを提供する。バックピン２１と雌型コネクタ３との間の安全な接続のための軸方向の挿入の公差は、導電性バー２と絶縁層１３とを加えたものの厚さよりも極めて大きい。第１接続バス１は、バックピン２１上に隣接する位置まで押し付けられる。第２接続バス１ａは、第１接続バス１と隣接するまで押し付けられる。

図５に示すように、コネクタ組立体３０は、上述した電力コネクタ１６と同様の電力コネクタ３１と、図２において説明したように１つの雌型コネクタ３を含む接続バス３２と、従来の接続手段３３と、を備えている。

電力コネクタ３１は、コネクタ３１に相補的なコネクタ（図示せず）の電力ソケットと電気的に対になるように構成されるフロントピン３５を含む電力接点３４を備えている。電力接点は、バックピン３６を含んでいる。フロントピン３５及びバックピン３６双方は、前記相補的なコネクタまたは前記雌型コネクタ３と繰り返し対になることに適しているオジーブ (ogive: 湾曲頭部) 形状の先端を有している。半球形のような、長手方向に滑らかな任意の形状が使用可能である。

従来の接続手段３３は、非絶縁範囲３８によって囲まれる単一穴３７からなってもよい。電力装置３９は、電気端子４０を備え、この電気端子４０に対して、穴３７は、ねじ４１によって締められている。

穴３７及び非絶縁範囲３８は、電気端子４０上に電気的な接続及び機械的な固定をもたらす。接続バー３２が相応の剛性を有しているため、接続バー３２全体は、保持される。従って、雌型コネクタ３の位置は、端子４０に対する前記機械的な固定によって決定される。

従来の接続バーは、それぞれの先端において２つの穴を備えている。これら従来の接続バーが内部端子にコネクタを接続しなければならない場合、コネクタと電気端子との間で要求される寸法公差は、厳しく管理されなければならなかった。本コネクタのばね舌状部７のために、接続部３１と電気端子４０との間の寸法公差は、特にバックピン３６の軸方向においてあまり重大ではなくなる。

変形例では、コネクタ組立体２０または３０は、接続ピンを備える接続バスを有していてもよく、また、対応する電力接点１７ａ，１７ｂまたは３４は、雌型コネクタを有していてもよい。

別の変形例では、接続バス１または１ａは、３つ以上の雌型コネクタ３を備えていてもよい。このような変形例は、いくつかのハイブリッド車輌などでバッテリー装置５０を各電気エンジンに接続することに使用されることが可能である。

図６に示すように、バッテリー５０は、８つのバッテリーモジュール５２を有する３つのスタック５１ａ，５１ｂ，５１ｃを備えている。同じスタックにおける隣接するモジュール５２それぞれは、Ｕ字形状を有する分路５３によって電気的に接続されている。２つの隣接するスタック５１ａ−５１ｂまたは５１ｂ−５１ｃは、図１において上述したように、接続バー１によって電気的に接続されている。分路５３は、上記バスとして設けられることも可能である。このような場合では、分路５３は、例えばエラストマー材料の一般的なカバーにすべて固定され、これにより、ｘ及びｙ方向に沿って動かし、多数のバッテリーモジュールの容易な接続を可能にする。

１，１ａ，３２ 接続バス、２ 導電性バー、３ 雌型コネクタ、４ ソケット、５ 絶縁ハウジング、７ ばね舌状部、１１ ガイド開口部、１３ 絶縁層、１４，３８ 非絶縁範囲、１６，３１ 電気コネクタ、１７ａ，１７ｂ，３４ 電力接点、１９，３７ 機械的固定手段、２０，３０ コネクタ組立体、２２ 中心線、３３ 電気的接続手段、５０ バッテリー、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ スタック、５２ バッテリーモジュール

Claims (16)

1. 導電性バー（２）と、該導電性バーを介して互いに電気的に接続される２つの電気的接続手段と、を備える接続バス（１，１ａ，３２）において、
   ２つの前記電気的接続手段の少なくとも一方は、１つ以上の導電性ばね舌状部（７）を含む雌型コネクタ（３）を備えていることを特徴とする接続バス。
2. 前記導電性バー（２）は、均質な一体鋳造の金属片からなることを特徴とする請求項１に記載の接続バス。
3. 前記接続バスに含まれるそれぞれの前記電気的接続手段のために、前記接続バーは、前記電気的接続手段を囲む対応する非絶縁領域（１４，３８）を含み、前記接続バーは、前記非絶縁領域（１４，３８）から離れる前記導電性バー（２）全体を囲む外側の電気絶縁層（１３）をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の接続バス。
4. 前記導電性バー（２）は、中間線（２２）に関して細長い形状を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の接続バス。
5. 前記中間線（２２）は、中間平面内で延在し、前記中心線（２２）に対する前記バーの断面は、ほぼ矩形であり、該断面におけるより大きい方の寸法は、中間平面に平行であることを特徴とする請求項４に記載の接続バス。
6. 前記中間線（２２）は、ＵまたはＹ字形状を有していることを特徴とする請求項４または５に記載の接続バス。
7. 前記バー（２）の断面は、２つの前記接続手段の間で延在する前記中間線の一部に沿ってほぼ一定であることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の接続バス。
8. 前記雌型コネクタ（３）は、前記導電性バー（２）内へ圧入される円筒状のソケット（４）を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の接続バス。
9. 前記雌型コネクタ（３）は、該雌型コネクタ（３）の接続動作中に、前記ばね舌状部（７）を保護するように構成されるガイド開口部（１１）を含む絶縁ハウジング（５）を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の接続バス。
10. 前記接続バス（１，１ａ，３２）全体が前記装置（１５，３９）に対して機械的に保持且つ位置決めされるように、対応する装置の固定手段と対になるように構成される機械的固定手段（１９，３７）を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の接続バス。
11. 前記電気的接続手段（３３）の一方は、電気端子装置（４０）と電気的且つ機械的に対になるように構成される前記機械的固定手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の接続バス。
12. ２つの前記電気的接続手段（３３）は同一であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の接続バス。
13. 少なくとも１つの電力接点（１７ａ，１７ｂ，３４）を備え、相補的なコネクタと対になるように構成され、前記電力接点が前記相補的なコネクタの相補的な接点と電気的に接続するように構成される前端を備える、車輌用電力装置のための電気コネクタ（１６，３１）において、
    前記電力接点は、断面積が３５ｍｍ^２よりも大きく且つ前記前端に対して前記電力接点の反対側の端部に位置した後方ピン先端を有する後方ピン（２１，３６）を備え、
    前記後方先端が、１つ以上の導電性ばね舌状部（７）を含む雌型コネクタ（３）内に繰り返し挿入可能とするために、長手方向に滑らかとされた外形を有していることを特徴とする電気コネクタ。
14. バッテリーモジュール（５２）の少なくとも２つのスタック（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）を備えるバッテリー（５０）であって、２つの隣接するスタック（５１ａ，５１ｂ）が、請求項１から１２のいずれか一項に記載の接続バス（１）によって電気的に接続されていることを特徴とするバッテリー。
15. 車輌用電力装置のための少なくとも１つの電気コネクタ（１６，３１）を備え、前記第１電気コネクタが第１電気的接続手段を有し、コネクタ組立体が、第２電気的接続手段によって前記コネクタに電気的に接続される少なくとも１つの接続バス（１，１ａ，３２）をさらに備える、車輌用電力装置のためのコネクタ組立体（２０，３０）であって、
    前記第１及び第２電気的接続手段の一方は、１つ以上のばね舌状部（７）を含む雌型コネクタ（３）を備えていることを特徴とするコネクタ組立体。
16. 導電性バー（２）上に１つ以上のばね舌状部を有する雌型コネクタ（３）を取り付けるステップを含むことを特徴とする接続バスを製造するための方法。

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