説明

バッテリ切断ユニット及びそのバッテリ切断ユニットの組み立て方法

【課題】バッテリパックを負荷に選択的につなげるためのバッテリ切断ユニットが提供される。
【解決手段】該ユニットは、その上に、第1及び第2の接触器、前充電リレー、及び充電リレーを、保持するように構成されたベース部分を含む。該ユニットは、さらに、その上に配置される第1、第2、第3、及び第4のバスバーを有する回路基板を含む。該第1及び第2バスバーは、それぞれ、第1接触器の第1及び第2端子につながれる。第1バスバーは、さらに、該バッテリパックに繋がれ、第2バスバーは、さらに、負荷に繋がれる。該第3及び第4バスバーは、さらに、それぞれ、第2接触器の第3及び第4端子に繋がれる。第3バスバーは、さらに、バッテリパックに繋がれ、そして第4バスバーは、さらに、負荷に繋がれる。

【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
バッテリをハイブリッド車両パワートレインから切断することができるバッテリ電気システムが使用されている。しかしながら、そのバッテリ電気システムは、各コンポーネントと繋がっている個々の明確なワイヤを有しており、組立てるのに極端に時間を浪費し、組み立ての誤りになりやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0002】
したがって、ここの発明者らは、上述の欠点を減少させる、及び/又は、最小化させる改善されたバッテリ切断ユニットが必要であることを認識している。
【課題を解決するための手段】
【0003】
実施形態に従った選択的にバッテリパックを付加に繋げるためのバッテリ切断ユニットが提供されている。バッテリ切断ユニットは、その上の、第1及び第2の接触器、前充電リレー、及び充電リレーを、保持するように構成されたベース部分を含む。バッテリ切断ユニットは、さらに、回路基板から外側に延在して、そこにつながれている第1、第2、第3、及び第4のバスバーを有する回路基板を含む。第1及び第2バスバーは、第1及び第1接触器のそれぞれ第1及び第2端子に繋がれる。第1バスバーは、さらに、バッテリパックに繋がれるように構成されている。第2バスバーは、さらに、負荷に繋がれるように構成されている。第3及び第4バスバーは、さらに、第2接触器のそれぞれ、第3及び第4端子に繋がれる。第3バスバーは、さらに、バッテリパックに繋がれるように構成されており、第4バスバーは、さらに、負荷に繋がれるように構成されている。
【0004】
別の実施形態に従ったバッテリ切断ユニットを組立てる方法が提供されている。その方法は、ベース部分上に、第1及び第2の接触器、前充電リレー、及び充電リレーを配置することを含む。その方法は、さらに、第1、第2、第3及び第4のバスバーを有する回路基板を、ベース部分の上方に配置することを含む。その方法は、さらに、第1及び第2バスバーを、第1接触器のそれぞれ、第1及び第2の端子に繋げることを含む。その方法は、さらに、第3及び第4バスバーを、第2接触器のそれぞれ、第1及び第2の端子に繋げることを含む。その方法は、さらに、第1及び第2の接触器、充電リレー、及び回路基板が、ベース部分及びカバー部分の間に配置されるように、カバー部分をベース部分に繋げることを含む。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】典型的な実施形態に従ったバッテリ切断ユニットを有するハイブリッド車両の概略図である。
【図2】図1のバッテリ切断ユニットの等角図である。
【図3】図1のバッテリ切断ユニットの一部の別の等角図である。
【図4】図1のバッテリ切断ユニットの一部の平面図である。
【図5】図1のバッテリ切断ユニットの一部の別の平面図である。
【図6】図1のバッテリ切断ユニットの一部の別の平面図である。
【図7】図4のバッテリ切断ユニットにおいて使用される回路基板の等角図である。
【図8】別の典型的な実施形態に従った図1のバッテリ切断ユニットを組立てるための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0006】
図1及び2を参照して、典型的な実施形態によるバッテリ切断ユニット30を有するハイブリッド車両10が提供される。ハイブリッド車両10は、バッテリパック20、バッテリ切断ユニット30、ハイブリッドパワートレインシステム34、コンデンサ36、充電システム450、及びマイクロプロセッサ42を含む。理解の目的のため、ここで使用される負荷という用語は、電気的負荷を指す。例えば、負荷は、コンデンサ36とハイブリッドパワートレインシステム34の少なくとも1つを含めることができる。
【0007】
バッテリパック20は、ハイブリッドパワートレインシステム34のための作動電圧を出力するように構成される。1つの典型的な実施形態において、バッテリパック20は、互いに直列又は並列に一緒に繋がった複数のリチウムイオンバッテリモジュールを含む。もちろん、代わりの実施形態においては、当業者に知られているように、別の種類のバッテリモジュールが、バッテリ20において使用されることができる。
【0008】
バッテリ切断ユニット30は、バッテリパック20を電気的な負荷であるハイブリッドパワートレインシステム34に選択的に電気的に繋げるように構成されている。バッテリ切断ユニット30は、ベース部分60、充電リレー62、前充電リレー64、第1及び第2の接触器70、47、回路基板80、第1、第2、第3、第4バスバー90、92、94、96、前充電抵抗110、第1、第2、及び第3コネクタ端子アセンブリ120、130、140、及びカバー部分142を含む。
【0009】
ベース部分60は、充電リレー62、前充電リレー64、第1及び第2接触器70、74、及び回路基板80をその上に保持するように構成されている。1つの典型的な実施形態において、ベース部分60は、プラスチックから作られている。また、ベース部分60は、充電リレー62、前充電リレー64、及び第1及び第2接触器70、74にねじ又はボルトを利用して取り付けられている。もちろん、別の取り付け装置が、代替的な実施形態においては、熟慮されている。
【0010】
図1及び3〜6を参照して、充電リレー62は、充電システム40とバッテリパック20との間で電気的につながれている。充電リレー62は、充電リレースイッチ160、充電リレーコイル162、第1及び第2充電リレー端子164、166、ナット168、170、及びシャフト172、174を含む。充電リレーコイル162は、充電リレースイッチ160を、マイクロプロセッサ42からの制御信号を受け取る充電リレーコイル162に応答して閉鎖された作動位置を有するように誘導する。マイクロプロセッサ42がコイル162から制御信号を除去するとき、スイッチ160は、開放作動位置を有する。1つの典型的な実施形態において、充電リレースイッチ160は、40アンペアの電流容量を有している。もちろん、代替的な実施形態においては、充電リレースイッチ160は、40アンペアよりも少ないか又は40アンペアよりも大きい電流容量を有することができる。第1充電リレー端子164は、ノード260に電気的につながれており、そのノードは、バッテリパック20の正電圧端子にさらに電気的につながれている。第2充電リレー端子166は、充電システム40に電気的につながれている。図3、5及び7を参照して、ナット168は、シャフト172を回路基板80につなぐために利用されている。ナット174は、シャフト174を回路基板80につなぐために利用されている。充電リレー62は、ねじ176、178を利用してベース部分60につながれている。
【0011】
図1及び3〜6を参照して、前充電リレー64は、バッテリパック20とハイブリッドパワートレインシステム34との間で電気的につながっている。ノード260は、バッテリパック20の正電圧端子に電気的につながっており、ノード270はハイブリッドパワートレインシステム34に電気的につながっている。前充電リレー64は、前充電リレースイッチ190、前充電リレーコイル192、第1及び第2の前充電リレー端子194、196、ナット198、200、及びシャフト202、204を含む。前充電リレーコイル192は、前充電リレースイッチ190を、マイクロプロセッサ42からの制御信号を受け取る前充電リレーコイル192に応答して閉鎖された作動位置を有するように誘導する。マイクロプロセッサ42がコイル192から制御信号を除去するとき、スイッチ190は、開放作動位置を有する。1つの典型的な実施形態において、前充電リレースイッチ190は、15アンペアの電流容量を有している。もちろん、代替的な実施形態においては、前充電リレースイッチ190は、15アンペアよりも少ないか又は15アンペアよりも大きい電流容量を有することができる。第1前充電リレー端子194は、ノード260に電気的につながれており、そのノードは、バッテリパック20の正電圧端子にさらに電気的につながれている。第2前充電リレー端子196は、前充電抵抗器110に、直列に電気的につながれており、その前充電抵抗器110は、ハイブリッドパワートレインシステム34にさらに電気的につながれているノード270につながれている。図3、5及び7を参照して、ナット198は、シャフト202を回路基板80につなぐために利用されている。ナット200は、シャフト204を回路基板80につなぐために利用されている。前充電リレー64は、ねじ206、208を利用してベース部分60につながれている。
【0012】
図1、及び3〜6を参照して、第1接触器70は、バッテリパック20の正電圧端子とハイブリッドパワートレインシステム34との間で電気的につながれている。第1接触器70は、第1接触器スイッチ210、第1接触器コイル212、第1及び第2端子214、216、ナット218、220を含む。第1接触器コイル212は、第1接触器スイッチ210を、マイクロプロセッサ42からの制御信号を受け取る第1接触器コイル212に応答して閉鎖された作動位置を有するように誘導する。マイクロプロセッサ42がコイル212から制御信号を除去するとき、スイッチ210は、開放作動位置を有する。第1端子214は、ノード260に、そして第1バスバー90を経由してバッテリパック20に、電気的につながれる。第2端子216は、ノード270に、そして第2バスバー92を経由してハイブリッドパワートレインシステム34に、電気的につながれる。図3、5及び7を参照して、ナット218は、第1端子214を第1バスバー90につなぐために利用され、ナット220は、第2端子216を第2バスバー92につなぐために利用されている。ねじ222、224は、第1接触器70をベース部分60につなぐために利用されている。1つの典型的な実施形態において、第1接触器スイッチ210は、500アンペアの電流容量を有している。もちろん、代替的な実施形態においては、第1接触器スイッチ210は、500アンペアよりも少ないか又は500アンペアよりも大きい電流容量を有することができる。
【0013】
図1、及び3〜6を参照して、第2接触器74は、バッテリパック20の負電圧端子とハイブリッドパワートレインシステム34との間で電気的につながれている。第2接触器74は、第2接触器スイッチ230、第2接触器コイル232、第1及び第2端子234、236、ナット238、240を含む。第2接触器コイル232は、第2接触器スイッチ230を、マイクロプロセッサ42からの制御信号を受け取る第2接触器コイル232に応答して閉鎖された作動位置を有するように誘導する。マイクロプロセッサ42がコイル232から制御信号を除去するとき、スイッチ230は、開放作動位置を有する。第1端子234は、ノード260に、そして第3バスバー94を経由してバッテリパック20に、電気的につながれる。第2端子236は、ノード270に、そして第4バスバー96を経由してハイブリッドパワートレインシステム34に、電気的につながれる。図3、5及び7を参照して、ナット238は、第1端子234を第3バスバー94につなぐために利用され、ナット240は、第2端子236を第4バスバー96につなぐために利用されている。ねじ242、244は、第2接触器74をベース部分60につなぐために利用されている。1つの典型的な実施形態において、第2接触器スイッチ230は、500アンペアの電流容量を有している。もちろん、代替的な実施形態においては、第2接触器スイッチ210は、500アンペアよりも少ないか又は500アンペアよりも大きい電流容量を有することができる。
【0014】
図1及び7を参照して、回路基板80は、第1、第2、第3、第4バスバー90、92、94、96、前充電抵抗器110、及び第1及び第2コネクタ端子アセンブリ120、130をその第1側に保持するように構成される。バスバー90、92、94、96は、回路基板を通じて延在するタブを有し、回路基板80上の電気配線に半田付けされる。1つの典型的な実施形態において、そのバスバー90、92、94、96は、回路基板80の下部に直接に配置されていない接触器の端子につなげるために、回路基板80から外側に延在している。さらに、第1、第2、第3、第4バスバー90、92、94、96は、それぞれ、そこを通る、端子214、216、234、236を受容するように構成されている、それぞれの、開口部290、292、294、296を有している。1つの典型的な実施形態において、第1、第2、第3、第4バスバー90、92、94、96は、銅から作られている。もちろん、代替的な実施形態において、バスバーは、当業者に知られた別の導電性材料から作られることができる。1つの典型的な実施形態において、前充電抵抗器110は、25オームの抵抗値で2アンペアの電流容量を有している。もちろん、代替的な実施形態において、前充電抵抗器110は、25オームよりも大きいか又は25オームよりも小さい抵抗を有することができる。また、前充電抵抗器110は、2アンペアよりも大きいか又は2アンペアよりも小さい電流容量を有することができる。さらに、代替的な実施形態において、前充電抵抗器110は、回路基板80からはなれた別の場所に配置されることができる。回路基板80上のコンポーネントは、充電システム40又はハイブリッドパワートレインシステム34の機能的及び電気的要件を基に変えることができることも注記される。
【0015】
図1及び5を参照して、第1コネクタ端子アセンブリ120は、充電リレーコイル162及び前充電リレーコイル192に電気的につなげられる。第1コネクタ端子アセンブリ120は、第1コネクタ端子アセンブリ120を経由して充電リレーコイル162及び前充電リレーコイル192にエネルギーを与えるために制御信号を発生させるマイクロプロセッサ42に、さらに電気的に繋がれる。
【0016】
第2コネクタ端子アセンブリ130は、第1接触器70の第1及び第2端子214、216、第1接触器コイル212、第2接触器74の第1及び第2端子214、216、並びに、第2接触器コイル232に電気的に接続される。第2接触器端子アセンブリ130は、第2接触器端子アセンブリ130を経由して第1及び第2接触器コイル212、232にエネルギーを与えるために制御信号を発生させるマイクロプロセッサ42に、さらに電気的に繋がれる。そのマイクロプロセッサ42は、また、接触器70、74上で、第1接触器70の第1及び第2端子214、216を渡る電圧、並びに、第2コネクタ端子アセンブリ130を経由して第2接触器74の第1及び第2端子214、216を渡る電圧を測定することにより、診断を実行することができる。
【0017】
第3コネクタ端子アセンブリ140は、ベース部分60に繋がれる。第3コネクタ端子アセンブリ140は、充電リレーコイル162及び前充電リレーコイル192に繋がれる。第3コネクタ端子アセンブリ140は、マイクロプロセッサ42にさらに電気的に繋がれる。マイクロプロセッサ42は、また、充電リレーコイル162及び前充電リレーコイル192上で、第3コネクタ端子アセンブリ140を経由して、充電リレーコイル162の電圧、並びに、前充電リレーコイル192の電圧を測定することにより、診断を実行することができる。
【0018】
図2を参照して、カバー部分142は、バッテリ切断ユニット30の残余のコンポーネントが、ベース部分60とカバー部分142との間に配置されるように、ベース部分60に選択的に接続される。1つの典型的実施形態において、カバー部分142はプラスチックから作られている。
【0019】
図1を参照して、ハイブリッドパートレインシステム34は、ノード270,280と電気的接触器70、74との間で電気的につながれている。接触器70、72は、閉鎖された作動位置を有している場合、バッテリパック20はハイブリッドパワートレインシステム34に電気的に接続されて、バッテリパック20からの作動電圧がハイブリッドパワートレインシステム34に印加される。少なくとも1つの接触器70、72は、開放された作動位置を有する場合、バッテリパック20からの作動電圧はハイブリッドパワートレイン34から除去される。
【0020】
コンデンサ36は、ノード270、280の間でつながれ、並列にハイブリッドパワートレインシステム34と電気的につなげられている。コンデンサ36は、電気的負荷の一部でもある。
【0021】
作動の間、マイクロプロセッサ42は、前充電リレー64が閉鎖された作動位置を有し、接触器70が閉鎖された作動位置を有し作動電圧をコンデンサ36に印加してコンデンサ36を充電するように、誘導する制御信号を生成する。その後、前充電リレー64が開放された作動位置を有する場合、マイクロプロセッサ42は、両方の接触器70、72を閉鎖された作動位置を有するように誘導する制御信号を生成して、バッテリパック20をハイブリッドパワートレインシステム34につなげて、バッテリパック20からの作動電圧がハイブリッドパワートレインシステム34に印加されるようにする。マイクロプロセッサ42が、ハイブリッドパワートレインシステム34から作動電圧を除去することを決定した場合、マイクロプロセッサ42は、接触器70、72のコイルから制御信号を除去して、ハイブリッドパワートレインシステム34からバッテリパック20を切断するために接触器70、72が開放された位置を有するように誘導する。マイクロプロセッサ42が、バッテリパック20が充電システム40により充電される必要があると判断した場合、マイクロプロセッサ42は、制御信号を生成して、充電リレー62と接触器74が閉鎖された作動位置を有するように誘導して、充電システム40からバッテリパック20に作動電圧を印加する。
【0022】
図8を参照して、別の典型的な実施形態に従うバッテリ切断ユニット30を組立てるための方法のフローチャートが示される。
【0023】
ステップ300で、オペレータが、ベース部分60上に、第1及び第2接触器70、74、前充電リレー64、並びに充電リレー62を配置する。
【0024】
ステップ302で、オペレータが、第1、第2、第3及び第4のバスバー90、92、94、95、前充電抵抗器110、及びそれに繋げられている第1及び第2コネクタ端子アセンブリ120、130を有する回路基板80を、ベース部分の上方に配置する。第1コネクタ端子アセンブリ120は、充電リレー62に、そして前充電リレー64に、電気的につながれている。第2コネクタ端子アセンブリ130は、第1及び第2接触器70、74に、電気的につながれている。
【0025】
ステップ304で、オペレータが、第1及び第2のバスバー90、92を、それぞれ、第1接触器70の、第1及び第2端子214、216に繋ぐ。
【0026】
ステップ306で、オペレータが、第3及び第4のバスバー94、96を、それぞれ、第2接触器74の、第1及び第2端子234、236に繋ぐ。
【0027】
ステップ308で、オペレータが、第1及び第2接触器70、74、前充電リレー64、充電リレー62及び回路基板80が、ベース部分60とカバー部分142の間に配置されるように、カバー部分142をベース部分60に繋ぐ。
【0028】
バッテリ切断ユニット30とそのユニット30の組み立ての方法は、他のユニット及び方法に対して相当な利点を提供する。特に、バッテリ切断ユニット30は、第1、第2、第3及び第4のバスバーを有する回路基板と、そこの上に配置される前充電抵抗器を利用して、他のユニット及び方法と比較して、バッテリ切断ユニット30の組立を顕著に単純化し、組み立てエラーを減少させる、技術的効果を有する。
【0029】
請求項に記載された発明は、わずかな限られた数の実施形態と関連して詳細に説明されている一方、本発明は、そのような開示された実施形態に限定されないものと直ぐに理解されるべきである。むしろ、請求項に記載された発明は、これまで記載されていない多くの数の変形例、修正例、置換例又は均等な配置を組み込んで修正されることができるが、それらは本発明の精神及び範囲に相応なものである。さらに、請求項に記載された発明の様々な実施形態が記載されているが、本発明の態様は、記載された実施形態の幾つかのみを含んでもよいことが理解されるべきである。したがって、請求項に記載された発明は、前の記載により限定されるものと解釈されてはならない。
【符号の説明】
【0030】
10 ハイブリッド車両
20 バッテリパック
30 バッテリ切断ユニット
34 ハイブリッドパワートレインシステム
36 コンデンサ
42 マイクロプロセッサ
60 ベース部分
62 充電リレー
64 前充電リレー
70、47 第1及び第2の接触器
80 回路基板
90、92、94、96 第1、第2、第3、第4バスバー
110 前充電抵抗、
120、130、140 第1、第2、及び第3コネクタ端子アセンブリ
142 カバー部分
160 充電リレースイッチ
162 充電リレーコイル
164、166 第1及び第2充電リレー端子
168、170 ナット
172、174 シャフト
190 前充電リレースイッチ
192 前充電リレーコイル
194、196 第1及び第2の前充電リレー端子
198、200 ナット
202、204 シャフト
210 第1接触器スイッチ
212 第1接触器コイル
214、216 第1及び第2端子
218、220 ナット
230 第2接触器スイッチ
232 第2接触器コイル
234、236 第1及び第2端子
238、240 ナット
260 ノード
270 ノード
280 ノード
450 充電システム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリパックを負荷に選択的につなぐためのバッテリ切断ユニットであって、
その上に、第1及び第2の接触器、前充電リレー、及び充電リレーを、保持するように構成されたベース部分;
回路基板から外側に延在して、そこにつながれている第1、第2、第3、及び第4のバスバーを有する回路基板;
第1及び第2バスバーであって、該第1及び第2バスバーは、それぞれ、第1接触器の第1及び第2端子につながるようにされ、第1バスバーは、さらに、該バッテリパックに繋がれるように構成され、第2バスバーは、さらに、負荷に繋がれるように構成される、第1及び第2バスバー;並びに、
第3及び第4バスバーであって、該第3及び第4バスバーは、さらに、第2接触器のそれぞれ、第3及び第4端子に繋がれるように構成され、第3バスバーは、さらに、バッテリパックに繋がれるように構成されており、第4バスバーは、さらに、負荷に繋がれるように構成されている、第3及び第4バスバー;
を含むバッテリ切断ユニット。
【請求項2】
前記回路基板は、さらに、その上に配置される前充電抵抗器を含み、該前充電リレーと該前充電抵抗器は互いに直列につながれ、さらに第1接触器と並列につながれて、
第1制御信号は、該前充電リレーが、バッテリパックを、該前充電抵抗器を通して該負荷に接続することを誘導し、そして、第2制御信号は、該第2接触器が、バッテリパックを、該負荷を前充電するため、該負荷に接続することを誘導する、ことを特徴とする請求項1に記載のバッテリ切断ユニット。
【請求項3】
第3制御信号は、第1接触器が、該バッテリパックを、該負荷にエネルギーを与えるため該負荷につなげるように誘導することを特徴とする請求項2に記載のバッテリ切断ユニット。
【請求項4】
前記回路基板は、さらに、そこにつながれる第1及び第2コネクタ端子アセンブリを含むことを特徴とする請求項2に記載のバッテリ切断ユニット。
【請求項5】
前記第1コネクタ端子アセンブリは、該前充電リレー中の前充電リレーコイルに電気的に接続され、そして第1コネクタ端子アセンブリは、該充電リレー中の充電リレーコイルにさらに電気的に接続されることを特徴とする請求項4に記載のバッテリ切断ユニット。
【請求項6】
該第2コネクタ端子アセンブリは、該第1接触器の第1接触器コイルに電気的に接続され、そして該第2コネクタ端子アセンブリは、該第2接触器の第2接触器コイルにさらに電気的に接続されることを特徴とする請求項4に記載のバッテリ切断ユニット。
【請求項7】
さらに該ベース部分に取り付けられるように構成されるカバー部分を備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ切断ユニット。
【請求項8】
バッテリ切断ユニットを組立てる方法であって、
ベース部分上に、第1及び第2の接触器、前充電リレー、及び充電リレーを配置すること、
第1、第2、第3及び第4のバスバーを有する回路基板を、ベース部分の上方に配置すること、
第1及び第2バスバーを、それぞれ、第1接触器の第1及び第2の端子に繋げること、
第3及び第4バスバーを、それぞれ、第2接触器の第1及び第2の端子に繋げること、及び、
第1及び第2の接触器、充電リレー、及び回路基板が、ベース部分及びカバー部分の間に配置されるように、カバー部分をベース部分に繋げることを含む、バッテリ切断ユニットを組立てる方法。

【図1】
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【図8】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−213313(P2012−213313A)
【公開日】平成24年11月1日(2012.11.1)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2012−46379(P2012−46379)
【出願日】平成24年3月2日(2012.3.2)
【出願人】(500239823)エルジー・ケム・リミテッド (1,221)
【Fターム(参考)】