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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024169411
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】パワーコネクタシステム
(51)【国際特許分類】
   H01R 13/533 20060101AFI20241128BHJP
   H01R 13/187 20060101ALI20241128BHJP
   H01R 4/58 20060101ALI20241128BHJP
   B60L 53/16 20190101ALI20241128BHJP
   H01B 7/42 20060101ALN20241128BHJP
【FI】
H01R13/533 A
H01R13/187 B
H01R4/58 C
B60L53/16
H01B7/42 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024084493
(22)【出願日】2024-05-24
(31)【優先権主張番号】63/504079
(32)【優先日】2023-05-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18/503039
(32)【優先日】2023-11-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】518345815
【氏名又は名称】ティーイー コネクティビティ ソリューソンズ ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110004347
【氏名又は名称】弁理士法人大場国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー ライアン ライボルト
(72)【発明者】
【氏名】ロミット サルカール
(72)【発明者】
【氏名】エヴァン ドーリー
【テーマコード(参考)】
5E087
5G315
5H125
【Fターム(参考)】
5E087EE02
5E087EE06
5E087FF07
5E087QQ02
5E087QQ03
5E087RR31
5E087RR49
5G315DA01
5G315DB03
5G315DC04
5G315DC05
5H125AA01
5H125AC12
5H125AC24
5H125CD06
5H125DD02
5H125FF12
5H125FF21
(57)【要約】      (修正有)
【課題】確実な方法で動作することのできるパワーコネクタシステムを提供する。
【解決手段】パワーコネクタシステム(100)は、第1のバスバーアセンブリ(200)と第2のバスバーアセンブリ(300)とを備える。第1のバスバーアセンブリは、第1のバスバー要素(204)と、ピン端子(202)とを含み、ピン端子は、内部ボア(234)と、ピン端子の外面(238)の嵌合境界部とを有する。第2のバスバーアセンブリは、第2のバスバー要素(304)と、ソケット端子(302)とを有し、ソケット端子は、ピン端子を受け入れるソケット開口部を有する。ピン端子は、内部ボアに冷却チャネル(240)を含み、冷却チャネルは、冷却チャネルを通る冷却流体流を受け入れるように構成されている。ピン端子がソケット端子のソケット開口部に受け入れられたときに、冷却チャネルはソケット端子に配置される。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パワーコネクタシステム(100)であって、
前記パワーコネクタシステム(100)は、
● 第1のバスバー要素(204)と、前記第1のバスバー要素から延びるピン端子(202)とを有する第1のバスバーアセンブリ(200)であり、前記ピン端子は内部ボア(234)を有し、前記ピン端子は、前記ピン端子の外面(238)に嵌合境界部(346)を有する、第1のバスバーアセンブリ(200)と、
● 前記第1のバスバーアセンブリに電気的に結合して、前記第1のバスバーアセンブリと第2のバスバーアセンブリとの間で電力を伝送するように構成された前記第2のバスバーアセンブリ(300)であり、前記第2のバスバーアセンブリは、第2のバスバー要素(304)と、前記第2のバスバー要素から延びるソケット端子(302)とを有し、前記ソケット端子は、前記ピン端子を受け入れるソケット開口部(322)を有する、第2のバスバーアセンブリ(300)と
を備え、

前記ピン端子は、前記ピン端子の前記内部ボアに冷却チャネル(240)を含み、
前記冷却チャネルは、前記ピン端子を通る冷却流体流を受け入れるように構成され、前記ピン端子が前記ソケット端子の前記ソケット開口部に受け入れられたときに、前記冷却チャネルは前記ソケット端子に配置される、
パワーコネクタシステム(100)。
【請求項2】
前記ピン端子(202)は、内端部(230)と外端部(232)との間に延び、
前記冷却チャネル(240)は、前記ピン端子を前記内端部から前記外端部へ通る、
請求項1に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項3】
前記ピン端子(202)は、内端部(230)と外端部(232)との間に延び、
前記冷却チャネル(240)は、前記内端部または前記外端部の一方に入口(242)を有し、前記内端部または前記外端部の他方に出口(244)を有する、
請求項1に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項4】
前記ピン端子(202)は、内端部(230)と外端部(232)との間に延び、
前記内部ボア(234)は、前記外端部で閉じ、前記冷却チャネル(240)は、前記内端部に入口(242)を含み、前記内端部に出口(244)を含む、
請求項1に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項5】
前記第1のバスバー要素(204)は、前記冷却チャネル(240)に流体連通する流体供給管(224)を含む、
請求項1に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項6】
前記第1のバスバー要素(204)は管状であり、前記冷却チャネル(240)に流体を供給する流体供給管(224)を形成する、
請求項1に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項7】
前記第2のバスバーアセンブリ(300)は、前記ソケット端子(302)および前記第2のバスバー要素(304)のうちの少なくとも一方に結合された流体マニホルド(306)を含み、
前記流体マニホルドは、外側シェル(360)と、前記外側シェルのキャビティ(372)内に延びる内側ハブ(362)とを有し、
前記ソケット端子は、前記外側シェルの前記キャビティに配置され、
前記内側ハブは、前記ピン端子(202)に結合するように構成されたハブ境界部(380)を含み、
前記内側ハブは、前記内側ハブと前記内部ボア(234)との間で前記ピン端子を通る冷却流体流を可能にするために、前記ピン端子の前記冷却チャネルに流体連通するように構成された冷却チャネル(240)を含む、
請求項1に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項8】
前記内側ハブ(362)は、前記ソケット開口部(322)内に延びる、
請求項7に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項9】
前記ピン端子(202)をシールするように構成された境界部シール(364)を前記ハブ境界部(380)にさらに備える、
請求項7に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項10】
前記外側シェル(360)は、前記ピン端子(202)の嵌合端部を受け入れるように構成されたポケット(376)を含み、
前記内側ハブ(362)は、前記ポケット内に延びて、前記ピン端子の前記嵌合端部に接続する、
請求項7に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項11】
前記外側シェル(360)は、前記ソケット開口部(322)に位置合わせされたシェル開口部(374)を含み、
前記シェル開口部は、前記ピン端子(202)を受け入れるように構成されている、
請求項7に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項12】
前記内側ハブ(362)は、第1の端部(350)と第2の端部(352)との間に延び、
前記第1の端部は、前記キャビティ(372)に配置され、前記ハブ境界部(380)を画定し、
前記第2の端部は、流体ライン(366)に接続するために前記キャビティの外側に配置されている、
請求項7に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項13】
前記ソケット端子(302)は、前記ソケット開口部(322)にコンタクトばねモジュール(324)を含み、
前記コンタクトばねモジュールは、複数のばね要素(340)を含み、
前記ばね要素(340)はそれぞれ、前記ソケット端子を前記ピン端子に複数の接点で電気的に接続するために、前記ピン端子(202)の前記嵌合境界部に嵌合するように構成された嵌合境界部(346)を有する、
請求項1に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項14】
前記コンタクトばねモジュール(324)は、第1のバンド(342)と第2のバンド(344)とを含み、
前記ばね要素(340)は、前記第1のバンドと前記第2のバンドとの間に延びる、
請求項13に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【請求項15】
前記コンタクトばねモジュール(324)は、第1の端部(350)と第2の端部(352)とを有する支持管(326)を含み、
前記ばね要素(340)は、前記支持管の前記第1の端部および前記第2の端部に巻き付けられて、前記ソケット端子(302)に接続する外側ばねフィンガを形成する、
請求項13に記載のパワーコネクタシステム(100)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、主題全体が参照により本明細書に組み込まれている、2023年5月24日に出願された米国仮出願第63/504,079号の利益を主張する。
【0002】
本明細書の主題は、一般に、パワーコネクタシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
パワーコネクタは、システムの様々な部品間で電力を伝送するために使用される。パワーコネクタによって、バッテリと負荷との間、または充電口とバッテリとの間で電力が伝送される。例えば、電気自動車またはハイブリッド電気自動車などの車両内のパワーコネクタを使用して、バッテリから車両内の別の部品に電力を供給することができ、または、パワーコネクタを使用して、充電口を通してバッテリを再充電することができる。部品の点検または交換などのために、接続および切断を可能にする分離可能な境界部をパワーコネクタ間に設けることが望ましい場合がある。パワーコネクタ間の境界部は、送電中の過熱などにより損傷または故障しやすいことがある。したがって、部品を過熱から保護するために、電流または動作時間を制限することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
確実な方法で動作することのできるパワーコネクタシステムが、依然として必要である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施形態において、パワーコネクタシステムが提供され、パワーコネクタシステムは、第1のバスバー要素と、第1のバスバー要素から延びるピン端子とを有する第1のバスバーアセンブリを備える。ピン端子は内部ボアを有する。ピン端子は、ピン端子の外面に嵌合境界部(mating interface)を有する。パワーコネクタシステムは、第1のバスバーアセンブリに電気的に結合して、第1のバスバーアセンブリと第2のバスバーアセンブリとの間で電力を伝送するように構成された第2のバスバーアセンブリを備える。第2のバスバーアセンブリは、第2のバスバー要素と、第2のバスバー要素から延びるソケット端子とを有する。
ソケット端子は、ピン端子を受け入れるソケット開口部を有する。ピン端子は、ピン端子の内部ボアに冷却チャネルを含み、冷却チャネルは、ピン端子を通る冷却流体流を受け入れるように構成されている。ピン端子がソケット端子のソケット開口部に受け入れられたときに、冷却チャネルはソケット端子に配置される。
【0006】
以下で、添付図面を参照しながら、本発明を例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】例示的な実施形態によるパワーコネクタシステムを示す図である。
図2】例示的な実施形態による、非嵌合状態のパワーコネクタシステムの一部の断面図である。
図3】例示的な実施形態による、嵌合状態のパワーコネクタシステムの一部の断面図である。
図4】例示的な実施形態による、嵌合状態のパワーコネクタシステムの一部の断面図である。
図5】例示的な実施形態による、嵌合状態のパワーコネクタシステムの一部の拡大断面図である。
図6】例示的な実施形態による、嵌合状態のパワーコネクタシステムの一部の断面図である。
図7】冷却のために閉鎖ピン(closed pins)を使用する、例示的な実施形態によるパワーコネクタシステムの一部を示す図である。
図8】バスバー要素に接続された閉鎖ピン端子を示す、例示的な実施形態によるパワーコネクタシステムの一部の断面図である。
図9】例示的な実施形態によるピン端子の断面図である。
図10】例示的な実施形態によるピン端子の断面図である。
図11】嵌合状態のパワーコネクタシステムの一部の断面図である。
図12】嵌合状態のパワーコネクタシステムの一部の断面図である。
図13】例示的な実施形態による冷却システムを示すパワーコネクタシステムを示す図である。
図14】例示的な実施形態による冷却システムを示すパワーコネクタシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図1は、例示的な実施形態によるパワーコネクタシステム100を示す。パワーコネクタシステム100は、第1のバスバーアセンブリ200と第2のバスバーアセンブリ300とを備え、これらは互いに結合されて、第1の電気部品102と第2の電気部品104とを電気的に接続するように構成されている。第1のバスバーアセンブリ200は、第1の電気部品102に結合されている。第2のバスバーアセンブリ300は、第2の電気部品104に結合されている。第1のバスバーアセンブリ200は、分離可能な嵌合境界部で第2のバスバーアセンブリ300に嵌合している。
【0009】
様々な実施形態において、パワーコネクタシステム100は、電気自動車またはハイブリッド電気自動車などの車両で使用される。しかしながら、パワーコネクタシステム100を、産業システム、通信システム、ネットワークシステム、建物などの他のシステムで使用してよい。例示的な実施形態において、第1の電気部品102はバッテリである。第2の電気部品104は、バッテリから電力を受け取るモータなどの負荷であってよい。他の様々な実施形態において、第2の電気部品104は、バッテリを充電するための充電口であってよい。
【0010】
例示的な実施形態において、第1のバスバーアセンブリ200は雄嵌合部品を含み、第2のバスバーアセンブリ300は雌嵌合部品を含み、これらの嵌合部品は、分離可能な嵌合境界部で嵌合するように構成されている。例えば、第1のバスバーアセンブリ200は、第1のバスバー要素204から延びるピン端子202を含む。第2のバスバーアセンブリ300は、第2のバスバー要素304から延びるソケット端子302を含む。ピン端子202は、ソケット端子302に差し込まれて、第1のバスバー要素204と第2のバスバー要素304とを電気的に接続するように構成されている。
【0011】
例示的な実施形態において、第1のバスバー要素204は、第1の嵌合部210と第2の嵌合部212との間に延びる。第1の嵌合部210は、ピン端子202を含み、第2のバスバーアセンブリ300のソケット端子302に嵌合するように構成されている。第2の嵌合部212は、第1の電気部品102に電気的に接続するように構成されている。第1のバスバー要素204は、ソケット端子302と第1の電気部品102との間で電力を伝送するように構成されている。第1のバスバー要素204は、例えば、直接接続(例えば、圧着、溶接、ボルト、ねじ接続など)によって、または、第1のバスバー要素204の端部に終端されたケーブルなどの他の導体を使用して、第1の電気部品102に電気的に接続される。
【0012】
例示的な実施形態において、第2のバスバー要素304は、第1の嵌合部310と第2の嵌合部312との間に延びる。第1の嵌合部310は、ソケット端子302を含み、第1のバスバーアセンブリ200のピン端子202に嵌合するように構成されている。第2の嵌合部312は、第2の電気部品104に電気的に接続するように構成されている。第2のバスバー要素304は、ピン端子202と第2の電気部品104との間で電力を伝送するように構成されている。第2のバスバー要素304は、例えば、直接接続(例えば、圧着、溶接、ボルト、ねじ接続など)によって、または、第2のバスバー要素304の端部に終端されたケーブルなどの他の導体を使用して、第2の電気部品104に電気的に接続される。
【0013】
例示的な実施形態において、パワーコネクタシステム100は、冷却流体流を第1のバスバーアセンブリ200と第2のバスバーアセンブリ300との嵌合境界部に供給する冷却システム110を備える。冷却システム110は、経路Aに沿って延びる冷却流体供給ラインを含む。冷却システム110は、閉ループシステムであってよく、経路Bまたは経路Cに沿って延びる冷却流体戻りラインを含む。例えば、冷却流体戻りラインを第2のバスバーアセンブリ300に結合して、冷却流体を経路Bに沿って戻すことができ、または冷却流体戻りラインを第1のバスバーアセンブリ200に結合して、冷却流体を経路Cに沿って戻すことができる。供給ラインおよび戻りラインは、システムを通る冷却流体の流れを収容して方向付ける、管、パイプ、マニホルド、または他の構造体であってよい。
様々な実施形態において、冷却流体は、システムを通って循環する冷却液であってよい。他の様々な実施形態において、冷却流体は、システムを通って循環する空気流、またはパワーコネクタシステム100を通って外部環境へ流れる空気流であってよい。例示的な実施形態において、冷却システム110は、冷却流体を冷却システム110に通して送るための発生器(generator)112を含む。発生器112は、冷却流体をシステムに強制的に通すように構成されたポンプまたは他のデバイスであってよい。
【0014】
図2は、非嵌合状態のパワーコネクタシステム100の一部の断面図である。図3は、嵌合状態のパワーコネクタシステム100の一部の断面図である。図4は、嵌合状態のパワーコネクタシステム100の一部の断面図である。図5は、嵌合状態のパワーコネクタシステム100の一部の拡大断面図である。
【0015】
ピン端子202は、ソケット端子302に嵌合して、第1のバスバー要素204と第2のバスバー要素304とを電気的に接続するように構成されている。例示的な実施形態において、第1のバスバーアセンブリ200が第2のバスバーアセンブリ300に嵌合すると、第1のバスバーアセンブリ200と第2のバスバーアセンブリ300との間で流体結合が行われて、第1のバスバーアセンブリ200と第2のバスバーアセンブリ300との間でパワーコネクタシステム100を通る流体流が可能になる。流体流は、嵌合境界部でピン端子202およびソケット端子302を冷却するために使用される。
冷却システム110は、ピン端子202およびソケット端子302の動作温度を下げて、第1のバスバーアセンブリ200と第2のバスバーアセンブリ300との間でより高い電流を伝送することができるようにし、ならびに/あるいは、ピン端子202および/またはソケット端子302に対する損傷の危険を減らす。
【0016】
第1のバスバー要素204は、金属材料などの導電性材料から製造されている。様々な実施形態において、第1のバスバー要素204は、銅または銅合金から製造されている。図示の実施形態において、第1のバスバー要素204は管状である。例えば、第1のバスバー要素204は円筒形であってよい。第1のバスバー要素204は、冷却流体の流体供給管220を形成する。冷却流体は、流体供給管220を通して送られる。流体供給管220は、冷却流体をピン端子202に供給する。代替実施形態において、第1のバスバー要素204は、他の形状を有していてもよい。例えば、第1のバスバー要素204は、正方形または矩形の流体供給管を形成することができる。
他の様々な実施形態において、第1のバスバー要素204は、金属板のように略平面であってよい。このような実施形態において、流体供給管は、第1のバスバー要素204とは別個の分離したものであってよく、第1のバスバー要素204および/またはピン端子202に結合されてよい。
【0017】
ピン端子202は、第1のバスバー要素204から延びる。様々な実施形態において、ピン端子202は、第1のバスバー要素204と一体であり、例えば、第1のバスバー要素204と共に押出成形されている。しかしながら、代替実施形態において、ピン端子202は、第1のバスバー要素204とは別個の分離したものであり、第1のバスバー要素204に結合されてよい。例えば、ピン端子202を、別個に製造し、第1のバスバー要素204の開口部に装填することができる。このような実施形態において、ピン端子202を、開口部に圧入および/または第1のバスバー要素204に溶接することができる。別個に製造される場合、ピン端子202を、第1のバスバー要素204とは異なる材料から製造することができる。
【0018】
ピン端子202は、内端部230と外端部232との間に延びる。内端部230は、第1のバスバー要素204に設けられている。外端部232は、第1のバスバー要素204から離れて配置されている。外端部232は、ピン端子202の嵌合端部を画定する。外端部232は、ソケット端子302に差し込まれるように構成されている。ピン端子202は、ピン端子202を少なくとも部分的に通って延びる内部ボア234を含む。図示の実施形態において、内部ボア234は、ピン端子202全体を通って延び、内端部230および外端部232で開いている。内部ボア234により、冷却流体がピン端子202に流入することができる。ピン端子202は、内面236および外面238を含む。内面236は内部ボア234を画定する。
外面238は、ピン端子202の分離可能な嵌合境界部を画定する。外面238は、ソケット端子302に電気的に接続するように構成されている。
【0019】
例示的な実施形態において、ピン端子202は、内部ボア234内に少なくとも1つの冷却チャネル240を含む。冷却チャネル240は、流体供給管220から冷却流体を受け入れる。図示の実施形態において、冷却チャネル240は、冷却流体がピン端子202を通って流れることができるように、内端部230および外端部232で開いている。しかしながら、冷却チャネル240は、冷却流体が同じ端部234、232に流入し同じ端部234、232から流出することができるように、内端部230および/または外端部232で閉じていてもよい。冷却チャネル240は、入口242および出口244を含む。冷却流体は、冷却チャネル240を通って入口242から出口244へ流れる。図示の実施形態において、入口242は内端部230に配置され、出口244は外端部232に配置されている。
入口242は、流体供給管220に流体連通している。例えば、入口242は、第1のバスバー要素204とピン端子202との間で開口部に配置され、流体供給管220から冷却チャネル240内への流体流を可能にする。流体は、第1のバスバーアセンブリ200から出口244を通って第2のバスバーアセンブリ300内へ出ることができる。しかしながら、代替実施形態において、例えば第2のバスバーアセンブリ300から第1のバスバーアセンブリ200内へ流れるように、流れを逆にしてもよい。このような実施形態において、入口242は外端部232に設けられ、出口244は内端部230に設けられる。他の代替実施形態において、内部ボア234は、外端部232で閉じていてもよい。入口242および出口244の両方を、内端部230に設けてもよい。
他の様々な実施形態において、入口242を端部230、232の出口244に有するのではなく、入口242および/または出口244をピン端子202の側面に設けてもよい。
【0020】
第2のバスバーアセンブリ300は、第2のバスバー要素304と、ソケット端子302と、ソケット端子302および第2のバスバー要素304のうちの少なくとも一方に結合された流体マニホルド306とを含む。流体マニホルド306により、第2のバスバーアセンブリ300を通る流体流が可能になる。流体マニホルド306は、第1のバスバーアセンブリ200、例えばピン端子202の冷却チャネル240に流体結合するように構成されている。
【0021】
第2のバスバー要素304は、金属材料などの導電性材料から製造されている。様々な実施形態において、第2のバスバー要素304は、銅または銅合金から製造されている。図示の実施形態において、第2のバスバー要素304は金属板である。第2のバスバー要素304は平面であってよい。様々な実施形態において、第2のバスバー要素304は、金属シートから打ち抜かれている。代替実施形態において、第2のバスバー要素304は、他の形状を有していてもよい。
【0022】
ソケット端子302は端子本体320を含み、ソケット開口部322が端子本体320を通る。ソケット端子302はコンタクトばねモジュール324を含み、コンタクトばねモジュール324は、ソケット開口部322に受け入れられ、端子本体320に電気的に接続される。コンタクトばねモジュール324は、ピン端子202がソケット開口部322に差し込まれたときに、ピン端子202に電気的に接続するように構成されている。コンタクトばねモジュール324は、ピン端子202との分離可能な嵌合境界部を形成する。例示的な実施形態において、コンタクトばねモジュール324は、支持管326と、支持管326に巻き付けられたばねリング328とを含む。ばねリング328は、ピン端子202との嵌合中に圧縮可能である。
ばねリング328は、ピン端子202との確実な電気接続部を形成する。ばねリング328は、ピン端子202との複数の接点と、端子本体320との複数の接点とを含み、ピン端子202とソケット端子302との間に導電性経路を形成する。
【0023】
ソケット端子302は、第2のバスバー要素304から延びる。様々な実施形態において、ソケット端子302の端子本体320は、第2のバスバー要素304と一体であり、例えば、第2のバスバー要素304と共に押出成形されている。しかしながら、代替実施形態において、ソケット端子302の端子本体320は、第2のバスバー要素304とは別個の分離したものであり、第2のバスバー要素304に結合されてよい。例えば、ソケット端子302の端子本体320を、別個に製造し、第2のバスバー要素304の開口部に装填することができる。このような実施形態において、ソケット端子302の端子本体320を、開口部に圧入および/または第2のバスバー要素304に溶接することができる。別個に製造される場合、ソケット端子302の端子本体320を、第2のバスバー要素304とは異なる材料から製造することができる。
【0024】
ソケット端子302は、内端部330と外端部332との間に延びる。内端部330は、第2のバスバー要素304に設けられている。外端部332は、第2のバスバー要素304から離れて配置されている。第2のバスバーアセンブリ300は、内端部330がソケット端子302の上部に配置され、外端部332がソケット端子302の下部に配置されるような向きであってよい。代替実施形態において、他の向きも可能である。ソケット端子302は、外端部332を通してピン端子202を受け入れるように構成されている。ソケット開口部322は、ソケット端子302全体を通って延び、内端部330および外端部332で開いている。
【0025】
例示的な実施形態において、ばねリング328は、打ち抜かれ、リング状に巻かれて形成されている。ばねリング328は、複数のばね要素340を含む。例示的な実施形態において、ばね要素340は、ばねリング328の上部の第1のバンド342およびばねリング328の下部の第2のバンド344を形成する接続要素によって、互いに接続されている。ばね要素340は、バンド342、344間で弓形またはV字形になっている。ばね要素340は、バンド342、344間で内方に曲がり、ばねリング328は、中央で幅狭かつバンド342、344で幅広の砂時計形になっている。ばね要素340は、バンド342、344間の中央に、ピン端子202に接続する嵌合境界部346を有する。
例示的な実施形態において、ばねリング328がリング状に形成される場合、ばね要素340は、ピン端子202に接続するように構成されたねじりばねを形成する。ピン端子202がソケット開口部322に差し込まれると、ばね要素340は外方に曲がり、ばねリング328とピン端子202との確実な機械接続および電気接続部を形成することができる。
【0026】
例示的な実施形態において、ばね要素340の上端部および下端部が、支持管326に巻き付けられて、外側ばね要素348を形成する。例えば、外側ばね要素348は、支持管326の第1の端部350および第2の端部352に巻き付けられている。外側ばね要素348は、ばねリング328がソケット開口部322に受け入れられたときに、端子本体320に接続するように形成されている。外側ばね要素348は、撓むことができ、ばねリング328と端子本体320との間に確実な電気接続部を形成する。
【0027】
代替実施形態において、他のタイプのソケット端子を使用して、ピン端子202と第2のバスバー要素304との電気接続部を形成することができる。
【0028】
流体マニホルド306は、第2のバスバー要素304の第1の嵌合部310に結合されている。流体マニホルド306は、ソケット端子302を取り囲む。流体マニホルド306は、ピン端子202の冷却チャネル240に流体連通して結合されて、第2のバスバーアセンブリ300を通る流体流を可能にするように構成されている。例示的な実施形態において、流体マニホルド306は、外側シェル360、内側ハブ362、境界部シール(interface seal)364、および流体ライン366を含む(図2)。
【0029】
外側シェル360は、キャビティ372を形成する1つまたは複数の壁370を有する。第2のバスバー要素304の第1の嵌合部310は、キャビティ372内に延びる。ソケット端子302は、キャビティ372内に配置されている。任意選択で、外側シェル360は、ソケット端子302を完全に取り囲むことができる。外側シェル360は、ソケット開口部322に位置合わせされたシェル開口部374を含む。シェル開口部374は、ピン端子202を受け入れ、ピン端子202をソケット端子302に差し込むことができる。図示の実施形態において、シェル開口部374は、外側シェル360の下部に設けられている。代替実施形態において、他の位置および向きが可能である。例示的な実施形態において、外側シェル360は、シェル開口部374と反対側にポケット376を含む。
例えば、ポケット376を、外側シェル360の上部に配置することができる。ポケット376は、ピン端子202が第2のバスバーアセンブリ300に差し込まれたときに、ピン端子202の遠位端部を受け入れるように構成されている。ポケット376を、ソケット端子302の上方に配置して、ソケット端子302を完全に通るピン端子202の部分を受け入れることができる。
【0030】
内側ハブ362は、キャビティ372内に延びて、ピン端子202が第2のバスバーアセンブリ300に差し込まれたときに、ピン端子202に接続する。例えば、内側ハブ362は、ポケット376内に延びて、ピン端子202の嵌合端部に接続する。例示的な実施形態において、内側ハブ362は円筒形である。しかしながら、代替実施形態において、内側ハブ362は、他の形状を有していてもよい。内側ハブ362は、ピン端子202に結合するように構成されたハブ境界部(hub interface)380を含む。例示的な実施形態において、境界部シール364は、ハブ境界部380に結合されている。例えば、境界部シール364は、ハブ境界部380の外面の周りに延びる。
境界部シール364は、ピン端子202の内面236をシールして、ピン端子202と内側ハブ362との間に液密シールを形成するように構成されている。例示的な実施形態において、内側ハブ362の一部が、外側シェル360の外側へ延びる。例えば、内側ハブ362は、接続管382を含む。流体ライン366は、接続管382に結合されている。任意選択で、接続管382は、流体ライン366を接続管382に機械的に固定する返し(barb:バーブ、逆刺)または他の機構を含むことができる。任意選択で、流体ライン366は、接続管382に嵌め込まれるように構成されたプラスチック管であってよい。流体ライン366は、内側ハブ362を介してピン端子202から冷却流体を受け入れる。
【0031】
第1のバスバーアセンブリ200と第2のバスバーアセンブリ300とが嵌合すると、流体結合が行われて、第1のバスバーアセンブリ200と第2のバスバーアセンブリ300との間でパワーコネクタシステム100を通る流体流が可能になる。流体流は、嵌合境界部でピン端子202およびソケット端子302を冷却するために使用される。例えば、冷却流は、嵌合境界部のすぐ後ろに配置されて、加熱源の近くで冷却を行う。冷却システム110は、ピン端子202およびソケット端子302の動作温度を下げて、第1のバスバーアセンブリ200と第2のバスバーアセンブリ300との間でより高い電流を伝送することができるようにし、ならびに/あるいは、ピン端子202および/またはソケット端子302に対する損傷の危険を減らす。
例えば、ピン端子の本体を嵌合境界部で直接冷却することによって、ばね要素340の動作温度を下げ、過熱によるばね要素の故障の危険を減らすことができる。ばね要素340などにおけるピン端子およびソケット端子の冷却によって、より高い電流および/またはより長い動作時間の動作が可能になる。例えば、冷却システムによってもたらされるより低い動作温度により、パワーコネクタシステム100によるバッテリの高速充電を、より高い電流またはより長い持続時間で行うことができる。
【0032】
図6は、嵌合状態のパワーコネクタシステム100の一部の断面図である。図6は、冷却流体の供給および戻しがいずれもピン端子202の内端部230を通して行われる実施形態を示す。ピン端子202の内部ボア234は、閉じている。例えば、外端部232は閉じている。冷却チャネル240の入口242は、内端部230に位置し、冷却チャネル240の出口244も、内端部230に位置している。ピン端子の冷却チャネル240は、嵌合境界部近くの位置まで延びて、ピン端子202の嵌合境界部を冷却し、それにより、ソケット端子302を冷却して、ピン端子202およびソケット端子302の両方の動作温度を下げる。
【0033】
図7は、冷却のために閉鎖ピンを使用する、例示的な実施形態によるパワーコネクタシステム100の一部を示す図である。閉鎖ピン端子202が、バスバー要素204の両端部に示されている。流体マニホルド400が、冷却流体をピン端子202に供給する。流体マニホルド400は、ピン端子202に取り付けられた冷却インサート402を含む。冷却チャネル404は、冷却インサート402に接続されて、冷却インサート402への/冷却インサート402からの冷却流を可能にする。冷却チャネル404は、パイプまたは管であってよい。冷却流体は、ピン端子202に流入して、ピン端子202の、したがってピン端子202に接続されたソケット端子の動作温度を下げる。
【0034】
図8は、バスバー要素204に接続された閉鎖ピン端子202を示す、例示的な実施形態によるパワーコネクタシステム100の一部の断面図である。図9は、例示的な実施形態によるピン端子202の断面図である。図10は、例示的な実施形態によるピン端子202の断面図である。
【0035】
第1のバスバー要素204は、金属材料などの導電性材料から製造されている。様々な実施形態において、第1のバスバー要素204は、銅または銅合金から製造されている。図示の実施形態において、第1のバスバー要素204は、金属板のように平坦である。冷却流体の供給管は、冷却管404によって提供され、図示の実施形態において、冷却管404は第1のバスバー要素204とは別個である。様々な実施形態において、冷却管404を第1のバスバー要素204に結合することができる。冷却流体は、冷却管404を通して冷却インサート402に送られ、冷却インサート402は、冷却流体をピン端子202に供給する。
【0036】
ピン端子202は、第1のバスバー要素204から延びる。様々な実施形態において、ピン端子202は、第1のバスバー要素204とは別個の分離したものであり、第1のバスバー要素204に結合されている。例えば、ピン端子202を、別個に製造して、第1のバスバー要素204の開口部に装填することができる。このような実施形態において、ピン端子202を、開口部に圧入および/または第1のバスバー要素204に溶接することができる。ピン端子202を、第1のバスバー要素204とは異なる材料から製造することができる。
【0037】
ピン端子202は、内端部230と外端部232との間に延びる。内端部230は、第1のバスバー要素204に設けられている。外端部232は、第1のバスバー要素204から離れて配置され、ソケット端子に差し込まれるように構成されている。外端部232は、ピン端子202の嵌合端部を画定する。ピン端子202は、ピン端子202を少なくとも部分的に通って延びる内部ボア234を含む。図示の実施形態において、内部ボア234は、内端部230で開き、外端部232で閉じている。冷却インサート402は、内部ボア234に受け入れられて、ピン端子202を通る流体流、例えば冷却チャネル240を内面236に直接沿って通る流体流を制御して、ピン端子202を冷却する。外面238は、ピン端子202の分離可能な嵌合境界部を画定する。外面238は、ソケット端子に電気的に接続するように構成されている。
【0038】
冷却インサート402は、第1の口410と第2の口412とを含む。冷却管404は、口410、412に接続されて、例えば、冷却流体を離れた位置に供給するまたは戻す。冷却インサート402は、口410、412の間に壁420を含む。壁420は、内部ボア234に受け入れられて、冷却チャネル240を形成する。例えば、壁420は、ピン端子202の略中央に位置して、ピン端子202を通る流体流のための入口冷却チャネルおよび出口冷却チャネルを形成することができる。壁420は、内面236に係合して、冷却インサート402を内部ボア234に位置決めすることができる。例示的な実施形態において、壁420は、壁420の外縁部424にスロット422(図10)を含む。
スロット422により、冷却チャネル240間の冷却流体流が可能になり、ピン端子202の内面236に沿った冷却流体流がピン端子202の冷却を促すことが助長される。間隙426が、壁の遠位端部428およびピン端子202の外端部232の上方に設けられている。間隙426は、ピン端子202の長さに沿った冷却流を助長するような大きさである。例えば、間隙426は、流体のかなりの部分がスロット422ではなく間隙426を通って流れるように十分に大きく、ピン端子202全体に沿った冷却流が助長される。冷却インサート402は、ピン端子202の内端部230に差し込まれた接続ハブ430を含む。シール432が接続ハブ430に設けられて、接続ハブ430とピン端子202との接続部をシールする。接着剤またはラッチ、クリップ、留め具などの他の固定手段を使用して、冷却ハブ430をピン端子202に固定することができる。
【0039】
図11は、嵌合状態のパワーコネクタシステム100の一部の断面図である。図11は、例示的な実施形態による冷却システム110を示す。図示の実施形態において、ピン端子202を組み込んだ第1のバスバー要素204を使用して、パワーコネクタシステム100の流体流路および電気経路の両方を画定する。第1のバスバー要素204は、ピン端子202のための流体および電気の両方の供給を分散させる。電力は、ソケット端子302を通して第2のバスバー要素304に供給される。流体は、流体マニホルド306に供給される。
【0040】
図12は、嵌合状態のパワーコネクタシステム100の一部の断面図である。図12は、例示的な実施形態による冷却システム110を示す。図示の実施形態において、ピン端子202を組み込んだ第1のバスバー要素204は、パワーコネクタシステム100の電気経路を画定する。しかしながら、流体流路は、ピン端子202を通して流体マニホルド306に接続された別個の流体マニホルド500によって画定される。第1のバスバー要素204は、ピン端子202のための電気の供給のみを分散させ、流体の供給は分散させない。電力は、ソケット端子302を通して第2のバスバー要素304に供給される。流体は、ピン端子202を通して流体マニホルド306に供給され、ピン端子202およびソケット端子302を冷却するために使用される。
【0041】
図13は、例示的な実施形態による冷却システム110を示すパワーコネクタシステム100を示す。バッテリなどの一連の部品106が示されている。部品106は、ピン端子202およびソケット端子302を用いて接続されたバスバー要素を使用して、直列に電気的に接続される。冷却システム110は、冷却マニホルド600を使用して、並行して冷却を行う。例えば、冷却マニホルド600は、部品106のそれぞれに並列に接続されている。
【0042】
図14は、例示的な実施形態による冷却システム110を示すパワーコネクタシステム100を示す。バッテリなどの一連の部品106が示されている。部品106は、ピン端子202およびソケット端子302を用いて接続されたバスバー要素を使用して、並列に電気的に接続される。冷却システム110は、冷却マニホルド700を使用して、並行して冷却を行う。例えば、冷却マニホルド700は、部品106のそれぞれに並列に接続されている。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
【外国語明細書】