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CN104521075B - 用于车辆装置的互连组件以及互连方法 - Google Patents

用于车辆装置的互连组件以及互连方法 Download PDF

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CN104521075B CN201380039935.4A CN201380039935A CN104521075B CN 104521075 B CN104521075 B CN 104521075B CN 201380039935 A CN201380039935 A CN 201380039935A CN 104521075 B CN104521075 B CN 104521075B
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Abstract

一种用于将车辆装置(300)电连接至电缆或导线的互连组件。该组件包括：装置、附接至导线的端子以及引导壳体(700)。该装置内部容纳有母线连接件(310，320)。所述引导壳体(700)将所述端子通过装置开口(390)从该端子不与所述母线连接件(310，320)连接的未配合位置引导至该端子与所述母线连接件(310，320)电连接的配合位置。所述引导壳体(700)也可用于将电缆屏蔽条带或导线屏蔽条带(790)互连至所述装置壳体(312)的导电部分，以及/或者用于容纳位于所述电缆或导线与所述装置壳体之间的密封件。

Description

用于车辆装置的互连组件以及互连方法
技术领域
本发明涉及车辆内的高压连接件的领域，更加具体而言，涉及用于将供有大功率的汽车装置进行互连的高压连接件。
背景技术
如图1中示意性示出的，电动和混合动力车辆100可包括各种电气装置，如：电池组200以及功率变换器300，该功率变换器将由电池组200提供的直流电转换为交流电，以供电气动力系统400使用。这些电气装置通常通过线束500电气互连，并由电子控制单元600来控制。在现有技术的这些互连组件中，在导线与装置之间要么直接连接在导线端部，要么通过连接器连接。
实际上，导线的端部处会因为压接或焊接而带有凸起。然后凸起被旋拧到母线(busbar)上或旋拧到附接至装置的螺柱上。
可选的是，使安装在导线端部处的连接器与安装在装置上的配对连接器(例如，在导线端部处的连接器为插塞连接器的情况下，该配对连接器为插座)相匹配。例如专利申请US 2008/0026639描述了一种将电池组机械式和电气式互连至功率变换器和/或电动马达的连接器。
带螺纹的电气连接件通常不适用于高压连接件，因为其在很大程度上取决于螺栓拧紧的程度。在触点以及老化方面，带螺纹的电气连接件并不可靠。
通常来说，连接器更为可靠，但是其需要使用插座，而且在插座至电器的连接处会产生连接移位的问题。
本发明的目的在于解决这些缺陷。
发明内容
根据本发明，提供一种互连组件，其用于将电缆或导线电连接到车辆装置。根据本发明的互连组件包括：电气装置，该电气装置具有带有至少一个开口的装置壳体；至少一根导线，该导线的端部设有端子，该端子容纳在适于安装在所述装置壳体上的引导壳体内；其中，所述装置壳体容纳有用于向所述装置供电的至少一个母线连接件，并且其中，所述引导壳体将所述端子通过所述装置开口从该端子不与所述母线连接件连接的未配合位置引导至该端子与所述母线连接件电连接的配合位置。
有利的是，该装置是高压电路的一部分。例如，其可为电池组、变换器、电机、接线盒或任何其他类型的电气组件。在高压电路中，电压的范围可从40V直至800V，这取决于电池的类型以及电池组的数量，电流范围从极低的约10mA直至极高的600A，峰值电流可高达1.5kA。
该装置具有带至少一个开口的壳体。实际上，该装置壳体容纳有至少一个母线连接件，用于向该装置供电。在该装置还未安装到车辆上时，该装置壳体保护待与导线连接的母线连接件。就此而言，母线连接件容纳在装置壳体内部(即，在其内)。
导线或电缆具有设有端子的端部，该端子容纳在引导壳体内并适于安装在装置壳体上。
在该装置壳体中需要有至少一个开口，穿过该开口插入导线端子，以便将导线电连接至母线连接件。这样的开口设计成可插入销、叶片、阳端子或阴端子，或者任何类型的、用来接触位于装置壳体内的母线连接件的端子。母线连接件也可为销、叶片、阳端子或阴端子、或者任何其他类型的可与导线端子配合的连接元件或端子。有利的是，母线连接件与相应的装置极直接电连接。
这一构造的有利之处在于，在装置未连接时，不会有伸出装置壳体之外的任何销或任何其他的连接部件。因此，降低了其安装到车辆之前或之后损坏连接部件的风险。在未连接装置的情况下，可采用插塞来填充/封住开口。
引导壳体通过该装置开口将端子从该端子不与母线连接件连接的未配合位置引导至该端子与母线连接件电连接的配合位置。引导壳体是一种连接器，但是其用途主要是在配对过程中引导导线端子。引导壳体不会使其自身与配合配对件(即，母线连接件)相互干扰。
根据本发明的互连组件可将导线和电缆进行连接，特别是将机动车辆内的高压电缆连接至诸如动力系统的电机、逆变器等电气装置，作为单个互连装置，而不需要将电缆端子旋拧到装置螺柱上。
如果电缆由具有几根导线的导线束构成(例如，用于以直接输出(straight exit)的方式连接两向或三向)，则每一导线都会设有阳端子或阴端子，且引导壳体使得可将这些端子直接插到/配合到相应的母线连接件上，例如，安装在装置中的装置螺柱或任何配对端子。因此，这些电缆端子安装在单独支撑部(即引导壳体)上，该支撑部可附接在装置壳体上。在支撑部和壳体之间可设置密封和屏蔽件。例如，密封性能可达到IP67&IPx9K的要求。
该解决方案的优点在于独特的互连，而且无需具有带螺纹的电连接件。可将互锁件结合在引导壳体内，或者链接至微型开关。
有利的是，所述引导壳体由绝缘材料制成，且所述端子包括绝缘帽。对于将引导壳体设计成使得导线端子不伸出到引导壳体之外(或略微伸出)的实施方式而言，这是特别有利的。这样的构造因而可被设计为满足IP2X的要求。
根据本发明的互连组件在电连接方面与现有技术中最好的连接器具有相同的鲁棒性和可靠性。其还具有减少线束制造者和/或供应者组装时间的优点，而且在维护操作时，也非常容易连接或断开。
与现有技术相比，根据本发明的互连组件还具有部件数量少的优点，这对于制造和物流来说也是更为有利的。
根据本发明的另一方面，本发明涉及一种将至少一根导线连接至电气装置的互连方法。该互连方法包括如下步骤：
-提供至少一根导线、一个导线端子、一个引导壳体、以及一个电气装置，该电气装置具有至少一个开口和一个母线连接件；
-将所述导线与所述端子电连接；
-将所述端子插入到所述引导壳体内；
-将所述引导壳体插入到所述装置的所述开口内，从而通过所述装置开口将所述端子从该端子不与所述母线连接件连接的未配合位置引导至该端子被电连接至所述母线连接件的配合位置；以及
-将所述引导壳体固定至所述装置壳体。
可采用诸如螺栓、插销等的多种固定装置将所述引导壳体固定至所述装置壳体。
通过以下描述和附图，本发明的其他特点和优点将被详述或者变得明显。
附图说明
附图中：
图1示意性地示出了包括具有电池组的高功率电路、功率变换器、电机以及电子控制单元的车辆；
图2A和图2B以立体图的形式分别从上方和下方示意性示出了根据本发明的互连组件的实施例；
图3以立体分解图的形式示意性地示出了图2A和图2B中的互连组件的引导壳体；
图4A至图4E示出了用于安装图2A、图2B和图3所示的引导壳体的电缆组装操作；
图5A和图5B以立体图和分解图的形式示意性地示出了用于图2A和图2B中的互连组件的母线连接件的组装过程。
在各附图中，用相同的附图标记表示相同或类似的元件。
具体实施方式
图2A和图2B示出了根据本发明的互连组件的示例性实施方式。这一互连组件例如为以上参照图1所述的电路的一部分。
图2A和图2B的互连组件包括装置300(例如功率变换器)、线束500以及引导壳体700。这些附图中仅仅局部地、示意性地示出了装置300。示出了两股线束500，分别为2向线束和3向线束。因此，装置300包括两个母线，分别为2向母线310和3向母线320。母线310、320中的每个均包括绝缘支撑部311或321。
图3更加详细地示出了引导壳体700。引导壳体700包括绝缘支撑部710、导电盖720和密封件730。
支撑部710容纳有三个端子740、750和760，以及短接件770。在本实施方式中，端子740、750和760为阳端子或销。绝缘塑料帽755覆盖各端子末端756。端子740、750和760一旦安装到引导壳体700内，就不会伸出(或略微伸出)引导壳体700之外。帽755就会保护端子末端756，以满足IP2X的要求。
每一个端子连接(例如，通过焊接或压接)至相应的导线780(图3中仅示出了一根导线)。各导线780例如由卷绕在绝缘护套782内的导电条带781构成。护套782的端部被剥开，条带的端部插入到对应端子740的压接部741内。在该压接操作之前，将单个导线密封件742以及保持件743滑动到各导线护套782上。
接下来，在压接操作之后，如图4A至图4E所示，将端子740、750和760插入到相应的支撑部空腔711、712和713内(图4A)。将各单个导线密封件742推入并滑动到相应的空腔711、712或713内(图4B)。然后，还使各保持件743在空腔背侧处被推动并滑动。保持件743具有突起，这些突起被设计为与支撑部710的相应孔接合，从而将密封件742保持在相应的支撑部空腔711、712和713内(图4C)。
如图4D所示，屏蔽条带790在支撑部710的背侧滑动，从而覆盖导电盖720的筒形凸缘721。然后将夹圈722旋紧在屏蔽条带上，从而将其保持并且压紧在导电盖720上(图4E)。导电盖720还包括固定板723，该固定板大致垂直于筒形凸缘721延伸。固定板723覆盖支撑部710的固定圈715(参见图3)，并确保屏蔽条带790与其上安装有线束500的装置300之间的电连接。
如图5A和图5B所示，母线320包括绝缘支撑部321、以及三个阴端子330、340、350。各阴端子均由安装在导电板332上的连接部331构成。导电板332例如由至少1.2mm厚的铜的母线片材构成。例如，导电板332可直接与装置300的电极380机械地且电气地连接。
连接部331容纳在绝缘支撑部311或321的通道333内。各通道的远端333具有垂直于通道333的纵向轴线延伸的环形裙部334。在阳端子配合在阴端子330、340或350内的情况下，裙部334保护连接部331的弹性叶片335。
支撑部321还包括两个空腔323，其中每个空腔均容纳互锁端子336。
再回到图2B，支撑部311或321安装在装置壳体312内，从而使得支撑部710的位于引导壳体700的配合前部的配对开口714叠置在通道333上(也参见图3)，并且使得阳端子740、750和760可与相应的连接部331配合。一旦各阳端子740、750和760与相应的连接部331配合，短接件770就与互锁端子336相互作用，从而闭合互锁电路，并触发电源端子740、750和760与连接部332内的供电。
如图2A所示，然后可将固定圈715和固定板723旋拧到装置壳体312上。之后，可看到借助固定装置715、723实现了线束500与装置300之间的机械联接，以及屏蔽条带790与装置300的导电部之间的电联接，而借助端子740、750和760以及位于装置300内的母线310或320通过装置开口390实现了线束导线780与装置300之间的电连接。
根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种互连方法：
-线束500设有至少一根导线780，一个单独的导线密封件742、一个屏蔽条带790以及一个保持件743；
-将端子740、750或760附接至导线780；
-然后将端子740、750或760插入到引导壳体700内，并将单独的导线密封件742和保持件743放置并封锁在引导壳体700后侧的端子740、750或760的后方；
-将屏蔽条带790抽出到固定板723，并将夹圈722固定在屏蔽条带周围；
-将引导壳体700插入到装置开口390内，并使导线端子740、750或760与母线连接件310或320的连接部分331配合；以及
-例如通过旋拧将引导壳体700固定在装置壳体312上。
尽管以上描述示出了示例性实施方式，但应理解的是存在多种变型。例如，根据本发明的组件可包括电机(而不是功率变换器)，或任何类型的电气装置。

Claims (8)

1.一种互连组件，该互连组件包括：
-电气装置(300)，该电气装置具有带有至少一个开口(390)的装置壳体(312)，
-至少一根导线(780)，该导线的端部设有端子(740)，该端子容纳在适于安装在所述装置壳体(312)上的引导壳体(700)内，
其中，所述装置壳体(312)容纳有用于向所述电气装置(300)供电的至少一个母线连接件(310或320)，并且
其中，所述引导壳体(700)将所述端子(740)通过所述开口(390)从该端子(740)不与所述母线连接件(310或320)连接的未配合位置引导至该端子(740)与所述母线连接件(310或320)电连接的配合位置。
2.根据权利要求1所述的互连组件，其中，所述电气装置(300)为用于机动车辆的逆变器或电气动力系统电机，并且所述母线连接件(310或320)直接与至少一个装置电极(380)电连接。
3.根据权利要求1或2所述的互连组件，其中，一屏蔽条带(790)至少部分地环绕所述导线(780)，并且所述引导壳体(700)包括用于将所述屏蔽条带(790)电连接至所述装置壳体(312)的导电部分的导电盖(720)。
4.根据权利要求1所述的互连组件，其中，在所述引导壳体(700)与所述装置壳体(312)之间安装有密封件(730)。
5.根据权利要求1所述的互连组件，其中，所述母线连接件(310，320)由绝缘支撑部(311、321)保护。
6.根据权利要求1所述的互连组件，其中，所述引导壳体(700)由绝缘材料制成，并且所述端子(740，750或760)包括绝缘帽(755)。
7.一种将至少一根导线(780)与电气装置(300)互连的方法，该方法包括以下步骤：
-提供至少一根导线(780)、一个导线端子(740，750或760)、一个引导壳体(700)以及一个电气装置(300)，该电气装置(300)具有至少一个开口(390)和一个母线连接件(310或320)；
-将所述导线(780)与所述端子(740，750或760)电连接；
-将所述端子(740，750或760)插入到所述引导壳体(700)内；
-将所述引导壳体(700)插入到所述电气装置(300)的所述开口(390)内，从而将所述端子(740，750或760)通过所述开口(390)从该端子(740，750或760)不与所述母线连接件(310或320)连接的未配合位置引导至所述端子(740，750或760)与所述母线连接件(310或320)电连接的配合位置；
-将所述引导壳体(700)固定至所述电气装置(300)的装置壳体(312)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电气装置(300)为用于机动车辆的逆变器或电气动力系统电机，并且所述母线连接件(310或320)与至少一个装置电极(380)直接电连接。
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