CN101111904A - 多层的扁平电气导线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的电气电缆，所述电缆具有能量导线，该能量导线为扁平带状导线的形式并且外面包有绝缘层。为了减少机动车辆中电缆捆束的数量，本发明提出在绝缘层中设置至少两条其他的导线。

Description

多层的扁平电气导线

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的电气电缆，特别是一种机动车辆的电池电缆所用的电气电缆，所述电缆具有电力导线，该电力导线为一扁平带状导线并且外面包有绝缘层。

背景技术

目前机动车辆构造中使用的电池电缆都是具有高电流负载能力的电力电缆。特别对于车辆的电池没有设置在发动机舱内的车辆，电池电缆经常遍及整个车身。因此，在车身的不同部位都可能经常发生抽头从电池电缆上脱落的情况。

因为机动车辆中产生的数据量越来越大，所以在机动车辆内铺设电力电缆的同时还要铺设大量的数据导线。例如，目前很多对于车辆运行非常重要的组成部件都是通过所谓的CAN总线或者LIN总线来定位的。由于必须在车辆上安装大量多分支的电缆捆束，因此，在车辆结构中铺设这些数据传输电缆被证明是很困难的。因为电缆的数量巨大，所以要使得所述这些电缆之间保持彼此分离也是个难题。在布线时，布线的人必须非常小心地确保电缆捆束铺设的正确无误。

不利的是，除了携带电力的导线，还必须要在机动车辆内铺设数据导线，因为这样做意味着更高的费用和布线复杂性以及更高的出错可能性。与集成部件相比，大量的电缆还会带来空间和重量方面的不利影响。

目前，车辆中含有12V和48V的多电压电气系统，除了常用的电池电缆以外，还需要其他的电缆用作电力导线。可用空间的减小和自动化布线方法都要求导线应易于安装并且在安装时能够节省空间。在多电压电气系统中，这样的要求就更加重要，因为每种电池电压都需要一条专门的输送电力的线路布置在整个车身上。在电气系统的不同位置需要设置抽头。使用传统的圆形导线组成的电缆线束，很难满足上述要求。

根据总结出的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于机动车辆的电气电缆，该电缆能够以一种简化的方式同时铺设多条导线。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提出一种用于机动车辆的电气电缆，所述电缆具有电力导线，该电力导线为扁平带状导线形式并且外面包有绝缘层，其特征在于，在绝缘层内还有至少一条附加导线。

电力导线设计为采取扁平带状导线的形式，其原因在于扁平带状导线具有良好的电流负载能力，并且可以很容易地铺设。为了简化机动车辆内的数据通信或者甚至是为了简化多电压电气系统的布线，根据本发明，扁平带状导线被用作附加扁平导线的载体。因此，本发明提出在扁平带状导线的绝缘层内还有至少一条附加导线。然而优选地，应有两条或两条以上的附加导线。附加导线的横截面积可以明显小于电力导线。在铺设扁平带状导线时，数据线、或者不同电气系统电压的电力负载线就可以直接沿车身铺设。这样就降低了布线费用和布线难度，并且节省了所需的空间。

优选地，所述导线应使用固体材料制作成形。这样的导线与由绞线组成的导线相比更容易生产。薄片或长条的扁平形状部分特别适用于所述导线的生产。本发明中优选地使用经软化退火处理后的铝挤压出的铝片或者铝带。

也可以使用切断的导线、电线中抽出的导线甚至碾压后的导线。也可以使用非铁的金属制成的导线，优选铜导线。

要在电缆内正确布置导线，优选的方式是将导线放在绝缘材料制成的载线部内。载线部可以成形为在合适部位接收导线。根据本发明，可以通过这种方法将多个扁平导线连接在一起以形成电缆。载线部是电缆的一个完整部分而不是用来承接多个电缆的电缆管道。载线部和导线在生产过程中进行绝缘处理。这可以通过挤压来实现。导线和/或载线部也可以通过粉末涂敷或者涂漆来进行绝缘处理。

载线部中用于铺设导线的线槽之间可以通过绝缘层隔离。特别地，在同一平面上可以并排铺设两个或两个以上通过绝缘层分离开的导线。为此，本发明提出，在载线部的至少一侧设有沿导线延伸的通过分隔部分隔开的至少两个彼此分离的线槽。

根据本发明，为了能够并排设置多条电缆，还提出载线部可以在其外表面的一侧设置接收部而在外表面的另一侧设置压型，通过这种方式，多个载线部即可在接收部和压型的配合下模块化组装在一起。压型可以是燕尾形压型。对应的接收部包括有与压型相对应的截面形状，也就是说，压型可以以封闭且摩擦配合的方式配合在接收部中。也可以在扣合动作结束后形成接收部和压型。通过这种方式，即可并排铺设两组或更多组电缆。

优选地，扁平带状导线的形状为矩形。也可以采用其他的形状，例如U形、C形、正方形或者T形。由于电力导线采用了扁平带状导线的形式，因此可以用作多个数据导线的载体。在一个有利的实施例中，提出应至少沿扁平带状导线的宽侧面铺设数据导线。附加地或作为备选地，也可以沿其窄侧面铺设数据导线。

多条导线既可以设置为平行于扁平带状导线的平面，也可以上下层叠放置。如果平行放置，载线部会特别适合于绝缘隔离所述导线。

由于机动车辆内电缆捆束的重量正在成为越来越重要的考量因素，因此本发明提出使用铝来制作导线。尽管由于其电流负载能力低，因此铝导线比铜导线具有更大的横截面积，但是却有利于降低费用和重量。但是，本发明也提出可以使用铜来制作导线，这使得在要求导线内的损耗功率尽可能低时，铜就成为非常理想的选择。

沿电力导线针对单条导线分别设置抽头是很有必要的。因此本发明提出来自至少一个导线的抽头设置在绝缘层之外。

为此，本发明提出在导线上下层叠排列时，抽头沿轴线上下游设置。该轴线可以是电缆的纵向轴线，也就是说，可以是电流流动方向上的纵向轴线。抽头，特别是与端子和起动端子接触的抽头，在电缆的轴线上上下游设置。本发明还提出抽头可以平行于电缆布置在同一平面上。该平面可以是电缆的宽侧面。在这种情况下，来自下侧导线的抽头可能在来自上侧导线的抽头的下游位置向上引出，也就是说，这两个抽头基本处在同一平面上。

如果有至少一条导线是光纤形式，那将可以处理特别大量的数据。在较小的弯曲半径下，光纤可能受损，并且在安装光纤时很容易被损坏。因此将光纤铺设在绝缘层内是特别有利的，这样可以使光纤得到很好的保护以避免损坏。

本发明的另一方面在于提供一种用于生产机动车辆用电气电缆的方法，所述方法将扁平导线成形为电力导线，再通过绝缘层将该电力导线绝缘，然后在绝缘层内再放入至少一根附加导线。

从生产成本的角度看，通过将线卷展开后截取铝带或者铝片的方法来制作扁平带状导线特别有利。挤压后的铝带或者铝片卷在卷成铝线卷后很容易运输。生产时，再将铝带或铝片展开并切成扁平带状导线即可。从电线中抽出的扁平导线也可以低成本地加以利用。

绝缘层可以通过挤压、粉末涂敷或者浸染涂漆的方法来应用到导线线束上。

在挤压之前，可以将导线放在载线部的线槽内。这样载线部可以和导线一起进行绝缘处理。从而使得本发明所述的电缆更容易生产。导线之间的绝缘层可以由载线部提供。随着载线部闭合成形，导线即可直接紧贴载线部的壁放置。

同样优选地，应在电缆的至少一端设置抽头。此时每根导线都可以有自己的端子。层叠放置的两条导线的抽头可以在扁平带状导线的纵向轴线上与另一个抽头直接顺序布置。

同样优选地，应在电缆的至少一端设置抽头，使得来自在同一平面上的两条导线的抽头垂直于扁平带状导线的纵向轴线，并排互相平行地设置。

为了能够容易地电连接抽头，或者是为了使通过车身面板的电缆引入特别容易成形，本发明还提出应在电缆的至少一端设置抽头，使得来自至少两条导线的抽头处于与电缆的宽侧面平行的平面上。由于端子设置成与电缆的平面平行，并且优选放置在同一平面内，因此通过车身面板的电缆引入就可以很容易地引入两条导线。扁平带状导线可以在电缆引入部件所在位置紧贴车身面板，这样也就意味着只占用了很小的空间。

端子与导线间通过材料连接进行的固定优选采用摩擦焊接或者多轨焊接(multi-orbital welding)的方法。

下面将参照附图示出的实施例来更详细的描述本发明的这些和其他特点。

附图说明

在附图中：

图1是电气电缆实施例的第一截面图。

图2是电气电缆实施例的第二截面图。

图3是电气电缆实施例的第三截面图。

图4是电气电缆实施例的第四截面图。

图5是电气电缆实施例的平面图。

图6是包括上下游设置的两个端子的电缆的侧视图。

图7是包括上下游设置的两个端子的电缆的第二视图。

图8是包括三个端子的电缆的剖视图。

图9是包括三个端子的电缆的第二视图。

图10是载线部的视图。

图11是生产方法的示意图。

具体实施方式

图1示出了电气电缆1，包括扁平带状导线形式的电力导线2和多根导线4。

所述电力导线2和导线4一起被封装在绝缘层6内。电力导线2优选地由铝片或者抽出的铝线制成。导线4优选由铜制成但也可以使用其他材料。电力导线2优选由铝、铝化合物或者铝合金制成。绝缘层6优选由聚氯乙烯、聚乙烯、树脂材料或者其他非导体材料制成。

导线4设置为与电力导线2的宽侧面平行。这就确保了生产出的电缆具有很薄的结构。

图2示出了另一种电气电缆1，包括被一起封装在绝缘层6内的电力导线2和导线4。导线4并排排列且分为上下两层。通过这种方式还可以达到更高的封装密度。

图3示出了电气电缆1，其中电力导线2具有U形截面。导线4可以设置在U形轮廓内。

图4是电气电缆1的截面图，其中电力导线2具有T形截面。导线4可以是矩形、正方形或者圆形。导线4也可以是光纤。

图5是电气电缆1的一个实施例的平面图。图中示出的是电气电缆1的剖视图，其中电力导线2和数据线4被封装在绝缘层6内。数据线4可以沿着电气电缆1设置在任何需要的位置上。抽头8可以沿着电气电缆1设置在任何需要的位置上。

图6是包括两条导线的分层电缆1的侧面视图。导线2、4上下设置。导线2的横截面积可以为150mm²，导线4的横截面积可以为150mm²。两个导线2、4的外表面被绝缘层6绝缘。在导线2、4之间还设置有附加绝缘层(未示出)。

图中，电缆1设置得很靠近面板10，例如车身面板。端子8b设置在导线4的一个端部处。端子8a包含有引脚12a。引脚与导线4通过摩擦焊接或者多轨焊接(multi-orbital welding)的方法通过材料连接在一起。

可以利用激光在绝缘层6上切割出凹槽。凹槽优选具有最小可小于抽头8上的突起的直径，优选范围在该直径的0.01～10％之间，这样在将抽头8引入凹槽时，其突起的外周表面即可与绝缘材料相接触。

将抽头8引入凹槽并焊接在一起。多轨焊接工具(未示出)开始时在平行于导线2的平面上沿轨道运行并在其垂直面上施压。工件8和1相对运动的轨迹可以是椭圆或者圆形的，其相位角在90°到180°之间。也可能只有抽头8沿轨道运动而电缆1则严格固定在所处位置。抽头8与电缆1的多轨焊接(multi-orbital welding)将抽头8的末端与导线2或者导线4通过材料连接在一起。在抽头8的外周表面或者其上的环形肩部与绝缘材料6之间可以进行材料连接或者封装连接。

由于焊接在一起，抽头8和导线4或者导线2之间材料连接的焊接接口至少穿过抽头8的端面。在焊接期间，绝缘材料6被融化，然后就紧紧地粘在抽头8的外周表面。这就确保了焊接得以密封。

如果抽头8的环形肩部是金属材料，那在环形肩部的靠近绝缘材料6的一侧上的焊接就可以是通过材料连接形成的连接。在焊接期间，由于环形肩部与所述面相对，绝缘材料6在相关面被融化，因此就形成了封闭的焊接接点。

当环形肩部由绝缘材料形成，优选由与绝缘材料6相同的材料形成时，在抽头8与导线4或2的焊接过程中，在环形肩部和绝缘材料6之间通过焊接形成材料连接。这种材料连接形成的连接同样是一种安全可靠的密封焊接方法。

在操作的某一阶段，对多根电缆一起进行多轨焊接(multi-orbital welding)，可以确保位置稳定且可靠的导线之间的连接安全而有利。

如图6所示，端子8a通过紧固件14a紧固到面板10上。紧固件14a(以卡口型紧固件为例)接合模压成形在引脚12a周围的材料。正是因为有了紧固件14a，端子8a材可以直接设置在面板10上，从而获得电缆的引入结构。为了避免导线4和面板10之间发生漏电，在导线4上包有绝缘层16a。

导线2上的端子8b紧邻端子8a设置在其下游位置。导线2设计为能够确保端子8b和端子8a处于同一平面的形状。这样可以减小占用的空间。端子8b与端子8a的结构相同。按照图中所示的方式设置，即可毫无问题地得到多根导线2和4的电缆引入。这种方案下也很容易向引入部分中接线。

图7是图6所示电缆的另一视图。图中可以看出端子8b紧邻端子8a设置在其下游位置。还可以看出端子8设置在导线2、4的纵向轴线上。

图8是电缆1的剖视图。图中可以看到位于载线部上的导线2和导线4a、4b。载线部18和导线2、4都外包有绝缘层6。通过引脚12c-e即可连接到每根导线。引脚12通过材料连接的方式连接到导线2、4。

图9a是图8所示的电缆1在去掉绝缘层6之后的视图。图中可以看到引脚12c和12d彼此平行地设置，垂直于电缆1的纵向方向。引脚12直接在下游设置。由于这样将引脚彼此靠近设置在一起，因此多根导线2、4的电缆引入部分就可以设置在很小的区域之内。

图9b是在图9a的基础上围绕三个引脚增加了绝缘部分16的示意图。引脚12可以在其整个周围包敷材料。绝缘部分16可以包括O形环20。这样就可以达到将车身面板上的电缆引入进行密封的满意效果。

图10示出了载线部18。载线部18上侧有用于安装第一导线的线槽。线槽由具有斜端面地下部被切除的突起22构成。由于有斜端面，因此仅施加很小的力即可将导线压入线槽。在受力不大的情况下，导线一旦被压入，下部被切除的突起即可阻止其从线槽中脱落。

绝缘层24位于上线槽和下线槽之间。下线槽可以用来接收两条导线，在这两条导线之间设有绝缘脊26。在下线槽中，也采用同样的合适端面设计方法来确保将导线压入线槽的捕获机构。

为了将多个载线部18以模块化的形式彼此组装在一起，载线部在其一侧设有燕尾形压型28a。与该压型28a相对应地在另一侧设有接收部28b。接收部28b和压型28a相配合即可并排拼接多个载线部18。

载线部18和插入其中的导线可以一起送入挤压机，以对整个结构进行绝缘处理。

图11示出了生产如实施例所述电气电缆1的方法。从线卷30解卷的铝片32首先通过切分装置34被切分成扁平带状导线。扁平带状导线随后被送入挤压机36以得到电力导线2。除了电力导线2，来自线卷38的导线4也被送入挤压机36。导线4可以是电气电缆也可以是光纤。在挤压机36中，电力导线2和导线4一起被绝缘封装。然后，得到的电缆1被卷成新线卷40。

Claims (24)

1.一种用于机动车辆的电气电缆，其特别用于机动车辆中的电池电缆，

所述电气电缆具有电力导线(2)，该电力导线为扁平带状导线的形式并且外面包有绝缘层(6)，其特征在于：

在绝缘层(6)内设有附加导线(4)。

2.如权利要求1所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述导线(2，4)由固体材料制成。

3.如权利要求1或2所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述附加导线(4)是数据导线。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述导线(2，4)均位于由绝缘材料构成的载线部中。

5.如权利要求4所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述载线部包括通过绝缘层分离开的至少两个线槽。

6.如权利要求4或5所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述载线部的至少一侧包括通过沿导线(2，4)延伸的分隔部分离的至少两个线槽。

7.如权利要求4至6中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述载线部在其一侧外部具有接收部，并在其另一侧外部具有压型，通过所述接收部和压型可以将多个载线部以模块化的方式组装在一起。

8.如权利要求1至7中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

至少一个导线(2，4)的轮廓是矩形的。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述附加导线(4)至少沿着扁平带状导线的轮廓的宽侧面进行设置。

10.如权利要求1至9中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述附加导线(4)并排设置在与所述电力导线平行的平面内。

11.如权利要求1至10中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述附加导线(4)上下层叠设置。

12.如权利要求1至11中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述导线(2，4)由铝或铜制成。

13.如权利要求1至12中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

从至少一条导线(4)上伸出的抽头(8)伸到绝缘层(6)之外。

14.如权利要求1至13中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

在所述导线(2，4)上下层叠设置时，所述抽头(8)沿轴向上下游设置。

15.如权利要求1 4所述的电气电缆(1)，其特征在于：

所述抽头(8)平行于所述扁平带状导线设置在一个平面上。

16.如权利要求1至15中任一项所述的电气电缆(1)，其特征在于：

至少一条导线(4)是光纤的形式。

17.一种用于生产机动车辆用电气电缆(1)的方法，其包括步骤：

形成扁平带状导线作为电力导线(2)；

通过绝缘层(6)对电力导线(2)进行绝缘；以及

在所述绝缘层(6)内引入至少一个附加导线(4)。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：

所述导线(2，4)由成卷的铝带或铝片(12)制成。

19.如权利要求17或18所述的方法，其特征在于：

通过挤压成形在所述导线(2，4)上施加所述绝缘层。

20.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于：

所述导线(2，4)设置在载线部中的线槽内，并且所述载线部和所述导线(2，4)一起进行绝缘处理。

21.如权利要求17至20中任一项所述的方法，其特征在于：

在所述电缆(1)的至少一端处设置抽头，来自上下层叠设置的两条导线(2，4)的抽头沿所述电缆(1)的纵向轴线上下游设置。

22.如权利要求17至21中任一项所述的方法，其特征在于：

在所述电缆(1)的至少一端处设置抽头，来自设置在一个平面内的两条导线(4)的抽头垂直于所述电缆(1)的纵向轴线平行布置。

23.如权利要求17至22中任一项所述的方法，其特征在于：

在所述电缆(1)的至少一端处设置抽头，来自至少两条导线(2，4)的抽头设置在与所述电缆(1)的宽侧面所在平面平行的平面中。

24.如权利要求17至23中任一项所述的方法，其特征在于：

至少将所述抽头通过摩擦焊接或者多轨焊接的方法以材料连接的方式设置在所述导线(2，4)上。

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