CN101179162A - 具有集成电流传感器的功率变换器的连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交通工具的功率变换器的连接器装置。该装置包括一外壳、位于外壳上的多个第一接合结构、位于外壳上的多个第二接合结构和连接到外壳上的多个电流传感器，构造所述第一接合结构以与交通工具的功率变换器上的多个变换器接合结构配合，构造所述第二接合结构以与车辆的电机上的多个电机接合结构配合，并配置所述电流传感器以检测流过车辆的功率变换器和车辆的电机之间的电流。

Description

具有集成电流传感器的功率变换器的连接器

技术领域

[0001]本发明通常涉及一种功率变换器的连接器装置，且更特别涉及一种用于车辆中的功率变换器的连接器装置。

背景技术

[0002]近年来，技术的进步已经在车辆惯用的设计和制造方法中引起了实质性的变化。一个变化包括车辆内部各种电气系统的复杂化。结果，车辆(特别是混合动力车辆)中的电气系统使用不断增大的电功率。

[0003]用于上述交通工具中的许多电器部件(例如，电机)接收来自交流电源的电功率。然而，用于上述应用中的动力源(即，电池)仅配备了直流(DC)电源。因此，被称为功率变换器的装置用于将直流电转换为交流电。

[0004]从功率变换器流向电机的电流一般被监控以确保正常的运行。传统的功率变换器利用一个或多个装配电路和一捆电线将功率变换器连接到电流传感器上，并且依次将电流传感器连接到电机上。所述装配电路和外电路电流传感器增加了功率变换器的总尺寸，而且增加了安装和维修功率变换器的复杂性。另外，因为涉及大功率，一般使用高性能的装配电路，所述装配电路显著增加了交通工具的制造成本。

[0005]因此，希望提供一种具有集成电流传感器的功率变换器的连接器，其能减小功率变换器的尺寸和复杂性。另外，希望提供一种不需要装配电路的功率变换器装置。此外，在接合附图和上述技术领域及背景技术的随后详细说明和权利要求中可以显而易见地得到本发明其他期望的器件和特征。

发明内容

[0006]提供了一种车辆的功率变换器的连接器装置。所述装置包括一外壳、外壳上的多个第一接合结构、外壳上的多个第二接合结构和连接到外壳上的多个电流传感器，构造所述第一接合结构的形状以与交通工具的功率变换器上的多个变换器的接合结构配合，构造所述第二接合结构的形状以与交通工具的电机上的多个电机的接合结构配合，并且构造所述电流传感器以检测在交通工具的功率变换器和交通工具的电机之间流过的电流。

[0007]提供一种车辆驱动系统。所述系统包括车架、致动器、车辆功率变换器和连接器装置，该致动器被连接到具有多个致动器接合结构的车架上。所述连接器装置包括一外壳、多个第一接合结构、多个第二接合结构、连接到外壳上的多条导线和连接到外壳上的多个电流传感器，所述第一接合结构位于外壳的第一侧面上并连接到车辆的功率变换器上，所述第二接合结构位于外壳的第二侧面上，其与致动器上的多个致动器接合结构配合以可拆卸地将外壳附着到致动器上，构造所述各电流传感器以检测在车辆的功率变换器和致动器之间流过相应导体的电流。

附图说明

[0008]以下将接合附图来描述本发明，其中同样的附图标记表示同样的元件，和

[0009]图1是包含功率变换器装置的示例性的车辆的示意视图；

[0010]图2是图1中功率变换器装置的侧视图，图1图示了一功率变换器和连接到该功率变换器上的连接器装置；

[0011]图3是图2中的连接器装置的第一侧面的立体图；

[0012]图4是图2中的连接器装置的第二侧面的立体图；和

[0013]图5是图2中与功率变换器和电机互连的连接器装置的断面侧视图。

具体实施方式

[0014]以下的详细说明实际上仅是示例性的，且并不打算限制本发明或本发明的应用和使用。此外，不打算受出现于现有技术领域、背景技术、概要或以下详细说明中的任何明示或默示理论的限制。

[0015]以下描述的元件或器件被“连接”或“配合”在一起。在此处所使用的，除非明确说明，否则“连接”是指一个元件/器件被直接连接到另一个元件/器件上(或直接和另一元件/器件连通)，而不必是用机械方法连接。同样，除非明确说明，否则“配合”是指一个元件/器件被直接或间接地连接到另一个元件/器件上(或直接或间接地与另一元件/器件连通)，而不必是用机械方法连接。然而，很清楚，虽然两个元件在一个实施例中可以如下被描述为“连接”，而在备选实施例中，同样的元件可以被描述为“配合”，反之亦然。因此，虽然此处所示的示意图描述了元件的范例式排列，但是在实际的实施例中可以存在附加的插入元件、装置、器件或元件。

[0016]图1到图5图示了一种交通工具的功率变换器的连接器装置。所述装置包括具有接合结构的一外壳，构造该接合结构的形状以与交通工具的功率变换器上的接合结构配合来将外壳连接到功率变换器上。所述外壳还具有接合结构，构造该接合结构的形状以与交通工具的电机上的接合结构配合来将外壳连接到功率变换器上。电流传感器被集成到连接器装置中以检测在交通工具的功率变换器和交通工具的电机之间流过的电流。

[0017]图1图示了本发明的一个实施例的交通工具(或“车辆”)10。车辆10包括一底盘12、一车身14、四个车轮16和一电子控制系统18。车身14被布置在底盘12上并基本上包围车辆10的另一部件。车身14和底盘12可以共同形成车架。各车轮16可转动地连接到靠近车身14的各自拐角处的底盘12上。

[0018]车辆10可以是许多不同类型车辆中的任何一类，例如(举例来说)轿车、货车、卡车或运动型车辆(SUV)，并且可以是两轮驱动(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)的。车辆10还可以包括许多不同类型发动机中的任何一种(或许多不同类型发动机的组合)，例如(举例来说)汽油或柴油的内燃机、“混合燃料车辆”(FFV)的发动机(即，使用汽油和酒精的混合物)、气体化合物(例如，氢气和天然气)燃料的发动机、内燃机/电机的混合式发动机(即，“混合动力车辆”)和电机。如本领域技术人员所考虑到的，在一个实施例中，其中车辆10是四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)的，发动机被用机械方法连接到全部车轮上，并且车辆10可以包括图1中未图示的许多附加部件。

[0019]在图1所示的示例性的实施例中，车辆10是混合动力车辆，并且还包括致动器装置20、电池22、变换器装置24和散热器26。致动器装置20包括内燃机28和电机/发电机30，且如在以下详细描述的，变换器装置24被连接到电机30上。本领域技术人员应考虑到，电机30包括一变速器。内燃机28和电机30被集成在一起，以便用机械方法通过一个或多个传动轴32将两者连接到至少一些车轮16上。

[0020]散热器26在车架的外部被连接到车架上，虽然未进行详细图示，所述散热器包括多个冷却通道并且被连接到发动机28和变换器装置24上，该冷却通道中容纳有如水和/或乙二醇(即，防冻剂)的冷却液(即，冷却剂)。

[0021]电子控制系统18与致动器20、电池22和变换器装置24可操作地连通。虽未详细图示，但是电子控制系统18包括各种传感器和车辆控制模块或电子控制器(ECUS)和至少一个信息处理器和/或存储器64，所述信息处理器或存储器包括储存在其里面(或储存在另一个可读取媒介的计算机中)用于执行下述步骤和方法的指令。

[0022]图2更详细地图示了一个实施例的变换器装置24。变换器装置24包括功率变换器34和连接器装置36。在所述的实施例中，功率变换器34包括外壳38(或车架)和流体配流盘40。所述外壳38大致是矩形的，例如，长度在8到15英寸之间，宽度在3到8英寸之间，且高度在3到8英寸之间。在一个实施例中，所述外壳38可以具有大约10升(L)的体积。然而，外壳38的尺寸和形状可以变化。外壳38是由经过热处理的导电材料(如，铝或钢)组成的，并且(虽然未图示)包括形成在其中的空腔和/或流体通道。流体配流盘40被安装到外壳8的一端部上并包括在其中延伸的流体进出口42，并且与外壳38内部的空腔和/或流体通道流体连通。

[0023]虽然未图示，但功率变换器34还可以包括一电容装置和位于外壳38内部的一输入滤波器，以及连接到外壳38上的电源模块和控制器。电容装置可以包括一组导体板或多组导电板，所述导电板按间隔关系布置并被绕成线圈以形成电容器或多联电容器(如一般所理解的)。输入滤波器或电磁干扰(EMI)滤波器可以包括电气地连接到电容装置36内部的电容器(电容器组)上的法拉第线圈。各电源模块装置可以包括具有集成电路的半导体底基(例如，硅基片)，所述集成电路具有多个半导体装置(例如，晶体管和/或开关)。如下所述，控制器可以包括用于控制变换器装置24工作的一微处理器(如一般所理解的)。

[0024]图3、4和5更详细地图示了连接器装置36。应该注意到，图3特别图示了连接器装置36的第一(或上)侧面44(即，如图2所示，朝向并靠近外壳34)，并且图4图示了连接器装置36的第二(或下)侧面46(即，朝向远离外壳34)。图5(以剖面图)图示了与功率变换器34和电机30互连的连接器装置36。

[0025]连接器装置36包括具有许多开口的连接器板48。在图3和4所示的实施例中，连接器装置36包括六个开口50，所述六个开口分成三个开口50为一组的两组来排列。两个矩形的拱起部分52围绕连接器板48中央部位53的相对侧面上的各组开口50从连接器板上延伸。各开口50延伸到相应的拱起部分52的上表面上。电流传感器54被定位在连接器装置36的第一侧面44上的各开口50的内部。在一个实施例中，电流传感器54被构造成具有开口的环形形状，并由磁性材料(即，磁性环)制成。虽然未图示，电流传感器与功率变换器34的控制器和/或交通工具10的电子控制系统18可操作地连通。电流传感器54上的开口基本上与穿过连接器板48的开口50同中心。如在图3中最清楚地图示的，圆柱形导体56通过各电流传感器54的开口以及连接器板48上的开口50延伸。导电的“L形”导电条58被附着到各导体56的上部并且远离连接器板的中央部分53和电流传感器54延伸。侧壁60从连接器装置36的第一侧面44上的连接器板48上延伸以横向包围拱起部分52和连接器板48的中央部分53。

[0026]参见图4和5，在连接器装置36的第二侧面46上，六个圆柱形接合结构62从连接器板48上延伸。如图3所示，各接合结构靠近一个开口50，并且同样以三个接合结构62一组的形式被排列成两组。接合结构62具有延伸到导体56上的开口64，其具有容纳在各开口64的弹簧腔内部的弹簧66。该组接合结构62由从连接器板48上延伸的套筒68横向包围。连接器板48、侧壁60、接合结构62和套筒68可以连接在一起形成连接器板的外壳或框架。

[0027]参见图3和5，导电条58被连接到外壳38上，以可拆卸地将连接器装置36(至少部分地)固定到外壳38上。虽然未图示，应该理解到，导电条被电气地连接到上述的功率变换器34的部件上。

[0028]现在参见图4和5，电机30包括电机外壳70和多个电机插脚72。电机插脚72被连接到电机外壳70上并且包括电机外壳70内部的内腔上的电机绕组的接触面74。虽然未图示，电机绕组的接触面74被电气地连接到电机30内部的导电绕组或线圈上。当电机插脚72从连接器装置36的第二侧面46摩擦地滑入开口54中时，单个电机插脚72与一个相应的接合结构52配合。照此，连接器装置36被用机械方法与功率变换器34和电机30互连。如图5所示，连接器装置36的外壳与功率变换器34的外壳38和电机30的外壳70接触。

[0029]在各接合结构62内部，相应的电机销72接触相应的开口50内部的导体56，以便各电机插脚72通过导体56和导电条58被电气地连接到功率变换器34上。从而，连接器装置36同样电气地将功率变换器34连接到电机30上。

[0030]再参见图1，在行驶期间，通过按交替方式利用内燃机28和电机30和/或同时利用内燃机28和电机30向车轮16提供动力来驱动交通工具10。为了向电机30提供电力，在向电机24传送电力之前，必须从电池22向变换器装置24提供直流(DC)电力，所述变换器将直流(DC)电力转换为交流(AC)电力。

[0031]再参见图5，当电流从功率变换器34流向电机30时，电流通过导体56并被电流传感器54监控。电流传感器54产生被发送到功率变换器34的控制器和/或交通工具10的电子控制系统18的控制信号，所述电子控制系统适当地调节供给到电机30中的电力。

[0032]上述连接器装置的一个优点是，因为电流传感器被集成在其中，所以不需要装配电路来将功率变换器连接到单独的电流传感器上。从而，变换器装置占用的空间减少了，并且当提供简化的且从而更耐用的变换器装置，降低了交通工具的制造成本。另一个优点是，因为功率变换器到电机的紧密的接合度，所以流过变换器和电机之间的电流经历的电阻减小了。结果，交通工具的性能和效率得到了改善。

[0033]其他实施例可以应用混合动力车辆以外的其他种类车辆中的功率变换器的连接器，并与其他电气系统(如，动力转向系统或空调系统)同时使用。变换器的连接器还可以被用于除车辆以外的交通工具(如飞行器和船舶)或任何具有多种电气系统的系统中，所述系统需要在直流(DC)和交流(AC)电之间进行转换。

[0034]当在前述详细说明中已经说明过至少一个示例性的实施例时，应该考虑到，其存在许多变化。还应该考虑到，所述示例性的实施例或示例性的实施例组仅是举例，总之并不打算来限制本发明的范围、适用性或结构。更确切些，前述详细说明给本领域的技术人员提供了用于实施示例性的实施例或示例性的实施例组的适当的路线图。应该理解，在功能和元件排列上可以进行各种变化而不脱离如权利要求和法定的同等内容所阐明的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种交通工具的功率变换器的连接器装置，包括：

一外壳；

位于所述外壳上的多个第一接合结构，构造该接合结构的形状以与交通工具的功率变换器上的多个变换器的接合结构配合；

位于所述外壳上的多个第二接合结构，构造该接合结构的形状以与交通工具的电机上的多个电机的接合结构配合；和

连接到所述外壳上的多个电流传感器，并且配置所述电流传感器以检测在交通工具的功率变换器和交通工具的电机之间流过的电流。

2.如权利要求1所述的装置，其中配置所述第一接合结构以将所述外壳可拆卸地固定到所述交通工具的功率变换器上，并且构造所述第二接合结构以将所述外壳可拆卸地附着到所述交通工具的电机上。

3.如权利要求2所述的装置，还包括连接到所述外壳上的多个导体，各导体与相应的一个第一接合结构和相应的一个第二接合结构互连。

4.如权利要求3所述的装置，其中配置多个电流传感器中的每一个以检测通过相应导体流过相应的第一和第二接合结构之间的电流。

5.如权利要求4所述的装置，其中配置所述外壳和第一接合结构以便当第一接合结构与交通工具的功率变换器上的变换器的接合结构配合时，所述外壳位于大致靠近所述交通工具的功率变换器的外壳处。

6.如权利要求5所述的装置，其中配置所述外壳和第二接合结构以便当第二接合结构与所述交通工具上的电机的电机接合结构配合时，所述外壳位于大致靠近所述交通工具的电机的外壳处。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述电机的接合结构是导电的插脚，并且各第二接合结构具有一开口，确定各第二接合结构的所述开口的尺寸以接收其中一个导电的插脚。

8.如权利要求7所述的装置，其中构造第二接合结构以便当所述第二接合结构与所述导电插脚配合时在第二接合结构的内表面和所述导电插脚之间形成一弹簧腔，并且还包括位于所述弹簧腔内部的一弹簧。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述外壳具有第一和第二相对侧面，第一接合结构位于第一侧面上，并且第二接合结构位于第二侧面上。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述电流传感器具有开口，并且至少一部分导体穿过电流传感器而通过相应的开口延伸。

11.一种交通工具的功率变换器的连接器装置，包括：

一外壳，其具有第一和第二相对侧面；

位于所述外壳的第一侧面上的多个第一接合结构，构造所述第一接合结构以与交通工具的功率变换器上的多个变换器接合结构配合来可拆卸地将所述外壳固定到所述交通工具的功率变换器上；

位于所述外壳的第二侧面上的多个第二接合结构，构造所述第二接合结构以与交通工具的电机上的多个电机接合结构配合来可拆卸地将所述外壳附着到所述交通工具的电机上；

连接到所述外壳上的多个导体，各导体与相应的一个第一接合结构和相应的一个第二接合结构互连；和

连接到所述外壳上的多个电流传感器，配置每个所述电流传感器以检测通过相应的导体流过交通工具的功率变换器和交通工具的电机之间的电流。

12.如权利要求11所述的装置，其中配置所述外壳和第一接合结构以便当第一接合结构与交通工具的功率变换器上的变换器的接合结构配合时，所述外壳位于大致靠近所述交通工具的功率变换器的外壳处。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述电机的接合结构是导电的插脚，并且各第二接合结构具有一开口，确定各第二接合结构的所述开口的尺寸以接收其中一个导电插脚。

14.如权利要求13所述的装置，其中构造第二接合结构以便当所述第二接合结构与所述导电插脚配合时在第二接合结构的内表面和所述导电插脚之间形成弹簧腔，并且还包括位于各弹簧腔内部的一弹簧。

15.如权利要求14所述的装置，其中所述电流传感器是具有开口的磁性环，并且至少一部分导体通过相应的开口而穿过磁性环延伸。

16.一种车辆驱动系统，包括：

一车架；

连接到所述车架上的一致动器，该致动器具有多个致动器接合结构；

一车辆功率变换器；和

一连接器装置，包括：

一外壳，其具有第一和第二相对侧面；

多个第一接合结构，所述第一接合结构位于所述外壳的第一侧面上并且被连接到所述车辆的功率变换器上；

多个第二接合结构，所述第二接合结构位于所述外壳的第二侧面上，并与所述致动器上的多个致动器的接合结构配合以可拆卸地将所述外壳附着到所述致动器上；

连接到所述外壳上的多个导体，各导体与相应的一个第一接合结构和相应的一个第二接合结构互连；和

连接到所述外壳上的多个电流传感器，配置各电流传感器以检测通过相应导体流过所述车辆的功率变换器和所述致动器之间的电流。

17.如权利要求16所述的车辆驱动系统，其中所述车辆的功率变换器还包括一外壳，并且其中所述连接器装置的所述外壳位于大致靠近所述连接器装置的所述外壳处。

18.如权利要求17所述的车辆驱动系统，其中所述致动器还包括一外壳，并且其中所述连接器装置的所述外壳位于大致靠近所述连接器装置的所述外壳处。

19.如权利要求18所述的车辆驱动系统，其中所述致动器是具有导电线圈的一电机，并且所述接合结构是被电气地连接到所述导电线圈上的插脚。

20.如权利要求19所述的车辆驱动系统，还包括一内燃机，所述内燃机连接到所述车架上并且被用机械方法连接到所述电机上。

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