CN103112413A - 用于并行配线电路的可扩展连接系统 - Google Patents

Abstract

一种用于并行配线电路的可扩展连接系统。一种高压连接器系统包括用于连接到第一电子设备的第一联箱、连接到第一联箱的第一连接器、连接到第二电子设备的第二联箱、连接到第二联箱的第二连接器、以及连接第一连接器和第二连接器的多条配线。第一联箱包括第一多个联箱端子，其被电气连接在一起以使得高压电流被分为多个子电流。第二联箱具有第二多个联箱端子，其被电气连接在一起以使得多个子电流被结合在一起以重新形成第一高压电流。

Description

用于并行配线电路的可扩展连接系统

发明背景

技术领域

本发明涉及用于高压应用中的电气连接系统，并特别涉及用在混合动力交通工具中的电气连接系统。

背景技术

电动交通工具和混合动力交通工具正在变得越来越普遍。这样的交通工具通常设有高压电池以及电动的、电池驱动电动机。此外，这些交通工具通常设有变换器、发电机、配电箱和其他的高压组件。

电动交通工具和混合动力交通工具需要工作在高电压和150安培到400安培之间的高电流下的电气连接系统。这样的连接系统通常包括高规格的配线，所以可能表现为非常的不灵活，使得很难被集成到所述交通工具中。较粗的配线对于热耗散往往是有些低效的。高电流和高热量的需求需要使用铜配线，其比例如铝的金属更昂贵以及更重。在电动交通工具的和混合动力交通工具中减轻重量是特别重要的。

因此，需要用于电动交通工具和混合动力交通工具的应用中的改进的电气连接系统。

发明内容

本发明通过在至少一个实施方案中提供在电动交通工具和/或混合动力交通工具中用于电气连接电子设备的高压连接器系统，解决了现有技术中存在的一个或多个问题。该系统还包括用于连接到输出第一高压电流的第一电子设备的第一联箱（header）、连接到第一联箱的第一连接器、用于连接到接收第一高压电流的第二电子设备的第二联箱、连接到第二联箱的第二连接器、以及连接第一连接器和第二连接器的多条配线。第一联箱包括第一多个联箱端子，其被电气连接在一起以使得第一高压电流被分为多个子电流。第一连接器具有第一多个连接器端子，以使得在第一多个连接器端子的每个连接器端子与第一多个联箱端子中的联箱端子具有电气接触。第二联箱具有第二多个联箱端子，所述第二多个联箱端子被电气连接在一起，以使得多个子电流被结合在一起以重新形成第一高压电流。第二连接器包括第二多个连接器端子，以使得第二多个连接器端子中的每个连接器端子与第二多个联箱端子中的联箱端子具有电气接触。最后，多条配线中的每条配线将第一多个连接器端子中的连接器端子电气连接到第二多个连接器端子中的连接器端子。

在另外的实施方案中，设有高压连接器系统。该系统还包括用于连接到输出多个高压电流的第一高压电子设备的第一联箱、连接到第一联箱的第一连接器、用于连接到接收多个高压电流的第二电子设备的第二联箱、连接到第二联箱的第二连接器、以及多条配线。第一联箱包括第一多个联箱端子。多个联箱端子中的联箱端子被电气连接在一起，以使得多个高压电流中的每个高压电流都被分为一组子电流。第一连接器包括第一多个连接器端子。第一多个连接器端子中的每个连接器端子与第一多个联箱端子中的联箱端子具有电气接触。第二联箱包括第二多个联箱端子，其被电气连接在一起，以使得每组子电流都被结合在一起以重新形成多个高压电流。第二连接器包括第二多个连接器端子。第二多个连接器端子中的每个连接器端子与第二多个联箱端子中的联箱端子具有电气接触。每条配线将第一多个连接器端子中的连接器端子电气连接到第二多个连接器端子中的连接器端子。

有利的是，本发明的实施方案容许使用多路较小尺寸的端子以及较小尺寸的多路并行配线，以将高电流从可用接口的一侧传输到另一侧。这与使用较大的端子和单一的较大的配线来传输相同的电流的普通设置形成对比。使用与给定的单一的较大配线具有相同的总横截面积的较小的并行配线，容许更好的散热，从而在超过环境温度的相同温升的条件下比使用单条配线容许传输更高的电流。在AC电流的情况下，由于集肤效应，与给定的单一的较大的配线具有相同的总横截面积的并行配线具有更大的有效横截面积。类似地，使用较小的多个端子，通过提供更大的散热表面，同样容许更好的散热并容许更大的配线接触表面。最后，由于较小的配线相对容易操纵，所以可实现所述连接系统的简单实施。

附图说明

图1是纳入了高压连接器系统的实施方案的混合动力交通工具的示意图；

图2A和2B是高压连接器系统的实施方案的示意图；

图3A、3B、3C以及3D是展示联箱端子到连接器端子的连接的示意图；

图4A和4B是用于以多个高压电流连接设备的高压连接器系统的示意图；

图5是用于将电子设备连接到多个其他设备的高压连接器系统的示意图；

图6是适用于连接三相AC设备的高压连接器系统的示意图；

图7是具有六个联箱端子的联箱的透视图；

图8是具有六个连接器端子的连接器的透视图；以及

图9是具有四个连接器端子的连接器的透视图。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的目前优选的构造、实施方案和方法，其构成了目前发明者所知的实施本发明的最佳模式。图片不一定按照比例。然而，应被理解的是，被公开的实施方案仅为本发明的示例，其可体现为多种的和替代的形式。因此，公开在本实施方案中的具体细节不被解释为限制，而只是作为本发明的任何方面的代表性的基础和/或作为用于指导本领域的技术人员以不同形式使用本发明的代表性的基础。

除了在实施例中，或另外的明确指出，在本说明书中表示材料的量或反应和/或使用的条件的所有数字量被理解为是以描述本发明最宽泛的范围的单词“大约”修正过的。通常优选在所述的数值限制范围内的实践。同样地，除非明确指出不同的，否则：百分比、“部分”、以及比率值都是按权重计算的；作为对于本发明有关的指定用途的适当或优选的一组或类的材料的描述意味着组或类的任何两种或更多的部分的混合同样为适合的或优选的；首字母缩略词或其他的缩写的第一定义适用于本文中所有后续使用的相同的缩写，以及适用于最初定义的缩写的加以适当变动的通常语法变化；以及，除非明确指出不同的，否则，属性的测量将使用相同的属性在之前和之后所参照的相同的技术来确定。

同样应被理解的是，本发明不限制于以下所述的具体实施方案和方法，在具体部件和/或条件下当然可能改变。此外，文中所使用的术语仅用为描述本发明特定的实施方案的目的而不意味着任何形式的限制。

必须指出的是，除非在本文的上下文中清楚地指出，否则在本说明书和所附的权利要求中所使用的单数形式“a（一个）”、“an（一个）”，和“the（所述）”包含复数形式。例如，所提及的单数形式的部件意指包括多个部件。

在此所使用的术语“高压电流”指从100伏或更高的电压中获取的电流。高压电流通常大于或等于100安培。在很多的应用中，高压电流为大约从100安培到大约600安培或更高的电流。应理解，更高的电流需要更粗的配线和更大的端子。

参照图1，提供了纳入了高压连接系统的实施方案的混合动力交通工具的示意图。混合动力交通工具10设有电子设备12至22。发电机12由汽油发动机24所驱动，其用于经由变换器14为电池16充电。类似地，电池16经由变换器20通过将直流电（DC）转换为交流电（AC）为电动机22提供能量。通常，电动机22通过三相电力来运转。配电箱18被用于从电池16为混合动力交通工具中的多种设备提供动力，包括但不限于变换器20。如图1所示，电子设备12至22由连接系统26至34电气连接。可用于一个或多个连接系统26至34的高压连接系统的细节被如下列出。

参照2A、2B、3A、3B、3C和3D，提供了描述用于混合动力交通工具中的电气连接电子设备的高压连接器系统的示意图。图2A是在联箱中使用阳性(male)端子并与两个电子元件电气连接的高压连接器系统的示意图。图2B是在联箱中使用阴性(female)端子并与两个电子元件电气连接的高压连接器系统的示意图。图3A、3B、3C，和3D提供了展示联箱端子到连接器端子的连接的示意图。高压连接器系统40将输出第一高压电流I¹的第一电子设备42电气连接到接收第一高压电流I¹的第二电子设备44。电流可为DC和AC中任一种。通常，第一电子设备42和第二电子设备44运转在电压高于100V以及电流从大约150安培到大约400安培的状态下。在改良的方案中，第一电子设备42和第二电子设备44运转在电压高于大约200V的状态下。高压连接器系统40也包括用于连接到第一电子设备42的第一联箱46、连接到第一联箱的第一连接器48、用于连接到第二电子设备44的第二联箱50、连接到第二联箱50的第二连接器52，以及多条配线54。第一联箱46包括第一多个联箱端子62¹、62²(以60总体指代)，其被电气连接在一起以使得第一电流I¹被分为多个并行的子电流I¹ ₁、I¹ ₂。第一连接器48包括第一多个连接器端子66¹、66²(以64总体指代)以使得在第一多个连接器端子64中的每个连接器端子与第一多个联箱端子60中的联箱端子电气接触。第二联箱50具有第二多个联箱端子72¹、72²(以70总体指代)，其被电气连接到一起以使得多个子电流I¹ ₁、I¹ ₂被结合在一起以重新形成第一电流。第二连接器52包括第二多个连接器端子76¹、76²(以74总体指代)以使得第二多个连接器端子中的每个连接器端子与第二多个联箱端子中的联箱端子电气接触。最后，多条配线54中的每条配线56¹、56²将第一多个连接器端子中的连接器端子电气连接到第二多个连接器端子中的连接器端子。

尽管图2A和2B描述了在其中第一多个联箱端子60和第二多个联箱端子70以及第一多个连接端子66和第二多个连接端子76中的每多个仅包括两个端子的示例，应理解，实际上任何数量的端子可被用于将I¹划分为n个子电流然后再将n个子电流重新结合。通常，n为从2到20的整数。在改良的方案中，n为2到4。

在改良的方案中，配线56¹、56²的横截面积小于能够将第一电流从第一电子设备传送到第二电子设备的单条配线的横截面积。通常，配线56¹、56²的累积的横截面积为能够将第一电流从第一电子设备传送到第二电子设备的单条配线的横截面积的70%到大约130%。如上面所列出的，通过使用与给定的单条较大配线具有相同的总横截面积的较小的并行配线，容许更好的散热，因而，在超过环境温度的相同的温升下，容许比单独的配线传输更高的电流。在AC电流的情况下，具有与给定的单条较大配线相同的总横截面积的并行的配线由于集肤效应而具有较大的有效横截面积。类似地，使用较小的多个端子，可通过提供较大的散热表面也容许更好的散热以及容许更大的配线接触表面2。在高压连接系统中使用的并行配线可容许将一定尺寸的单条铜线由具有相同的累计的横截面积的两条铝线取代。在单条铜线被单条铝线取代的情况下，为传送相同的电流，铝导体的尺寸需要增加50%。例如，单条的95mm²(平方毫米)铜线的额定电流为455A的直流电流，而单条的59mm²的铝线的额定电流为255A的直流电流。因此，两条铝线可传送510A。由这些规范，单条铜线传送4.8A/mm²而两条铝线传送4.3A/mm²。具有累计横截面积为95mm²的两条铝线可传送410A的电流，相对的是，与其具有相同尺寸的铜线可传送450A的电流。因此，铜线可由两条与其具有大约相同横截面积的铝线取代。最后，由于较小的配线相对容易被操纵，所以容许连接系统的简单实施。

参照图3A、3B、3C，和3D，其提供了各种联箱端子和连接器端子的配置的示意图。图3A和3B提供了其中联箱端子62¹、62²、72¹、72²为阳性端子而连接器端子是阴性端子66¹、66²、76¹、76²的示例。图3A和3B提供了其中联箱端子62¹、62²、72¹、72²是阴性端子而连接器端子是阳性端子66¹、66²、76¹、76²的示例。通常，优选的是，连接器端子为阴性连接器，因此端子可被保护性的定位在连接器外壳中，从而提供了应变/引导的特性。在这个变体中，联箱端子为阳性连接器。阳性端子由单个的金属薄片所形成，阴性端子在两个面上接触(也就是与其配对)所述薄片。在这个变体中，阴性端子被端接至单条配线，每一个单独的电路都设有配线并在每一个端部处都设有阴性端子，以及传送预定量的电流。

仍然参照图3A、3B、3C和3D，金属汇流条78被用来将联箱端子62¹和62²连接到一起。相似的是，金属汇流条79被用来将联箱端子72¹和72²连接到一起。在电流被分为多于2个子电流的配置中，汇流条将连接多于两个的联箱端子。

参照图4A和4B，提供了高压连接器系统。图4A是在联箱中使用阳性端子并电气连接两个导电组件的高压连接器系统的示意图。图4B是在联箱中使用阴性端子并电气连接两个导电组件的高压连接器系统的示意图。高压连接器系统80与第一电子设备42电气相连，该第一电子设备42输出多个高压电流I¹至I^m到接收多个高压电流I¹至I^m的第二电子设备44。通常，m为从1到20的整数。在大多数变体中，m为1、2、3、4、5或6。系统还包括用于连接到第一电子设备44的第一联箱46、连接到第一联箱46的第一连接器48、用于连接到第二电子设备44的第二联箱50、连接到第二联箱50的第二连接器52、以及多条配线54。第一联箱46包括第一多个联箱端子62¹至62^2m（以60总体指代）。联箱端子62¹至62^2m的子组被电气连接到一起，以使得每个高压电流Im被分为一组并行的子电流I^m1至I^ms，其中s为整数。通常，s为2、3或4。在很多应用中，如在图4中特别指明地，s为2。第一连接器48包括第一多个连接器端子66¹至66^2m（以64总体指代）。每个连接器端子66¹至66^2m与联箱端子62¹至62^2m接触。第二联箱包括第二多个联箱端子72¹至72^2m（以70总体指代）。联箱端子72¹至72^2m的子组被电气连接在一起，以使得每一组子电流I^m1至I^ms被结合在一起以重新形成多个高压电流I^m。第二连接器52包括第二多个连接器端子76¹至76^2m（以74总体指代）。每一个连接器端子76¹至76^2m与联箱端子72¹至72^2m电气接触。每一条配线56¹至56^2m将第一多个连接器端子64中的连接器端子电气连接到第二多个连接器端子74中的连接器端子。

参照图5，提供了将第一电子设备连接到多个其他设备的连接器系统的示意图。在本变体中，连接器系统80将第一电子设备42连接到多个设备44¹至44^m。应理解，联箱端子62¹至62^2m的子组以及联箱端子72¹至72^2m的子组的电气连接可通过使用在图3A和3B中所指明的汇流条来完成。

参照图6，提供了图4所示的适用于连接三相AC设备的连接系统的具体示例。此示例示出的是，在第一联箱46中的至少6个联箱端子62¹至62^2m、在第二联箱50中的至少6个联箱端子72¹至72^2m、在第一连接器48中的至少6个连接器端子66¹至66^2m、以及在第二连接器52中的至少6个连接器端子76¹至76^2m对于连接三相设备42和44是必需的。

参照图7和图8，提供了其每个都具有6个端子的联箱和连接器的示意图。联箱110包括联箱端子112至124，其被安装在外壳124内的凹部。联箱端子112至124被设计为阳性。连接器130包括连接器端子132至142，其被安装在外壳144中。连接器端子132至142被设计为阴性。配线150至162与连接器端子132至142电通信。

参照图9，提供了具有4个端子的连接器的示意图。连接器160包括连接器端子162至168，其被安装在外壳170内。连接器端子162至168被设计为阴性。配线172至178与连接器端子132至142电通信。

本发明的实施方案被示出和描述时，并不意味着这些实施方案示出并描述了本发明所有的形式。相反的是，在说明书中使用的词语为描述性的词语而非限制性的词语，应理解，在不背离本发明的精神和范围的条件下，可做出多种的变化。

Claims (11)

1.一种高压连接器系统，包括：

用于连接到第一电子设备的第一联箱，所述第一电子设备输出第一高压电流，所述第一联箱包括第一多个联箱端子，所述第一多个联箱端子被电气连接在一起以使得所述第一电流被分为多个子电流；

连接到所述第一联箱的第一连接器，所述第一连接器包括第一多个连接器端子，所述第一多个连接器端子中的每个连接器端子与所述第一多个联箱端子中的联箱端子电气接触；

用于连接到第二电子设备的第二联箱，所述第二电子设备接收所述第一高压电流，所述第二联箱包括第二多个联箱端子，所述第二多个联箱端子被电气连接在一起以使得所述多个子电流被结合在一起以重新形成所述第一电流；

连接到所述第二联箱的第二连接器，所述第二连接器包括第二多个连接器端子，所述第二多个连接器端子中的每个连接器端子与所述第二多个联箱端子中的联箱端子电气接触；以及

多条配线，每条配线将所述第一多个连接器端子中的连接器端子电气连接到所述第二多个连接器端子中的连接器端子。

2.如权利要求1所述的高压连接器系统，其中所述多条配线包括铝线。

3.如权利要求1所述的高压连接器系统，其中所述第一多个连接器端子和所述第二多个连接器端子各自独立地包括阴性连接端子，以及所述第一多个联箱端子和所述第二多个联箱端子各自独立地包括阳性连接端子。

4.如权利要求1所述的高压连接器系统，其中所述第一多个连接器端子和所述第二多个连接器端子各自独立地包括阳性连接端子以及所述第一多个联箱端子和所述第二多个联箱端子各自独立地包括阴性连接端子。

5.如权利要求1所述的高压连接器系统，其中所述多条配线中的每条配线的横截面积小于能够将所述第一电流从所述第一电子设备传送到所述第二电子设备的单条配线的横截面积。

6.如权利要求1所述的高压连接器系统，其中所述第一高压电流为DC电流或AC电流。

7.如权利要求1所述的高压连接器系统，其中所述第一高压电流被分为2个子电流。

8.如权利要求6所述的高压连接器系统，其中所述第一多个连接器端子和所述第二多个连接器端子各自独立地由两个连接器端子构成，以及所述第一多个联箱端子和所述第二多个联箱端子各自独立地由两个联箱端子构成。

9.如权利要求1所述的高压连接器系统，其中所述第一电子设备输出多个高压电流。

10.如权利要求9所述的高压连接器系统，其被配置为将所述第一电子设备连接到多个其他设备。

11.一种高压连接器系统，其包括：

用于连接到第一电子设备的第一联箱，所述第一电子设备输出多个高压电流，所述第一联箱包括第一多个联箱端子，所述多个联箱端子中的联箱端子被电气连接在一起以使得每个高压电流被分为一组子电流；

连接到所述第一联箱的第一连接器，所述第一连接器包括第一多个连接器端子，所述第一多个连接器端子中的每个连接器端子与所述第一多个联箱端子中的联箱端子电气接触；

用于连接到第二电子设备的第二联箱，所述第二电子设备接收所述多个高压电流，所述第二联箱包括第二多个联箱端子，所述第二多个联箱端子被电气连接在一起以使得每组子电流被结合在一起以重新形成所述多个高压电流；

连接到所述第二联箱的第二连接器，所述第二连接器包括第二多个连接器端子，所述第二多个连接器端子中的每个连接器端子与所述第二多个联箱端子中的联箱端子电气接触；以及

多条配线，每条配线将所述第一多个连接器端子中的连接器端子电气连接到所述第二多个连接器端子的连接器端子。

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