CN103201912B - 直列式接保险丝的连接器 - Google Patents

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Abstract

直列式接保险丝的连接器(102)包括外壳体(106)和设置在该外壳体中的保险丝子组件(210)。保险丝子组件(210)包括被构造成接合配电模块的第一导电体的配合端子(206)和与保险丝导体联接的内端子，所述保险丝导体与所述电子装置电联接。配合端子(206)和内端子被成形为以接收保险丝(212)从而联接所述配合端子(206)和所述内端子。由配电模块供给的电流在所述保险丝子组件接收保险丝(212)时穿过保险丝子组件(210)传送，所述保险丝子组件(210)的配合端子(206)穿过所述壳体(106)的前端(108)中的开口(200)与所述配电模块的第一导电体配合。保险丝(212)穿过所述前端可从所述保险丝子组件(210)移除。

Description

直列式接保险丝的连接器
技术领域
本发明涉及一种连接器组件，例如用于高压应用中的连接器组件。
背景技术
用于减少环境污染而增加的燃料成本和增加的付出已经将汽车工业引向电动和混合动力电动车辆(HEV)。这些车辆的一个设计方面是考虑高的操作电压。因此，这些车辆的特定部件必须设计成适应高的电压。这些车辆的电子装置包括一些部件，该部件在高压下操作并且要求包括连接器的高压路径。例如，一些已知的电动车辆组件包括电子负载，例如空调压缩机、辅助加热器等，它们使用高达600伏特的电压操作。
在使用高压的连接器应用中，对于给用户提供安全并且防止破坏其它组件部件和连接器自身存在特殊要求。例如，如果连接器在有源(active)高压电力下没有配合，就在这时，高压连接器的配合导体断开，高压电力可对连接器产生严重破坏。因此，在一些申请中，高压互锁(HVIL)回路用来保护连接器及其它组件部件使之免受由于高压电力引起的损坏。HVIL回路控制高压电力以使得高压电力在高压导体的配合和解除配合处不是有源的。在具有HVIL回路的连接器组件中，高压导体的配合和解除配合的顺序以及HVIL触头的配合和解除配合受到控制以防止伤害用户或破坏部件。例如，HVIL回路可保证高压导体在HVIL触头之前以及因此在启动高压电力之前配合以及，HVIL触头解除配合，其在高压导体的解除配合之前(和在优选的延迟之后)停用高压电力。
由于缺乏替代的放置选择方案，一些已知的高压系统在配电模块中提供了保险丝。配电模块包括电源，例如电池，其将电力供给到电子装置。将保险丝放置在配电模块内或替换配电模块内的保险丝典型地要求打开模块的盖子并且移除模块内的一个或多个部件。例如，保险丝在模块内会是不容易接近的。
发明内容
本文描述的直列式接保险丝的连接器(in-linefusedconnector)提供了解决方案。该连接器包括具有前端的外壳体和保险丝子组件。保险丝子组件设置在外壳体中。保险丝子组件包括构造成接合配电模块的第一导电体的配合端子，以及与接保险丝的导体联接的内端子，所述接保险丝的导体构造成与电子装置电联接。所述配合端子和所述内端子被成形为接收保险丝以电联接配合端子和内端子。由配电模块供给的电流在当保险丝子组件接收保险丝时通过保险丝子组件传输并且保险丝子组件的配合端子通过壳体前端中的开口与所述配电模块的第一导电体配合。保险丝是可通过前端从保险丝子组件移除的。
附图说明
现在将参照附图通过示例的方式描述本发明，其中：
图1是解除配合的连接器组件的一个实施例的透视图；
图2是直列式接保险丝的连接器的一个实施例的前侧透视图；
图3是由配合的连接器组件形成的供电电路和互锁电路的一个实施例的电路图；
图4是图2所示的保险丝子组件的一个实施例的透视图；
图5是图4所示的保险丝子组件的分解视图；
图6是图1所示的导体和图2所示的保险丝子组件的一个实施例的透视图；
图7是根据一个实施例的内壳体子组件的分解视图；
图8是图1所示的连接器的一个实施例的分解视图。
具体实施方式
图1是解除配合的连接器组件100的一个实施例的透视图。在一个实施例中，连接器组件100是高压连接器组件。例如，连接器组件100能够在至少42伏特，至少600伏特的电压下，或在更小的电压下，传输电力或电流。连接器组件100可用于车辆中，例如汽车，以在汽车的两个或更多电子装置或模块之间传输电流。
连接器组件100包括直列式接保险丝的连接器(in-linefusedconnector)102和插头子组件104。直列式接保险丝的连接器102和插头子组件104配合以在它们之间传输相对高电压的电力。插头子组件104例如通过安装到汽车中的装置的外表面可以成为配电模块的一部分，其中所述装置包括或用作向一个或多个电子装置提供电流的电源。所述直列式接保险丝的连接器102与一个或多个电子装置联接并且与插头子组件104配合以联接电子装置与配电模块。
直列式接保险丝的连接器102被称为“直列式的”，因为连接器102与插头子组件104配合以建立接保险丝的导电路径，或具有保险丝的导电路径，该导电路径从插头子组件104延伸通过连接器102到与连接器102联接的电装置。电子装置接收由配电模块供给并且传送通过配合的连接器组件100的电流并且由该电流供电。作为一个例子，电子装置可包括空调单元、加热单元以及设置在汽车内的其它装置。
在示出的实施例中，连接器102包括外壳体106，其纵向地延伸在前端108和相反的后端110之间。前端108接合并配合插头子组件104。在示出的实施例中，若干电缆112延伸通过外壳体106的后端110。电缆112包括封闭在绝缘护套116内的导体114、124。导体114、124与一个或多个电子装置电联接。由于接保险丝的导体114与保险丝电联接，因此导体114可称为接保险丝的导体114。由于在一个实施例中，导体124没有与保险丝电联接，导体124可称为馈通(feed-through)或未接保险丝的导体。
插头子组件104限定了一罩壳，该罩壳围绕插头子组件104安装到其上的配电模块的若干导电体。导电体包括互锁导体118和第一和第二供电导电体120。如下所述的，互锁导体118与连接器102的端子配合以闭合互锁电路，并且供电导电体120与连接器的其它端子配合以闭合供电电路。互锁电路控制何时电流通过供电电路进行供给。例如，在一个实施例中，插头子组件104安装到其上的配电模块仅当互锁电路闭合时才通过供电电路传输电流。
图2是直列式接保险丝的连接器102的一个实施例的前侧透视图。连接器102的外壳体106的前端108设置有配合开口200。插头子组件104的导电体(图1所示)通过外壳体106的配合开口200与连接器102的导电端子配合。
在示出的实施例中，连接器102的导电端子包括互锁端子202和两个配合端子204、206。可替代地，端子202、204、206中的一个或多个的数量可设置为不同的。互锁端子202是单个的导电体或分路器(shunt)，其包括多个配合延伸部208。配合延伸部208与插头子组件104(图1所示)的互锁导体118(图1所示)配合以闭合上述互锁电路。
配合端子204、206包括馈通配合端子204和接保险丝的配合端子206。配合端子204、206是与电缆112的导体114、124(图1所示)电联接的导电体。配合端子204、206与插头子组件104(图1所示)的供电导电体120(图1所示)配合以闭合上述供电电路。电流通过配合的端子204、206供给以为与连接器102联接的电装置供电。
连接器102包括至少部分地置于外壳体106内的保险丝子组件210。保险丝子组件210提供了接保险丝的导电路径，其延伸通过连接器102到与该连接器102联接的一个或多个电装置。在示出的实施例中，保险丝子组件210包括接保险丝的配合端子206和保险丝212。如所示和以下所述的，接保险丝的配合端子206与保险丝212电联接以使从插头子组件104传输到接保险丝的配合端子206的电流在流过至少一个电缆112至电装置之前先流过保险丝212。
保险丝212对电装置提供额外的保护。例如，当通过保险丝212供给的电流的量值或能量超过与电装置相关的阈值时，保险丝212可标定为故障，或“烧断”。该阈值可足够低以使在没有烧断保险丝212的情况下流过保险丝212的电流不会损坏电装置。当保险丝212烧断时，由保险丝子组件210提供并且使接保险丝的配合端子206与电装置电联接的导电路径断开或打开，以防止电流继续流到电装置。
在示出的实施例中，保险丝子组件210可移除地接收保险丝212。通过“可移除地接收”，它意味着保险丝212可从保险丝子组件210移除并且可替换为另一个保险丝212。例如，在第一保险丝212烧断之后，联接接保险丝的配合端子206与电装置的导电路径断开。第一保险丝212可从保险丝子组件210手动地移除并且用没有烧断的第二保险丝212置换以重新建立接保险丝的配合端子206与电装置之间的导电路径。
在示出的实施例中，保险丝212被移除后，新的保险丝212通过外壳体106的前端108中的开口200被装入到保险丝子组件210中。诸如为具有向上延伸的弹性指状部或突起的平坦的主体一样的工具，可通过开口200手动地插入到保险丝子组件210中并进入到保险丝212之下的间隙中以抓住保险丝212并将其从保险丝子组件210中拉出。新的保险丝212可手动地插入到保险丝子组件210中。
图3是由配合的连接器组件100形成的供电电路302和互锁电路300的一个实施例的电路图。该电路图示出了连接器组件100是如何控制连接器102和插头子组件104之间的电力传送的。
插头子组件104安装到包括电源306和电力控制模块308的配电模块。替代地，电源306可在配电模块的外部。例如，电源306可位于配电模块的外部，使得电源306和配电模块没有置于相同的共用壳体或封壳内。电源306可以是独立的电流源，例如可再充电的电池。电源306可以是高压电源，例如供给至少15伏特的交流电或至少30伏特的直流电的电池。在另一个实施例中，电源306是供给至少42伏特的直流电直到600伏特的直流电的高压直流电的高压电源。替代地，电源306可供给更大量的高压直流电。
电力控制模块308包含或包括基于逻辑器件，其与电源306连通以控制何时电源306沿着供电电路302传送电流。电力控制模块308可包括微控制器、处理器、微处理器、计算机，和/或在处理器、微处理器或计算机上操作的软件。电力控制模块308与插头子组件104的互锁导体118电联接。电力控制模块308监视互锁电路300以确定何时互锁电路300闭合。例如，电力控制模块308可监视互锁导体118以确定何时互锁导体118与连接器102的互锁端子202配合。如上所述，互锁端子202可以是单个的导电体，例如分路器，其在互锁端子202配合互锁导体118时将互锁导体118互相电联接。从而，互锁电路300由互锁端子202闭合。
当互锁电路300闭合时，电力控制模块300命令电源306沿着供电电路302传输电流。相反地，当互锁电路300断开时，电力控制模块308命令电源306停止沿着供电电路302传输电流。在一个实施例中，互锁电路300是高压互锁电路(HVIL)，其控制何时高压电流沿着供电电路302传送。
在一个实施例中，连接器102和插头子组件104配合，使得互锁电路300在与供电电路302断开或闭合的不同时刻断开或闭合。例如，连接器102的互锁端子202可定位成比连接器102的配合端子204、206距前端108更远，使得配合端子204、206与插头子组件104的供电导电体120配合以闭合供电电路302之后，互锁端子202才与互锁导体118配合并且闭合互锁电路300。互锁端子202和配合端子204、206可相似地定位在连接器102中，使得互锁端子202与互锁导体118解除配合(unmate)或从其脱开以断开互锁电路300之前，配合端子204、206与供电导电体120解除配合或从其脱开以断开供电电路302。这种顺序的配合和解除配合导致互锁电路300在供电电路302闭合之前被闭合，且互锁电路300在供电电路302断开之后被断开。这种顺序的配合和解除配合允许沿着供电电路302设置的电子部件，例如电容器，使积聚的电荷充分地放电从而防止供电电路302断开时产生电弧。
作为互锁导体202和配合端子204、206的相对位置的替代或附加，连接器102可包括一个或多个锁闩，以在供电电路302闭合之后闭合互锁电路300并且在供电电路302断开之后断开互锁电路300。例如，回到图1所示的连接器102的讨论，连接器102可包括多级(multi-stage)锁闩122，其在连接器组件100解除配合或脱开期间提供了供电电路302的断开和互锁电路300的断开之间的时间延迟。例如，锁闩122可类似于发明名称为"ConnectorAssemblyWithTwoStageLatch"('"115专利")的美国专利7,811,115中所示和描述的浮动锁闩4。'115专利的全部公开内容通过引用的方式整体并入本文中。锁闩122能使连接器102的配合端子204、206(图2所示)在连接器102的互锁端子202(图2所示)与插头子组件104的互锁导体118解除配合或脱开之后仍保持与插头子组件104的电源导体120配合一段时间。从而，锁闩122致使供电电路302(图3所示)在互锁电路300(图3所示)断开之后保持闭合至少短暂的时间段，以允许供电电路302的电容部件中积聚的电荷放电。
回到图3所示的互锁供电电路300和供电电路302的讨论，连接器102联接于电装置310，例如由配电模块供电的电装置。供电电路302包括多个导电路径，该多个导电路径通过连接器102延伸在插头子组件104的供电导电体120和电子装置310之间。这些导电路径包括接保险丝的导电路径和没有接保险丝的导电路径。接保险丝的导电路径由保险丝子组件210和电联接保险丝子组件210与电子装置310的一个或多个导电体至少部分地提供，导体例如延伸过一个电缆112的导体114。接保险丝的导电路径从接保险丝的配合端子206穿过保险丝212、穿过导体114延伸到电装置310。
没有接保险丝的导电路径由配合端子204和电联接配合端子204与电子装置310的一个或多个导电体例如延伸过另一个电缆112的导体124至少部分地提供。没有接保险丝的导电路径从配合端子204穿过馈通导体124延伸到电子装置310。
当互锁电路300和供电电路302闭合时，电源306给送电流通过供电电路302和保险丝子组件210以为电子装置310供电。保险丝子组件210的保险丝212保护电子装置310免受电流异常带来的损害，因此电子装置310不会由于电流尖脉冲或电涌而损坏。如上所述，如果保险丝210烧断，那么保险丝210可手动地替换为新的保险丝210，使得连接器102可再次使用以供给电流到电装置310。
图4是保险丝子组件210的一个实施例的透视图。图5是图4所示的保险丝子组件210的分解图。保险丝子组件210包括保险丝插入件400，其接收保险丝212。在示出的实施例中，保险丝212是圆筒形的保险丝管，其具有位于保险丝212的相反端部上的导电帽406、504(图5所示)。替代地，可使用不同类型的保险丝212。保险丝插入件400在相反的前后端402、404之间延伸。在前端402处，保险丝插入件400包括延伸穿过保险丝插入件400的通道500，502。可以通过通道500、502接近保险丝212的一个端帽406。在后端404处，保险丝212的相反的端帽504(图5所示)暴露在外。
保险丝子组件210包括接保险丝的配合端子206和内端子408。端子206、408包括导电材料，例如一种或多种金属或金属合金，或者由它们形成。如图5所示，端子206、408包括与相应的配合部分508，510联接的联接部分506，512。在示出的实施例中，联接部分506、512中的每个包括相对的弹性指状部514、516(图5所示)，其成形为接收保险丝212的端帽406、504中的一个。
在示出的实施例中，配合端子206的弹性指状部514、516在保险丝插入件400的后端404处或附近接合保险丝212的露出的端帽504。内端子408的弹性指状部514、516在保险丝插入件400的前端402处或附近插入到通道500、502中以接合保险丝212的相反的端帽406。每个端子206、408的弹性指状部514、516被成形和定位成通过卡扣连接来接收保险丝212的一个端帽406、504。例如，每个端帽406、504可比相对的弹性指状部514、516之间的间距稍微大些。保险丝212被接收在保险丝子组件210中时端帽406、504稍微向外偏置弹性指状部514、516，使得端子206、408电联接端帽406、504。当保险丝212装入保险丝子组件210中且与端子206、408联接时，保险丝212将端子206、408彼此电联接。
端子206、408的配合部分508、510包括突出刀片部，其成形为以分别与插头子组件104(图1所示)的一个供电导电体120(图1所示)以及与一个导体114(图1所示)配合。在示出的实施例中，配合端子206的配合部分508接收在保险丝插入件400的侧部通道518(图5所示)中。配合部分508、510在相反的方向上突出。配合端子206的配合部分508在朝向外壳体106(图1所示)的前端108(图1所示)的向前方向上突出，而内端子408的配合部分510在朝向外壳体106的后端110(图1所示)的向后方向上突出。
图6是保险丝子组件210和导体114、124的一个实施例的透视图。接保险丝的导体114可包括插孔端子600，其接收内端子408的配合部分510以电联接接保险丝的导体114与保险丝子组件210。当保险丝212装入保险丝子组件210且配合端子206与插头子组件104的供电导电体120配合时，保险丝子组件210提供一接保险丝的导电路径，其延伸通过配合端子206、通过保险丝212并通过内端子408。在图1所示的插头子组件104的实施例中，下部的供电导电体120是一插孔，其成形为接收配合端子206的配合部分508。流过该导电路径的电流可经由接保险丝的导体114传输到电装置(例如图3所示的电装置310)。
在示出的实施例中，馈通导体124与导电端子602联接，该导电端子602被接收在由插头子组件104(图1所示)的上供电导电体120(图1所示)限定的插孔中。馈通导体124提供延伸通过连接器102的没有接保险丝的导电路径，或没有包括保险丝的导电路径。馈通导体124可提供电流从电装置310(图3所示)返回到配电模块(图3所示)的返回流动路径。
图7是根据一个实施例的内壳体子组件700的分解图。图8是连接器102的一个实施例的分解图。在一个实施例中，内壳体子组件700包括在连接器102(图1所示)内以提供电磁屏蔽。替代地，内壳体子组件700可没有设置或包括在连接器102中。内壳体子组件700包括至少部分地设置在导电电磁屏蔽件704内的内壳体702。内壳体702可以是介电体，其在相反的端部706、708之间延伸且限定了端部706、708之间的内室710。
保险丝子组件210(图2所示)可设置在内室710内。在示出的实施例中，插头子组件104(图1所示)的供电导电体120(图1所示)通过前部开口712与连接器102(图1所示)的配合端子204、206(图2所示)配合，其中所述前部开口712设置在内壳体702的前端706处并提供了进入内室710的入口。电缆112(图1所示)和/或导体114、124(图1所示)可通过设置在内壳体702的后端708处且由后端708框住的后部开口714从内壳体702伸出。如图8所示，内壳体子组件700通过外壳体106的前端108被插入到连接器102的外壳体106中。
屏蔽件704包括一种或多中导电材料，例如金属或金属合金，或者由其形成。屏蔽件704在相反的端部716、718之间延伸并且在端部716、718之间限定了内室720。内壳体702至少部分地接收在屏蔽件704中，例如通过穿过前端716将内壳体702插入到内室720中。
屏蔽件704提供了电磁屏蔽以保护设置在连接器102(图1所示)附近的其它电子部件免受电磁干扰(EMI)。例如，屏蔽件704可电联接到插头子组件104(图1所示)的接地触头或端子(未示出)，该接地触头或端子与车辆的接地基准或底盘电结合。当高压电流(或其它电流)流过保险丝子组件210(图2所示)和导体114、124(图1所示)时产生的电磁干扰由屏蔽件704的导电体收集并且经由插头子组件104的接地触头或端子传送到接地基准或车辆底盘。
本文描述的主题提供了直列式接保险丝的连接器的若干实施例，所述直列式接保险丝的连接器与插头子组件配合以闭合互锁电路，例如高压互锁电路(HVIL)，和供电电路，例如高压供电电路。连接器电联接外部的电子装置与将电流供给到电装置的配电模块。在一个实施例中，所述装置仅通过连接器与所述配电模块电联接。配电模块可布置成同时将电力供给到若干电子装置。例如，若干连接器可同时或在不同的时间与配电模块的不同的插头子组件配合或者与其脱开，以从用于不同的电子装置的配电模块获得电力。在连接器中的保险丝可容易由操作员通过连接器的前端替换。替代地，保险丝可通过连接器的另一个开口替换。
在此描述的各种部件的尺寸、材料类型，取向，以及各种部件的数量和位置是用来限定某些实施例的参数，以及决不是限制并且仅是本发明的主题的如果实施例的例子。在权利要求的精神和范围内的许多其它实施例和改型对本领域内的技术人员而言在回顾了以上描述时是显而易见的。本发明描述的主题的范围因此参照所附的权利要求以及与该权利要求的主题等同的等同物的整个范围一起进行确定。在所附的权利要求中，术语“包括(including)”和“在其中(inwhich)”被用作各自的术语“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的通俗易懂的英文的等同物。此外，在以下的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不是用来对它们的对象施加数字要求。进一步地，以下权利要求的限制被写成装置+功能形式并且不是用来基于35U.S.C.§112,第六段进行解释，直到这些权利要求限制明确使用术语“用于...的装置”，其中省略部分为没有进一步结构的功能的陈述。

Claims (6)

1.一种直列式接保险丝的连接器(102)，包括：
具有前端(108)的外壳体(106)；以及
设置在所述外壳体(106)中的保险丝子组件(210)，所述保险丝子组件(210)包括构造成接合配电模块的第一导电体(120)的配合端子(206)和构造成与接保险丝的导体(114)联接的内端子(408)，所述接保险丝的导体构造成与电子装置(310)电联接，所述配合端子(206)和所述内端子(408)被成形为接收保险丝(212)以电联接所述配合端子(206)和所述内端子(408)，其中，由所述配电模块供给的电流在所述保险丝子组件(210)接收所述保险丝(212)时通过所述保险丝子组件(210)传送，所述保险丝子组件(210)的配合端子(206)通过所述外壳体(106)的前端(108)中的开口(200)与所述配电模块的第一导电体(120)配合，进一步地，其中所述保险丝(212)能够通过所述前端(108)从所述保险丝子组件(210)移除，
其中所述连接器进一步包括互锁端子(202)，该互锁端子设置在所述外壳体(106)内，并且构造成闭合控制流过所述连接器(102)的电流的互锁电路(300)，并且其中
所述互锁端子(202)在所述外壳体(106)内相对于所述保险丝子组件(210)定位为使得在所述保险丝子组件(210)与所述配电模块的第一导电体(120)配合之前，所述互锁端子(202)与所述配电模块的互锁导体(118)配合。
2.根据权利要求1所述的连接器(102)，其中，所述外壳体(106)的前端(108)限定了开口(200)，该开口提供了接近所述保险丝子组件(210)和所述保险丝(212)的入口。
3.根据权利要求1所述的连接器(102)，其中，所述保险丝子组件(210)在所述配合端子(206)和所述内端子(408)之间可移除地接收所述保险丝(212)，使得所述保险丝(212)能够在没有将所述保险丝子组件(210)从所述外壳体(106)取出的情况下而从所述保险丝子组件(210)移除。
4.根据权利要求1所述的连接器(102)，其中，当所述保险丝子组件(210)接收所述保险丝(212)并且电联接所述配电模块和所述电子装置(310)时，所述保险丝子组件(210)闭合包括所述配电模块和所述电子装置(310)的供电电路(302)。
5.根据权利要求1所述的连接器(102)，其中，在所述互锁端子(202)与所述配电模块的互锁导体(118)配合时，所述互锁端子(202)闭合高压互锁电路；在所述保险丝子组件(210)接收所述保险丝(212)并且与所述配电模块和电子装置(310)配合时，所述保险丝子组件(210)闭合高压供电电路。
6.根据权利要求1所述的连接器(102)，进一步包括设置在所述外壳体
(104)内的导电的电磁屏蔽件(704)，并所述保险丝子组件(210)设置在所述屏蔽件(704)内。
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