CN105048227A - 高电压连接器组件 - Google Patents

Abstract

提供一种高电压连接器组件，所述高电压连接器组件可包括：第一连接器，具有第一接合器和识别标记的第一部分；第二连接器，具有所述标记的第二部分以及可被构造成与第一接合器接合的第二接合器。所述第一部分和所述第二部分在所述连接器上可被布置为使得当所述接合器完全接合时所述部分对准以限定所述标记，并且当所述接合器未完全接合时所述部分不对准。所述标记可包括识别第一连接器和第二连接器中的每个的一个或更多个电子可读指示符。所述标记可包括指示接合器接合或者接合器接合不当的标识。

Description

高电压连接器组件

技术领域

本公开涉及在车辆中使用的高电压电池系统的电连接器。

背景技术

诸如电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、轻度混合动力电动车辆(MHEV)或全混合动力电动车辆(FHEV)的车辆包含用作车辆的推进源的牵引电池，诸如，高电压(HV)电池。HV电池可包括用于协助管理车辆性能和操作的组件和系统。HV电池可包括在电池单元端子之间相互电连接的一个或更多个电池单元阵列和互连器汇流条。HV电池和周围环境可包括辅助管理HV电池组件、系统和各个电池单元的温度的热管理系统。

发明内容

一种高电压连接器组件包括：第一连接器，包括第一接合器和识别标记的第一部分；第二连接器，包括所述标记的第二部分以及被构造成与第一接合器接合的第二接合器。所述第一部分和所述第二部分在所述连接器上被布置为使得当所述接合器完全接合时所述部分对准以限定所述标记，并且当所述接合器未完全接合时所述部分不对准。所述标记可包括识别第一连接器和第二连接器中的每个的一个或更多个电子可读指示符。当所述接合器完全接合时，所述连接器可将与第一接合器通信的第一车辆组件和与第二接合器通信的第二车辆组件电连接。当所述接合器完全接合时，所述标记能够被电子地读取，当所述接合器未完全接合时，所述标记不能被电子地读取。所述标记可包括指示接合器接合或者接合器接合不当的标识。

一种用于HV电池的服务断路器组件包括联锁件，所述联锁件与HV电池的电池单元电通信并具有识别标记的第一部分。所述组件还包括主体，所述主体具有可枢转构件，所述可枢转构件安装到所述主体，以在包括接合位置的多个位置之间旋转和平移。所述组件还包括联锁开关，所述联锁开关具有所述标记的第二部分、固定到可枢转构件并被构造成当可枢转构件处于接合位置时与联锁件接合。第一部分和第二部分被布置成使得只有当联锁件与联锁开关接合时所述部分才对准而限定所述标记。所述标记可包括指示用于外部装置的指令的一个或更多个电子可识别标识。只有当联锁件与联锁开关接合时，外部装置才可读取所述电子可识别标识。所述标记可包括指示联锁件与联锁开关接合或接合不当的标识。

一种高电压连接器组件包括：第一连接器，包括接头和识别标记；第二连接器，包括与第一连接器匹配的接孔，并限定对准窗口。所述标记和窗口被布置成使得只有当所述连接器彼此完全匹配时外部装置才能经由所述窗口读取所述标记。所述标记包括识别第一连接器和第二连接器中的每个的一个或更多个电子可读指示符。所述指示符可通过外部装置被电子地读取。第一连接器可包括被构造成在所述连接器没有彼此完全匹配的情况下防止获取识别标记的特征。第二连接器可包括补充标记，所述补充标记被布置成当所述连接器彼此完全匹配时与识别标记对准并形成电子可读指示符。所述电子可读指示符可包括指示所述连接器是否彼此完全匹配的标识。

附图说明

图1是插电式混合动力车辆的示意图。

图2是示出了分离的第一连接器和第二连接器的高电压连接器组件的透视图。

图3是图2的高电压连接器组件的平面图。

图4是示出了接合的第一连接器和第二连接器的图2的高电压连接器组件的平面图。

图5是示出了分离的第一连接器和第二连接器的另一高电压连接器组件的透视图。

图6是图5的高电压连接器组件的平面图。

图7是示出了接合的第一连接器和第二连接器的图5的高电压连接器组件的平面图。

图8A是被示出为处于与牵引电池的一部分接合之前的第一位置的手动服务断路器的透视图。

图8B是被示出为处于与牵引电池的一部分接合之前的第二位置的图8A的手动服务断路器的透视图。

图8C是被示出为处于接合到牵引电池的所述一部分的第三位置的图8A的手动服务断路器的透视图。

图9是用于测试高电压连接器组件的接合状态的算法的流程图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅是示例，其他实施例可采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，可将参照任一附图示出并描述的各种特征与在一个或更多个其他附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。

图1示出了典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意图。典型的插电式混合动力电动车辆12可包括机械地连接至混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14能够作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置16机械地连接至发动机18。混合动力传动装置16还机械地连接至驱动轴20，驱动轴20机械地连接至车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14能够提供推进和减速能力。电机14还用作发电机，并且能够通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量而提供燃料经济效益。由于混合动力电动车辆12可在特定状况下按照电动模式或混合动力模式运转以降低车辆12总的燃料消耗，因此电机14还可减少污染物排放。

牵引电池或电池组24储存并提供可以被电机14使用的能量。牵引电池24通常从牵引电池24中的一个或更多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆)提供高电压DC输出。电池单元阵列可包括一个或更多个电池单元。牵引电池24通过一个或更多个接触器(未示出)电连接至一个或更多个电力电子模块26。所述一个或更多个接触器在断开时使牵引电池24与其他组件隔离，并在闭合时将牵引电池24连接至其他组件。电力电子模块26还电连接至电机14，并且提供在牵引电池24和电机14之间双向传输电能的能力。例如，典型的牵引电池24可以提供DC电压，而电机14可能需要三相AC电压来运转。电力电子模块26可以将DC电压转换为电机14所需要的三相AC电压。在再生模式下，电力电子模块26可以将来自用作发电机的电机14的三相AC电压转换为牵引电池24所需要的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力传动装置16可以是连接至电机14的齿轮箱并且可以不存在发动机18。

牵引电池24除提供用于推进的能量之外，还可提供用于其他车辆电气系统的能量。典型的系统可包括DC/DC转换器模块28，DC/DC转换器模块28将牵引电池24的高电压DC输出转换为与其他车辆负载兼容的低电压DC供应。其他高电压负载(例如，压缩机和电加热器)可直接连接至高电压而不使用DC/DC转换器模块28。在典型的车辆中，低电压系统电连接至辅助电池30(例如，12V电池)。

电池能量控制模块(BECM)33可与牵引电池24通信。BECM33可用作牵引电池24的控制器，并且还可包括管理每个电池单元的温度和荷电状态的电子监控系统。牵引电池24可具有温度传感器31，例如，热敏电阻或其他温度计量器。温度传感器31可与BECM33通信，以提供关于牵引电池24的温度数据。温度传感器31也可位于牵引电池24中的电池单元上或靠近牵引电池24中的电池单元。也可考虑使用不止一个温度传感器31来监控电池单元的温度。

例如，车辆12可以是牵引电池24可通过外部电源36进行再充电的电动车辆，诸如，PHEV、FHEV、MHEV或BEV。外部电源36可连接至电源插座。外部电源36可电连接至电动车辆供电设备(EVSE，electricvehiclesupplyequipment)38。EVSE38可提供电路和控制以调节并管理电能在电源36和车辆12之间的传输。外部电源36可向EVSE38提供DC电力或AC电力。EVSE38可具有用于插入到车辆12的充电端口34中的充电连接器40。充电端口34可以是被构造为将电力从EVSE38传输到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电连接至充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可以调节从EVSE38供应的电力，以向牵引电池24提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块32可与EVSE38配合，以协调向车辆12的电力传递。EVSE连接器40可具有与充电端口34的对应的凹入匹配的插脚。

所论述的各组件可具有一个或更多个相关联的控制器，以控制并监测组件的操作。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由离散的导体进行通信。

电池单元(诸如，棱柱形的电池单元)可包括将储存的化学能转换为电能的电化学电池单元。棱柱形的电池单元可包括壳体、正极(阴极)和负极(阳极)。电解质可允许离子在放电期间在阳极和阴极之间运动，然后在再充电期间返回。端子可允许电流从电池单元流出以被车辆使用。当多个电池单元按照阵列定位时，每个电池单元的端子可与彼此相邻的相对的端子(正和负)对准，汇流条可提供辅助以便于多个电池单元之间串联连接。电池单元还可并联布置，从而相似的端子(正和正或者负和负)彼此相邻。例如，两个电池单元可被布置为正极端子彼此相邻，紧挨着的两个电池单元可被布置为负极端子彼此相邻。在该示例中，汇流条可接触所有的四个电池单元的端子。

可使用不同的电池组构造来处理包括封装限制和功率要求的各个车辆变量。HV连接器可用于将不同的电池组构造中的不同组件和与之邻近的组件连接。当确定用于特定环境的合适类型的HV连接器时，可考虑各种操作要求和条件。例如，可检查操作电压、连接器的环境和装配/安装事项，以协助设计特定的HV连接器的插头和插座部分。当装配车辆中的电路时，有时会出现HV连接器、线束或其他类似连接器的不完全连接。这些不完全连接可能由于操作者错误而发生。操作者可能不能确定连接器是否完全就位。尽管可使用特定的测试方法来检查连接情况，但是与这样的测试相关联的时间在装配和/或安装环境中会是不可接受的。另外，尽管匹配的连接器之间的电路可能是完全的并因此通过传统的连接测试，但是从结构的角度来看，连接器仍有可能没有完全就位、接合或匹配，因此在车辆运行期间，连接器最终可能会分离而引起失效或故障状况。此外，在装配环境中，不仅会希望在整个安装过程中追踪部件和组件，而且还会希望追踪特定的连接器是否完全匹配并将指示特定的连接器是否完全匹配的信号提供给操作者。

图2至图4示出了HV连接器组件的示例。HV连接器组件200可包括插头(maleconnector)202和插座(femaleconnector)204。插头202可包括一个或更多个插脚206。插座204可包括一个或更多个容纳凹入(receivingwell)208。插孔(femalereceptacle)(未示出)可包括在容纳凹入208中。容纳凹入208可被构造成容纳对应的插脚206，并协助完成插脚206与插孔之间的电路。在该示例中，HV连接器组件200可用于形成连接来自两个车辆组件(诸如，充电端口和电力转换模块)的两个分开的线束的内联电路(inlinecircuit)。例如，内联连接可用于将图1的充电端口34与电力转换模块32连接。

插头202可包括识别标记210，识别标记210固定到插头202的外壳212或者由插头202的外壳212限定。识别标记210可包括可由外部装置(未示出)读取的一个或更多个数字可识别项目(例如，电子可读指示符)。例如，识别标记210可包括与插头202相关的信息(诸如，零件编号)或者用于外部装置的指令。识别标记210可具有识别标签(identificationsignature)、快速响应码(QR码)或条形码的形式。对于识别标记210，可使用可包括数字可识别项目的其他形式。外部装置可以是扫描装置并可包括传感器以捕获和/或读取识别标记210。在一个示例中，外部装置可对识别标记210进行扫描，并获取包括在识别标记210中的一组或更多组指令。一组指令可指示外部装置触发指示插头202与插座204接合、就位或者匹配的信号(诸如，音频信号或视觉信号)。另一组指令可指示外部装置触发指示插头202与插座204没有彼此就位或匹配的信号。又一组指令可指示外部装置触发指示插头202与插座204接合或者是否存在故障状况的信号，该信号将被发送到服务器。可考虑使用利用传感器的外部装置的其他示例来读取识别标记210。

插座204可被构造成与插头202匹配，并包括可限定对准窗口220的外壳218。对准窗口220的大小可取决于插头202的识别标记210，并且对准窗口220可以可选地包括一个或更多个阻挡件(blocker)221。例如，对准窗口220可使得只有当插头202与插座204完全匹配时外部装置才能读取识别标记210。在该示例中，除非阻挡件221覆盖住识别标记210的一部分，否则识别标记210可能不可读。相反，外壳218可包括当插头202和插座204部分地匹配时防止获取识别标记210的特征。可选地，插座204可包括位置邻近对准窗口220的补充标记224。在该示例中，补充标记224和识别标记210可包括数字可识别项目，只有当补充标记224和识别标记210正确地对准时外部装置才能读取该数字可识别项目。例如，补充标记224与识别标记210一起可包括一组指令，该指令可指示外部装置触发指示插头202与插座204完全匹配(如图4所示)的信号。

图5至图7示出了HV连接器组件的另一示例。HV连接器组件300可包括插头302和插座304。插头302可包括接头(maleadapter)，诸如，一个或更多个插脚306。插座304可包括一个或更多个容纳凹入308。诸如插孔的接孔(femaleadapter)(未示出)可包括在容纳凹入308中。容纳凹入308可被构造成容纳对应的插脚306，并协助完成插脚306与插孔之间的电路。在该示例中，连接器组件300可位于电池组上，以便于电连接至引导到电力转换模块的高电压线束，诸如，图1的电池组24和电力转换模块32。

插头302可包括识别标记的第一部分310，第一部分310固定到插头302的外壳312或者由插头302的外壳312限定。插座304可被构造成与插头302匹配。插座304可包括识别标记的第二部分314，第二部分314固定到插座304的外壳316或者由插座304的外壳316限定。在该示例中，当插头302与插座304完全匹配时，第一部分310和第二部分314可一起形成识别标记。第一部分310和第二部分314可包括可被外部装置(未示出)读取的一个或更多个数字可识别项目。

例如，识别标记可包括与插头302和/或插座304相关的信息(诸如，零件编号)或者用于外部装置的指令。识别标记可具有识别标签、QR码或条形码的形式。对于识别标记，可使用可包括数字可识别项目的其他形式。外部装置可以是扫描装置并可包括传感器以捕获和/或读取第一部分310和第二部分314。在一个示例中，外部装置可对第一部分310和第二部分314进行扫描，并获取包括在其中的一组或更多组指令。一组指令可指示外部装置触发指示插头302与插座304接合或者匹配的信号(诸如，音频信号或视觉信号)。另一组指令可指示外部装置触发指示插头302与插座304没有彼此匹配的信号。又一组指令可指示外部装置触发指示插头302与插座304接合或者是否存在故障状况的信号，该信号将被发送到服务器。可选地，标签317可邻近第一部分310固定到外壳312。只有当第一部分310与第二部分314没有完全匹配时，该标签才是可见的。标签317可包括识别符(诸如，颜色)，该识别符在被外部装置读取时触发指示故障状况的信号。可使用识别符的其他示例。

手动服务断路器(manualservicedisconnect)是用于电池电动车辆中的HV连接器的另一示例。手动服务断路器可包括机械开关，所述机械开关被构造成在被移除时断开HV电池的电总线中的高电压。在移除服务断路器开关以切断电总线中的高电压的过程中，联锁开关可被断开。可选地，检修盖(accesscover)可在电池总线电中心模块处罩住两个HV电池电缆连接点。检修盖可包括用于防止在移除服务断路器开关之前移除该检修盖的特征。服务断路器开关和检修盖的组合可帮助防止在操作期间接触到高电压。

图8A至图8C示出了可包括服务断路器402的另一HV连接器组件400。服务断路器402可包括主体403、电连接器(未示出)和可枢转构件406。可枢转构件406可包括联锁开关408，联锁开关408可与联锁件410接合。当安装在连接器组件400中时，联锁开关408和电连接器完成电路。可枢转构件406可安装到主体403，以进行旋转和平移。可枢转构件406还可包括把手412，以帮助操纵可枢转构件406。

主体403可包括识别标记的第一部分420，第一部分420固定到主体403或者由主体403限定。可枢转构件406可包括识别标记的第二部分422，第二部分422固定到可枢转构件406或者由可枢转构件406限定。在该示例中，当联锁件410与联锁开关408完全接合时，第一部分420和第二部分422可一起形成识别标记。第一部分420和第二部分422可包括一个或更多个数字可识别项目，当第一部分420和第二部分422正确地对准以形成识别标记时，外部装置(未示出)可读取所述数字可识别项目。

例如，识别标记可包括与服务断路器402的组件相关的信息(诸如，零件编号)或者用于外部装置的指令。识别标记可具有识别标签、QR码或条形码的形式。对于识别标记，可使用可包括数字可识别项目的其他形式。外部装置可以是扫描装置并可包括传感器以捕获和/或读取第一部分420和第二部分422。在一个示例中，外部装置可对第一部分420和第二部分422进行扫描，并获取包括在其中的一组或更多组指令。一组指令可指示外部装置触发指示第一部分420和第二部分422对准并因此联锁开关408与联锁件410接合的信号(诸如，音频信号或视觉信号)。另一组指令可指示外部装置触发指示联锁开关408与联锁件410没有接合的信号。例如，第一部分420和第二部分422均可包括这种类型的指令：该指令使得除非第一部分420和第二部分422正确地对准否则触发指示故障状况的信号。又一组指令可指示外部装置触发指示联锁开关408与联锁件410接合或者是否存在故障状况的信号，该信号将被发送到服务器。

在图8A中，示出了可枢转构件406处于第一位置，在第一位置，可枢转构件406基本上垂直于主体403定向。在该第一位置，联锁开关408和联锁件410没有接合，并且第一部分420和第二部分422没有对准而形成识别标记。可选地且如上所述，第一部分420和第二部分422可分别包括当单独地扫描或读取任一部分时触发指示故障状况的信号的指令。在图8B中，示出了可枢转构件406处于第二位置，在第二位置，可枢转构件406从第一位置旋转，并且基本上平行于主体403定向。在该第二位置，联锁开关408和联锁件410没有接合，并且第一部分420和第二部分422没有对准而形成识别标记。在图8C中，示出了可枢转构件406处于第三位置，在第三位置，联锁开关408和联锁件410接合，使得联锁开关408与联锁件410连接而完成电路。在该第三位置，第一部分420和第二部分422对准，从而当它们作为完整的识别标记被扫描时，外部装置可获取包括在其中的指令，该指令可触发指示完全接合的一个或更多个信号(如上所述)。

现在参照图9，算法总体上由标号500指示。操作502可包括：将包括识别标记的第一部分的第一连接器插入到包括识别标记的第二部分的第二连接器中。如上所述，第一连接器和第二连接器可以是HV连接器。识别标记可包括数字可识别项目。识别标记可具有识别标签、快速响应码(QR码)或条形码的形式。对于识别标记，可使用可包括数字可识别项目的其他形式。在操作504中，用户可检查以确定识别标记的第一部分和第二部分是否已经对准。例如，用户可使用外部装置(诸如，扫描仪)来对识别标记的第一部分和第二部分进行扫描。如果识别标记的第一部分和第二部分没有正确地对准，则可指示用户返回到操作502，以将第一连接器重新插入到第二连接器。如果识别标记的第一部分和第二部分已经正确地对准，则在操作506中，扫描仪可读取包括在识别标记中的一个或更多个数字可识别项目，并可将相应的信号发送到服务器。数字可识别项目可包括例如可指示外部装置触发一信号的指令，该信号指示第一连接器和第二连接器接合或者是否存在故障状况且将被发送到服务器。

可选地，另一组指令可指示外部装置触发指示第一连接器与第二连接器已经匹配的信号(诸如，音频信号或视觉信号)。又一组指令可指示外部装置触发指示第一连接器与第二连接器没有彼此匹配的信号。此外，只有当第一连接器与第二连接器匹配或接合时，外部装置才能读取识别标记的第一部分和第二部分的一个或更多个数字可识别项目。

在此公开的过程、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机/通过处理装置、控制器或计算机实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或者专用的电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以以多种形式被存储为可被控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于永久地存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上的信息以及可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其他磁介质和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，所述过程、方法或算法可利用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机或其他硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合被整体或部分地实现。

虽然以上描述了多个实施例，但是这些实施例不意在描述了权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如前所述，可将各个实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已经被描述为提供优点或在一个或更多个期望特性方面优于其他实施例或现有技术的实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据具体应用和实施方式，可对一个或更多个特征或特性进行折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (5)

1.一种高电压连接器组件，包括：

第一连接器，包括第一接合器和识别标记的第一部分；

第二连接器，包括所述识别标记的第二部分以及被构造成与第一接合器接合的第二接合器，

其中，所述第一部分和所述第二部分在所述第一连接器和第二连接器上被布置为使得：当第一接合器与第二接合器完全接合时所述第一部分与所述第二部分对准以限定所述识别标记，并且当第一接合器与第二接合器未完全接合时所述第一部分与所述第二部分不对准。

2.如权利要求1所述的高电压连接器组件，其中，所述识别标记包括识别第一连接器和第二连接器中的每个的一个或更多个电子可读指示符。

3.如权利要求1所述的高电压连接器组件，其中，当所述第一接合器与所述第二接合器完全接合时，所述连接器将与第一接合器通信的第一车辆组件和与第二接合器通信的第二车辆组件电连接。

4.如权利要求1所述的高电压连接器组件，其中，当所述第一接合器与所述第二接合器完全接合时，所述识别标记能够被电子地读取，当所述第一接合器与所述第二接合器未完全接合时，所述识别标记不能被电子地读取。

5.如权利要求1所述的高电压连接器组件，其中，所述识别标记包括指示接合器接合或者接合器接合不当的标识。