CN107666071B - 用于耦联高压接头的插接装置和具有该插接装置的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将第一高压部件(36)的第一电接头(40)和第二电接头(38)与第二高压部件(46)的第一电接头和第二电接头耦联的插接装置(10)，其中，插接装置(10)具有壳体(16)，在该壳体中布置有用于与第一高压部件(36)的第一电接头(40)和第二电接头(38)耦联的第一对高压接头(18，20)以及用于与第二高压部件(46)的第一电接头和第二电接头耦联的第二对高压接头(12，14)，其中，至少插接装置(10)的第二对接头的第一高压接头(12)和第二高压接头(14)被可相对彼此运动地支承在壳体(16)中。

Description

用于耦联高压接头的插接装置和具有该插接装置的系统
技术领域
本发明涉及一种用于将第一高压部件的第一电接头和第二电接头与第二高压部件的第一电接头和第二电接头耦联的插接装置和一种包括第一高压部件和第二高压部件和按照本发明的插接装置的系统。插接装置具有壳体，在该壳体中布置有用于与第一高压部件的第一电接头和第二电接头耦联的第一对高压接头以及用于与第二高压部件的第一电接头和第二电接头耦联的第二对高压接头。
背景技术
这种插接装置尤其用于安装在高压电池中。高压电池在此例如可以划分成：一个高压储存器部分，该高压储存器部分例如可以含有电池单体或电池模块；和一个电子装置部分，该电子装置部分例如可以含有保险丝、电容器、电池管理系统(BMC)、电池单体管理系统(CMC)、缓冲电池(MMC)或电流接触器。电子装置部件的大部分被安置在一个单独的模块中，该模块称为电池接线盒(BJB)。高压储存器部分尤其可以被安置在一个分开的壳体中。电池接线盒具有用于高压储存器部分的高压接口。该高压接口对应于电池系统的正极和负极，总的系统功率、例如高压储存器部分的电压施加在该正极和负极处。在目前的现有技术中，在高压接口和高压储存器部分之间的连接经由扁平触头和/或经由高压电缆实施并且因此是非常昂贵的。
发明内容
本发明的任务是，这样地改进开头所述类型的插接装置，即实现第一高压部件和第二高压部件的改善的电耦联。
这个任务通过一种具有权利要求1的特征的插接装置、以及通过一种具有权利要求11的特征的系统解决。本发明的具有符合目的的扩展结构的有利的设计方案在其余的权利要求中给出。
本发明基于的认识是，由于部件公差，在插接装置中常常发生插接装置的歪斜，因此高压部件的装配可能是非常昂贵的。通过可运动地支承高压接头可以在最大程度上防止所述歪斜和因此可以改善插接装置。
为了这样地改进这种插接装置，即实现第一高压部件与第二高压部件的特别可靠的耦联，按照本发明规定，至少插接装置的第二对接头的第一高压接头和第二高压接头被可相对彼此运动地支承在壳体中。高压部件尤其可以涉及高压储存器部分和高压电子装置部分，该高压储存器部分尤其可以是第一高压部件，该高压电子装置部分尤其可以是第二高压部件和电池接线盒。高压储存器部分尤其可以构造成机动车的动力电池/牵引电池、尤其是至少部分地被电驱动的机动车的动力电池。
借助于第一高压接头和第二高压接头的可运动的支承可以保证，部件公差在制造高压部件期间可以经由该支承补偿。由于高压接头是可相对彼此运动的，因此可以非常容易地补偿这些公差，这是因为可以以简单的方式和方法使两个高压接头相对彼此运动。因此可以实现一种改善的电耦联，这是因为可以使插接装置的歪斜减小到最低程度。由此可以自动化地和可靠地实施装配，这可以导致安装费用和/或拆卸费用的减少。这可以不仅在制造过程期间而且在维修情况下都实现时间的节省和成本的节省。
在插接装置的一个有利的设计方式中，壳体可以具有：第一壳体部件，该第一壳体部件包括用于第一高压接头的至少局部的电绝缘件；以及第二壳体部件，该第二壳体部件包括用于第二高压接头的至少局部的电绝缘件。由于高压接头具有各自自己的壳体，因此可以保证，高压接头被相互电绝缘地和防触电地支承，和因此例如可以防止短路。此外可以实现对高压接头的可运动的支承。
在一个有利的设计方式中，第一壳体部件和第二壳体部件可以被可相对彼此和相对于壳体的第三壳体部件运动地支承，其中，至少第一对高压接头被布置在第三壳体部件中。借助于这种设计方式可以保证，高压接头可以通过第三壳体部件保护免受环境影响，例如免受飞溅水或灰尘的影响，这是因为高压接头被布置在第三壳体部件内部。第三壳体部件在此尤其可以被构造成像一个至少基本上完全包围高压接头的外壳一样。此外通过第三壳体部件可以实施对第一高压接头和第二高压接头的预定位。
按照另一个有利的设计方式，第一壳体部件和第二壳体部件此外可以被相对于第四壳体部件可运动地支承，其中，第四壳体部件被构造用于在插接装置的插接方向上固定第一壳体部件和第二壳体部件。第四壳体部件尤其可以在插接方向上经由第一壳体部件和第二壳体部件被固定在第三壳体部件上，尤其在此情况下可以实施螺纹连接。通过第四壳体部件因此可以实施对第一高压接头和第二高压接头的运动灵活性的限制。第四壳体部件尤其用于在插接方向上至少部分地固定第一高压接头和第二高压接头。此外实现对两个高压接头的可运动的支承。此外通过第四壳体部件可以更有利地保护插接装置免受环境的影响，这是因为第四壳体部件产生壳体的另一个密封。
在另一个有利的设计方式中，第一高压接头和第二高压接头可以在插接方向上和/或在垂直于插接方向延伸的第一横向方向上和/或在垂直于通过插接方向和横向方向形成的面的第二横向方向上可运动地被支承。因此可以在至少一个空间方向上实现运动灵活性，由此可以实现改善的电耦联。如果实现高压接头在两个空间方向上、尤其是在横向方向和纵向方向上的运动灵活性，和实现在至少一个尤其通过横向方向和纵向方向形成的平面中的转动运动灵活性(3个自由度)，则已经证明是特别有利的和优选的。这种支承被称为浮动支承。借助于这种设计方式在空间的两个维度上实现可运动的支承，由此可以实现特别有利的浮动支承。因此可以保证在较大的部件公差情况下也能够使第一高压部件与第二高压部件可靠耦联。在全部三个空间方向上的运动灵活性，以及具有三个自由度的平移的运动灵活性同样是可能的。在这种设计方式下，高压接头因此总共具有六个自由度，由此可以实现更高的部件公差。
在另一个有利的设计方式中，第一对高压接头可以经由各一个被布置在壳体内部的柔性的导体与第二对高压接头电耦联。柔性的导体尤其可以是编织导线。编织导线也可以借助于焊接，尤其是借助于超声波焊接与高压接头连接。借助于这种设计方式可以在高压接头之一运动期间防止导体损坏，这是因为导体是柔性地构造的。在刚性的实施方式的情况下，可能尤其导致导体折断。因此可以以特别简单和有利的方式和方法提高插接装置的寿命。
按照另一个有利的设计方式，第二对高压接头可以各被构造成用于与第一电接头和第二电接头耦联的销柱，第一电接头和第二电接头被构造成与各自的销柱对应的套筒。同样可能的是，第二对高压接头可以各被构造成用于与第一电接头和第二电接头耦联的套筒，第一电接头和第二电接头被构造成与各自的套筒对应的销柱。销柱例如可以具有10至20毫米、尤其是14毫米的直径，以便可以引导高压电池的高的电压。销柱-套筒接触的优点在于，在大的电流下可以产生高的洛伦兹力，洛伦兹力可以导致插接装置的保持力的减少。与扁平触头相反，在周向接触的情况下，洛伦兹力可以相互抵消。因此可以在同时很小的结构空间的情况下实现非常高的保持力。
按照另一个有利的设计方式，所述销柱中的至少一个销柱在至少一个销柱端部处可以具有电绝缘层。绝缘层尤其可以构造成绝缘罩和在插接方向上被布置在销柱的该端部上。销柱的该端部尤其可以是自由端，该自由端在插装起来的状态下最靠近第二高压部件的第一电接头和第二电接头。此外通过将绝缘罩安置在销柱上可以扩大接触保护，这是因为不再能够接触到销柱的可导电的端部。
同样已经证明是有利的是，第二对高压接头中的至少一个高压接头具有绝缘的外边缘，该外边缘围绕该至少一个高压接头周向地/径向地(radial)布置并且绝缘的外边缘的一个端部在插接方向上比第二对高压接头中的该至少一个高压接头更远地从壳体中突出。这意味着，销柱在外边缘内部"被沉入地"布置并且因此由于这种布置在最大程度上防止可能的接触。借助于这种设计方式可以简单地但仍然可靠地实现接触安全性。第二对高压接头优选构造成销柱。由于第一高压部件的电压、尤其是电池模块的电压施加在第一对高压接头上，因此可以借助于销柱的实施结构实现相对于引导电压的高压接头的简单的接触安全性。这允许插接装置采用显著更紧凑的结构方式，由此可以成本更有利地制造插接装置。
在另一个有利的设计方式中，至少一个绝缘的外边缘可以具有用于定位第二高压部件的第一电接头和/或第二电接头的集成的导向部。借助于这种设计方式可以有利地实现第一高压部件与第二高压部件的更有利的电耦联。尤其是在自动化的装配插接装置的情况下，借助于集成的导向部可以实施第一对高压接头相对于第二对高压接头的预导向、尤其是预定位。借助于这种预定位可以导致处理时间的减少，这是因为实现更进一步改善的装配、尤其是更好的电耦联。
本发明同样涉及一种包括第一高压部件和第二高压部件和按照本发明的插接装置的系统。插接装置的有利的扩展结构可以看作是系统的有利的扩展结构。
附图说明
以下描述本发明的一个实施例。其中:
图1示出按照本发明的插接装置的一个实施例的示意透视图；
图2示出插接装置的一个实施例的另一个示意透视图；
图3示出按照本发明的在安装状态下的插接装置的实施方式的示意透视图；和
图4示出按照本发明的在安装状态下的插接装置的实施方式的另一个示意透视图。
具体实施方式
以下所说明的实施例涉及本发明的优选实施方式。在该实施例中，实施方式的描述的部分是本发明的各单独的、应相互独立地看待的特征，它们也分别相互独立地扩展本发明并且由此也单独地或在与示出的组合不同的组合中被看作是本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也可以通过本发明的已经描述的特征中的其它的特征加以补充。
相同的和功能相同的部件配有相同的附图标记。
图1示出按照本发明的插接装置10的一个实施例的示意透视图。插接装置10在此处于一种未组装的、被打开的状态下。插接装置10具有第一对高压接头12，14。高压接头12，14尤其可以构造成销柱。第一对高压接头12，14被布置在整体地标示的壳体16中。壳体16也由多个壳体部件17，22，24，26，尤其是由至少四个壳体部件17，22，24，26组成，其中，在图1中仅仅示出第三壳体部件17。在图2中示出另外的壳体部件22，24，26。在第三壳体部件17上布置用于例如与第一高压部件36连接的第一电接头18和第二电接头20。第一电接头18例如可以与第一高压部件36的正极连接，第二电接头20可以与第一高压部件36的负极连接。相反的情况也是可能的。此外，高压接头12例如可以与第一电接头18电耦联，而高压接头14例如可以与第二电接头20电耦联。相反的情况也是可能的。
第一对高压接头12，14尤其可以经由各自的柔性的导线28与第一电接头18和/或第二电接头20耦联。由于经由各自的柔性的导线28形成的可运动的接触，可以实现高压接头12，14的运动灵活性。此外在图1中可以看见，高压接头12和高压接头14相互被电隔离并且被可相对彼此运动地支承(浮动支承)。
高压接头12，14逆着插接方向S从壳体16中突出。插接方向S通过第二高压部件46被插入到插接装置10上的方向来限定。高压接头12，14在第一横向方向Q上并排地和在第二横向方向L上前后地布置。在第一横向方向Q上和在第二横向方向L上，高压接头12，14被相互电隔离地布置。
高压接头12，14具有各自的绝缘层30，该绝缘层尤其可以构造成绝缘罩。绝缘层30在此位于各自的销柱的、在插接方向S上看的第一端部上并且逆着插接方向S绝缘各自的高压接头12，14。因此可以保证在插接方向S上的接触保护。
图2示出按照本发明的插接装置10的在图1中示出的实施方式在组装的状态下的示意透视图。插接装置10具有高压接头12，14，它们在图2中被各自的绝缘的外边缘32包围。此外，每个高压接头12，14被配设一个单独的壳体部件22，24。第一高压接头12例如可以被配设第一壳体部件22，而第二高压接头14例如可以被配设第二壳体部件24。第一壳体部件22和第二壳体部件24可以在此尤其可相对彼此运动地布置。各自的外边缘32和各自的壳体部件22，24尤其可以构造成一体的部件。因此可以保证，第一高压接头12和第二高压接头14是相互电绝缘的和同时被可相对彼此运动地布置。外边缘32在此尤其可以周向地围绕第一高压接头12和/或第二高压接头14布置。在外边缘32和第一高压接头12和/或第二高压接头14之间尤其可以形成一个间隙，在该间隙中可以相对于构造成销柱的第一高压接头12和第二高压接头14在插接方向S上插入第二高压部件46的相应的套筒，其中，销柱和套筒可以电耦联。
图2此外示出第四壳体部件26，它被插装在第三壳体部件17上和尤其在插接方向S上至少部分地固定第一壳体部件22和第二壳体部件24。第四壳体部件26尤其可以被插接在和/或焊接在第三壳体部件17上。借助于壳体16的、尤其是壳体部件17，22，24，26的这种在图2中示出的布置，可以至少部分地实现保护插接装置10免受环境影响、例如灰尘和/或飞溅水。此外，第四壳体部件26可以具有螺钉连接点34，借助于该螺钉连接点可以将插接装置10与第一高压部件36电连接。借助于该螺钉连接点34可以实现与第一高压部件36的机械稳固的连接。
在图2中示出的设计方式中涉及一种按照本发明的插接装置10，它实现两个高压接头12，14在所有方向上的运动灵活性，由此可以在插接装置的部件公差的情况下实现高的耦联安全性，以便能够使第一高压部件36和第二高压部件46可靠地相互电耦联。
此外通过在图2中示出的插接装置10可以保证接触安全性。借助于绝缘的外边缘32和绝缘层30可以防止尤其是人和/或机器人接触第二高压接头12，14。这尤其可以如此保证，即外边缘32比各自的高压接头12，14更远地从壳体16中突出。第一高压接头12和/或第二高压接头14可以说是在第一壳体部件22和/或第二壳体部件24中“被沉入地”布置和可以至少基本上仅仅通过相应的对应的接头触及或被电耦联。
图3示出按照本发明的插接装置10的来自图1和/或图2中的实施方式的示意透视图。插接装置10此时处于被安装在第一高压部件36上的状态下。第一高压部件36尤其可以是电池，尤其是机动车的动力电池。动力电池和/或第一高压部件36在此情况下可以由多个电池单体模块37a，37b组成。电池单体模块37a可以例如经由第一电接头18与电池单体模块37a的第一电接头40连接。该连接例如可以经由螺钉连接点34建立。第一电接头40例如可以是第一高压部件36的正极。在与第一电接头40相对置的一侧上，电池单体模块37b也可以通过插接装置10的第二电接头20经由螺钉连接点34与高压部件36的第二电接头38耦联。第一高压部件36的第二电接头38尤其可以是第一高压部件36的负极。当然，第一高压部件36的正极和负极在它们在插接装置10上的位置上是可以调换的。例如柔性的导线28的相应的按意义上的在插接装置10中被改变的布置同样是可能的。
插接装置10尤其可以被如此地安装，即壳体16至少基本上被布置在第一高压部件36处。这意味着，尤其是仅仅具有相应的各自的外边缘32和各自的销柱的第一高压接头12和第二高压接头14从第一高压部件36中突出。换言之，第一高压部件36的表面42与壳体16的顶面，尤其是与第四壳体部件26的顶面44至少基本上形成一个公共的表面。
图4示出按照本发明的插接装置10的来自图1和图2中的实施方式的另一个示意透视图。插接装置10被安装在第一高压部件36处。第一高压部件36也与动力电池的另一个壳体44机械地耦联，并且插接装置10同样被布置在壳体44处。第二高压部件46可以具有第二电接头，它与高压接头12，14相对应。在该实施例中尤其可以涉及套筒接头，该套筒接头与高压接头12，14相对应，该高压接头尤其可以构造成销柱。套筒在此尤其可以如此地设计，即它可以被布置在绝缘的外边缘32和销柱之间的间隙中并且可以保证电耦联。第二高压部件46在插接方向S上被插装到第一高压接头12和第二高压接头14上。这尤其可以借助于自动化的过程实现，例如通过在流水线处的机器人。通过这种设计方式可以实现使第二电高压部件46非常精确和快速地插装到第一高压部件36上。因此可以节省安装时间和/或拆卸时间。第二高压部件46尤其可以是电池接线盒，它例如可以包含保险丝、高压接触器或用于动力电池的另外的电子部件。尤其还可以规定，外边缘32具有用于可靠地耦联高压部件36，46的导向部，由此第二高压部件46可以被更好地、尤其是位置更精确地插装到第一高压部件36上。

Claims (9)

1.一种用于将第一高压部件(36)的第一电接头(40)和第二电接头(38)与第二高压部件(46)的第一电接头和第二电接头耦联的插接装置(10)，其中，插接装置(10)具有壳体(16)，在该壳体中布置有用于与第一高压部件(36)的第一电接头(40)和第二电接头(38)耦联的第一对高压接头(18，20)以及用于与第二高压部件(46)的第一电接头和第二电接头耦联的第二对高压接头(12，14)，
其特征在于，
至少插接装置(10)的第二对高压接头(12，14)的第一高压接头(12)和第二高压接头(14)被可相对彼此运动地支承在壳体(16)中，
壳体(16)具有：第一壳体部件(22)，该第一壳体部件包括用于第一高压接头(12)的至少局部的电绝缘件(32)；以及第二壳体部件(24)，该第二壳体部件包括用于第二高压接头(14)的至少局部的电绝缘件(32)，
第一壳体部件(22)和第二壳体部件(24)被可相对彼此和相对于壳体(16)的第三壳体部件(17)运动地支承，其中，至少第一对高压接头(18，20)被布置在第三壳体部件(17)处。
2.根据权利要求1所述的插接装置(10)，其特征在于，第一壳体部件(22)和第二壳体部件(24)此外被相对于第四壳体部件(26)可运动地支承，其中，第四壳体部件(26)被构造用于在插接装置(10)的插接方向(S)上固定第一壳体部件(22)和第二壳体部件(24)。
3.根据权利要求1或2所述的插接装置(10)，其特征在于，第一高压接头(12)和第二高压接头(14)在插接方向(S)上和/或在垂直于插接方向(S)延伸的第一横向方向(Q)上和/或在垂直于通过插接方向(S)和第一横向方向(Q)形成的面的第二横向方向(L)上可运动地被支承。
4.根据权利要求1或2所述的插接装置(10)，其特征在于，第一对高压接头(18，20)经由各一个被布置在壳体(16)内部的柔性的导体(28)与第二对高压接头(12，14)电耦联。
5.根据权利要求1或2所述的插接装置(10)，其特征在于，第二对高压接头(12，14)各被构造成用于与第一电接头和第二电接头耦联的销柱，第一电接头和第二电接头被构造成与各自的销柱对应的套筒，或第二对高压接头(12，14)各被构造成用于与第一电接头和第二电接头耦联的套筒，第一电接头和第二电接头被构造成与各自的套筒对应的销柱。
6.根据权利要求5所述的插接装置(10)，其特征在于，所述销柱中的至少一个销柱在至少一个在插接方向(S)上看的销柱端部处具有电绝缘层(30)。
7.根据权利要求1或2所述的插接装置(10)，其特征在于，第二对高压接头(12，14)中的至少一个高压接头具有绝缘的外边缘(32)，该外边缘围绕该至少一个高压接头(12，14)周向地布置并且绝缘的外边缘(32)的一个端部在插接方向(S)上比第二对高压接头(12，14)中的该至少一个高压接头更远地从壳体(16)中突出。
8.根据权利要求7所述的插接装置(10)，其特征在于，至少一个绝缘的外边缘(32)具有用于使第二高压部件(46)的第一电接头和/或第二电接头定位的、集成的导向部。
9.一种具有第一高压部件(36)和第二高压部件(46)和根据权利要求1至8中任一项所述的插接装置(10)的系统。
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