CN108631089B - 用于电动车辆的汇流排的快速连接组件 - Google Patents

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Abstract

除了别的之外，根据本发明的非限制性方面的电池组件包括汇流排、具有电端子的电池单元阵列、以及将汇流排机械地和电连接到电端子的快速连接组件。

Description

用于电动车辆的汇流排的快速连接组件
技术领域
本发明涉及用于电动车辆的汇流排的快速连接组件。
背景技术
降低汽车燃料消耗和排放的需求是众所周知的。因此，正在开发降低或完全消除对内燃发动机依赖的车辆。电动车辆是为此目的而开发的一种类型的车辆。通常，电动车辆不同于常规的机动车辆，因为它们选择地由电池供电的电机驱动。相比之下，常规的机动车辆完全依靠内燃发动机来推进车辆。
电动车辆包括通过汇流排电连接的多个部件。汇流排在电动车辆的部件之间承载相对高的电流。这样的部件包括电池组、电机、发电机，转换器等。典型地，这些部件通过包括螺母和螺栓的螺纹连接而连接到汇流排。
发明内容
除了别的之外，根据本发明的非限制方面的电池组件包括汇流排、具有电端子的电池单元阵列、以及将汇流排机械地和电连接到电端子的快速连接组件。
在前述电池组件的另一非限制性实施例中，快速连接组件包括在汇流排上的第一快速连接配合件和在电端子上的第二快速连接配合件。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，第一快速连接配合件和第二快速连接配合件是推入配合件，推入配合件配置为通过推力并且在没有螺纹连接的情况下将汇流排连接到电端子。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，第一快速连接配合件是汇流排的端部，并且第二快速连接配合件包括接收汇流排的端部的窝状部。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，窝状部包括多个叶状部。此外，在施加推力时，汇流排的端部推动叶状部彼此远离，使得汇流排的端部可以接收在窝状部中。此外，当汇流排的端部在窝状部中时，叶状部将汇流排的端部保持在窝状部内。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，汇流排的端部是球形形状和卵圆形形状中的一种，以及其中窝状部的形状对应于汇流排的端部的形状。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，第一快速连接配合件包括突出部，并且其中第二快速连接配合件包括配置为接合突出部以提供卡扣配合的悬臂。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，汇流排包括多个层，并且其中每层包括锥形端，锥形端与电端子中的相应的锥形腔匹配，以将汇流排电连接到电端子。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，突出部与锥形端间隔开。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，汇流排包括在汇流排的相对侧上的两个突出部，并且第二快速连接配合件包括两个悬臂，两个悬臂配置为接合突出部中的相应的一个。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，快速连接组件包括夹持组件，夹持组件配置为通过夹持力并且在没有螺纹连接的情况下将汇流排连接到电端子。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，夹持组件包括配置为相对于汇流排的端部进行夹持的凸轮杆。
在任一前述电池组件的另一非限制性实施例中，凸轮杆围绕连接到电端子的销旋转，电端子包括相对于彼此可移动的钳口部，钳口部配置为夹持住汇流排的端部，以及凸轮杆的旋转导致钳口部的移动。
除了别的之外，根据本发明的非限制方面的电动车辆包括汇流排、电端子、以及快速连接组件，快速连接组件配置为一经施加（1）推力和（2）夹持力中的一个并且在没有螺纹连接的情况下就将汇流排机械地和电连接到电端子。
在前述电动车辆的另一非限制性实施例中，电端子与电池单元阵列、发电机、电动机和转换器中的一个相关。
除了别的之外，根据本发明的非限制方面的方法包括使用快速连接配合件将汇流排机械地和电连接到电端子。
在前述方法的另一非限制性实施例中，通过在汇流排上施加推力而将汇流排连接到电端子。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，汇流排的端部接收在电端子的窝状部中。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，汇流排的端部相对于电端子卡扣配合。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，汇流排通过在汇流排上施加夹持力而连接到电端子。
附图说明
图1示意性地示出了电动车辆的动力传动系统；
图2示意性地示出了电动车辆的示例电池组件；
图3A是第一示例快速连接组件的侧视图，其是球窝式类型的快速连接组件；
图3B是沿着图3A中的线3B-3C—3B-3C截取的视图，并且示出了第一球窝式布置；
图3C是沿着图3A中的线3B-3C—3B-3C截取的视图，并且示出了第二球窝式布置；
图4示出了在球窝式类型的快速连接组件中使用的汇流排的可替代的布置；
图5是第二示例快速连接组件的侧视图，其是卡扣配合类型的快速连接组件；
图6A是第三示例快速连接组件的侧视图，其包括夹持组件；
图6B是沿着图6A中的线6B-6B截取的视图，并且示出了第三示例快速连接组件的细节。
具体实施方式
本发明涉及将汇流排电连接到电动车辆的部件的快速连接组件。作为示例，这样的部件包括电池组件、马达、发电机或转换器。快速连接组件提供了耐用且易于建立的连接。在该详细的说明书的以下段落中更详细地讨论这些和其他特征。
图1示意性地示出了用于电动车辆12的动力传动系统10。虽然被描述为混合动力电动车辆（HEV），但应当理解的是这里描述的构思不限于HEV并且可以延伸到其他电动车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆（PHEV）和电池电动车辆（BEV）。
在一个实施例中，动力传动系统10是使用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18（也就是，第一电机）的组合。第二驱动系统至少包括马达22（也就是，第二电机）、发电机18和电池组件24。在该实施例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一和第二驱动系统产生扭矩以驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管示出了动力分配结构，但是本发明延伸到包括全混合动力车辆、并联混合动力车辆、串联混合动力车辆，轻度混合动力车辆或微混合动力车辆的任何混合动力车辆或电动车辆。
在一个实施例中是内燃发动机的发动机14和发电机18可以通过动力传输单元30例如行星齿轮组连接。当然，可以使用包括其它齿轮组和变速器的其它类型的动力传输单元将发动机14与发电机18连接。在一个非限制实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架总成36的行星齿轮组。
发电机18可以通过动力传输单元30由发动机14驱动以将动能转化为电能。可供选择地发电机18可以起到马达的作用以将电能转化为动能，从而将扭矩输出至与动力传输单元30连接的轴38。因为发电机18可操作地连接到发动机14，因此发动机14的转速可以由发电机18控制。
动力传输单元30的环形齿轮32可以与通过第二动力传输单元44和车辆驱动轮28连接的轴40连接。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其它动力传输单元也可以是适合的。齿轮46将来自发动机14的扭矩传递给差速器48以最终给车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括使得扭矩能够传递给车辆驱动轮28的多个齿轮。在一个示例中，第二动力传输单元44通过差速器48与轮轴50机械连接以将扭矩分配给车辆驱动轮28。
也可以使用马达22通过将扭矩输出至也与第二动力传输单元44连接的轴52来驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22和发电机18合作作为再生制动系统的一部分，在该再生系统中马达22和发电机18可以被用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18中的每个可以给电池组件24输出电力。
电池组件24是示例电动车辆电池。电池组件24可以是高电压牵引电池组，高电压牵引电池组包括能够输出电力以操作马达22、发电机18和/或电动车辆12的其他电力负载的多个电池组件25（也就是，电池阵列或电池单元组）。其他类型的储能装置和/或输出装置也可以用于为电动车辆12提供电力。
在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有两个基本操作模式。电动车辆12可以在电动车辆（EV）模式下操作，在电动车辆模式下，马达22用于车辆推进（通常没有来自发动机14的帮助），从而消耗电池组件24荷电状态直到在特定驾驶模式/循环下其最大容许放电率。EV模式是电动车辆12操作的电荷消耗模式的示例。在EV模式期间，电池组件24的荷电状态在某些情况下可以增加，例如归因于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式下通常关闭（OFF），但是必要时可以基于车辆系统状态或如操作者所允许地操作。
电动车辆12可以附加地在混合动力（HEV）模式下操作，在混合动力模式下发动机14和马达22两者都用于车辆推进。HEV模式是电动车辆12操作的电荷维持模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以减少马达22推进力使用以便通过增加发动机14推进力使用而将电池组件24的荷电状态维持在恒定或近似恒定的水平。在本发明范围内，电动车辆12可以在除EV和HEV模式之外的其他操作模式下操作。
图2示出了可以结合到电动车辆的电池组件54。例如，电池组件54可以用在图1的电动车辆12内。电池组件54包括可以被描述为电池单元组的用于向各种车辆部件供应电力的电池阵列。在该例子中有两个电池阵列56A、56B。尽管在图2中示出了两个电池阵列56A、56B，但是电池组件54可以包括单个电池阵列或多个电池阵列。换句话说，本发明不限于图2中所示的具体配置。
每个电池阵列56A、56B包括可以沿着每个电池阵列56A、56B的跨度长度并排堆叠的多个电池单元。在一个实施例中，电池单元是棱柱形锂离子电池。然而，在本发明的范围内可以可替代地使用具有其他几何形状（圆柱形、袋状等）和/或其它化学成分（镍金属氢化物、铅酸等）的电池单元。
该示例中的电池阵列56A、56B包括配置为电连接到汇流排的第一和第二电端子。汇流排电连接端子，并且相应地将阵列56A、56B电连接到电动车辆中的其他部件。在该示例中，电池阵列56A包括在电池阵列56A的相对端处的第一和第二端子58、60。电池阵列56B同样包括在电池阵列56B的相对端处的第一和第二电端子62、64。
在图2的示例中，电池阵列56A的第一端子58电连接到第一汇流排66。在一个示例中，第一汇流排66在一端电连接另一电池阵列，并且在另一端电连接第一端子58。继续图2的示例，第二汇流排68将电池阵列56A的第二端子60电连接到电池阵列56B的第一端子62。电池阵列56B的第二端子64通过另一汇流排70电连接到电动车辆12的另一部件（例如发电机18或电动机22）。这样，汇流排66、68、70配置为将电动车辆12的各种部件电连接在一起。
在一个示例中，汇流排66、68、70是高电流汇流排。也就是，汇流排66、68、70配置为承载至少5安培的电流，并且在一个示例中，汇流排66、68、70配置为承载超过50安培的电流。因此，汇流排66、68、70适合电连接电动车辆12的各种部件。
图3A、图3B、图3C、图4、图5、图6A、图6B示出了配置为将汇流排（例如66、68、70）机械地和电连接到端子（例如，58、60、62、64）的快速连接组件的各种实施例。如在本发明中所使用的，术语快速连接或快速连接组件指的是不需要工具的任何连接。例如，术语快速连接或快速连接组件不包括使用螺母和扳手建立的螺纹或法兰连接。
本发明的快速连接组件增加了电动车辆的电子部件的组装的简易性。此外，本发明的快速连接组件提供了耐用且可靠的连接，并且因此例如不会损害相对于传统螺纹连接的连接完整性。在每个公开的示例快速连接组件中，该组件包括在汇流排上的第一快速连接配合件和在端子上的相应的第二快速连接配合件。
图3A是示出了例如在汇流排66和端子58之间的第一示例快速连接组件72A的侧视图。应当理解的是该快速连接组件72A可以用于将汇流排连接到电动车辆12的任何电子部件，然而并不限于在端子58和汇流排66之间使用。在该示例中，图3A的快速连接组件72A包括提供球窝式类型连接的第一和第二快速连接配合件。此外，第一和第二快速连接配合件是推入配合件，其配置为通过推力PF并且在没有螺纹连接的情况下将汇流排电连接到端子。
在该示例中，汇流排66包括导电部78（例如铜电缆），其绝大部分长度被绝缘体80围绕。邻近端子58，汇流排66的端部82提供第一快速连接配合件。在该示例中，汇流排66的端部82包括圆形的外轮廓。此外，在该示例中，端部82的末端83是大体上平坦的。
端子58包括窝状部（socket）84，窝状部84配置为一经施加推力PF至汇流排66就接收汇流排66的端部82。在该示例中，端部82和窝状部84由导电材料（例如铜）制成，并且因此两者之间的接触将端子58电连接到汇流排66。如图3B-3C所示，窝状部84包括多个叶状部86。叶状部86是从端子58延伸的弯曲突出部。叶状部86布置成使得一经施加推力PF，汇流排66的端部82就推动叶状部86彼此远离并且允许端部82容纳在窝状部84中。当汇流排66的端部82处于窝状部84中时，叶状部86朝向彼此偏压置回来并且保持端部82定位在窝状部84内。此外，在该示例中，端部82的末端83在窝状部84的基部处与相应的平坦表面85直接接触以确保可靠的电连接。
该示例中的窝状部84成形为对应于端部82的外轮廓。在一个特定的示例中，如图3B所示，端部82A是大体上球形的，而在另一示例中，如图3C所示，端部82B是具有平坦侧面的卵圆形。应当理解的是图3B和3C的形状是示例性的，并且其他布置落入本发明的范围内。
图4示出了汇流排66的端部的可替代的布置。在图4中，汇流排66包括端部82C，尽管由在与汇流排66的其余部分垂直的方向上的突出的臂88提供了端部82C，但是端部82C以与上述大体相同的方式容纳在端子的窝状部84中。以这种方式，可以抵靠与端子58相对的汇流排的外表面90施加推力PF。在一些示例中，外表面90是大体上平坦的。此外，如图4所示，端部82C完全是球形的，并且不像前面示例那样包括平坦末端。
图5示出了另一示例快速连接组件72B。与图3A、图3B、图3C、图4的实施例类似，快速连接组件72B包括第一和第二快速连接配合件，它们是配置为通过推力PF并且在没有螺纹连接的情况下将汇流排电连接到端子的推入配合件。快速连接组件72B是卡扣配合连接件。
为了便于参考，快速连接组件72B再次设置在端子58和汇流排66之间，但应当理解的是快速连接组件72B可以用于电连接其他部件。
在该示例中，汇流排66包括多个层92、94、96的导电材料（例如铜），并且每层包括锥形端98。在汇流排66的外表面99处，汇流排66包括从锥形端98向后间隔开的第一和第二倾斜突出部100、102。倾斜突出部100、102具有远离汇流排66的锥形端98倾斜的前表面，以及大体上垂直于汇流排66的外表面99的后表面。
该示例中的端子58包括多个锥形腔104，该多个锥形腔104由导电材料（诸如铜）制成，并且成形为对应于层92、94、96的锥形端98的形状。通过设置锥形端98和相应的锥形腔104，增加了在端子58和汇流排66之间提供电连接的表面面积。
在该示例中，端子58包括两个悬臂106、108，其配置为分别与突出部100、102接合以在汇流排66和端子58之间提供卡扣配合。一经施加推力PF至汇流排66，突出部100、102就接合各自的悬臂106、108并且推动它们远离彼此。随着继续施加推力PF，突出部100、102越过悬臂106、108的端部，并且悬臂106、108朝向彼此偏压置回来。悬臂106、108的偏压保持汇流排66的定位，使得锥形端98直接接触锥形腔104。
尽管图5中示出了两个突出部100、102和两个悬臂106、108，但应当理解的是在另一实施例中，汇流排66仅包括一个突出部，并且端子58仅包括一个悬臂。
虽然先前讨论的实施例描述了可在推力下连接的快速连接组件，但图6A-6B示出了另一种类型的快速连接组件72C，其配置为通过夹持力并且在没有螺纹连接的情况下将汇流排电连接到端子。与前面的示例类似，仅为了便于参考，示出了相对于端子58和汇流排66的快速连接组件72C。
结合参考图6A和6B，快速连接组件72C包括第一和第二快速连接配合件。第一快速连接配合件由汇流排66的端部110提供。第二快速连接配合件由端子58的夹持组件112提供。夹持组件112包括凸轮杆114，凸轮杆114围绕销116在“打开”和“关闭”方向（图6A中标记）旋转以选择地使第一和第二钳口部118、120相对于彼此移动。钳口部118、120配置为夹持抵靠汇流排66的端部110。销116以及相应地凸轮杠杆114由连接到端子58的壳体119可旋转地支撑。
在该示例中，第一钳口部118是静止的，并且第二钳口部120可相对于第一钳口部118移动。在该示例中，第一和第二钳口部118、120由导电材料（诸如铜）制成。在另一示例中，仅有第一钳口部由导电材料制成。此外，在该示例中，第一钳口部118通过弹簧121连接到第二钳口部120。弹簧121推动第一和第二钳口部118、120远离彼此，使得第一和第二钳口部118、120可以接收汇流排的端部。
凸轮杆114包括偏心凸轮部122和杠杆臂124。在该示例中，杠杆臂124从壳体119伸出使得使用者可以触及它。凸轮部122布置成使得杠杆臂124在“关闭”方向上的旋转克服弹簧121的偏压使得第二钳口部120朝向第一钳口部118移动，并且使得第一和第二钳口部118、120在汇流排66的端部110上施加夹持力CF。同样地，汇流排66电连接到端子58。当使用已知的锁定机构施加夹持力CF时，杠杆臂124可以保持在适当位置。
上面讨论的示例快速连接组件提供了可靠且易于组装的机械和电连接。快速连接组件不是螺纹连接，以及不需要组装工具。相反，操作者可以通过施加相对小的力来进行必要的连接。因此，快速连接组件减少了电动车辆12的组装时间。
应当理解的是术语诸如“大体上”和“通常”不旨在成为无边界术语，并且应该被解释为与本领域技术人员将解释这些术语的方式一致。
虽然不同示例具有图示中示出的特定部件，但本发明的实施例不限于这些特定组合。使用来自其中一个示例的一些部件或特征与来自另一个示例的特征或部件的组合是可行的。
本领域的普通技术人员将理解，上述实施例是示例性的而非限制性的。就是说，本发明的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究以下权利要求以确定它们的真实范围和内容。

Claims (2)

1.一种电池组件，包含：
汇流排；
包括电端子的电池单元阵列；以及
快速连接组件，所述快速连接组件将所述汇流排机械地和电连接到所述电端子，
其中所述快速连接组件包括所述电端子提供的夹持组件，所述夹持组件配置为通过夹持力并且在没有螺纹连接的情况下将所述汇流排连接到所述电端子，
所述夹持组件包括：
围绕连接到所述电端子的销旋转的凸轮杆；
可相对于彼此移动的第一钳口部和第二钳口部，所述第一钳口部和所述第二钳口部配置为夹持住所述汇流排的端部，所述第一钳口部和所述第二钳口部通过弹簧连接，所述弹簧推动所述第一钳口部和所述第二钳口部远离彼此，使得所述第一钳口部和所述第二钳口部之间可以接收所述汇流排的端部，所述凸轮杆的旋转引起所述第二钳口部朝向所述第一钳口部的移动，从而在所述汇流排的端部上施加夹持力，其中所述第一钳口部由所述电端子的端部形成，所述第一钳口部和所述第二钳口部中仅所述第一钳口部由导电材料制成。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述夹持组件包括连接到所述电端子的壳体，所述凸轮杆由所述壳体可旋转地支撑。
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