CN108736402A - 用于电动车辆的接线盒总成 - Google Patents

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Abstract

一种电动车辆包括第一电气部件、第二电气部件以及适于将第一电气部件电连接到第二电气部件的接线盒总成。接线盒总成包括壳体、汇流条和适于将第二电气部件相对于第一电气部件的潮湿环境密封的第一密封件。

Description

用于电动车辆的接线盒总成
技术领域
本公开涉及电动车辆。示例性电动车辆包括适于电连接电动车辆的第一和第二电气部件的接线盒总成。
背景技术
已充分证明有降低车辆燃料消耗和排放的愿望。正在开发电动车辆以减少或完全消除对内燃发动机的依赖。通常，因为电动车辆被电池供电的一个或多个电动马达选择性地驱动，所以电动车辆不同于传统的机动车辆。相反，传统的机动车辆完全依赖内燃发动机来驱动车辆。
高电压电池组通常为电动车辆的电动马达供电。逆变器将来自高电压电池组的直流(DC)电功率转换成用于驱动电动马达的交流(AC)电功率。汇流条总成将逆变器电连接到电动马达，以用于将交流电功率输出到电动马达。在大电流下工作的部件之间建立可靠的电连接可能具有挑战性。
发明内容
根据本公开的示例性方面的电动车辆除其他外包括第一电气部件、第二电气部件和适于将第一电气部件电连接到第二电气部件的接线盒总成。接线盒总成包括壳体、汇流条和适于将第二电气部件相对于第一电气部件的潮湿环境密封的第一密封件。
在前述电动车辆的另一个非限制性实施例中，第一电气部件是电动马达，并且第二电气部件是逆变器系统。
在前述任一种电动车辆的另一非限制性实施例中，第二密封件容纳在汇流条周围。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，第二密封件被限制在壳体的密封表面与第一密封件之间。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，第一密封件容纳在形成在壳体中的凹槽中。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，壳体包括用于将接线盒总成安装到第一电气部件或第二电气部件的至少一个安装突片。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，第一电气部件是电动马达，并且壳体安装到电动马达的安装凸缘。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，壳体包括沿第一纵向轴线延伸的第一壳体区部和沿第二纵向轴线延伸的第二壳体区部。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，第一纵向轴线横向于第二纵向轴线。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，汇流条包括平行于第一纵向轴线延伸的第一区部、突出到第一壳体区部的外部并且垂直于第一纵向轴线的第二区部、平行于第二纵向轴线延伸的第三区部以及突出到第二壳体区部的外部并且垂直于第二纵向轴线的第四区部。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，第二区部连接到第一电气部件并且第四区部连接到第二电气部件。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，第二区部连接到第一电气部件的马达定子引线，并且第四区部连接到第二电气部件的电流传感器。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，汇流条包括在壳体内部建立迂回路线的至少一个弯曲部。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，壳体围绕汇流条包覆成型。
在任何前述电动车辆的另一非限制性实施例中，汇流排卡扣配合到壳体中。
根据本公开的另一示例性方面的方法除其他外包括使用包括壳体、多个汇流条和第一密封件的接线盒总成将电动车辆的第一电气部件电连接到第二电气部件。通过第一密封件阻止流体从第一电气部件的潮湿环境向第二电气部件的干燥环境移动。
在前述方法的另一个非限制性实施例中，第一电气部件是电动马达，并且第二电气部件是电动车辆的逆变器系统。
在前述任一方法的另一非限制性实施例中，接线盒总成包括至少一个第二密封件，并且其中第一密封件和至少一个第二密封件协作以阻挡流体。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括将多个汇流条的端部部分设置为使得端部部分在安装时以横排设置。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，该方法包括将多个汇流条的端部部分设置为使得端部部分在安装时以竖排设置。
可以单独采用或以任何组合方式进行前述段落、权利要求书或以下描述和附图的包括其各个方面或各自单独特征中的任一个的实施例、示例和替代方案。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征互斥。
根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简要描述如下。
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示出了电动车辆的电力系统；
图3是图2的电力系统的俯视图；
图4是图2的电力系统的侧视图；
图5、6和7示出了根据本公开的第一实施例的接线盒总成；
图8和图9示出了根据本公开的另一实施例的接线盒总成；
图10和图11示出了根据本公开的又一实施例的接线盒总成。
具体实施方式
本公开详述用于电连接电动车辆的部件的电力系统。示例性电动车辆包括第一电气部件(例如电动马达)、第二电气部件(例如逆变器系统)以及适于电连接第一和第二电气部件的接线盒总成。接线盒总成包括壳体、汇流条和密封件。密封件适于将第二电气部件相对于第一电气部件的潮湿环境密封。下面将更详细地描述本公开的这些和其他特征。
图1示意性地示出了用于电动车辆12的动力传动系统10。尽管描绘为混合动力电动车辆(HEV)，但应该理解的是，本文描述的设想不限于HEV并且可以延伸至其他电动车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、电池电动车辆(BEV)、燃料电池车辆等。
在非限制性实施例中，动力传动系统10是采用第一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(即第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括电动马达22(即第二电机)、发电机18和电池组24。在该示例中，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。尽管在图1中示出了动力分配配置，但是本公开延伸到任何混合动力车辆或电动车辆，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、轻型混合动力车辆或微型混合动力车辆。
发动机14(其可以是内燃发动机)和发电机18可以通过动力传递单元30(例如行星齿轮组)连接。当然，其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)可以用于将发动机14连接到发电机18。在非限制性实施例中，动力传递单元30是行星齿轮组(包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36)。
发电机18可以由发动机14通过动力传递单元30驱动以将动能转换为电能。发电机18可以替代地用作马达以将电能转换成动能，从而将扭矩输出到连接到动力传递单元30的轴38。因为发电机18可操作地连接到发动机14，所以发动机14的转速可以由发电机18控制。
动力传递单元30的环形齿轮32可以连接到轴40，轴40通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可以是合适的。齿轮46将来自发动机14的扭矩传递到差速器48，以最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够将扭矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在非限制性实施例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地连接到轴50以将扭矩分配至车辆驱动轮28。
电动马达22还可以用于通过向也连接到第二动力传递单元44的轴52输出扭矩来驱动车辆驱动轮28。在非限制性实施例中，电动马达22和发电机18作为再生制动系统的一部分来协作，在再生制动系统中电动马达22和发电机18都可以用作输出扭矩的马达。例如，电动马达22和发电机18可以分别向电池组24输出电功率。
电池组24是示例性的电动车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池组，其包括能够输出电功率以操作电动车辆12的电动马达22、发电机18和/或其他电气负载的多个电池总成25(即电池阵列或电池单元组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于给电动车辆12供电。
电动车辆12的动力传动系统10可以另外包括逆变器系统54，逆变器系统54也可以被称为逆变器系统控制器(ISC)。逆变器系统54适于支持通过动力传动系统10的双向功率流。例如，逆变器系统54将得自电池组24的DC电功率转换成用于驱动电动马达22和/或发电机18的AC电功率。在非限制性实施例中，逆变器系统54是与可变电压转换器结合的逆变器系统控制器(ISC/VVC)。
在非限制性实施例中，电动车辆12具有两个基本操作模式。电动车辆12可以以电动车辆(EV)模式运行，其中电动马达22(通常不需要来自发动机14的帮助)用于车辆推进，由此消耗电池组24的荷电状态直至其在一定的驾驶模式/周期下的最大可允许放电率。EV模式是电动车辆12的电量消耗操作模式的示例。在EV模式期间，电池组24的荷电状态在一些情况下(例如由于一段时间的再生制动)可能增加。在默认EV模式下通常关闭发动机14，但是可以根据车辆系统状态或者根据操作者的许可而根据需要进行操作。
电动车辆12可以另外以混合动力(HEV)模式操作，其中发动机14和电动马达22都用于车辆推进。HEV模式是电动车辆12的电荷维持操作模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以通过增加发动机14推进来减少电动马达22的推进使用，以便将电池组24的荷电状态维持在恒定或近似恒定的水平。除了EV和HEV模式之外，在本公开的范围内电动车辆12还可以以其他操作模式操作。
图2、3和4示意性地示出了可以在电动车辆内使用的电力系统56。例如，电力系统56可以是图1的电动车辆12的动力传动系统10的一部分。
在示例性的非限制性实施例中，电力系统56包括电动马达22(即第一电气部件)、逆变器系统54(即第二电气部件)和接线盒总成58。接线盒总成58将电动马达22电连接到逆变器系统54，以输出用于驱动电动马达22的AC电功率。例如，逆变器系统54可以从电池组24接收DC电功率(参见图1)并且可以将该DC电功率转换成三相AC电功率。通过接线盒总成58将AC电功率传送到电动马达22以驱动电动马达22。
作为非限制性示例，本公开描述了电动马达和逆变器系统的电连接。然而，本公开的接线盒总成可以用于电连接在交流电总线上操作的任何电动车辆部件。
电动马达22包括容纳马达定子62的马达壳体60。马达定子62在潮湿环境中操作，并且逆变器系统54在干燥环境中操作。接线盒总成58可以安装到马达壳体60的表面64上，以用于将电机定子62的潮湿环境相对于干燥逆变器系统54密封。在一个非限制性实施例中，表面64是马达壳体60的安装凸缘。
接线盒总成58包括用于电连接逆变器系统54和电动马达22的多个汇流条66。在该示例中，接线盒总成58包括总共六个汇流条66。然而，汇流条66的总数并不意图限制本公开，并且因此可以在接线盒总成58内采用比本公开所涉及的附图中示出的数量更多或更少的汇流条。
在非限制性实施例中，汇流条66由铜制成。但是，其他材料也可以是合适的。连接到马达定子62的绕组的马达定子引线67连接到汇流条66的第一端部部分68，并且汇流条66的第二相对端部部分70连接到逆变器系统54的电流传感器72，以用于将逆变器系统54电连接到电动马达22。
根据这些部件在电动车辆12内如何相对于彼此封装而将逆变器系统54连接到电动马达22可能是具有挑战性的。例如，当逆变器系统54定位成垂直于马达定子62的中心线(例如图2-4中所示)时，需要接线盒总成58和汇流条66的90度路线来实现该连接。以下描述了在设计时考虑到这些挑战的各种接线盒总成。
继续参考图2-4，图5-7示出了上述电力系统56的示例性接线盒总成58。接线盒总成58包括壳体74、多个汇流条66和密封件76。
接线盒总成58的壳体74包括第一壳体区部78和第二壳体区部80。第二壳体区部80与第一壳体区部78形成一体以建立整体式聚合物结构。
第一壳体区部78沿着第一纵向轴线A1延伸(在该示例中沿着笛卡尔(Cartesian)坐标系的y轴设置)，并且第二壳体区部80沿着第二纵向轴线A2延伸(在该例中沿着笛卡尔坐标系的x轴设置)。在非限制性实施例中，第一纵向轴线A1和第二纵向轴线A2横向于彼此。在又一个非限制性实施例中，第一纵向轴线A1和第二纵向轴线A2彼此垂直。
第一壳体区部78和第二壳体区部80中的每一个可以包括一个或多个安装突片82。每个安装突片82包括开口84，开口84的尺寸设计成接收用于将接线盒总成58安装到马达壳体60的表面64的紧固件86(例如参见图3)。
在非限制性实施例中，壳体74围绕汇流条66包覆成型。汇流条66可以建立穿过壳体74的第一壳体区部78和第二壳体区部80的迂回路线，以用于实现电动马达22与逆变器系统54之间的期望连接。例如，如图6的透视图最佳所示的，每个汇流条66可以包括平行于第一壳体区部78的第一纵向轴线A1延伸的第一区部88、突出到第一壳体区部78的外部并且横向于第一纵向轴线A1延伸的第二区部90、平行于第二壳体区部80的第二纵向轴线A2延伸的第三区部92、以及突出到第二壳体区部80的外部并且横向于第二纵向轴线A2延伸的第四区部94。第二区部90建立连接到电动马达22的马达定子引线67的汇流条66的第一端部部分68，并且第四区部94建立连接到逆变器系统54的电流传感器72的汇流条66的相对的第二端部部分70。在非限制性实施例中，壳体74的第一壳体区部78和汇流条66设置为使得汇流条66的第一端部部分68定位成横排以用于实现与电动马达22的连接。
每个汇流条66可以包括一个或多个弯曲部分96，以用于在壳体74内建立迂回路线。在非限制性实施例中，每个汇流条66包括三个弯曲部分96：第一区部88和第二区部90之间的第一弯曲部分、第一区部88和第三区部92之间的第二弯曲部分、以及第三区部92和第四区部94之间的第三弯曲部分。在另一个非限制性实施例中，弯曲部分96将汇流条66的区部定位成相对于彼此大约成90度。
以上述方式的壳体74和汇流条66的构造使得即使在逆变器系统54垂直于电动马达22的马达定子62的中心线的情况下，电动马达22和逆变器系统54也能够以简单并且可靠的方式进行电连接。
密封件76适于将逆变器系统54相对于电动马达22的马达定子62的潮湿环境密封。密封件76可以是表面密封件(例如垫圈密封件)或任何其他类型的密封件。在非限制性实施例中，密封件76容纳在形成在壳体74的与电动马达22的潮湿环境交界的部分(在该情况下，壳体74的第一壳体区部78)中的凹槽98中(如图7最佳所示)。一旦接线盒总成58已经安装到电动马达22上，密封件76就夹在马达壳体60的表面64和壳体74之间，以大体上阻止流体从马达定子62的潮湿环境传递到逆变器系统54的干燥环境。
图8和图9示出了另一个示例性接线盒总成158。接线盒总成158类似于上述接线盒总成58，除了接线盒总成158的壳体174被不同地构造以在电动马达22与逆变器系统54之间、或者在部件之间传输AC电功率的电动车辆的任何其他电气部件之间容纳不同的封装设置。
在该实施例中，接线盒总成158包括壳体174和密封件176(参见图9)。壳体174包括沿第一纵向轴线A1(沿着z轴设置)延伸的第一壳体区部178和沿着第二纵向轴线A2(沿着x轴设置)延伸的第二壳体区部180。第一纵向轴线A1和第二纵向轴线A2可以横向于彼此或甚至彼此垂直。第一壳体区部178和第二壳体区部180中的每一个可以包括用于安装接线盒总成158的一个或多个安装突片182。
多个汇流条166设置成遵循壳体174内的迂回路线。每个汇流条166包括分别从第一壳体区部178和第二壳体区部180向外突出的第一端部部分168和相对的第二端部部分170。第一端部部分168连接到电动马达22，并且相对的第二端部部分170连接到逆变器系统54的电流传感器72。在非限制性实施例中，壳体174的第一壳体区部178和汇流条166设置成使得汇流条166的第一端部部分168定位成与图5-7的示例性接线盒总成58形成的横排相对的竖排。应该理解的是，包括但不限于相对于马达定子的径向定向或解决总体封装限制的任何其他定向的其他构造也在本公开的范围内。
密封件176适于将逆变器系统54相对于电动马达22的马达定子62的潮湿环境密封。在非限制性实施例中，密封件176容纳在形成在第二壳体区部180中的凹槽198内(如图9最佳所示)。在非限制性实施例中，凹槽198外接第一壳体区部178。一旦接线盒总成158已经安装到电动马达22上，密封件176就夹在马达壳体60和壳体174之间，以大体上阻止流体从马达定子62的潮湿环境传递到逆变器系统54的干燥环境。
图10和11示出了又一个接线盒总成258。图10是接线盒总成258的部分的立体图，而图11是图10的区域A的截面图。
接线盒总成258包括壳体274、多个汇流条266、第一密封件276和多个第二密封件277。如下面更详细地解释的，第一密封件276和第二密封件277协作以将逆变器系统54的干燥环境相对于电动马达22的潮湿环境密封。
接线盒总成258的壳体274包括沿着第一纵向轴线A1延伸的第一壳体区部278和沿着第二纵向轴线A2延伸的第二壳体区部280。第二壳体区部280与第一壳体区部278成为一体以建立整体结构。在非限制性实施例中，第一纵向轴线A1和第二纵向轴线A2横向于彼此。在又一个非限制性实施例中，第一纵向轴线A1和第二纵向轴线A2彼此垂直。第一壳体区部278和第二壳体区部280中的每一个可以另外包括一个或多个安装突片282。
在进一步的非限制性实施例中，汇流条266卡扣配合到壳体274中。第一和第二壳体区部278、280中的每一个可以包括用于接收和保持汇流条266的各种零件。
汇流条266可以沿着迂回路线延伸穿过第一壳体区部278和第二壳体区部280，以实现电动马达22与逆变器系统54之间的期望连接。壳体274和汇流条266的构造即使在逆变器系统54垂直于电动马达22的马达定子62的中心线进行封装时也能够以简单且可靠的方式使电动马达22和逆变器系统54电连接。
现在主要参考图10和图11，第一密封件276和第二密封件277协作以将逆变器系统54相对于电动马达22的马达定子62的潮湿环境密封。在非限制性实施例中，第一密封件276是表面密封件并且第二密封件277是成型密封件。在另一个非限制性实施例中，第二密封件277由灌封材料(可以是塑料或一些类似性能的材料)制成。然而，其他密封类型也可能是合适的。合适的密封材料的非限制性示例包括硅酮橡胶(即室温硫化(RTV)硅酮)、丙烯酸橡胶或任何其他类似的弹性体。
第二密封件277中的一个容纳在每个汇流条266的第一端部部分268周围，第一端部部分268从第一壳体区部278向外突出。第二密封件277容纳在第一壳体区部278的密封表面279与第一密封件276之间。这样，除了提供附加密封之外，第一密封件276还用作第二密封件277的覆盖物。
第一密封件276可以容纳在形成在壳体274的与电动马达22的潮湿环境交界的部分(在这种情况下，壳体274的第一壳体区部278)中的凹槽298内。一旦接线盒总成258已经安装到电动马达22上，第一密封件276和第二密封件277就夹在马达壳体60的表面64与壳体274之间，以大体上阻止流体从马达定子62的潮湿环境传递到逆变器系统54的干燥环境。
本公开的接线盒总成在电动车辆内的大电流下操作的部件之间提供简单且可靠的电连接。另外配备所提出的接线盒总成以将潮湿环境与在交流汇流条上操作的电力系统内的干燥环境密封。
尽管将不同的非限制性实施例示出为具有特定的部件或步骤，但是本公开的实施例不限于那些特定的组合。可以使用来自任何非限制性实施例的一些部件或特征与来自任何其他非限制性实施例的特征或部件结合。
应该理解的是，相似的附图标记在几个附图种标识对应或相似的元件。应该理解的是，虽然在这些示例性实施例中公开和示出了特定的部件设置，但是其他设置也可以从本公开的教导受益。
前面的描述应被解释为说明性的而不是限制性的。本领域的普通技术人员将理解，某些修改可以落入本公开的范围内。出于这些原因，应研究以下权利要求以确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种电动车辆，包含：
第一电气部件；
第二电气部件；和
接线盒总成，所述接线盒总成适于将所述第一电气部件电连接到所述第二电气部件，所述接线盒总成包括壳体、汇流条和第一密封件，所述第一密封件适于将所述第二电气部件相对于所述第一电气部件的潮湿环境密封。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中所述第一电气部件是电动马达，并且所述第二电气部件是逆变器系统。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆，包含容纳在所述汇流条周围的第二密封件，并且可选地，所述第二密封件被限制在所述壳体的密封表面和所述第一密封件之间。
4.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其中所述第一密封件容纳在形成在所述壳体中的凹槽中。
5.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其中所述壳体包括用于将所述接线盒总成安装到所述第一电气部件或所述第二电气部件的至少一个安装突片。
6.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其中所述壳体包括沿着第一纵向轴线延伸的第一壳体区部和沿着第二纵向轴线延伸的第二壳体区部，并且可选地，所述第一纵向轴线横向于所述第二纵向轴线。
7.根据权利要求6所述的电动车辆，其中所述汇流条包括平行于所述第一纵向轴线延伸的第一区部、突出到所述第一壳体区部的外部并且垂直于所述第一纵向轴线的第二区部、平行于所述第二纵向轴线延伸的第三区部、以及突出到所述第二壳体区部的外部并且垂直于所述第二纵向轴线的第四区部。
8.根据权利要求7所述的电动车辆，其中所述第二区部连接到所述第一电气部件，并且所述第四区部连接到所述第二电气部件，并且可选地，所述第二区部连接到所述第一电气部件的马达定子引线，并且所述第四区部连接到所述第二电气部件的电流传感器。
9.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其中所述汇流条包括在所述壳体内部建立迂回路线的至少一个弯曲部。
10.根据权利要求1或2所述的电动车辆，其中所述壳体围绕所述汇流条包覆成型，或者所述汇流条卡扣配合到所述壳体中。
11.一种方法，包含：
使用包括壳体、多个汇流条和第一密封件的接线盒总成来将电动车辆的第一电气部件电连接到第二电气部件；和
通过所述第一密封件来阻止流体从所述第一电气部件的潮湿环境朝向所述第二电气部件的干燥环境移动。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一电气部件是电动马达，并且所述第二电气部件是所述电动车辆的逆变器系统。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述接线盒总成包括至少一个第二密封件，并且其中所述第一密封件和所述至少一个第二密封件协作以阻挡所述流体。
14.根据权利要求11或12所述的方法，包含将所述多个汇流条的端部部分设置为使得所述端部部分在安装时以横排设置。
15.根据权利要求11或12所述的方法，包含将所述多个汇流条的端部部分设置为使得所述端部部分在安装时以竖排设置。
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