CN109565129B - 电力连接器系统 - Google Patents

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Abstract

一种电力连接器系统，包括头座连接器，所述头座连接器具有安装到机架的头座外壳。所述头座外壳保持头座端子(114)，所述头座端子包括以堆叠布置并排布置的多个触头构件(160)。每个触头构件具有在所述触头构件的配合端(238)处限定插口(232)的一对弹簧梁(230)。所述触头构件的插口对准以限定所述头座端子的凸片插口(234)。所述电力连接器系统包括插头连接器，所述插头连接器具有保持凸片端子(116)的插头外壳。所述凸片端子具有配合端和电缆端。所述配合端在配合期间在配合方向上接收到所述头座端子的凸片插口中，以将所述凸片端子与所述头座端子电连接。

Description

电力连接器系统
技术领域
本文的主题总体上涉及用于电力连接器系统的插头连接器。
背景技术
电力端子用于在高功率应用中的部件之间进行电力连接，例如在电动或混合电动车辆中的电池和其他部件(例如电动机、逆变器、充电器等)之间。然而，由于高功率要求，电连接器通常容纳许多触头以增加电路的载流能力。具有许多接触点导致高的连接器配合力。已知的设计有许多接触点的电力端子形成和组装复杂，可能需要大量的工具加工资本，增加了制造电力端子的总成本。此外，已知的设计有许多接触点的电力端子通常很大，使得难以实现可能在特定应用(例如汽车应用)中要求的防护手指的安全碰触。
仍然需要一种具有高功率连接的电力连接器系统，该电力连接器系统紧凑、易于使用工具加工和/或可以制成触碰安全的。
发明内容
如本文所公开的电力连接器系统提供了该问题的解决方案，其包括头座连接器，所述头座连接器具有安装到机架的头座外壳。所述头座外壳保持头座端子，所述头座端子包括以堆叠布置并排布置的多个触头构件。每个触头构件具有在所述触头构件的配合端处限定插口的一对弹簧梁。所述触头构件的插口对齐以限定所述头座端子的凸片插口。所述电力连接器系统包括插头连接器，所述插头连接器具有保持凸片端子的插头外壳。所述凸片端子具有配合端和电缆端。所述配合端在配合期间在配合方向上接收到所述头座端子的凸片插口中，以将所述凸片端子与所述头座端子电连接。
附图说明
现在将参照附图以举例的方式描述本发明，在附图中：
图1是根据示例性实施例形成的电力连接器系统的透视图，其中它的插头连接器和头座连接器处于组装和配合状态。
图2是电力连接器系统的透视图，其中插头连接器和头座连接器处于未配合状态。
图3是电力连接器系统的一部分的透视图，示出了连接器的插头端子和头座端子。
图4是电力连接器系统的一部分的透视图，示出了插头端子和头座端子。
图5是根据示例性实施例的插头连接器的底部透视图。
图6是插头连接器的剖视图。
图7是根据示例性实施例的头座连接器的透视图。
图8是头座连接器的截面图。
图9是头座连接器的俯视图。
图10是头座连接器的底部透视图，示出了准备联接到头座端子的电力母线。
具体实施方式
图1是处于组装和配合状态的根据示例性实施例形成的电力连接器系统100的透视图。图2是处于未配合状态的电力连接器系统100的透视图。电力连接器系统100包括头座连接器102，以及配置为与头座连接器102配合的插头连接器104。在示例性实施例中，电力连接器系统100是高功率连接器系统，其作为高功率电路的一部分用于在各种部件之间传输电力。在特定应用中，电力连接器系统100是电池系统，例如车辆(例如电动车辆或混合动力电动车辆)的电池系统；然而，电力连接器系统100并不旨在限于这种电池系统。
插头连接器104配置为电连接到部件110，例如通过一个或多个电力电缆106。例如，插头连接器104可以电连接到电池、充电器、逆变器、电动机或其他类型的部件。头座连接器102配置为电连接到部件112，例如通过电力汇流条108(本文也称为电力母线108)；然而，头座连接器102可以通过其他装置(例如端子、电力线或其他连接器)电连接到部件112。例如，头座连接器102可以电连接到电池组(例如通过电池分配单元)、手动服务断开器、充电器、逆变器，电动机或其他类型的部件。电池分配单元可以管理电力连接器系统100的电力容量和功能，例如通过测量电流和调节电池组的功率分布。
电力连接器系统100是直角连接器系统，其中连接器102、104在垂直于电力线的方向上配合。可选地，插头连接器104可以可移除地联接到头座连接器102，以断开一个或多个部件(例如电池组、电动机、逆变器或车辆的其他部件)的高功率电路，例如用于维护、修理或其他原因。当配合时，头座连接器102的一个或多个头座端子114(图2)与插头连接器104的对应的插头端子116(在图3中示出)配合，例如在其配合接口处。具有更多数量的端子114和/或端子116增加了系统100的载流能力。可选地，每个插头端子116可以端接到对应的电力电缆106。
在示例性实施例中，头座连接器102和/或插头连接器104可包括高压互锁(HVIL)电路，以在连接器102、104的打开和闭合或配合和解除配合期间控制高压电力电路。例如，两个连接器102、104可以包括对应的HVIL端子。HVIL电路可以电连接到部件112和/或部件110。在示例性实施例中，插头连接器104利用杆118来使连接器102、104解除配合和/或配合，这可以在连接器102、104的解除配合/配合期间打开/闭合高压电路和HVIL电路。在解除配合期间，可以首先打开HVIL电路，以在端子116、114的打开或解除配合之前切断高压电路，这可以降低(例如来自电弧放电的)损坏的可能性。在示例性实施例中，连接器102、104的高压导电表面是防护手指和可安全触碰的。
头座连接器102包括具有配合端122的头座外壳120。头座外壳120保持一个或多个头座端子114。可选地，头座端子114可以是具有插口的叉形端子，该插口由插口的两侧上的弹簧梁限定，以与插头端子116的两侧配合，如下面进一步详细描述的；然而，在替代实施例中可以使用其他类型的头座端子。头座端子114可以被遮盖以保护头座端子114。例如，头座端子114可以具有盖或触碰防护件124，使得头座端子114是可安全触碰的。头座外壳120包括凸缘126，用于将头座外壳120安装到另一部件，例如机架或其他支撑结构。可选地，头座外壳120可以水平安装；然而，在替代实施例中，其他取向是可能的。在示例性实施例中，头座外壳120包括引导特征部128，用于引导电连接器104与头座连接器102的配合。例如，引导特征部128可以是肋、柱、槽、键控特征部或其他类型的引导特征部。
插头连接器104包括插头外壳130，其配置为联接到头座外壳120。插头外壳130包括配合端132和电缆端134。电力电缆106从电缆端134延伸。配合端132配合到头座外壳120的配合端122。在示例性实施例中，外壳130是直角外壳，其保持电力电缆106和插头端子116(在图3中示出)垂直于沿着配合轴线136的配合方向。电力电缆106相对于配合轴线136成直角。在替代实施例中，其他取向是可能的。
在示例性实施例中，杆118可旋转地联接到外壳130。杆118配置为接合头座外壳120，例如对应的引导特征部128，以将插头连接器104固定到头座连接器102。可选地，杆118可包括槽，该槽接收对应的引导特征部128，以控制插头连接器104与头座连接器102的配合和解除配合。例如，随着杆118旋转闭合，外壳130可以被向下拉到头座外壳120上。相反，随着杆118升高，外壳130可以被按压离开头座外壳120并从其解除配合。随着插头连接器104与头座连接器102解除配合和配合，电力连接器系统100的高功率电路和HVIL电路可以打开和闭合。
图3是电力连接器系统100的一部分的透视图，示出了插头端子116和头座端子114。图4是电力连接器系统100的一部分的透视图，示出了插头端子116和头座端子114。头座外壳120和插头外壳130被移除以示出插头端子116和头座端子114。
插头端子116端接到电力电缆106。例如，插头端子116可以焊接到电力电缆106。在替代实施例中，插头端子116可以通过其他手段(例如压接)端接到电力电缆106。在图示的实施例中，插头端子116是包括凸片或叶片部分的凸片端子。插头端子116在下文中称为凸片端子116。每个凸片端子116大致为平面的(至少沿着凸片或叶片部分)并且在配合端200与电缆端202之间延伸。
凸片端子116包括沿着纵向轴线208在凸片端子116的尖端210与电缆端202之间延伸的第一侧204和第二侧206。凸片端子116包括分别在凸片端子116的底部和顶部处的前缘212和后缘214。前缘212是凸片端子116的插接到一个或多个头座端子114中的边缘。
头座端子114配置为电连接到凸片端子116。在示例性实施例中，头座端子114也电连接到头座连接器102的电力母线108(在图2中示出)。然而，在替代实施例中，头座端子114可以与电力母线108是一体的。在图示的实施例中，头座端子114是双端叉形端子，并且在下文中可称为叉形端子114。
头座端子114中的每一个包括以堆叠布置并排设置的一系列触头构件160。每个触头构件160包括在第一配合端222与第二配合端224之间的主体220。触头构件160每个包括在第一配合端222处限定插口228的一对弹簧梁226和在第二配合端224处限定插口232的一对弹簧梁230。当触头构件160堆叠在一起以限定头座端子114时，触头构件160的插口228在头座端子114内对准以在第一配合端222处限定凸片插口234。第一配合端222处的凸片插口234配置为接收凸片端子116的前缘212。类似地，单独的触头构件160的插口232在头座端子114内对准，以在第二配合端224处限定汇流条插口236，其配置为接收对应的电力母线108的配合端238。在图示的实施例中，每个头座端子114中的触头构件160的弹簧梁226在第一配合端222处限定第一叉形触头223，并且触头构件160的弹簧梁2302在第二配合端224处限定第二叉形触头225。
弹簧梁226、230可偏转以分别接收凸片端子116和电力母线108。当配合时，弹簧梁226、230分别抵靠凸片端子116和电力母线108被弹簧偏置。弹簧梁226布置在插口228的两侧，以接合凸片端子116的第一侧204和第二侧206。
在示例性实施例中，每个弹簧梁226在弹簧梁226的远端处或附近限定配合接口240。配合接口240可以由弹簧梁226的远端处的凸起或凸出部限定。在示例性实施例中，叉形触头223由堆叠在一起的多个弹簧梁226限定，每个叉形触头223包括与凸片端子116接触的多个接触点。例如，堆叠的弹簧梁226上的每个配合接口240限定与凸片端子116接触的不同接触点。在每个头座端子114中设置多个触头构件160使得凸片端子116与头座连接器102之间有多个接触点。
每个头座端子114的第二配合端224(例如，电力母线配合侧)处的叉形触头225提供与电力母线108的多个接触点。例如，每个弹簧梁230在弹簧梁230的远端处或附近限定配合接口240。堆叠的多个弹簧梁230的配合接口240限定与电力母线108的不同接触点。在每个头座端子114中设置多个触头构件160使得电力母线108与头座连接器102之间有多个接触点。增加每个头座端子114中的触头构件160的数量和/或增加头座端子114的数量增加了头座连接器102的载流能力。
可选地，单个头座端子114的叉形触头223、225可以是相同的，凸片端子116配置为插接到凸片插口234中，并且电力母线108配置为插接到汇流条插口236中。头座端子114易于制造和组装。例如，触头构件160可以冲压成形，并且可以在头座端子114中的每一个内一起布置任何数量的触头构件160。
图5是根据示例性实施例的插头连接器104的底部透视图。图6是插头连接器104的剖视图。插头外壳130在插头室138中保持多个凸片端子116。插头室138在插头外壳130的底部140处敞开，以暴露凸片端子116。头座连接器102的部分(图2中示出)可以通过底部140接收在插头室138中。例如，头座端子114(图2中所示)可以接收在插头室138中，用于与凸片端子116电连接。插头外壳130包括支撑凸片端子116的端子支撑壁142。
在示例性实施例中，插头连接器104包括插头盖或触碰防护件144，使得凸片端子116可安全触碰。例如，插头触碰防护件144(本文也简单地称为触碰防护件144)可以是跨越凸片端子116的底部的桥或梁。插头触碰防护件144由电介质材料制成，例如塑料。插头触碰防护件144相对于插头外壳130的部分定位为使得间隙或空间足够小以可安全触碰。
在示例性实施例中，插头连接器104包括屏蔽件146，以为插头连接器104提供电屏蔽。可选地，屏蔽件146可以至少部分地定位在插头室138中，使得屏蔽件146围绕插头室138和/或凸片端子116。屏蔽件146可以电连接到电力电缆106的电屏蔽件。屏蔽件146可以配置为电连接到头座连接器102。可选地，插头连接器104可在插头室138中或周围包括密封件148。密封件148可以接合头座连接器102，以在插头连接器104与头座连接器102之间提供环境密封。
端子支撑壁142限定接收凸片端子116的端子腔170(图6)。在端子腔170的底部，端子支撑壁142与凸片端子116间隔开。例如，对应的端子腔170内的空间沿着端子腔170内的凸片端子116的第一侧204和第二侧206设置在前缘212附近。凸片端子116的第一侧204和第二侧206暴露在插头室138内，例如在端子腔170中。端子腔170的尺寸设计为在沿着凸片端子116的侧面204、206的空间中接收头座连接器102的部分。例如，头座连接器102的头座端子114可以接收在端子腔170中，以接合凸片端子116的第一侧204和第二侧206。
在示例性实施例中，插头触碰防护件144设置在端子腔170的底部。例如，插头触碰防护件144设置在前缘212的外侧(例如，下方)。可选地，插头触碰防护件144可以与端子支撑壁142是一体的。替代地，触碰防护件144可以是与端子支撑壁142分离的件，并装载到端子腔170中，在端子腔170处触碰防护件144联接到端子支撑壁142。触碰防护件144通过间隔172与端子支撑壁142间隔开。间隔172的宽度足够窄以使插头连接器104可安全触碰。例如，间隔172可以足够窄以使测试探针174不能触碰凸片端子116。从而用户不能触碰电力电路的任何部分，使插头连接器104可安全触碰。
在图示的实施例中，插头触碰防护件144包括纵向构件176，其沿着凸片端子116纵向延伸并且在凸片端子116正下方延伸。取决于纵向构件176的长度，触碰防护件144可包括一个或多个侧向构件178，以加强或支撑纵向构件176。在图示的实施例中，侧向构件178垂直于纵向构件176延伸。侧向构件178在纵向构件176与端子支撑壁142之间延伸。侧向构件178加强并支撑纵向构件176。例如，纵向构件176不能被侧向推动足够的距离以改变间隔172，使得插头连接器104不能通过可安全触碰测试。
图7是根据示例性实施例的头座连接器107的透视图。图8是头座连接器102的剖视图。图9是头座连接器102的俯视图。头座连接器102配置为安装到机架150或其他支撑结构。可选地，头座连接器102可以电接地到机架150。头座外壳120限定头座室152，头座室152配置为接收插头连接器104的部分(在图2中示出)。例如，头座室152可以由头座外壳120的护罩壁154限定。
头座端子114由头座外壳120支撑。头座端子114可以由端子支撑壁156保持。端子支撑壁156可以限定头座触碰防护件124，以使头座连接器102可安全触碰。例如，端子支撑壁156可以沿着头座端子114的侧面和/或端部设置。
在示例性实施例中，头座端子114每个由触头构件160的堆叠布置限定。可选地，头座连接器102包括多个头座端子114。头座端子114可以限定不同的电路或者可以是公共电路的一部分。例如，配置为电连接到同一凸片端子116的两个头座端子114可以是公共电路的一部分，配置为配合到不同凸片端子116的头座端子114可以限定不同的电路。可选地，提供多个头座端子114增加了头座连接器102的载流能力或容量。在图7中，头座连接器102包括四个头座端子114，但在其他实施例中头座连接器102可包括更少或更多的头座端子114。
在示例性实施例中，头座连接器102包括由头座外壳120保持的屏蔽件162。屏蔽件162为头座端子114提供电屏蔽。屏蔽件162设置在头座室152中，并且可以延伸到头座连接器102的底部以与机架150电连接。例如，屏蔽件162可以接地到机架150。
图8图示了由端子支撑壁156保持在头座外壳120中的头座端子114。端子支撑壁156限定了保持头座端子114的端子腔180(例如，限定头座端子114中的每一个的触头构件160)。电力母线108延伸到端子腔180的底部中，以接合头座端子114的底部配合端。端子支撑壁156沿着每个头座端子114的两侧延伸到头座端子114的顶部配合端。端子支撑壁156沿着头座端子114的侧面限定头座触碰防护件124。头座触碰防护件124也沿着头座端子114的顶部延伸。
头座外壳120限定顶部开口182和侧面开口184，其提供到端子腔180的接入口。头座触碰防护件124设置在顶部开口182处，以防止无意触碰头座端子114。头座触碰防护件124沿着侧面开口184设置在侧面处，以防止无意触碰头座端子114。顶部开口182和侧面开口184分别具有间隔186、188。可选地，间隔186、188可以是相同的。然而，间隔186、188在替代实施例中可以是不同的。间隔186、188足够窄以确保测试探针174不能接合头座端子114，使得头座连接器102可安全触碰。
图10是头座连接器102的底部透视图，示出了准备联接到头座端子114的电力母线108(在图8中示出)。端子腔180可以在底部敞开以接收电力母线的配合端238。
应该理解的是，以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离其范围的情况下，可以作出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。本文描述的尺寸、材料类型、各种部件的取向、以及各种部件的数量和位置旨在限定某些实施例的参数，并且绝不是限制性的，并且仅仅是示例性实施例。在阅读以上描述后，在权利要求的理念和范围内的许多其他实施例和修改对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应参照所附权利要求来确定。

Claims (8)

1.一种电力连接器系统(100)，包括：
头座连接器(102)，其具有安装到机架(150)的头座外壳(120)，所述头座外壳具有配合端(122)，所述头座连接器包括由所述头座外壳保持在所述头座外壳的所述配合端处的头座端子(114)，所述头座端子包括以堆叠布置并排布置的多个触头构件(160)，每个触头构件具有在所述触头构件的第一配合端(222)处限定第一插口(228)的一对弹簧梁(226)和在所述触头构件的第二配合端(224)处限定第二插口(232)的一对弹簧梁(230)，所述触头构件的第一插口(228)对准以限定暴露在所述头座外壳的所述第一配合端处的所述头座端子的凸片插口(234)，所述触头构件(160)的第二插口(232)对准以限定插口(236)；以及
插头连接器(104)，其具有插头外壳(130)，所述插头外壳具有配合到所述头座外壳的所述配合端(122)的配合端(132)，所述插头连接器包括被保持在所述插头外壳的配合端的凸片端子(116)，所述凸片端子具有电缆端(132)和配合端(134)，所述配合端在配合期间在配合方向上接收到所述头座端子的凸片插口中，以将所述凸片端子与所述头座端子电连接。
2.如权利要求1所述的电力连接器系统(100)，其中所述凸片端子(116)是在所述电缆端(132)处端接到电力电缆(106)的实心金属件，所述凸片端子具有第一侧(204)和第二侧(206)，所述凸片端子在所述配合端(200)处也具有边缘(212)，该边缘在配合期间装载到所述头座端子(114)的凸片插口(232)中。
3.如权利要求1所述的电力连接器系统(100)，其中所述头座端子(114)具有与所述凸片端子(116)的多个接触点。
4.如权利要求1所述的电力连接器系统(100)，其中所述插头连接器(104)包括连接到所述外壳(130)的杆(118)，所述杆接合所述头座连接器(102)，其中当所述杆被致动以使所述插头连接器和所述头座连接器配合和解除配合时，所述插头连接器相对于所述头座连接器移动。
5.如权利要求1所述的电力连接器系统(100)，其中所述触头构件(160)的弹簧梁(230)在配合到所述凸片端子(116)时能够抵靠所述凸片端子偏转。
6.如权利要求1所述的电力连接器系统(100)，其中所述触头构件(160)中的每一个在所述第一配合端(222)处限定叉形触头(223)。
7.如权利要求6所述的电力连接器系统(100)，其中所述触头构件(160)的第一配合端(222)是第一触头构件，并且所述触头构件中的每一个在与所述第一配合端(222)相对的第二配合端(224)处限定叉形触头(223)，所述第二配合端处的叉形触头限定被配置为在其中接收汇流条的插口。
8.如权利要求1所述的电力连接器系统(100)，其中所述头座连接器(102)包括头座触碰防护件(124)以使所述头座连接器是能够安全触碰的，并且所述插头连接器(104)包括插头触碰防护件(144)以使所述插头连接器是能够安全触碰的。
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