CN109841980A - 电压转换器、公电连接器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种电压转换器、公电连接器及其制造方法。所述公电连接器，其被配置成电连接第一印刷电路板与第二印刷电路板，所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板中的每一个被配置成将交流相电流转换成直流电，所述公电连接器为U形的且包括第一端及第二端，所述第一端及所述第二端分别被配置成连接到所述第一印刷电路板的母电连接器及所述第二印刷电路板的母电连接器。

Description

电压转换器、公电连接器及其制造方法
技术领域
本发明涉及电压转换器，尤其涉及供在电动车辆或混合动力车辆中使用的电压转换器，且更具体来说，涉及一种被配置成电连接电压转换器的第一印刷电路板与第二印刷电路板的公电连接器，所述电压转换器尤其形成电池充电器。
更确切地说，本发明旨在提供一种有利地小且易于使用的公电连接器，其容许传输中高频率的强电流并且可在连接第一印刷电路板与第二印刷电路板时提供公差。
背景技术
在当今现有的电动车辆或混合动力车辆中，推进系统包括高压供电电池，以向电动马达传送供电电压来推进车辆。为了对所述电池进行充电，推进系统包括形成电池充电器的电压转换器，所述电池充电器被称为“车载充电器”(On-Board Charger，OBC)且被配置成连接到交流(Alternating Current，AC)电网，例如本地电力网或国家电力网。
此种车载充电器将从AC电网接收的一种或多种交流电转换成容许对电池进行充电的直流电。为此，车载充电器包括多个内部组件，例如，一个或多个变压器、一个或多个电感器、一个或多个二极管、一个或多个晶体管等。这些内部组件安装在一个或多个印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)上，所述印刷电路板被放置在配备有AC输入连接器及直流(Direct Current，DC)输出连接器的壳体中并且可进一步被安装在车辆上。
当车载充电器包括彼此上下堆叠到壳体中的多个PCB时，可能需要将每一PCB电连接到相邻的PCB。在已知的解决方案中，使用一组圆柱形金属螺旋式连接器来执行此种连接。然而，这样的一组螺旋式连接器需要PCB上显著的空间，这减少了用于其他组件的空间。此外，这样的一组螺旋式连接器不容许在视觉上确认连接器的插入及控制是否被正确地执行。此外，这样的一组螺旋式连接器可能无法适应出现的偏差并且需要执行公差叠加分析。另外，此种解决方案意味着关键性的公差问题，因为需要被固定的两个PCB不灵活。
因此，需要一种电压转换器解决方案，尤其是电池充电器解决方案，其易于设计、并在两个PCB之间提供有效的电连接、容许输送高频率的强电流并且将机械公差考虑在内。
发明内容
本发明涉及一种公电连接器，其被配置成电连接电压转换器的第一印刷电路板与第二印刷电路板，所述公电连接器为U形的且包括第一端及第二端，所述第一端及所述第二端分别被配置成连接到安装在所述第一印刷电路板上的母电连接器及安装在所述第二印刷电路板上的母电连接器。
根据本发明的公电连接器有利地容许以非常有效且快速的方式连接第一印刷电路板与第二印刷电路板。此外，所述公电连接器的灵活性容许容易地应对公差问题。
在优选实施例中，所述U形公电连接器包括中心部分及垂直于所述中心部分而延伸的两个分支部分。
有利地，所述中心部分及所述两个分支部分具有矩形横截面。
根据实施例，所述两个分支部分为平整的。换句话说，所述两个分支部分的矩形横截面的宽度显著大于其厚度，例如为厚度的十倍以上。此种形状容许所述公电连接器传输高频率的强电流。
根据实施例，所述公电连接器包括两个导电层。一个导电层是在外的，且另一导电层是在内的。
在实施例中，所述外导电层通过连接部连接到所述内导电层。
在优选实施例中，所述公电连接器包括布置在所述外导电层与所述内导电层之间的电隔离层。确实，由于主要是导电层的外部分容许传导高频率电流(此种现象被称为集肤效应(skin effect))，因此使用由电隔离层分隔开的两个导电层会容许有效地增强电流、尤其高频率电流(例如，约为或高于160kHz)的传导。
根据本发明的方面，所述两个分支部分具有不同的长度以连接第一印刷电路板与第二印刷电路板，所述两个分支之间的长度差异界定第一印刷电路板与第二印刷电路板之间的间隔。
根据实施例，所述分支部分的第一端及第二端中的每一个包括至少一个倒角部分，因此容许容易地将U形公电连接器插入到母电连接器中。
有利地，包括第一印刷电路板及第二印刷电路板的总成被配置成将交流相电流转换成直流电。
根据实施例，所述公电连接器为单件式元件，即，单件式公电连接器。
根据实施例，所述公电连接器由金属材料(例如，镀镍黄铜(nickel platingbrass))制成。
本发明还涉及一种电压转换器，其用于将至少一路交流相电流转换成直流电(和/或将直流电转换成至少一路交流相电流)，尤其供在电动车辆或混合动力车辆中使用，所述电压转换器包括壳体以及至少第一印刷电路板及第二印刷电路板，所述第二印刷电路板在所述第一印刷电路板的顶部上被布置到所述壳体中，所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板中的每一个包括母电连接器，所述电压转换器包括至少一个如前面所述的公电连接器，所述公电连接器电连接所述第一印刷电路板的母电连接器与所述第二印刷电路板的母电连接器。
有利地，在所述第二印刷电路板中形成有开口，且所述公电连接器通过所述开口电连接所述第一印刷电路板的母电连接器与所述第二印刷电路板的母电连接器。
在实施例中，所述电压转换器形成电池充电器，其尤其用于从外部电网对安装在车辆上的电池进行充电。
本发明还涉及一种包括如前面所述的车载电压转换器的电动车辆或混合动力车辆。
本发明还涉及一种用于制造如前面所述的公电连接器的方法，所述方法包括以下步骤：
-将片材元件对折以获得经折叠的片材元件，所述片材元件包括布置在导电层的顶部上的电隔离层，所述经折叠的片材元件包括两个导电层及布置在所述两个导电层之间的电隔离层，
-将所述经折叠的片材元件折叠成U形公电连接器。
有利地，所述方法例如在所述两个折叠步骤之间包括在所述经折叠的片材元件的两端上形成至少一个倒角部分的步骤。
在附图及以下说明中陈述一个或多个实施例的细节。依据说明及图式并依据权利要求书，其他特征将显而易见。
附图说明
在附图中：
-图1示出根据本发明的电池充电器的实施例的立体前视图。
-图2示出图1所示电池充电器的剖视图。
-图3示出公电连接器的局部立体图，所述公电连接器连接图1所示电池充电器的第一印刷电路板与第二印刷电路板。
-图4示出根据本发明的公电连接器的实施例。
-图5至图9示出根据本发明制作公电连接器的第一方法。
-图10及图11示出根据本发明制作公电连接器的第二方法。
-图12示出两个公电连接器的另一局部立体图，所述两个公电连接器连接图1所示电池充电器的两个印刷电路板。
具体实施方式
现在将参照图1及图2来阐述根据本发明的电压转换器的实施例。在此实例中，电压转换器是被配置成安装在电动车辆或混合动力车辆上的电池充电器1。然而，本发明可适用于任何类型的电动设备，尤其是任何类型的电压转换器，尤其是例如容许使用AC电源来对DC电池进行充电的任何类型的电池充电器。
在下文所述的优选实施例中，电池充电器1被配置成从例如国内电网或公共电网等AC电源对电池进行充电。换句话说，电池充电器1被配置成接收AC电源的电力并将所述电力转换成DC电源以对电池进行充电。所接收的电力可为单相AC电流或多路多相AC电流(例如，三路在相位上存在偏移的AC电流)。
图1至图2示出根据本发明的电池充电器1的实施例。电池充电器1包括例如由金属或塑料材料制成的壳体2。壳体2包括：底壁(图中未显示)；矩形侧壁2A，呈现为单件式元件；以及盖2B，使用附接夹(attaching clip)2C被固定在侧壁2A上以闭合所述壳体2。在此实例中，电池充电器1包括AC连接器3及DC连接器4。AC连接器3容许接收由电源(图中未显示)传送的至少一路AC电流。DC连接器4容许将由电池充电器1产生的DC电流传送到电池(图中未显示)。举例来说，此种电池可为高压电池，即，电压大于60V。在此非限制性实例中，电池充电器1进一步包括信号连接器5及多个管6，管6被配置成容许使冷却流体循环。
参照图2，电池充电器1包括安装在壳体2中的第一印刷电路板10-1及第二印刷电路板10-2。在另一实施例中，在不限制本发明的范围的条件下，电池充电器1可包括多于两个印刷电路板10-1、10-2。
第二印刷电路板10-2布置在第一印刷电路板10-1上方。第一印刷电路板10-1及第二印刷电路板10-2包括被布置成将至少一种交流电转换成直流电的电组件及/或电子组件。
举例来说，此类电组件和/或电子组件可以是用于过滤经由AC连接器3从电源接收的AC电流信号或用于过滤经由DC连接器4例如被传送到车辆电池的DC电流信号中的噪声的滤波器、用于使内部DC链路中间电压稳定的电容器、磁性元件(用于将经由AC连接器3从电源接收的AC电流的电能变换成经由DC连接器4例如被传送到车辆电池的DC电流的电能的变压器、用于降低峰值电流并产生在一周期内呈正弦曲线形状的电流的二极管等)。信号连接器5是可选的且被配置成在第一印刷电路板10-1、第二印刷电路板10-2与外部设备(图中未显示)(例如，测试设备或控制设备)之间交换信号。
可依据电池充电器1的配置来调适第一印刷电路板10-1与第二印刷电路板10-2之间的电连接。如图2上所示，且根据本发明，第一印刷电路板10-1与第二印刷电路板10-2之间的一些电连接是使用母电连接器12-1、12-2及公电连接器20来实现的。
在此实例中，一半的母电连接器12-1安装在第一印刷电路板10-1上，且另一半的母电连接器12-2安装在第二印刷电路板10-2上。每一公电连接器20电连接第一印刷电路板10-1的母电连接器12-1与第二印刷电路板10-2的母电连接器12-2。
图3示出公电连接器20与第一印刷电路板10-1的母电连接器12-1及第二印刷电路板10-2的母电连接器12-2的连接的近视图。
为了实现此种连接，布置在第一印刷电路板10-1的顶部上的第二印刷电路板10-2包括开口13，且公电连接器20通过所述开口13连接第一印刷电路板10-1的母电连接器12-1与第二印刷电路板10-2的母电连接器12-2。
为了容许进行此种电连接，如图4所示，公电连接器20是例如由镀镍黄铜制成的单件式U形金属元件。
公电连接器20包括中心部分21及垂直于所述中心部分21而延伸的两个分支部分22、23。公电连接器20包括较短分支部分22及较长分支部分23。此种长度差异容许将较长分支部分23连接到第一印刷电路板10-1的母电连接器12-1且将较短分支部分22连接到第二印刷电路板10-2的母电连接器12-2，如图3所示。所述长度差异界定第一印刷电路板10-1与第二印刷电路板10-2之间的间隔d。
仍参照图4，中心部分21及所述两个分支部分22、23是实质上平整的，且具有矩形横截面。公电连接器20包括两个导电层210、220。一个导电层210是在外的，且另一导电层220是在内的。外导电层210通过连接部230连接到内导电层220。
所述公电连接器还包括布置在外导电层210与内导电层220之间的电隔离层240，以传导的高强度电流(例如，高达28A rms/峰值为39.48A)，尤其是高频率的(例如，约为或高于160kHz)高强度电流(例如，高达28A rms/峰值为39.48A)。
每一分支部分22、23分别包括第一自由端22X及第二自由端23X。第一端22X及第二端23X中的每一个包括至少一个倒角部分22X1、23X1，以容易地将公电连接器20的每一自由端22X、23X插入对应的母电连接器12-1、12-2中。
现在将参照图5至图12来阐述用于制作公电连接器20的方法的两个示例性实施例。
在图5至图9上所示的第一实例中，在步骤S1(图9)中，将片材元件20A(图5)沿着所述片材元件20A的纵向方向X对折，片材元件20A由矩形导电片材200及布置在所述矩形导电片材200的顶部上的矩形隔离层240制成。
如图6所示，经折叠的片材元件20A包括外导电层210、内导电层220、布置在所述外导电层210与所述内导电层220之间的电隔离层240。
如图7所示，接着，在步骤S2中，对经折叠的片材元件20A进行倒角，以界定包括两个倒角部分22X1的第一自由端22X及包括两个倒角部分23X1的第二自由端23X。
如图8所示，在步骤S3中，将经折叠的片材元件20A再次折叠，以形成包括中心部分21及两个弯曲的分支部分22、23的U形公电连接器20-1，所述两个弯曲的分支部分22、23包括倒角自由端22X、23X。
在图10及图11上示出第二实例。图10示出此第二实施例的前四个步骤S10、S20、S30、S40。在此实施例中，由板30制作公电连接器20-2，板30包括金属层30A及布置在金属层30A的顶表面上的隔离层30B，如图10所示。
在第一步骤S10中，对板30进行切割，以形成片材元件20B，片材元件20B包括导电片材200及布置在所述矩形导电片材200的顶部上的隔离层240。片材元件20B通过连接部分31连接到金属板30A的框架。
在步骤S20中，将片材元件20B沿着所述片材元件20B的纵向方向对折。
接着，在步骤S30中，对经折叠的片材元件20B进行倒角，以界定第一倒角自由端22X及第二倒角自由端23X。
在步骤S40中，将仍通过连接部分31与板30的框架附接的经折叠的片材元件20B再次折叠，以形成U形公电连接器20-2。
在步骤S50(图11)中，在如图12所示在外导电层210与内导电层220之间保持连接部230的同时，将连接部分31切断以拆下公电连接器20-2。
图12示出电连接第一印刷电路板10-1与第二印刷电路板10-2的两个公电连接器20-2。对于给定的公电连接器20-2，将较长分支部分23的端插入到安装在第一印刷电路板10-1上的母电连接器12-1中，且将较短分支部分22的端插入到安装在第二印刷电路板10-2上的母电连接器12-2中，以电连接第一印刷电路板10-1与第二印刷电路板10-2。
虽然已参照多个说明性实施例阐述了各实施例，然而应当理解，本领域的技术人员可设计出将归属于本发明的原理的精神及范围内的众多其他修改及实施例。
更具体来说，在本发明、图式及所附权利要求书的范围内，可以在主题组合安排的组成部件和/或布置上作出各种变化及修改。除了在组成部件和/或布置上的变化及修改以外，替代用途对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。具体来说，虽然已结合车载电池充电器的实例阐述了本发明，然而本发明也适用于被配置成从车辆上的高压电池对低压电池进行充电的DC/DC转换器。

Claims (15)

1.一种公电连接器，被配置成电连接电压转换器的第一印刷电路板与第二印刷电路板，其特征在于，所述公电连接器为U形的且包括第一端及第二端，所述第一端及所述第二端分别被配置成连接到安装在所述第一印刷电路板上的母电连接器及安装在所述第二印刷电路板上的母电连接器。
2.根据权利要求1所述的公电连接器，其特征在于，所述公电连接器包括中心部分及垂直于所述中心部分而延伸的两个分支部分。
3.根据权利要求2所述的公电连接器，其特征在于，所述中心部分及所述两个分支部分具有矩形横截面。
4.根据权利要求2所述的公电连接器，其特征在于，所述两个分支部分为平整的。
5.根据权利要求1所述的公电连接器，其特征在于，所述公电连接器包括外导电层及内导电层。
6.根据权利要求5所述的公电连接器，其特征在于，所述外导电层通过连接部连接到所述内导电层。
7.根据权利要求5所述的公电连接器，其特征在于，所述公电连接器包括布置在所述外导电层与所述内导电层之间的电隔离层。
8.根据权利要求2所述的公电连接器，其特征在于，所述两个分支部分具有不同的长度。
9.根据权利要求2所述的公电连接器，其特征在于，所述两个分支部分的所述第一端及所述第二端中的每一个包括至少一个倒角部分。
10.根据权利要求1所述的公电连接器，其特征在于，包括所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板的总成被配置成将交流相电流转换成直流电。
11.根据权利要求1所述的公电连接器，其特征在于，所述公电连接器为单件式元件。
12.根据权利要求1所述的公电连接器，其特征在于，所述公电连接器由金属材料制成。
13.一种电压转换器，用于将至少一路交流相电流转换成直流电，尤其供在电动车辆或混合动力车辆中使用，其特征在于，所述电压转换器包括壳体以及至少第一印刷电路板及第二印刷电路板，所述第二印刷电路板在所述第一印刷电路板的顶部上被布置到所述壳体中，所述第一印刷电路板及所述第二印刷电路板中的每一个包括母电连接器，所述电压转换器包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的公电连接器，所述公电连接器电连接所述第一印刷电路板的所述母电连接器与所述第二印刷电路板的所述母电连接器。
14.根据权利要求13所述的电压转换器，其特征在于，在所述第二印刷电路板中形成有开口，且所述公电连接器通过所述开口电连接所述第一印刷电路板的所述母电连接器与所述第二印刷电路板的所述母电连接器。
15.一种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的公电连接器的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-将片材元件对折以获得经折叠的片材元件，所述片材元件包括布置在导电片材的顶部上的电隔离层，所述经折叠的片材元件包括两个导电层及布置在所述两个导电层之间的电隔离层，
-将所述经折叠的片材元件折叠成U形公电连接器。
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