CN113937541A - 高压接线盒线路托盘 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及高压接线盒线路托盘。一种电子模块设置有壳体，该壳体具有入口和出口，入口用于传导交流(AC)电，出口用于传导直流(DC)电以给交通工具电池充电，该壳体限定了空腔。电路板组件支撑在空腔内，以将AC电转换成DC电。至少两条配电线路连接在电路板组件和出口之间。基部由壳体支撑，并在至少两条配电线路和电路板组件之间延伸，以保护DC电免受由电路板组件产生的电磁干扰。多个壁从基部横向延伸，并且彼此间隔开以限定至少两个通道，每个通道被设定尺寸为接收至少两条配电线路中的一条。

Description

高压接线盒线路托盘
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年6月26日提交的序列号为63/044,652的美国临时申请的利益，该美国临时申请的公开内容在此通过引用被全部并入本文。
技术领域
一个或多个实施例涉及用于交通工具高压接线盒(vehicle high-voltagejunction box)的线路托盘(wire tray)。
背景
电气化交通工具(包括纯电动交通工具和混合电动交通工具)包括用于交通工具的推进或“牵引”并可被称为牵引电池的高压电池组。这种电气化交通工具包括用于转换供应到牵引电池和从牵引电池供应的电力的电力电子器件(power electronics)。这种电力电子器件产生可能影响其他系统和部件的电磁能量。电磁兼容性(EMC)指电气设备和系统在它们的电磁环境中通过限制电磁能量的无意产生、传播和接收来可接受地运行的能力，电磁能量可能引起在操作设备中的不想要的影响，例如电磁干扰(EMI)。
概述
在一个实施例中，一种电子模块设置有壳体，该壳体具有入口和出口，入口用于传导交流(AC)电，出口用于传导直流(DC)电以给交通工具电池充电，该壳体限定了空腔。电路板组件支撑在空腔内，以将AC电转换成DC电。至少两条配电线路连接在电路板组件和出口之间。基部(base)由壳体支撑，并在至少两条配电线路和电路板组件之间延伸，以保护DC电免受由电路板组件产生的电磁干扰。多个壁从基部横向延伸，并且彼此间隔开以限定至少两个通道，每个通道被设定尺寸为接收至少两条配电线路中的一条。
在另一个实施例中，一种线路托盘设置有基部，该基部适于在空腔内由壳体支撑，并在换流器(inverter)与第一配电线路和第二配电线路之间延伸。多个壁，其从基部横向延伸并且彼此间隔开以限定第一通道和第二通道，其中第一通道被设定尺寸为接收第一配电线路，并且第二通道被设定尺寸为接收第二配电线路。导体，其设置在所述基部内，并适于连接到交通工具底盘，以提供用于由换流器产生的电磁干扰的接地路径，并屏蔽所述第一配电线路和第二配电线路。
在又一实施例中，提供了一种用于制造电子模块的方法。电绝缘材料模制在导体上以形成线路托盘。线路托盘设置在壳体内，并设置在换流器和配电线路之间，连接在换流器和壳体的出口之间。导体连接到交通工具底盘，为由换流器产生的电磁干扰提供接地路径。
在一个实施例中，高压(HV)接线盒设置有安装到交通工具底盘的壳体，该壳体具有用于接收AC电的入口和用于提供高压DC电的出口。电路板组件由壳体支撑，并包括用于将AC电转换成HV DC电的部件。至少两条配电线路连接到电路板，以促进DC电流动。托盘由壳体支撑，并在电路板的一部分上以及在电路板和至少两条配电线路之间延伸，以保护HVDC电免受由电路板组件产生的电磁干扰。
本发明还提供了一种电子模块，该电子模块设置有安装到交通工具底盘的壳体，该壳体具有用于接收AC电的入口和用于提供DC电的出口。电路板组件由壳体支撑，并包括用于将AC电转换成DC电的部件。至少两条配电线路连接到电路板，以促进DC电流动。托盘由壳体支撑，并在电路板的一部分上以及在电路板和至少两条配电线路之间延伸，以保护DC电免受由电路板组件产生的电磁干扰。
附图简述
图1是具有根据一个或更多个实施例的高压接线盒的电气化交通工具的示意图。
图2是高压接线盒的分解俯视透视图，示出了托盘。
图3是图2的托盘的俯视图。
图4是图3的托盘沿剖面线IV-IV截取的放大剖视图。
图5是高压接线盒的俯视透视图。
图6是高压接线盒的俯视图，示出了线路布线辅助装置。
图7是托盘的分解侧视透视图，示出了集成连接器。
图8是图7的集成连接器的放大剖视图。
图9是托盘的分解侧视透视图。
图10是托盘的放大剖视图，示出了连接到集成连接器的熔断器。
图11是托盘的分解侧视透视图。
图12是托盘的侧面透视图。
图13是图12的托盘沿剖面线XIII-XIII截取的放大剖视图。
详细描述
按照要求，本文披露了本发明的详细实施例；然而，应当理解的是，所披露的这些实施例仅仅是本发明的能以不同形式和替代形式实施的实例。这些附图不必是按比例的；一些特征可以被夸大或者缩至最小以便示出具体部件的细节。因此，本文披露的具体的结构上和功能上的细节不得解释为是限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。
参照图1，根据一个或多个实施例示出了电子模块，例如高压接线盒(HVJB)，并且总体用数字100表示。HVJB 100被描绘在交通工具102内，并且包括高压(HV)配电模块104和车载充电器(OBC)105。HVJB100将外部电源106电气地连接到牵引电池108以便于充电。OBC105和HV配电模块104共同调节从外部电源106供应的功率以向牵引电池108提供适当的电压和电流水平。
外部电源106电气地耦合到电动交通工具供电设备(EVSE)110，例如充电器或充电站。根据一个或更多个实施例，外部电源106是如由电力事业公司提供的配电网络或电网。EVSE 110提供电路和控制机构以调节和管理在外部电源106和交通工具102之间的能量的输送。外部电源106向EVSE 110提供AC电力。EVSE 110包括用于插到交通工具102的充电端口114内的充电连接器112。充电端口114可以是将功率从EVSE 110输送到HVJB 100的任何类型的端口。HVJB 100将从EVSE 110接收的AC电转换成高压(HV)DC电输出，用于对牵引电池108充电。这可能一般在数百伏特内，例如300伏特或更高的电压。
参考图2，HVJB 100包括安装到交通工具底盘(未示出)的壳体116。壳体116包括入口118，其通过AC线束120连接到充电端口114，用于接收AC电。壳体116还包括通过DC线束124连接到牵引电池108的出口122。HVJB 100还包括电路板组件126，该电路板组件126被支撑在空腔128(形成在壳体116中)内。电路板组件126包括换流器，例如用于将AC电转换成高压(HV)DC电的电力电子器件。这样的动力转换产生热量。壳体116可以联接到用于冷却HVJB100的冷却剂系统(未示出)。HVJB 100包括连接在电路板组件126的DC侧和DC出口122之间的配电线路130。
HVJB 100包括安装在壳体116上并支撑配电线路130的托盘132。托盘132在电路板组件126的一部分上延伸，并将配电线路130与电路板组件126分开。HVJB 100还包括盖133，用于将电路板组件126、配电线路130和托盘132封装在壳体116的空腔128内。
参照图3和图4，托盘132包括在电路板组件126的一部分上延伸的基部134。基部134包括孔136，孔136被尺寸设定成容纳用于将托盘132安装到壳体116上的紧固件138。托盘132包括从基部134的第一表面141横向延伸的多个壁140。壁140彼此间隔开，以限定用于接收配电线路130的通道142。在一个或多个实施例中，壁间距限定了通道142，通道142各自的尺寸适于容纳一条配电线路130。
托盘132在配电线路130和电路板组件126之间提供屏障。托盘132由设置在导体146上的绝缘材料144形成。导体146可以形成为在配电线路130和电路板组件126之间延伸的薄片。在一个实施例中，托盘132由用绝缘聚合材料144包覆成型的金属片导体146形成。导体146接触孔136内的紧固件138，紧固件138接合壳体116的螺纹凸台148，并且壳体116安装到交通工具底盘。紧固件138和壳体116由导电材料形成，并提供到底盘接地的接地路径。托盘132的导体146将由电路板组件126的电力电子器件产生的电磁干扰传导至接地路径，以屏蔽配电线路130内的HV DC电免受电磁干扰。在一个或多个实施例中，电路板组件126也连接到接地路径。如图4所示，电路板组件126可以包括孔150，该孔150具有接触导体146的导电内径表面，例如通路孔(via)。
参照图5和图6，托盘132在HVJB 100的组装过程中提供线路布线辅助装置。托盘132的壁140彼此间隔开，以限定用于接收配电线路130的通道142。在一个或更多个实施例中，配电线路130包括比第二线路154短的第一线路152。不同的线路长度与限定通道142的壁间距(每个通道142的尺寸适于容纳一条配电线路130)相结合共同提供防止不正确的线路布线的防错装置(poke-yoke)或组装辅助装置。
在另一个实施例中，托盘132的壁140延伸形成具有不同形状的插座，以容纳某些连接器。第一配电线路152具有直插式连接器(in-line connector)156，其接合直插式插座160内的第一柱158。第二配电线路154具有横向连接器162，其接合横向插座166内的第二柱164。直插式插座160将不接收横向连接器162，并且横向出口166将不接收直插式连接器156，这限制了不正确的组装。
参考图7和图8，在一个或多个实施例中，托盘132保持接线端子以起到集成连接器的作用。电线连接通常包括两个连接器壳体：相互配合的凸连接器壳体和凹连接器壳体。每个连接器壳体包括与另一个连接器壳体的接线端子配合的凸形或凹形接线端子。托盘132包括从基部134的第二表面170横向延伸的壁168，以限定接线端子空腔172，并起到集成连接器壳体的作用。HVJB 100包括接线端子174，每个接线端子都容纳在接线端子空腔172内。每个接线端子174可以通过一对凸片176保持在接线端子空腔172内，凸片176延伸穿过形成在托盘132的基部134中的孔178。
参照图9和图10，根据一个或多个实施例，托盘132支撑与接线端子174配合的部件。接线端子174可以是凹接线端子。HVJB 100可以包括分立的可移除的电气部件(例如一对熔断器180)，每个熔断器具有两个引线182，引线182延伸穿过开口184(穿过基部134形成)，以接合接线端子174并与接线端子174电连接。
托盘132可以包括保持熔断器180的夹子186。每个夹子186包括从基部134横向延伸的一对柱188，并且彼此间隔开以形成凹穴190。保持凸片192从每个柱188的远端向相邻柱188的保持凸片192延伸。保持凸片192形成有倾斜的顶表面194，以提供用于接收熔断器180的主体196的引入结构。夹子186由柔性材料形成，使得柱188彼此远离弯曲以接收熔断器180的主体，然后柱返回到它们的初始位置以保持熔断器180。
参照图11-13，托盘132包括高压互锁回路(HVIL)检测机构198，其指示是否有人破坏或以其它方式移除了熔断器盖200。返回参考图2，盖133包括布置在熔断器180上方的开口202。熔断器盖200可被移除以维修熔断器180，而无需移除较大的盖133。HVIL检测机构198包括连接到熔断器盖200的第一连接器204和固定到托盘132的第二连接器206。当用户移除熔断器盖200时，第一连接器204与第二连接器206脱离，并且将配电线路130与电路板组件126脱离，以禁用高压。
托盘132通过在配电线路和电路板组件的电力电子器件之间产生EMI屏蔽，提供了对现有HVJB技术的功能改进。托盘132还提供了将减少组装时间的线路布线辅助装置，并且集成了消除部件的特征，这两者都可以导致成本降低。
虽然上文描述了示例性实施例，这不意味着这些实施例描述本发明的所有可能形式。相反，在本说明书中使用的这些言词是说明性而非限制性的言词，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。此外，可以组合不同实现实施例的特征以形成本发明的另外的实施例。

Claims (20)

1.一种电子模块，包括：
壳体，其具有入口和出口，所述入口用于传导交流(AC)电，所述出口用于传导直流(DC)电，以给交通工具电池充电，所述壳体限定了空腔；
电路板组件，其支撑在所述空腔内，以将AC电转换成DC电；
至少两条配电线路，其连接在所述电路板组件和所述出口之间；
基部，其由所述壳体支撑，并在所述至少两条配电线路和所述电路板组件之间延伸，以保护DC电免受由所述电路板组件产生的电磁干扰；和
多个壁，其从所述基部横向延伸并彼此间隔开以限定至少两个通道，每个通道被设定尺寸为接收所述至少两条配电线路中的一条。
2.根据权利要求1所述的电子模块，进一步包括设置在所述基部中的导体，所述导体适于连接到交通工具底盘，以为由所述电路板组件产生的电磁干扰提供接地路径。
3.根据权利要求2所述的电子模块，其中，所述基部进一步包括设置在所述导体上的电绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的电子模块，其中，所述至少两个通道进一步限定第一通道和第二通道，并且其中，所述多个壁进一步限定：
第一插座，其联接到所述第一通道以接收第一连接器，以及
第二插座，其联接到所述第二通道以接收第二连接器，而不接收所述第一连接器，以限制不正确的组装。
5.根据权利要求1所述的电子模块，其中，所述多个壁进一步限定接线端子空腔，并且其中开口形成为穿过所述基部并与所述接线端子空腔对准，所述电子模块进一步包括接线端子，所述接线端子安装到所述基部并延伸到所述接线端子空腔中。
6.根据权利要求5所述的电子模块，进一步包括电气部件，所述电气部件具有主体和引线，所述引线从所述主体延伸并穿过所述基部的所述开口以接合所述接线端子。
7.根据权利要求6所述的电子模块，进一步包括：
一对柱，其从所述基部延伸并彼此间隔开，以限定凹穴，所述凹穴被设定尺寸成容纳所述电气部件的所述主体；和
保持凸片，其从所述一对柱的每一个的远端横向延伸，以在插入期间接合所述电气部件的所述主体，并且向外枢转每个柱，以将所述电气部件的所述主体接收在所述凹穴中。
8.根据权利要求7所述的电子模块，其中，所述电气部件包括熔断器。
9.根据权利要求1所述的电子模块，进一步包括：
第一盖，其连接到所述壳体并封闭所述空腔，所述第一盖具有进入开口，所述进入开口穿过所述第一盖而形成；和
第二盖，其在所述进入开口之上可移除地安装到所述第一盖，以在不将所述第一盖从所述壳体脱离的情况下提供对所述空腔的一部分的外部进入。
10.根据权利要求9所述的电子模块，进一步包括：
第一连接器，其安装到所述基部的下侧，靠近穿过所述基部而形成的开口；和
第二连接器，其安装到所述第二盖的内表面以与所述第一连接器配合，其中从所述第一盖移除所述第二盖将所述第二连接器从所述第一连接器脱离，以将所述配电线路从所述电路板组件脱离。
11.一种线路托盘，包括：
基部，其适于在空腔内由壳体支撑，并在换流器以及第一配电线路和第二配电线路之间延伸；
多个壁，其从所述基部横向延伸并且彼此间隔开以限定第一通道和第二通道，其中所述第一通道被设定尺寸为接收所述第一配电线路，并且所述第二通道被设定尺寸为接收所述第二配电线路；和
导体，其设置在所述基部内，并适于连接到交通工具底盘，以提供用于由所述换流器产生的电磁干扰的接地路径，并屏蔽所述第一配电线路和第二配电线路。
12.根据权利要求11所述的线路托盘，其中，所述导体形成为片材，所述片材在所述第一配电线路和第二配电线路与所述换流器之间延伸，并且其中，所述线路托盘还包括设置在所述导体上的电绝缘材料。
13.根据权利要求11所述的线路托盘，其中，所述多个壁进一步限定：
第一插座，其联接到所述第一通道以接收第一连接器，以及
第二插座，其联接到所述第二通道以接收第二连接器，而不接收所述第一连接器，以限制不正确的组装。
14.根据权利要求11所述的线路托盘，其中，所述多个壁进一步限定接线端子空腔，并且其中，开口形成为穿过所述基部并与所述接线端子空腔对准，以接收电气部件的引线，所述线路托盘进一步包括接线端子，所述接线端子安装到所述基部的下侧并延伸到所述接线端子空腔中以接合所述引线。
15.根据权利要求14所述的线路托盘，进一步包括：
一对柱，其从所述基部延伸并彼此间隔开，以限定凹穴，所述凹穴被设定尺寸成容纳所述电气部件的主体；和
保持凸片，其从所述一对柱的每一个的远端横向延伸，以在插入期间接合所述电气部件的所述主体，并且向外枢转每个柱，以将所述电气部件的所述主体接收在所述凹穴中。
16.一种电子模块，包括：根据权利要求11所述的线路托盘；
所述壳体，其中所述壳体限定所述空腔并适于安装到所述交通工具底盘，所述壳体包括入口和出口，所述入口接收交流(AC)电，所述出口提供直流(DC)电；
换流器，其中所述换流器将AC电转换成DC电；和
所述第一配电线路和第二配电线路，其中所述第一配电线路和所述第二配电线路将所述换流器连接到所述出口。
17.根据权利要求16所述的电子模块，进一步包括：
第一盖，其连接到所述壳体并将所述线路托盘封闭在所述空腔内，所述第一盖具有进入开口，所述进入开口穿过所述第一盖而形成；
第二盖，其在所述进入开口之上可移除地安装到所述第一盖，以在不将所述第一盖从所述壳体脱离的情况下提供对所述空腔的一部分的外部进入；
第一连接器，其安装到所述线路托盘并连接到所述换流器；和
第二连接器，其安装到所述第二盖的内表面，以与所述第一连接器配合，从而将所述换流器电连接到所述第一配电线路和所述第二配电线路。
18.一种制造电子模块的方法；
在导体上模制电绝缘材料以形成线路托盘；
将所述线路托盘设置在壳体内，并设置在换流器和配电线路之间，所述配电线路连接在所述换流器和所述壳体的出口之间；和
将所述导体连接到交通工具底盘，为由所述换流器产生的电磁干扰提供接地路径。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括在形成于所述线路托盘中的通道内对所述配电线路中的每条配电线路单独布线。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括通过从所述壳体移除盖来将所述配电线路从所述换流器脱离。
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