CN114758818A - 一种电能传输总成及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电能传输总成及车辆，包括至少一根电连接骨架和设置在所述电连接骨架两端的连接器，所述连接器包含连接端子，所述电连接骨架两端与所述连接端子电连接，所述电连接骨架为刚性导体，所述电连接骨架的材质为铜铝复合材质。本发明采用铜铝复合基材，避提高了铜铝连接的电学性能和力学性能，降低成本。

Description

一种电能传输总成及车辆
技术领域
本发明涉及电能传输技术领域，更具体地，涉及一种电能传输总成及车辆。
背景技术
现有技术中，电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆，其以环保节能受到人们的广泛接受及市场推广。随着科技的发展，使电动汽车的续驶里程大大提高、充电时间大大缩短，电动汽车又进入了一个新的发展阶段，并开始步入实用化阶段。充电时间的大幅缩短伴随着的是汽车大功率充电的普及，汽车大功率充电配套使用的高压电缆直径越来越大，高压线束主要用于新能源电动汽车行业及其相关产品领域，现有的高压线束中，连接器及充电座之间的连接电缆以及端子均为铜质结构或多芯铝线结构，其中纯铜或铜合金材质价格高，这无疑会增加电动汽车的成本，虽然铜是电缆最理想的导体，但是价格昂贵且价位变化异常，最关键的是资源短缺。
相对于铜，铝的硬度、塑性和耐腐蚀性稍差，但重量较轻，导电率仅次于铜，铝在电气连接领域可以部分替代铜。但是，由于铜铝之间的电极电位差较大，直接连接后，铜铝之间会产生电化学腐蚀，铝易受腐蚀而导致连接区域电阻增大，易在电气连接中产生严重的后果，例如功能失效、火灾等。
因此，汽车电器技术领域急需一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种新的技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种电能传输总成，包括至少一根电连接骨架和设置在所述电连接骨架两端的连接器，所述连接器包含连接端子，所述电连接骨架两端与所述连接端子电连接，所述电连接骨架至少部分为刚性导体，所述刚性导体的材质含有铜铝复合材料。
所述电连接骨架横截面形状为圆形、椭圆形、矩形、多边形、A形、B形、D形、M形、N形、O形、S形、E形、F形、H形、K形、L形、T形、P形、U形、V形、W形、X形、Y形、Z形、半弧形、弧形、波浪形中的一种或多种。
所述电连接骨架刚性部分的抗拉强度大于75MPa。
所述连接端子的材质为铜或铜合金,所述电连接骨架与所述连接端子通过焊接或压接的方式连接。
所述电连接骨架由铝线芯和包覆所述铝线芯的铜层组成。
所述铝线芯的材质为纯铝或铝含量在89％以上的铝合金。
所述铜层与所述铝线芯结合处具有以铜铝原子互相渗透或相互结合形成铜铝过渡层。
所述铜铝过渡层中含有至少39wt％的铜铝混合物。
所述铝线芯和所述铜层之间形成以铜铝原子互相渗透的铜铝晶态固溶物层。
所述铜铝晶态固溶物层中铜元素的质量占比为5％-93％。
所述铝线芯的径向尺寸与所述铜层的径向尺寸成正比。
所述铜层的截面积至少占所述电连接骨架的截面积的3％。
所述铝线芯为空心结构。
所述电连接骨架沿径向方向设置至少一个散热翅。
所述散热翅与所述铜铝复合材料一体成型。
述散热翅的横截面形状为齿轮形、梯形、多边形、四边形、梭形、曲线形和波浪形的一种或几种。
所述散热翅数量为多个，多个所述散热翅分布在所述铜层外周上。
多个所述散热翅均匀的分布在所述铜层外周上。
所述散热翅最大径向高度为所述铜层径向最大厚度的50％-260％。
所述散热翅在所述铜层轴向方向上呈螺旋状布置。
所述螺旋状的最小螺距为所述电连接骨架的最大外径。
所述铜层轴向方向上具有至少两条所述螺旋状交错布置。
所述铜层外周套设绝缘层。
所述散热翅的外周套设绝缘层。
所述绝缘层外周还套设屏蔽层和外绝缘层。
所述连接器中包含具有屏蔽效能的内壳，所述屏蔽层与所述内壳电连接。
所述内壳材质为导电金属或导电高分子材料。
其中一个所述连接器为充电座。
本发明另一方面提供了一种车辆，其特征在于，包括如上所述的电能传输总成。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用铜铝复合基材，所述的铝线芯和铜层的连接面，铜原子和铝原子在压力作用下，相互渗透或互相结合形成铜铝过渡层，使电连接骨架的机械性能和电学性能显著提高。电连接骨架采用刚性导体，在车辆整体震动时不会与车壳进行摩擦，能够保证电连接骨架的完整性。
2、本发明所述的铜层和铝线芯复合而成，铜原子和铝原子在压力的作用下，相互渗透并形成牢固的金属键，既避免铜铝之间发生电化学腐蚀，也提高了铜铝连接接头的电学性能和力学性能，使铜铝复合基材的机械性能和电学性能显著提高。
3、在电连接骨架外周设置散热翅，能够增大电连接骨架的散热面积，散热效果更好。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明电能传输总成的结构示意图；
图2-图4为本发明电连接骨架的截面图；
图5-图7为本发明电连接骨架带散热翅的截面图；
图8为本发明电连接骨架的结构示意图。
图中标示如下：
1、连接器；2、连接端子；3、电连接骨架；4、散热翅；5、绝缘层；31、铝线芯；32、铜层；33、铜铝过渡层。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
一种电能传输总成，如图1所示，包括至少一根电连接骨架3和设置在所述电连接骨架3两端的连接器1，所述连接器1包含连接端子2，所述电连接骨架3两端与所述连接端子2电连接，所述电连接骨架3至少部分为刚性导体，所述刚性导体的材质含有铜铝复合材料。
铝线芯31和铜层32的连接面，铜原子和铝原子在压力作用下，相互渗透或互相结合形成铜铝混合物层，即避免铜铝之间发生电化学腐蚀，也提高了铜铝连接的电学性能和力学性能，使电连接骨架的机械性能和电学性能显著提高。电连接骨架3采用刚性导体，在车辆整体震动时不会与车壳进行摩擦，能够保证电连接骨架3的完整性。
在一实施方式中，如图2-图4中的实施方式，所述铜层32外周套设绝缘层5(图中未示出)。
在另一实施方式中，如图6-图7所示，所述散热翅4的外周套设绝缘层5。
绝缘层5的材质为PVC，一方面保证绝缘性能，另一方面还具有防水性能，耐磨性和硬度，电缆的绝缘的材质还可以是橡胶，TPE、XPE、PP、XLPE、FEP、ETFE、TPR和TPFE的一种或多种。
在具体的实施方式中，所述电连接骨架3的横截面为圆形、椭圆形、矩形、多边形、E形、F形、H形、K形、L形、T形、P形、U形、V形、W形、X形、Y形、Z形、半弧形、弧形、波浪形中的一种或多种。
更进一步的，具体的如图2-图4所示，电连接骨架3的横截面形状呈圆形、矩形和六边形，能够更好的根据电动车辆车身的轮廓进行布线，减少布线耗材。
所述电连接骨架3刚性部分的抗拉强度大于75MPa。
刚性体是指在运动中和受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体。绝对刚性体实际上是不存在的，只是一种理想模型，因为任何物体在受力作用后，都或多或少地变形，如果变形的程度相对于物体本身几何尺寸来说极为微小，在研究物体运动时变形就可以忽略不计。所以，由刚性体材料制成的电连接骨架3在使用过程中，产生的形变量微乎其微，可忽略不计，刚性体的抗拉强度越大，其变形量越小。
电连接骨架3的拉力值的测试方法：使用万能拉力测试机，将电连接骨架3，两端分别固定在万能拉力测试机的拉伸治具上，并以50mm/min的速度进行拉伸，记录最终拉断时的拉力值，在本实施例中，拉力值大于1600N为合格值。
电连接骨架3的扭矩测试方法：使用扭矩测试仪，将电连接骨架3以相同的半径，相同的速度弯折90°的时候，测试弯折过程中电连接骨架3变形的扭矩值，在本实施例中，扭矩值小于60N·m为优选值。
电连接骨架3是否会出现异响，试验方法为选择相同尺寸规格的，使用不同抗拉强度的电连接骨架3样件，相同规格的连接器1组装在一起，固定在振动试验台上，在振动试验过程中，观察电连接骨架3是否会出现异响。
表1：不同的抗拉强度对电连接骨架3的扭矩值和异响的影响
Figure BDA0003546330850000051
Figure BDA0003546330850000061
从上表1中可以看出，当电连接骨架3抗拉强度为小于75MPa时，电连接骨架3拉断时的拉力值小于1600N，此时电连接骨架3本身的强度不高，受到较小外力时容易拉断，造成电连接骨架3功能失效，从而无法起到电能传输的目的。
另一方面，由于电连接骨架3的抗拉强度值越大，电连接骨架3越不易发生形变，所以振动试验过程中，电连接骨架3越不容易相对两端连接的连接器1振动而产生异响，相反，电连接骨架3的抗拉强度值越小，电连接骨架3越容易发生形变，所以振动试验过程中，电连接骨架3越容易相对两端连接的连接器3振动而产生异响。从上表1中可以看出，当电连接骨架3抗拉强度为小于等于75MPa时，电连接骨架3在振动试验过程中会产生异响。所以发明人优选电连接骨架3的抗拉强度大于75MPa
同时，在表1中也能看出，当电连接骨架3抗拉强度为大于480MPa时，电连接骨架3折弯90°时的扭矩值大于60N·m，此时，电连接骨架3不容易折弯，因此，发明人进一步优选电连接骨架3抗拉强度为大于75MPa且小于等于480MPa。
所述连接端子2的材质为铜或铜合金,所述电连接骨架3与所述连接端子2通过焊接或压接的方式连接。
具体的根据实际使用环境，连接端子2和电连接骨架3也可以通过焊接的方式连接。铜包铝复合导体具有良好的焊接性。铜包铝由于其表面包覆了一层纯铜,因此具有与纯铜线一样的焊接性能,能够更好地与连接端子2焊接。
具体的焊接方式为电阻焊接、摩擦焊接、超声波焊接、弧焊、激光焊接、电子束焊接、压力扩散焊接、磁感应焊接的一种或几种。
电阻焊接方式，是指一种利用强大电流通过电极和工件间的接触点，由接触电阻产生热量而实现焊接的一种方法。
摩擦焊接方式，是指利用工件接触面摩擦产生的热量为热源，使工件在压力作用下产生塑性变形而进行焊接的方法。
超声波焊接方式，是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。
弧焊方式，是指以电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的，主要方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。
激光焊接方式，是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。
电子束焊接方式，是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊接面，使被焊工件熔化实现焊接。
压力焊接方式，是对焊件施加压力，使接合面紧密地接触产生一定的塑性变形而完成焊接的方法。
扩散焊方式，指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊方法。
磁感应焊接方式，是两个被焊工件在强脉冲磁场作用下，产生瞬间高速碰撞，材料表层在很高的压力波作用下，使两种材料的原子在原子间距离内相遇，从而在界面上形成稳定的冶金结合。是固态冷焊的一种，可以将属性相似或不相似的传导金属焊接在一起。
压接方式，压接是将电连接骨架3和连接端子2装配后，使用压接机，将两者冲压为一体的生产工艺。压接的优点是量产性，通过采用自动压接机能够迅速大量的制造稳定品质的产品。
具体焊接或压接方式根据电连接骨架3和连接端子2的实际状态，选择合适的连接方式或者连接方式组合，实现有效的电性连接。
在具体的实施方式中，如图2-图4所示，所述电连接骨架3由铝线芯31和包覆所述铝线芯31的铜层32组成。
铜包铝电缆替换了现行的铜芯电缆线,首先,铜包铝导体降低了交流电阻。根据集肤效应的原理,单根导体的表面部分单位体积通过的电流比导体的圆心部分单位面积通过的电流要大。对于大截面导体而言,其圆心部分比圆周部分通过的电流要小,所以把圆心导体和圆周导体用不同材料的金属组成是最为合理、经济的。此外铜包铝复合导体会使导体总的面积增加一部分,同时也增加了导体的表面积,增加了导体的散热面积,电缆的散热条件也得到了改善。其次,铜包铝复合导体具有良好的耐蚀性,铝比铜更易被腐蚀氧化,铜包铝导体中,铝被完全包覆,不与空气、水分接触,整个导体物理化学性能更加稳定。再次,铜包铝复合导体具有成本低,重量轻的特点,这是显而易见的,与相同技术指标的铜芯电缆相比,铜包铝复合导体电缆可节约成本25％以上,而重量几乎为纯铜线的一半。
另外铜包铝复合导体具有良好的焊接性。铜包铝由于其表面包覆了一层纯铜,因此具有与纯铜线一样的焊接性能,安装生产也比较方便。总而言之,铜包铝复合导体既保持了导电率高、表面电气接触可靠、耐腐蚀等特点,有具有铝的比重轻、资源丰富、价格低等优点,而且柔软性好、易焊接。
在具体的实施方式中，所述铝线芯31的材质为纯铝或铝含量在89％以上的铝合金。
采用纯铝或铝含量在89％以上的铝合金代替现有技术中通常使用的铜导芯，由于铝的密度仅为铜的三分之一，而根据电气性能实心导芯电阻率的差异，在满足相同导电性能的前提下，铝与铜的线径比只相差1.28倍，铝材重量只有相同载流量铜材的一半，在不增加电缆装车空间的情况下，可大大减轻线材重量，有利于实现车体的轻量化。而且采用比重小，材质价格便宜的铝导芯(包括铝芯或其合金材料)代替比重大，材质价格高的铜导芯，可减少材料成本和运输成本，节约机动车辆的生产成本。优选地，所述铝合金是铝含量在89％以上的铝铜合金或铝镁合金或铝锂合金或铝锰合金或铝锌合金或铝硅合金。
在具体的实施方式中，所述铜层32与所述铝线芯31结合处具有以铜铝原子互相渗透或相互结合形成铜铝过渡层33。
本发明所述的铜铝过渡层33是在铜层32和铝层的连接面，铜原子和铝原子在压力作用下，相互渗透或互相结合形成铜铝过渡层33，即避免铜铝之间发生电化学腐蚀，也提高了铜铝连接的电学性能和力学性能，使铜铝复合基材的机械性能和电学性能显著提高。
在一些实施例中，所述铜铝过渡层33中含有至少39wt％的铜铝混合物。当所述的铜铝过渡层33包含铜铝混合物少于39wt％时，则所述铜铝过渡层33内其他成分大于等于61wt％。所述铜铝过渡层33中铜单质、铝单质比例大，代表铜铝焊接并不充分，铜铝单质没有融合为铜铝混合物。所述铜铝过渡层33中铜铝化合物比例大，铜铝化合物的导电性非常差，且铜铝化合物脆性较大，含量多的时候会降低铜铝复合基材的机械性能和电气性能。为了寻找合适的铜铝过渡层33中含有的铜铝混合物重量百分比，发明人进行了相关试验，对不同铜铝混合物重量百分比的铜铝过渡层33进行了拉拔力测试和电压降测试，如果电连接骨架3的拉拔力小于3000N为不合格，若电连接骨架3的电压降大于0.5mV也为不合格，结果如表2所示。
表2：铜铝过渡层33中含有的铜铝混合物重量百分比对电连接骨架的拉拔力及电压降的影响
Figure BDA0003546330850000091
从表2可以看出，当铜铝过渡层33包含的铜铝混合物小于39wt％时，电连接骨架3的拉拔力小于3000N，为不合格；同时，电连接骨架3的电压降大于0.5mV，无法满足电连接骨架3的力学性能和电气性能要求。随着所述铜铝过渡层33包含的铜铝混合物占比逐渐增多，电连接骨架3的力学性能和电气性能逐渐增强，因此所述的铜铝过渡层33包含不少于39wt％的铜铝混合物。
所述铝线芯和所述铜层之间形成以铜铝原子互相渗透的铜铝晶态固溶物层。铜铝晶态固溶体是指铜铝溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。通常铜为基体溶有铝的原子或分子所组成的晶体，能够避免铜铝之间发生电化学腐蚀。铜铝晶态固溶物层的存在提高了铜铝连接的电学性能和力学性能。
所述铜铝晶态固溶物层中铜元素的质量占比为5％-93％。
铜铝晶态固溶物层中会含有铜元素，为了避免铜铝固溶物层中铜元素的占比过大或过小进而降低铜铝晶态固溶物层电气性能，发明人进行了相关测试，对不同铜元素质量占比的铜铝晶态固溶物层进行了电压降测试，若铜铝固溶体的电压降大于0.5mV为不合格，结果如表3所示。
表3：不同铜元素占比对铜铝晶态固溶物层电压降的影响
Figure BDA0003546330850000101
由表3可知，当铜铝晶态固溶物层中铜元素质量的百分比大于93wt％或小于5％时，铜铝晶态固溶物层的电压降大于0.5mV，无法满足电气性能要求，也就是说，发明人发现与人们的常识相反，铜铝晶态固溶物层中铜元素质量的百分比大于93％后，导电率并没有相应升高，电压降却有增加，当因此发明人优选铜铝晶态固溶物层中铜元素的质量占比为5％-93％。
所述铝线芯31的径向尺寸与所述铜层32的径向尺寸成正比。铝线芯31与铜层32的径向尺寸成比例变化，用于保证连接强度。
所述铜层32的截面积至少占所述电连接骨架3的截面积的3％。
由于集肤效应的原理,铜层32单位表面积通过的电流比铝芯单位表面积通过的电流要大，如果铜层32截面积占电连接骨架3截面积的比值小于3％，会导致电阻增大，影响使用。
在具体的实施方式中，如图4所示，所述铝线芯31为空心结构。
根据集肤效应的原理,单根导体的表面部分单位体积通过的电流比导体的圆心部分单位面积通过的电流要大。对于大截面导体而言,其圆心部分比圆周部分通过的电流要小,所以可以把圆心的铝线芯31导体设置为空心结构。还能够降低电连接骨架3的重量，减少电能传输总成的成本。
在具体的实施方式中，如图5所示，所述电连接骨架3沿径向方向设置至少一个散热翅4。
散热翅4的设置能够增加电连接骨架3的散热面积，提升电能传输总成的散热效果。
在具体的实施方式中，所述散热翅4与所述铜铝复合材料一体成型。
散热翅4与电连接骨架3使用相同材质一体成型设置，提高生产效率。
所述散热翅4的横截面形状为齿轮形、梯形、多边形、四边形、梭形、曲线形和波浪形的一种或几种。
具体的如图6所示，散热翅4的横截面形状为梯形。
在具体的实施方式中，如图5-图6所示，所述散热翅4数量为多个，多个所述散热翅4分布在所述铜层32外周上。
进一步地，多个所述散热翅4均匀的分布在所述铜层32外周上。
电连接骨架3外周设置多个散热翅4不仅增大散热面积，起到更好的散热效果，而且，在电连接骨架3弯折过程中，能够保证电连接骨架3的各处受力均匀，保证电连接骨架3外部包覆的绝缘层5受力均匀。
所述散热翅4最大径向高度，为所述铜层32径向最大厚度的50％-260％散热翅4的最大径向高度的设置对电连接骨架3的温升有一定的影响。
为了验证散热翅4的径向高度占铜层32径向最大厚度的百分比对电连接骨架3温升的影响，发明人进行了相关测试，实验方法选择相同的电连接骨架3，散热翅4与电连接骨架3一体成型设置，散热翅4的径向高度分别占铜层32径向最大厚度的比值不同，在密封的环境中，对不同的电连接骨架3通相同的电流，温升小于50K为合格值，剥离绝缘层5后，对电连接骨架3的弯折60°进行测试，观察散热翅4是否变形。结果如表4所示。
表4，散热翅4最大径向高度占铜层32径向最大厚度的百分比对电连接骨架3温升及散热翅4变形的影响
Figure BDA0003546330850000111
从表4可以看出，散热翅4的径向高度占铜层32径向最大厚度的百分比小于50％时，电连接骨架3的温升大于50K，不符合要求。当散热翅4的径向高度占铜层32径向最大厚度的百分比大于260％时，散热翅4变形，不符合要求。所以发明人设定散热翅4的最大径向高度，为所述电连接骨架3最大外径的50％-260％。
所述散热翅4在所述铜层32轴向方向上呈螺旋状布置。
如图8所示，散热翅4螺旋状布置，散热翅4与电连接骨架3和绝缘层5之间形成了螺旋状通道，此设计能够保证电连接骨架3各处散热效果相同，避免局部过热，同时螺旋状布置同一散热翅4的径向高度相同，那么绝缘层5与电连接骨架3之间的空隙也会相同，更有利于散热。
所述螺旋状的最小螺距为所述电连接骨架3的最大外径。
散热翅4螺旋状的最小螺距大于等于电连接骨架3的最大外径，如果螺距太小，各散热臂之间空隙较小，起不到散热效果。
在具体的实施方式中，所述铜层32轴向方向上具有至少两条所述螺旋状交错布置。同时，在相同长度的铜层32上，如果所述螺旋状呈交错布置，长度比平行设置的所述螺旋状更长，增大了散热面积，使电能传输总成的散热效果更好。
如图8所示，至少两条螺旋状交错布置，能够增加电连接骨架3的散热面积，所述散热翅4外周套设绝缘层5，至少两条散热臂螺旋交错布置，能够使绝缘层5受力更均匀。散热翅4螺旋状布置，散热翅4与电连接骨架3和绝缘层5之间形成了螺旋状通道，此设计能够保证电连接骨架3各处散热效果相同，避免局部过热，同时螺旋状布置同一散热翅4的径向高度相同，那么绝缘层5与电连接骨架3之间的空隙也会相同，更有利于散热。同时，相同长度的电连接骨架3，散热翅4呈螺旋布置，长度比平行设置的散热翅4更长，增大了散热面积，使电能传输总成的散热效果更好。
在具体的实施方式中，所述铜层外周套设绝缘层5。绝缘层5能够防止电连接骨架3与车壳接触发生短路现象。
在具体的实施方式中，所述散热翅的外周套设绝缘层。绝缘层能够防止电连接骨架3与车体内的其他部分连接发生短路。
并且，当所述散热翅4的外周套设所述绝缘层5时，所述绝缘层5与所述散热翅4的间隙形成腔体，可以采用散热装置将空气输送到所述腔体中，空气流通，起到更好的散热效果。
根据前述的电能传输总成，所述绝缘层5外周还套设屏蔽层和外绝缘层。
屏蔽层能够降低电连接骨架3产生的电磁辐射对车内其他用电装置的干扰，屏蔽层材质为导体，并且需要接地，所以在屏蔽层和电连接骨架3之间设置绝缘层5，防止两者接触。外绝缘层能够防止屏蔽层和车壳接触发生短路。
在具体的实施方式中，所述连接器1中包含具有屏蔽效能的内壳，所述屏蔽层与所述内壳电连接。
所述内壳材质为导电金属或导电高分子材料。
屏蔽内壳与屏蔽层电连接形成一个完全的屏蔽装置。可以起到屏蔽层的作用，有效的屏蔽电连接骨架3通电产生的电磁干扰，节省了屏蔽网的使用，降低了连接器1总成的成本。
在具体的实施方式中，其中一个所述连接器1为充电座。
电连接骨架3的一端与充电座内的端子连接，另一端可以与车载电池连接，形成一个完整的充电系统。
在具体的实施方式中，一种电动车辆，包含上述的电能传输总成。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (29)

1.一种电能传输总成，包括至少一根电连接骨架和设置在所述电连接骨架两端的连接器，其特征在于，所述连接器包含连接端子，所述电连接骨架两端与所述连接端子电连接，所述电连接骨架至少部分为刚性导体，所述刚性导体的材质含有铜铝复合材料。
2.根据权利要求1所述的电能传输总成，其特征在于，所述电连接骨架横截面形状为圆形、椭圆形、矩形、多边形、A形、B形、D形、M形、N形、O形、S形、E形、F形、H形、K形、L形、T形、P形、U形、V形、W形、X形、Y形、Z形、半弧形、弧形、波浪形中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电能传输总成，其特征在于，所述电连接骨架刚性部分的抗拉强度大于75MPa。
4.根据权利要求1所述的电能传输总成，其特征在于，所述连接端子的材质为铜或铜合金,所述电连接骨架与所述连接端子通过焊接或压接的方式连接。
5.根据权利要求1所述的电能传输总成，其特征在于，所述电连接骨架由铝线芯和包覆所述铝线芯的铜层组成。
6.根据权利要求5所述的电能传输总成，其特征在于，所述铝线芯的材质为纯铝或铝含量在89％以上的铝合金。
7.根据权利要求5所述的电能传输总成，其特征在于，所述铜层与所述铝线芯结合处具有以铜铝原子互相渗透或相互结合形成铜铝过渡层。
8.根据权利要求7所述的电能传输总成，其特征在于，所述铜铝过渡层中含有至少39wt％的铜铝混合物。
9.根据权利要求5所述的电能传输总成，其特征在于，所述铝线芯和所述铜层之间形成以铜铝原子互相渗透的铜铝晶态固溶物层。
10.根据权利要求9所述的电能传输总成，其特征在于，所述铜铝晶态固溶物层中铜元素的质量占比为5％-93％。
11.根据权利要求5所述的电能传输总成，其特征在于，所述铝线芯的径向尺寸与所述铜层的径向尺寸成正比。
12.根据权利要求5所述的电能传输总成，其特征在于，所述铜层的截面积至少占所述电连接骨架的截面积的3％。
13.根据权利要求5所述的电能传输总成，其特征在于，所述铝线芯为空心结构。
14.根据权利要求1所述的电能传输总成，其特征在于，所述电连接骨架沿径向方向设置至少一个散热翅。
15.根据权利要求14所述的电能传输总成，其特征在于，所述散热翅与所述铜铝复合材料一体成型。
16.根据权利要求14所述的电能传输总成，其特征在于，所述散热翅的横截面形状为齿轮形、梯形、多边形、四边形、梭形、曲线形和波浪形的一种或几种。
17.根据权利要求14所述的电能传输总成，其特征在于，所述散热翅数量为多个，多个所述散热翅分布在所述铜层外周上。
18.根据权利要求17所述的电能传输总成，其特征在于，多个所述散热翅均匀的分布在所述铜层外周上。
19.根据权利要求17所述的电能传输总成，其特征在于，所述散热翅最大径向高度为所述铜层径向最大厚度的50％-260％。
20.根据权利要求14所述的电能传输总成，其特征在于，所述散热翅在所述铜层轴向方向上呈螺旋状布置。
21.根据权利要求20所述的电能传输总成，其特征在于，所述螺旋状的最小螺距为所述电连接骨架的最大外径。
22.根据权利要求20所述的电能传输总成，其特征在于，所述铜层轴向方向上具有至少两条所述螺旋状交错布置。
23.根据权利要求1所述的电能传输总成，其特征在于，所述铜层外周套设绝缘层。
24.根据权利要求14所述的电能传输总成，其特征在于，所述散热翅的外周套设绝缘层。
25.根据权利要求23或24任一项所述的电能传输总成，其特征在于，所述绝缘层外周还套设屏蔽层和外绝缘层。
26.根据权利要求25所述的电能传输总成，其特征在于，所述连接器中包含具有屏蔽效能的内壳，所述屏蔽层与所述内壳电连接。
27.根据权利要求26所述的电能传输总成，其特征在于，所述内壳材质为导电金属或导电高分子材料。
28.根据权利要求1所述的电能传输总成，其特征在于，其中一个所述连接器为充电座。
29.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-28任一项所述的电能传输总成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2914261Y (zh) * 2006-06-20 2007-06-20 宋玉春 汽车用电缆
KR101914790B1 (ko) * 2012-03-08 2018-11-02 엘에스전선 주식회사 동복 알루미늄 선재, 이를 포함하는 압축도체와 케이블 및 압축도체의 제조방법
CN106229058A (zh) * 2016-07-26 2016-12-14 汉舟四川铜铝复合科技有限公司 一种强导电耐温升铜铝界面合金复合管母线
CN106229034A (zh) * 2016-08-23 2016-12-14 汉舟四川铜铝复合科技有限公司 一种抗折弯的高强度铜铝界面合金复合母线
CN106601324B (zh) * 2016-12-07 2017-12-08 烟台孚信达双金属股份有限公司 一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法
CN108199162B (zh) * 2017-12-22 2024-01-26 深圳市沃尔新能源电气科技股份有限公司 液冷充电插座
CN208589273U (zh) * 2017-12-29 2019-03-08 汉舟四川铜铝复合科技有限公司 一种用于输配电设备中铜铝界面合金复合母线
CN112117023A (zh) * 2020-08-10 2020-12-22 常州金方圆新材料有限公司 一种铜铝复合导线及其制备方法
CN114758818A (zh) * 2022-03-14 2022-07-15 吉林省中赢高科技有限公司 一种电能传输总成及车辆

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023174279A1 (zh) * 2022-03-14 2023-09-21 吉林省中赢高科技有限公司 一种电能传输总成及车辆

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