CN116913581A - 具有混合导体的高压电缆 - Google Patents
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Abstract
高压电缆组件(200、300)包括：由第一合金形成的中心线股(210、310)，中心线股(210、310)包含至少七根线材；以及围绕中心线股(210、310)加捻的多个外部线股(214、314)。多个外部线股(214、314)中的每一个线股由第二合金形成并且不包括第一合金。外部线股(214、314)中的每一个外部线股(214、314)包含至少七根线材。第一合金与第二合金之间存在约2伏特的电化学电势。还提供了生产此类高压电缆组件(200、300)的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年4月20日提交的美国申请第17/725,094号的优先权权益，其全部公开内容通过引用结合于此。
技术领域
本公开涉及具有例如铝和铜的混合导体的高压电缆。
背景技术
目前，汽车中使用的大多数高压电缆在大多数电路中使用铜基导体。随着需要更多的功率，流过导体的电流也会增加。导体的横截面积也必须增加，以安全地承载电流。横截面积的增加促使铜基导体的重量显著增加。当前减轻重量的替代方案是使用铝基导体代替铜基导体。由于铝基导体需要更大的横截面积才能承载与铜基导体相同的电流，因此铝基导体选项显著减轻了连接器的重量，但增加了电缆的直径。铝基导体也比铜基导体更难超声地焊接到端子。因此，仍然期望具有比铜基导体更低的重量和比铝基导体更小的横截面积的高压电缆。
发明内容
根据本公开的一个或多个方面，高压电缆组件包括：中心线股，中心线股包含由第一合金形成的至少七根线材；以及围绕中心股加捻的多个外部线股。多个外部线股中的至少一个外部线股包含由不同于第一合金的第二合金形成的至少七根线材。第一合金与第二合金之间存在约2伏特的电化学电势。
在根据前述段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，第一合金是铜基合金，并且第二合金是铝基合金。
在根据前述段落的任一段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，第一合金是铝基合金，并且第二合金是铜基合金。
在根据前述段落的任一段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，多个外部线股由第二合金形成。
在根据前述段落的任一段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，由第一合金形成的至少七根线材是未被涂覆的。
在根据前述段落的任一段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，由第二合金形成的至少七根线材是未被涂覆的。
在根据前述段落的任一段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，多个外部线股的第一半由第一合金形成，并且多个外部线股的第二半由第二合金形成。
在根据前述段落的任一段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，高压电缆组件设置在密封以防止环境污染物的壳体内。
在根据前述段落的任一段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，高压电缆组件进一步包括电端子。中心线股和多个外部线股超声地焊接到电端子。
在根据前述段落的任一段落的高压电缆组件的一个或多个实施例中，中心线股和多个外部线股彼此超声地焊接。
根据本公开的一个或多个方面，组装高压电缆组件的方法包括：提供中心线股，中心线股包含由第一合金形成的至少七根线材；以及将多个外部线股围绕中心线股加捻。多个外部线股中的至少一个外部线股包含由不同于第一合金的第二合金形成的至少七根线材。第一合金与第二合金之间存在约2伏特的电化学电势。
在根据前述段落的方法的一个或多个实施例中，第一合金是铜基合金，并且第二合金是铝基合金。
在根据前述段落的任一段落的方法的一个或多个实施例中，多个外部线股由第二合金形成。
在根据前述段落的任一段落的方法的一个或多个实施例中，多个外部线股由第二合金形成。
在根据前述段落的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括将高压电缆组件设置在密封以防止环境污染物的壳体内。
在根据前述段落的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括将电端子附接到中心线股和多个外部线股。
在根据前述段落的任一段落的方法的一个或多个实施例中，将电端子附接到中心线股和多个外部线股的步骤是使用超声焊接工艺来执行的。
在根据前述段落的任一段落的方法的一个或多个实施例中，方法进一步包括将中心线股和多个外部线股彼此焊接。
在根据前述段落的任一段落的方法的一个或多个实施例中，将中心线股和多个外部线股彼此焊接的步骤是使用超声焊接工艺来执行的。
附图说明
现在将通过示例的方式参考附图描述本发明，其中：
图1是根据一些实施例的电缆组件的透视图；
图2是根据一些实施例的图1的电缆组件的侧视图；
图3是根据一些实施例的图1的电缆组件的端视图；
图4是根据一些实施例的附接到电端子的图1的电缆组件的俯视图；
图5是根据一些实施例的电缆组件的端视图；
图6是根据一些实施例的图5的电缆组件的横截面视图；
图7是根据一些实施例的电缆组件的端视图；
图8是根据一些实施例的图7的电缆组件的横截面视图；以及
图9是根据一些实施例的用于组装同轴电缆组件的方法的流程图。
各种所示实施例中的类似的元件共享附图标记的最后两位数字。
具体实施方式
本文呈现了高压电缆组件的非限制性示例和组装此类高压电缆组件的方法。如本文所使用的，高压电缆组件是指能够在50或更大安培下安全地传导50或更大伏特的电缆组件。线缆包括布置成股(strand)的多根线材，这些线材是各根线材的束。在所示出的非限制性示例中，每一股包含至少七根线材；六根外部线材以类似于钢丝绳(wire rope)的方式螺旋围绕中心线材加捻。每一股中的多根线材是未被涂覆的。如本文所使用的，“未被涂覆”的定义是指没有金属镀层、聚合物涂层、油涂层、蜡涂层或保护线材免受可能支持电偶腐蚀的电介质影响的任何其他涂层被应用于或发现在线材的表面上。根据这一定义，在线材的表面上只会发现自然产生的氧化物或来自环境或制造过程的污染物。
电缆具有中心线股架，该中心线股架被围绕中心股螺旋加捻的多个(至少6个)外部线股围绕。中心股中的线材由第一电合金形成，并且外部线股中的至少一个外部线股中的线材由不同的第二合金形成。在电缆组件的一个示例中，中心架由铜基合金形成的线材制成，并且外部线股中的至少一个外部线股由铝基合金形成的线材制成。在电缆组件的另一个示例中，中心架由铝基合金形成的线材制成，并且外部线股中的至少一个外部线股由铜基合金形成的线材制成。第一合金与第二合金之间存在约2伏特的电化学电势。如本文所使用的，“约2伏特”意指2±0.2伏特，即，±10％。
电缆组件100的第一非限制性示例在图1至图4中被示出。该电缆组件具有由铜基合金形成的中心股110和三个外部线股112以及由铝基合金形成的三个外部线股114。如图1至图3所示，铝基外部线股114被布置在铜基外部线股112的中间。电缆组件还可以包括如图1所示的绝缘外套116。如图4所示，电缆组件还可以包括电端子118。优选地通过使用超声焊接工艺将中心股110和外部线股112、114的线材彼此焊接并焊接到电端子118，其结果如图4所示。
图5和图6示出了电缆组件200的第二非限制性示例，该电缆组件200具有由铜基合金形成的中心股210和由铝基合金形成的外部线股214。彼此焊接并焊接到电端子218的中心股210和外部线股214的横截面视图在图6中被示出。
图7和图8示出了电缆组件300的第三非限制性示例，该电缆组件300具有由铝基合金形成的中心股320和由铜基合金形成的外部线股312。彼此焊接并焊接到电端子318的中心股320和外部线股312的横截面视图在图8中被示出。
电缆组件100、200、300可以设置在壳体(例如，电池壳)内，该壳体保护电缆组件100、200、300免受环境污染物(例如，水或盐)的影响，这些环境污染物可能会促进第一合金和第二合金中的不同金属之间的电偶腐蚀。
电缆组件100、200、300在横截面积仅略微增加的情况下提供了相对于铜基导体的重量节省。
发明人已经发现，本文所描述的高压电缆更容易超声地焊接到端子，是因为它们在焊接超声焊极(sonotrode)与电缆之间表现出比传统的铝基导体更少的粘附。
组装高压电缆组件(诸如电缆组件100、200、300)的方法400在图9中被示出，并且在下文进行描述：
步骤410，提供包含由第一合金形成的至少七根线材的中心线股，包括提供包含由第一合金形成的至少七根线材的中心线股；
步骤412，将多个外部线股围绕中心股加捻，包括将多个外部线股围绕中心股加捻。多个外部线股中的至少一个外部线股包含由不同于第一合金的第二合金形成的至少七根线材。第一合金与第二合金之间存在约2伏特的电化学电势。例如，第一合金是铜基合金并且第二合金是铝基合金，或者，第一合金是铝基合金并且第二合金是铜基合金。在电缆组件200和300中，多个外部线股由第二合金形成。在电缆组件100中，多个外部线股的第一半由第一合金形成，并且多个外部线股的第二半由第二合金形成；
步骤414，将高压电缆组件设置在密封以防止环境污染物的壳体内，包括将高压电缆组件设置在密封以防止环境污染物的壳体内；以及
步骤416，将电端子附接到中心线股和多个外部线股，包括将电端子附接到中心线股和多个外部线股。步骤416可以使用超声焊接工艺来执行。
尽管已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，然而并不旨在受限于此，而是仅受所附权利要求书中所阐述的范围限制。例如，上述实施例(和/或其多个方面)可以彼此组合地使用。另外，可以做出许多修改以将特定情况或材料配置成本发明的教导，而不脱离本发明的范围。本文所描述的各种部件的尺寸、材料类型、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，而仅仅是原型实施例。
在阅读上述描述后，在权利要求书的精神和范围内的许多其他实施例和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参考所附权利要求书以及此类权利要求书的等同例的完整范围来确定。
如本文使用的，“一个或多个”包括由一个元件执行的功能、由超过一个元件例如以分布的形式执行的功能、由一个元件执行的若干功能、由若干元件执行的若干功能、或以上这些的任意组合。
还应理解，尽管在一些情况下术语“第一”、“第二”等在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应由这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离各种所述实施例的范围的情况下，第一接触件可以被称为第二接触件，并且类似地，第二接触件可以被称为第一接触件。第一接触件和第二接触件都是接触件，但它们不是相同的接触件。
在对本文中各个所描述的实施例的描述中所使用的术语仅出于描述实施例的目的，而非旨在构成限定。如在各种所述实施例的说明书中和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在同样包括复数形式，除非上下文明确指出了其它情形。还将理解的是，本文所使用的术语“和/或”是指并且包含相关联的所列项目中的一个或更多个的所有可能的组合。将进一步理解的是，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”当在本说明书中使用时指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其群组的存在或添加。
如本文中所使用，术语“如果”可选地被解释为表示“当……时”或“在……时”或“响应于确定”或“响应于检测”，这取决于上下文。类似地，取决于上下文，短语“如果确定”或“如果检测到[所述状况或事件]”可选地被解释为表示“在确定时”或“响应于确定”或“在检测到[所述状况或事件]时”或“响应于检测到[所述状况或事件]”。
另外，虽然本文可使用条例或定向的术语，但这些元件不应受这些术语的限制。除非另有说明，否则所有条例或定向用于区分一个元件与另一元件的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何布置顺序、操作顺序、方向或定向。
Claims (16)
1.一种高压电缆组件(200、300)，所述高压电缆组件(200、300)包括：
由第一合金形成的中心线股(210、310)，所述中心线股(210、310)包含至少七根线材；以及
围绕所述中心线股(210、310)加捻的多个外部线股(214、314)，其中所述多个外部线股(214、314)中的每一个线股由第二合金形成并且不包括所述第一合金，其中所述外部线股(214、314)中的每一个外部线股(214、314)包含至少七根线材，并且其中所述第一合金与所述第二合金之间存在约2伏特的电化学电势。
2.根据权利要求1所述的高压电缆组件(200、300)，其特征在于，所述第一合金是铜基合金，并且所述第二合金是铝基合金。
3.根据权利要求1所述的高压电缆组件(200、300)，其特征在于，所述第一合金是铝基合金，并且所述第二合金是铜基合金。
4.根据权利要求1所述的高压电缆组件(200、300)，其特征在于，由所述第一合金形成的至少七根线材是未被涂覆的。
5.根据权利要求1所述的高压电缆组件(200、300)，其特征在于，由所述第二合金形成的至少七根线材是未被涂覆的。
6.根据权利要求1所述的高压电缆组件(200、300)，其特征在于，所述高压电缆组件(200、300)设置在密封以防止环境污染物的壳体内。
7.根据权利要求1所述的高压电缆组件(200、300)，进一步包括电端子(218、318)，其中所述中心线股(210、310)和所述多个外部线股(214、314)超声地焊接到所述电端子(218、318)。
8.根据权利要求7所述的高压电缆组件(200、300)，其特征在于，所述中心线股(210、310)和所述多个外部线股(214、314)彼此超声地焊接。
9.一种组装高压电缆组件(200、300)的方法(400)，所述方法(400)包括：
提供由第一合金形成的中心线股(210、310)，所述中心线股(210、310)包含至少七根线材；以及
将多个外部线股(214、314)围绕所述中心线股(210、310)加捻，其中所述多个外部线股(214、314)中的每一个线股由第二合金形成并且不包括所述第一合金，其中所述外部线股(214、314)中的每一个外部线股(214、314)包含至少七根线材，并且其中所述第一合金与所述第二合金之间存在约2伏特的电化学电势。
10.根据权利要求9所述的方法(400)，其特征在于，所述第一合金是铜基合金，并且所述第二合金是铝基合金。
11.根据权利要求9所述的方法(400)，其特征在于，所述第一合金是铝基合金，并且所述第二合金是铜基合金。
12.根据权利要求9所述的方法(400)，进一步包括将所述高压电缆组件(200、300)设置在密封以防止环境污染物的壳体内。
13.根据权利要求9所述的方法(400)，进一步包括将电端子(218、318)附接到所述中心线股(210、310)和所述多个外部线股(214、314)。
14.根据权利要求13所述的方法(400)，其特征在于，将所述电端子(218、318)附接到所述中心线股(210、310)和所述多个外部线股(214、314)的步骤是使用超声焊接工艺来执行的。
15.根据权利要求13所述的方法(400)，进一步包括将所述中心线股(210、310)和所述多个外部线股(214、314)彼此焊接。
16.根据权利要求15所述的方法(400)，其特征在于，将所述中心线股(210、310)和所述多个外部线股(214、314)彼此焊接的步骤是使用超声焊接工艺来执行的。
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