用于并行配线电路的可扩展连接系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103112413 A (43)申请公布日 2013.05.22 CN 103112413 A *CN103112413A* (21)申请号 201210396733.2 (22)申请日 2012.10.18 13/285， 645 2011.10.31 US B60R 16/02(2006.01) (71)申请人 李尔公司 地址 美国密歇根州 (72)发明人 斯洛博丹帕夫诺维奇 大卫曼泽斯 莱因哈德普施 迈克尔哈代 (74)专利代理机构 北京安信方达知识产权代理 有限公司 11262 代理人 周靖 郑霞 (54) 发明名称 用于并行配线电路的可扩展连接系统 (57)。

2、 摘要 一种用于并行配线电路的可扩展连接系统。 一种高压连接器系统包括用于连接到第一电子设 备的第一联箱、 连接到第一联箱的第一连接器、 连 接到第二电子设备的第二联箱、 连接到第二联箱 的第二连接器、 以及连接第一连接器和第二连接 器的多条配线。 第一联箱包括第一多个联箱端子， 其被电气连接在一起以使得高压电流被分为多个 子电流。 第二联箱具有第二多个联箱端子， 其被电 气连接在一起以使得多个子电流被结合在一起以 重新形成第一高压电流。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 11 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 。

3、权利要求书2页 说明书5页 附图11页 (10)申请公布号 CN 103112413 A CN 103112413 A *CN103112413A* 1/2 页 2 1. 一种高压连接器系统， 包括 ： 用于连接到第一电子设备的第一联箱， 所述第一电子设备输出第一高压电流， 所述第 一联箱包括第一多个联箱端子， 所述第一多个联箱端子被电气连接在一起以使得所述第一 电流被分为多个子电流 ； 连接到所述第一联箱的第一连接器， 所述第一连接器包括第一多个连接器端子， 所述 第一多个连接器端子中的每个连接器端子与所述第一多个联箱端子中的联箱端子电气接 触 ； 用于连接到第二电子设备的第二联箱， 所述第。

4、二电子设备接收所述第一高压电流， 所 述第二联箱包括第二多个联箱端子， 所述第二多个联箱端子被电气连接在一起以使得所述 多个子电流被结合在一起以重新形成所述第一电流 ； 连接到所述第二联箱的第二连接器， 所述第二连接器包括第二多个连接器端子， 所述 第二多个连接器端子中的每个连接器端子与所述第二多个联箱端子中的联箱端子电气接 触 ； 以及 多条配线， 每条配线将所述第一多个连接器端子中的连接器端子电气连接到所述第二 多个连接器端子中的连接器端子。 2. 如权利要求 1 所述的高压连接器系统， 其中所述多条配线包括铝线。 3. 如权利要求 1 所述的高压连接器系统， 其中所述第一多个连接器端子和。

5、所述第二多 个连接器端子各自独立地包括阴性连接端子， 以及所述第一多个联箱端子和所述第二多个 联箱端子各自独立地包括阳性连接端子。 4. 如权利要求 1 所述的高压连接器系统， 其中所述第一多个连接器端子和所述第二多 个连接器端子各自独立地包括阳性连接端子以及所述第一多个联箱端子和所述第二多个 联箱端子各自独立地包括阴性连接端子。 5. 如权利要求 1 所述的高压连接器系统， 其中所述多条配线中的每条配线的横截面积 小于能够将所述第一电流从所述第一电子设备传送到所述第二电子设备的单条配线的横 截面积。 6.如权利要求1所述的高压连接器系统， 其中所述第一高压电流为DC电流或AC电流。 7. 如。

6、权利要求 1 所述的高压连接器系统， 其中所述第一高压电流被分为 2 个子电流。 8. 如权利要求 6 所述的高压连接器系统， 其中所述第一多个连接器端子和所述第二多 个连接器端子各自独立地由两个连接器端子构成， 以及所述第一多个联箱端子和所述第二 多个联箱端子各自独立地由两个联箱端子构成。 9. 如权利要求 1 所述的高压连接器系统， 其中所述第一电子设备输出多个高压电流。 10. 如权利要求 9 所述的高压连接器系统， 其被配置为将所述第一电子设备连接到多 个其他设备。 11. 一种高压连接器系统， 其包括 ： 用于连接到第一电子设备的第一联箱， 所述第一电子设备输出多个高压电流， 所述第。

7、 一联箱包括第一多个联箱端子， 所述多个联箱端子中的联箱端子被电气连接在一起以使得 每个高压电流被分为一组子电流 ； 连接到所述第一联箱的第一连接器， 所述第一连接器包括第一多个连接器端子， 所述 第一多个连接器端子中的每个连接器端子与所述第一多个联箱端子中的联箱端子电气接 权 利 要 求 书 CN 103112413 A 2 2/2 页 3 触 ； 用于连接到第二电子设备的第二联箱， 所述第二电子设备接收所述多个高压电流， 所 述第二联箱包括第二多个联箱端子， 所述第二多个联箱端子被电气连接在一起以使得每组 子电流被结合在一起以重新形成所述多个高压电流 ； 连接到所述第二联箱的第二连接器， 。

8、所述第二连接器包括第二多个连接器端子， 所述 第二多个连接器端子中的每个连接器端子与所述第二多个联箱端子中的联箱端子电气接 触 ； 以及 多条配线， 每条配线将所述第一多个连接器端子中的连接器端子电气连接到所述第二 多个连接器端子的连接器端子。 权 利 要 求 书 CN 103112413 A 3 1/5 页 4 用于并行配线电路的可扩展连接系统 0001 发明背景 技术领域 0002 本发明涉及用于高压应用中的电气连接系统， 并特别涉及用在混合动力交通工具 中的电气连接系统。 背景技术 0003 电动交通工具和混合动力交通工具正在变得越来越普遍。 这样的交通工具通常设 有高压电池以及电动的、。

9、 电池驱动电动机。 此外， 这些交通工具通常设有变换器、 发电机、 配 电箱和其他的高压组件。 0004 电动交通工具和混合动力交通工具需要工作在高电压和150安培到400安培之间 的高电流下的电气连接系统。这样的连接系统通常包括高规格的配线， 所以可能表现为非 常的不灵活， 使得很难被集成到所述交通工具中。较粗的配线对于热耗散往往是有些低效 的。高电流和高热量的需求需要使用铜配线， 其比例如铝的金属更昂贵以及更重。在电动 交通工具的和混合动力交通工具中减轻重量是特别重要的。 0005 因此， 需要用于电动交通工具和混合动力交通工具的应用中的改进的电气连接系 统。 发明内容 0006 本发明通。

10、过在至少一个实施方案中提供在电动交通工具和 / 或混合动力交通工 具中用于电气连接电子设备的高压连接器系统， 解决了现有技术中存在的一个或多个问 题。该系统还包括用于连接到输出第一高压电流的第一电子设备的第一联箱 （header） 、 连 接到第一联箱的第一连接器、 用于连接到接收第一高压电流的第二电子设备的第二联箱、 连接到第二联箱的第二连接器、 以及连接第一连接器和第二连接器的多条配线。第一联箱 包括第一多个联箱端子， 其被电气连接在一起以使得第一高压电流被分为多个子电流。第 一连接器具有第一多个连接器端子， 以使得在第一多个连接器端子的每个连接器端子与第 一多个联箱端子中的联箱端子具有电。

11、气接触。第二联箱具有第二多个联箱端子， 所述第二 多个联箱端子被电气连接在一起， 以使得多个子电流被结合在一起以重新形成第一高压电 流。第二连接器包括第二多个连接器端子， 以使得第二多个连接器端子中的每个连接器端 子与第二多个联箱端子中的联箱端子具有电气接触。最后， 多条配线中的每条配线将第一 多个连接器端子中的连接器端子电气连接到第二多个连接器端子中的连接器端子。 0007 在另外的实施方案中， 设有高压连接器系统。该系统还包括用于连接到输出多个 高压电流的第一高压电子设备的第一联箱、 连接到第一联箱的第一连接器、 用于连接到接 收多个高压电流的第二电子设备的第二联箱、 连接到第二联箱的第二。

12、连接器、 以及多条配 线。第一联箱包括第一多个联箱端子。多个联箱端子中的联箱端子被电气连接在一起， 以 使得多个高压电流中的每个高压电流都被分为一组子电流。 第一连接器包括第一多个连接 说 明 书 CN 103112413 A 4 2/5 页 5 器端子。 第一多个连接器端子中的每个连接器端子与第一多个联箱端子中的联箱端子具有 电气接触。 第二联箱包括第二多个联箱端子， 其被电气连接在一起， 以使得每组子电流都被 结合在一起以重新形成多个高压电流。第二连接器包括第二多个连接器端子。第二多个连 接器端子中的每个连接器端子与第二多个联箱端子中的联箱端子具有电气接触。 每条配线 将第一多个连接器端子。

13、中的连接器端子电气连接到第二多个连接器端子中的连接器端子。 0008 有利的是， 本发明的实施方案容许使用多路较小尺寸的端子以及较小尺寸的多路 并行配线， 以将高电流从可用接口的一侧传输到另一侧。这与使用较大的端子和单一的较 大的配线来传输相同的电流的普通设置形成对比。 使用与给定的单一的较大配线具有相同 的总横截面积的较小的并行配线， 容许更好的散热， 从而在超过环境温度的相同温升的条 件下比使用单条配线容许传输更高的电流。在 AC 电流的情况下， 由于集肤效应， 与给定的 单一的较大的配线具有相同的总横截面积的并行配线具有更大的有效横截面积。类似地， 使用较小的多个端子， 通过提供更大的散。

14、热表面， 同样容许更好的散热并容许更大的配线 接触表面。最后， 由于较小的配线相对容易操纵， 所以可实现所述连接系统的简单实施。 附图说明 0009 图 1 是纳入了高压连接器系统的实施方案的混合动力交通工具的示意图 ； 0010 图 2A 和 2B 是高压连接器系统的实施方案的示意图 ； 0011 图 3A、 3B、 3C 以及 3D 是展示联箱端子到连接器端子的连接的示意图 ； 0012 图 4A 和 4B 是用于以多个高压电流连接设备的高压连接器系统的示意图 ； 0013 图 5 是用于将电子设备连接到多个其他设备的高压连接器系统的示意图 ； 0014 图 6 是适用于连接三相 AC 设。

15、备的高压连接器系统的示意图 ； 0015 图 7 是具有六个联箱端子的联箱的透视图 ； 0016 图 8 是具有六个连接器端子的连接器的透视图 ； 以及 0017 图 9 是具有四个连接器端子的连接器的透视图。 具体实施方式 0018 现在将详细地参考本发明的目前优选的构造、 实施方案和方法， 其构成了目前发 明者所知的实施本发明的最佳模式。图片不一定按照比例。然而， 应被理解的是， 被公开的 实施方案仅为本发明的示例， 其可体现为多种的和替代的形式。 因此， 公开在本实施方案中 的具体细节不被解释为限制， 而只是作为本发明的任何方面的代表性的基础和 / 或作为用 于指导本领域的技术人员以不同。

16、形式使用本发明的代表性的基础。 0019 除了在实施例中， 或另外的明确指出， 在本说明书中表示材料的量或反应和 / 或 使用的条件的所有数字量被理解为是以描述本发明最宽泛的范围的单词 “大约” 修正过的。 通常优选在所述的数值限制范围内的实践。同样地， 除非明确指出不同的， 否则 ： 百分比、 “部分” 、 以及比率值都是按权重计算的 ； 作为对于本发明有关的指定用途的适当或优选的 一组或类的材料的描述意味着组或类的任何两种或更多的部分的混合同样为适合的或优 选的 ； 首字母缩略词或其他的缩写的第一定义适用于本文中所有后续使用的相同的缩写， 以及适用于最初定义的缩写的加以适当变动的通常语法变。

17、化 ； 以及， 除非明确指出不同的， 否则， 属性的测量将使用相同的属性在之前和之后所参照的相同的技术来确定。 说 明 书 CN 103112413 A 5 3/5 页 6 0020 同样应被理解的是， 本发明不限制于以下所述的具体实施方案和方法， 在具体部 件和 / 或条件下当然可能改变。此外， 文中所使用的术语仅用为描述本发明特定的实施方 案的目的而不意味着任何形式的限制。 0021 必须指出的是， 除非在本文的上下文中清楚地指出， 否则在本说明书和所附的权 利要求中所使用的单数形式 “a（一个） ” 、“an（一个） ” ， 和 “the（所述） ” 包含复数形式。例 如， 所提及的单数。

18、形式的部件意指包括多个部件。 0022 在此所使用的术语 “高压电流” 指从 100 伏或更高的电压中获取的电流。高压电 流通常大于或等于 100 安培。在很多的应用中， 高压电流为大约从 100 安培到大约 600 安 培或更高的电流。应理解， 更高的电流需要更粗的配线和更大的端子。 0023 参照图 1， 提供了纳入了高压连接系统的实施方案的混合动力交通工具的示意图。 混合动力交通工具 10 设有电子设备 12 至 22。发电机 12 由汽油发动机 24 所驱动， 其用于 经由变换器 14 为电池 16 充电。类似地， 电池 16 经由变换器 20 通过将直流电 （DC） 转换为 交流电 。

19、（AC） 为电动机 22 提供能量。通常， 电动机 22 通过三相电力来运转。配电箱 18 被 用于从电池16为混合动力交通工具中的多种设备提供动力， 包括但不限于变换器20。 如图 1 所示， 电子设备 12 至 22 由连接系统 26 至 34 电气连接。可用于一个或多个连接系统 26 至 34 的高压连接系统的细节被如下列出。 0024 参照 2A、 2B、 3A、 3B、 3C 和 3D， 提供了描述用于混合动力交通工具中的电气连接电 子设备的高压连接器系统的示意图。图 2A 是在联箱中使用阳性 (male) 端子并与两个电子 元件电气连接的高压连接器系统的示意图。图 2B 是在联箱中。

20、使用阴性 (female) 端子并与 两个电子元件电气连接的高压连接器系统的示意图。图 3A、 3B、 3C， 和 3D 提供了展示联箱 端子到连接器端子的连接的示意图。高压连接器系统 40 将输出第一高压电流 I1的第一电 子设备 42 电气连接到接收第一高压电流 I1的第二电子设备 44。电流可为 DC 和 AC 中任一 种。通常， 第一电子设备 42 和第二电子设备 44 运转在电压高于 100V 以及电流从大约 150 安培到大约 400 安培的状态下。在改良的方案中， 第一电子设备 42 和第二电子设备 44 运 转在电压高于大约200V的状态下。 高压连接器系统40也包括用于连接到。

21、第一电子设备42 的第一联箱46、 连接到第一联箱的第一连接器48、 用于连接到第二电子设备44的第二联箱 50、 连接到第二联箱 50 的第二连接器 52， 以及多条配线 54。第一联箱 46 包括第一多个联 箱端子621、 622(以60总体指代)， 其被电气连接在一起以使得第一电流I1被分为多个并行 的子电流 I11、 I12。第一连接器 48 包括第一多个连接器端子 661、 662( 以 64 总体指代 ) 以使 得在第一多个连接器端子64中的每个连接器端子与第一多个联箱端子60中的联箱端子电 气接触。 第二联箱50具有第二多个联箱端子721、 722(以70总体指代)， 其被电气连。

22、接到一 起以使得多个子电流 I11、 I12被结合在一起以重新形成第一电流。第二连接器 52 包括第二 多个连接器端子 761、 762( 以 74 总体指代 ) 以使得第二多个连接器端子中的每个连接器端 子与第二多个联箱端子中的联箱端子电气接触。最后， 多条配线 54 中的每条配线 561、 562 将第一多个连接器端子中的连接器端子电气连接到第二多个连接器端子中的连接器端子。 0025 尽管图 2A 和 2B 描述了在其中第一多个联箱端子 60 和第二多个联箱端子 70 以及 第一多个连接端子66和第二多个连接端子76中的每多个仅包括两个端子的示例， 应理解， 实际上任何数量的端子可被用于。

23、将I1划分为n个子电流然后再将n个子电流重新结合。 通 常， n 为从 2 到 20 的整数。在改良的方案中， n 为 2 到 4。 说 明 书 CN 103112413 A 6 4/5 页 7 0026 在改良的方案中， 配线 561、 562的横截面积小于能够将第一电流从第一电子设备 传送到第二电子设备的单条配线的横截面积。通常， 配线 561、 562的累积的横截面积为能 够将第一电流从第一电子设备传送到第二电子设备的单条配线的横截面积的 70% 到大约 130%。如上面所列出的， 通过使用与给定的单条较大配线具有相同的总横截面积的较小的 并行配线， 容许更好的散热， 因而， 在超过环境。

24、温度的相同的温升下， 容许比单独的配线传 输更高的电流。在 AC 电流的情况下， 具有与给定的单条较大配线相同的总横截面积的并行 的配线由于集肤效应而具有较大的有效横截面积。 类似地， 使用较小的多个端子， 可通过提 供较大的散热表面也容许更好的散热以及容许更大的配线接触表面 2。在高压连接系统中 使用的并行配线可容许将一定尺寸的单条铜线由具有相同的累计的横截面积的两条铝线 取代。在单条铜线被单条铝线取代的情况下， 为传送相同的电流， 铝导体的尺寸需要增加 50%。例如， 单条的 95mm2( 平方毫米 ) 铜线的额定电流为 455A 的直流电流， 而单条的 59mm2 的铝线的额定电流为 2。

25、55A 的直流电流。因此， 两条铝线可传送 510A。由这些规范， 单条铜 线传送 4.8A/mm2而两条铝线传送 4.3A/mm2。具有累计横截面积为 95mm2的两条铝线可传送 410A的电流， 相对的是， 与其具有相同尺寸的铜线可传送450A的电流。 因此， 铜线可由两条 与其具有大约相同横截面积的铝线取代。 最后， 由于较小的配线相对容易被操纵， 所以容许 连接系统的简单实施。 0027 参照图 3A、 3B、 3C， 和 3D， 其提供了各种联箱端子和连接器端子的配置的示意图。 图3A和3B提供了其中联箱端子621、 622、 721、 722为阳性端子而连接器端子是阴性端子661、。

26、 662、 761、 762的示例。图3A和3B提供了其中联箱端子621、 622、 721、 722是阴性端子而连接器 端子是阳性端子 661、 662、 761、 762的示例。通常， 优选的是， 连接器端子为阴性连接器， 因此 端子可被保护性的定位在连接器外壳中， 从而提供了应变 / 引导的特性。在这个变体中， 联 箱端子为阳性连接器。阳性端子由单个的金属薄片所形成， 阴性端子在两个面上接触 ( 也 就是与其配对 ) 所述薄片。在这个变体中， 阴性端子被端接至单条配线， 每一个单独的电路 都设有配线并在每一个端部处都设有阴性端子， 以及传送预定量的电流。 0028 仍然参照图 3A、 3。

27、B、 3C 和 3D， 金属汇流条 78 被用来将联箱端子 621和 622连接到 一起。相似的是， 金属汇流条 79 被用来将联箱端子 721和 722连接到一起。在电流被分为 多于 2 个子电流的配置中， 汇流条将连接多于两个的联箱端子。 0029 参照图 4A 和 4B， 提供了高压连接器系统。图 4A 是在联箱中使用阳性端子并电气 连接两个导电组件的高压连接器系统的示意图。图 4B 是在联箱中使用阴性端子并电气连 接两个导电组件的高压连接器系统的示意图。高压连接器系统 80 与第一电子设备 42 电气 相连， 该第一电子设备 42 输出多个高压电流 I1至 Im到接收多个高压电流 I1。

28、至 Im的第二电 子设备 44。通常， m 为从 1 到 20 的整数。在大多数变体中， m 为 1、 2、 3、 4、 5 或 6。系统还包 括用于连接到第一电子设备 44 的第一联箱 46、 连接到第一联箱 46 的第一连接器 48、 用于 连接到第二电子设备 44 的第二联箱 50、 连接到第二联箱 50 的第二连接器 52、 以及多条配 线 54。第一联箱 46 包括第一多个联箱端子 621至 622m（以 60 总体指代） 。联箱端子 621至 622m的子组被电气连接到一起， 以使得每个高压电流Im被分为一组并行的子电流Im1至Ims， 其中 s 为整数。通常， s 为 2、 3 。

29、或 4。在很多应用中， 如在图 4 中特别指明地， s 为 2。第一 连接器 48 包括第一多个连接器端子 661至 662m（以 64 总体指代） 。每个连接器端子 661至 662m与联箱端子 621至 622m接触。第二联箱包括第二多个联箱端子 721至 722m（以 70 总体 说 明 书 CN 103112413 A 7 5/5 页 8 指代） 。联箱端子 721至 722m的子组被电气连接在一起， 以使得每一组子电流 Im1至 Ims被结 合在一起以重新形成多个高压电流 Im。第二连接器 52 包括第二多个连接器端子 761至 762m （以 74 总体指代） 。每一个连接器端子 。

30、761至 762m与联箱端子 721至 722m电气接触。每一条 配线 561至 562m将第一多个连接器端子 64 中的连接器端子电气连接到第二多个连接器端 子 74 中的连接器端子。 0030 参照图5， 提供了将第一电子设备连接到多个其他设备的连接器系统的示意图。 在 本变体中， 连接器系统 80 将第一电子设备 42 连接到多个设备 441至 44m。应理解， 联箱端 子 621至 622m的子组以及联箱端子 721至 722m的子组的电气连接可通过使用在图 3A 和 3B 中所指明的汇流条来完成。 0031 参照图 6， 提供了图 4 所示的适用于连接三相 AC 设备的连接系统的具体。

31、示例。此 示例示出的是， 在第一联箱 46 中的至少 6 个联箱端子 621至 622m、 在第二联箱 50 中的至少 6 个联箱端子 721至 722m、 在第一连接器 48 中的至少 6 个连接器端子 661至 662m、 以及在第 二连接器 52 中的至少 6 个连接器端子 761至 762m对于连接三相设备 42 和 44 是必需的。 0032 参照图 7 和图 8， 提供了其每个都具有 6 个端子的联箱和连接器的示意图。联箱 110 包括联箱端子 112 至 124， 其被安装在外壳 124 内的凹部。联箱端子 112 至 124 被设计 为阳性。连接器 130 包括连接器端子 13。

32、2 至 142， 其被安装在外壳 144 中。连接器端子 132 至 142 被设计为阴性。配线 150 至 162 与连接器端子 132 至 142 电通信。 0033 参照图 9， 提供了具有 4 个端子的连接器的示意图。连接器 160 包括连接器端子 162 至 168， 其被安装在外壳 170 内。连接器端子 162 至 168 被设计为阴性。配线 172 至 178 与连接器端子 132 至 142 电通信。 0034 本发明的实施方案被示出和描述时， 并不意味着这些实施方案示出并描述了本发 明所有的形式。 相反的是， 在说明书中使用的词语为描述性的词语而非限制性的词语， 应理 解，。

33、 在不背离本发明的精神和范围的条件下， 可做出多种的变化。 说 明 书 CN 103112413 A 8 1/11 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 9 2/11 页 10 图 2A 图 2B 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 10 3/11 页 11 图 3A 图 3B 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 11 4/11 页 12 图 3C 图 3D 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 12 5/11 页 13 图 4A 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 13 6/11 页 14 图 4B 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 14 7/11 页 15 图 5 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 15 8/11 页 16 图 6 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 16 9/11 页 17 图 7 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 17 10/11 页 18 图 8 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 18 11/11 页 19 图 9 说 明 书 附 图 CN 103112413 A 19 。