带有竖直电源母线的电中心 【技术领域】
本发明涉及电中心，且更具体地涉及具有电路板和电源母线的电中心。
背景技术
于1991年6月11日授予Gary C.Detter等的美国专利5,032,752公开了用于车辆电气系统的配电中心，所述车辆电气系统包括位于上部壳体和下部壳体之间的具有不同电流容量的堆叠电路阵列，所述上部壳体和下部壳体各具有端子通达孔，用于接收在预压制金属电路元件上形成的端子。电端子选择性地连接到上部壳体顶部上支承的电气或电子器件，或者连接到布线连接器，布线连接器连接到下部壳体的外表面。预压制金属电路元件可拆卸地安装在支撑在下部壳体内的多个堆叠电绝缘板中的凹部中。
配电中心包括电源总线，所述电源总线包括耳部，所述耳部适合于连接到电池电缆。电源总线是导电材料压制板，具有多个高容量凸端子，所述凸端子提供功率给相应高容量保险丝的一侧，保险丝的另一侧经由布线连接器连接到车辆的各种电路。电源总线压制板夹在电绝缘板之间。也参见于2000年6月20日授予James WilliamBorzi等的美国专利6,077,102。
于2007年5月8日授予Kouichi Takagi的美国专利7,215,555公开了用于车辆的配电中心，其中，母线结构板具有如图1所示的安装区域。安装区域附连到如图5所示的控制电路板的底部。电子器件然后安装在如图6和7所示的控制电路板中的母线结构板通孔上。端子部分然后从结构板向上弯曲，如图8所示，且母线结构板然后在如图2A或2B或2C所示的多个位置处切断，以形成电路本体结构，所述电路本体结构然后安装在如图9所示的外壳中。
上述专利中图示的电中心的特征均在于抵靠电路板平躺的电源母线。电源母线在使用期间发热，所述热必须以某些方式通过传导、辐射和/或对流驱散。在一些情况下，由电源母线产生的热的驱散不需要任何特定考虑。然而，在其它情况下，由母线产生的热的驱散可能需要特定措施。例如，在授予Kouichi Takagi的美国专利7,215,555中公开的电中心包括大的铝散热器以散热，如该专利的图10所示。
【发明内容】
本发明的电中心具有电源母线，所述电源母线构造、定向和定位成减小电中心的占地面积(foot print)和/或改进由电中心产生的热的马区散。
一方面，所述电源母线包括一个或更多大致平面的条，所述条在竖直或直立位置附连到电路板，从而减小电路板上的空间需要，因而减小电中心的占地面积。
另一方面，所述电源母线包括一个或更多大致平面的条，所述条在竖直或直立位置附连到电路板，以增加从电路板和电路板上的电气部件到电源母线的热传递且增加从电源母线到电中心壳体的热传递。
所述电源母线可以定尺寸为减小其加热电阻I2R，从而母线用作电路板和在电路板上支承的电气部件的散热器。
所述电源母线优选定位成使得它远离电路板向上延伸以利用生热。
所述电源母线优选从具有高的导热率和导电率的铜合金材料制成，其中，最小导电率是90％(IACS)。按照ASTM B747的铜合金UNS C15100或类似材料是优选母线材料。
【附图说明】
图1是图示本发明的一个实施例的电中心的分解透视图；
图2是图1所示的电中心中的电路板子组件的分解透视图；
图3是图2所示的电路板子组件的俯视图；
图4是图3所示的电路板子组件的前视图；
图5是图3所示的电路板子组件的细节的透视图；
图6是安装在电中心的下部壳体中的电路板子组件的透视图；
图7是电中心的部分截面透视图；
图8是大致沿图7的线8-8截取地在箭头方向看的截面图；
图9是可选电路板子组件的透视图；
图10是图8的可选电路板子组件的侧视图；
图11是图8的可选电路板子组件的前视图；
图12是另一可选电路板子组件的透视图。
【具体实施方式】
现在参考图1，电气组件12包括安装托架提升组件16和电中心20。电中心20附连到安装托架提升组件16，安装托架提升组件16具有用于提升线束端部连接器18等且将端部连接器18插入到电中心20的电插座中的装置。安装托架提升组件16在同时提交的伴随专利申请序列号(代理号DP-316,987)中详细公开，且在此作为参考引入本专利申请。
可以独立于安装托架提升组件16使用的电中心20包括下部壳体22、电路板子组件24、上部壳体26、插入到上部壳体26中的电气部件28(如，保险丝和继电器)和盖30。
现在参考图2，3，4和5，电路板子组件24包括电路板32，电路板32具有基底34，基底34支承在35示意性地示出的电轨迹和电路部件36，如各种直通连接器38和安装在表面的电气和/或电子器件40，直通连接器38穿过电路板的槽，电气和/或电子器件40以预定方式彼此电连接，以在电中心20安装在车辆中时提供车辆中的各种电路的部分。
电路板是本领域熟知的且不需要详细描述。然而，应当注意的是，许多电气和/或电子器件是受加热温度限制的，这意味着具体电气或电子器件在高于一定环境温度时不能有效地操作。例如，当包装到电中心中时这种器件需要有效地驱散其相应电路内的功率或者沉热，从而允许所述器件保持在其固有温度极限下。当环境温度高时，例如车辆发动机舱，那么器件温度极限更接近于环境温度。于是可能需要经由附连到印刷电路板的电源母线的附加散热来保持可靠电路功能。
电路板子组件24还包括电源母线42，电源母线42经由在电路板32上支承的电路部件为车辆的各种电路提供功率输入路径。电源母线42包括两个U形金属条44，46，所述金属条44，46在金属条44，46的叠置自由端48，50处彼此连接，以提供矩形或方形外壳52。U形金属条46的自由端50横向偏移与金属条的最小厚度相对应的距离，从而在金属条46的偏移端50内侧接收U形金属条44的自由端48，如在图3中最佳地示出。
电源母线42还包括L形金属电源附连突片54，突片54具有竖直腿56，竖直腿56在方形外壳52的一侧上附连到金属条44，46的叠置自由端48，50。第二水平腿58延伸到方形外壳52之外。电池螺栓60(图1)附连到第二腿56，以通过电池电缆(未示出)将电源母线42连接到车辆电池。
方形外壳52形式的电源母线42附连到电路板32的外围，使得条44，46是竖直的或直立的，即，条44，46在其最小厚度方向大致垂直于电路板32。电源母线42的金属条46，48由悬置挤过突片(depending push through tab)62附连，悬置挤过突片62被强制配合在电路板32的槽63中，如图4最佳地示出。槽64可以是有包盖的或无包盖的。有包盖的槽用导电材料(如铜或铜合金)覆盖，即整体地连接到电轨迹(通常具有相同的材料)。因而，被强制配合在有包盖的槽内的突片62与电路板32形成电连接以及机械连接。突片62可以钎焊到有包盖的槽，以促进电连接和机械连接。另一方面，设置在无包盖的槽64中的突片仅仅提供电源母线42的机械连接。
突片62优选是S形，以将电源母线42的方形外壳52设置在电路板32的边缘处或边缘之外。突片62的上部也优选较宽，以提供肩部64以便接合电路板32且将电源母线42的方形外壳52与电路板32的上表面隔开，以减小从电源母线42到电路板32的热传递。
外壳52的矩形或方形形状连同其附连到电路板32的外围一起提供多个益处。电源母线42可以沿电路板外围在任何位置处电连接到电路板，从而允许在电路板上布局电轨迹和电路时的显著设计自由度。此外，能够缩短通向由电路板支承的各种电气和/或电子器件的高电流功率路径的轨迹长度。
电源母线42也可以包括悬置表面安装足66，用于电连接到形成电路板32上的电轨迹35之一的一部分的接触焊盘，如图5最佳地示出。表面安装足也优选定形为将电源母线42与电路板32的上表面隔开。
现在参考图1和6，电路板子组件24设置在各种整体式插座68顶部上的下部壳体22的浅腔中，插座68模制成下部壳体22的一部分。当子组件24组装到下部壳体22上时，由电路板32支承的直通连接器38突起穿过槽且进入各种整体式插座68，插座68具有下部开口端，用于接收线束15的插入部分，如图1最佳地示出。支承电池螺栓60的水平腿58也横向突起穿过浅槽且靠在下部壳体22的外部支撑件70上，外部支撑件70在接收电路板32的浅腔外部。上部壳体26然后组装到下部壳体22以覆盖电路板子组件24同时使得电源附连突片54的水平腿58和电池螺栓60暴露。上部壳体26通过接合在下部壳体22的锁槽72中的内部锁头(未示出)紧固到下部壳体22。锁槽72在图1中示出且在图7和8中被覆盖。
继电器和保险丝28然后插入到上部壳体26且由盖30覆盖。盖30通过在盖30的相对侧上的锁臂74紧固到上部壳体26，锁臂74接合协作的锁头76。
电源母线42的直立或竖直定向增加了从电路板32尤其是由电路板32支承的基底34和电气和/或电子部件(通常受热限制)到电源母线42的热传递，同时增加从电源母线42到上部壳体26以及下部壳体22和盖30通过传导、对流和辐射进行热传递。此外，从电路板32和电路板上支承的电气和/或电子部件的热传递优选通过将电源母线42与电路板的边缘隔开而增强。该隔开也利于将电源母线42的实质部分设置在上部塑料壳体26的部分之间，如图8最佳地示出。如图8中提到的，上部塑料壳体26优选具有内部外围通道78，在上部塑料壳体26附连到下部塑料壳体22时，内部外围通道78接收电源母线42的方形外壳52。
在电中心20与安装托架提升组件16一起使用时，下部塑料壳体22优选沿其外围具有可选悬置舌部80，以闭合安装托架提升组件16的装载槽82的上部，附连到端部连接器18的线束84通过所述装载槽离开安装托架提升组件16。这些悬置舌部80可以在其自由端包括罩86，以帮助防止灰尘和其它不希望物质通过装载槽82进入安装托架提升组件16。
现在参考图9，10和11，图示了体现本发明的可选电路板子组件124。电路板子组件124包括电路板132，电路板132具有基底134，基底134支承电路部件136，如各种直通连接器138和安装在表面的电子器件(未示出)，电子器件以预定方式彼此电连接，以在电中心20安装在车辆中时提供车辆中的各种电路的部分。
电路板子组件124还包括电源母线142，电源母线142经由在电路板132上支承的电路部件为车辆的各种电路提供功率路径。电源母线142是一体式结构和带有两个平坦金属条144，146的大致U形，所述金属条144，146由垂直桥148，150彼此连接，垂直桥148，150附连到相应条144，146的边缘。位于电源母线142的一端处的桥150在电源母线142的外部端处具有L形金属突片154。突片154具有竖直腿156和水平腿158，水平腿158远离条144，146向外延伸。电池螺栓60可以附连到水平腿158，用于通过电池电缆(未示出)将电源母线142连接到车辆电池。
平行条160，161可以分别是金属条144，146的并置部分且通过绳环部分162连接到金属条上，绳环部分162提供窄沟槽163。电源母线142的金属条146，148由悬置挤过突片164附连到电路板132，悬置挤过突片164被强制配合在电路板132的槽166中，如图9和10最佳地示出。类似于突片62的突片164优选在顶部较宽，以提供肩部166，以便接合电路板132且将电源母线142与电路板132的上表面隔开。
电源母线142可以包括U形铝散热器168，散热器168由条144，146形成的沟槽163支承，条144，146由绳环部分162连接到相应条160，161。
现在参考图12，图示了体现本发明的可选电路板子组件224。电路板子组件224包括电路板232，电路板232具有基底234，基底234支承电路部件，如直通连接器和安装在表面的电子器件(未示出)，电子器件以预定方式彼此电连接，以在电中心20安装在车辆中时提供车辆中的各种电路的部分。
电路板子组件224还包括电源母线242，电源母线242经由在电路板232上支承的电路部件为车辆的各种电路提供功率输入。电源母线242是一体式结构和带有两个平坦金属条244，246的大致U形，所述金属条244，246由多个桥248，250彼此连接，桥248，250附连到相应条244，246的边缘。位于电源母线242的一端处的桥250在电源母线242的外部端处具有L形金属电源附连突片254。电源附连突片254具有竖直腿256和水平腿258，水平腿258远离条244，246向外延伸。电池螺栓60可以附连到水平腿258，用于通过电池电缆(未示出)将电源母线242连接到车辆电池。
电源母线242的金属条246，248由多个挤过突片262附连，挤过突片262被强制配合在电路板232的槽中。类似于突片62和164的突片262优选在顶部较宽，以提供肩部264，以便接合电路板232且将电源母线242与电路板232的上表面隔开。
本领域技术人员容易理解的是，本发明容许广泛使用和应用。除了上述实施例之外，本发明的许多实施例和变型以及许多变化、修改和等价实施例，将从本发明和前述说明显而易见或者由本发明和前述说明合适地给出启示，而不偏离本发明的实质或范围。因此，虽然本发明在此关于优选实施例详细描述，但是应当理解的是，该公开内容仅仅是说明和例示本发明且仅仅是为了提供本发明的完整和能够实现的公开。前述公开内容部不旨在或者理解为限制本发明或者排除任何其它实施例、变型、变化、修改和等价配置，本发明仅仅由所附权利要求书及其等价物限定。