用于车辆的连接装置以及包括该装置的车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于车辆电池和高压母线之间的连接装置以及包括该装置的车辆。所述装置包括：电连接器和控制模块。电连接器包括第一导电部分、第二导电部分，第一绝缘部分和第二绝缘部分。所述第一导电部分、所述第二导电部分与所述第一绝缘部分、第二绝缘部分交替连接。控制模块用于在车辆发生事故时触发所述电连接器从第一位置移动到第二位置。其中在第一位置，所述电池和所述高压母线之间导通。其中在第二位置，所述电池和所述高压母线之间不导通；且所述正母线和负母线电连接到所述第一导电部分或所述第二导电部分，以形成短路。
【专利说明】用于车辆的连接装置以及包括该装置的车辆
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型大体涉及车辆电气领域，更具体地涉及一种用于车辆的连接装置以及包括该装置的车辆。
【背景技术】
[0002]在车辆中，高压(HV)系统，包括电池、逆变器、马达等，具有严格的安全性要求。特别是在紧急情况下，如发生事故时，快速并可靠地将高压电源，例如电池，从高压系统的其他部分，例如逆变器或马达断开，是至关重要的。此外重要的一点是尽可能快地将高压系统的其他部分放电，以防止电荷失控地消散。例如，防止系统组件，如电缆，被损坏时产生电弧事件。
[0003]通常的安全措施，是在检测到严重的车辆事故时，通过打开电接触器的方式将电池与车辆的高压母线断开。所述电接触器由继电器驱动并由电池管理系统、车辆控制单元或安全气囊控制单元控制。然而，上述断开接触器的方式取决于接触器的物理参数和控制逻辑，从发出请求时刻起即存在时间延迟。
[0004]另外，除了断开电池，从高压系统的其余部分有效地去除剩余的高电压电荷也是至关重要的。通常情况下，高压系统具有电路形式的安全装置，其在触发放电电路后在几秒钟内将高压系统剩余的电荷放电至低于安全电压阈值的电压水平。然而，这种从高压系统的其余部分充分去除剩余的电能的方式导致显著的时间延迟。例如，在一种常用的放电电路中，MOSFET并联连接到电容，其触发后在2?3秒内将电路放电至低于安全电压阈值的电压水平。在另一种常用的放电电路中，负载电阻并联连接到电容，其在数十秒钟之内使电路放电。此外，在电动马达或供电逆变器单元向高压系统的其他部分继续供电的情况下，如由于事故后或失去对转换器的控制后导致车轮自由旋转的情况下，尽管高压母线、高压电池已经完全断开，但剩余能量的释放系统将失效，并导致高压系统其他部分在长时间内在电力方面是不安全的。在这种情况下，当车辆碰撞发生时，需要提供更快、更可靠的解决方案来断开高压系统或使高压系统放电。
实用新型内容
[0005]鉴于上述问题，提出了本实用新型，以便提供一种用于车辆的连接装置以及包括该装置的车辆，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0006]依据本实用新型的第一方面，提供了一种用于车辆电池和高压母线之间的连接装置，其特征在于，包括:电连接器，包括第一导电部分、第二导电部分，第一绝缘部分和第二绝缘部分，所述第一导电部分、所述第二导电部分与所述第一绝缘部分、所述第二绝缘部分交替连接；以及控制模块，用于在车辆发生事故时触发所述电连接器从第一位置移动到第二位置；其中在第一位置，所述电池的正极和所述高压母线的正母线电连接到所述第一导电部分，所述电池的负极和所述高压母线的负母线电连接到所述第二导电部分，使得所述电池和所述高压母线之间导通；并且其中在第二位置，所述电池的正极连接到所述第一绝缘部分，并且所述电池的负极连接到所述第二绝缘部分，使得所述电池和所述高压母线之间不导通；且所述正母线和负母线电连接到所述第一导电部分或所述第二导电部分，以形成短路。
[0007]根据本实用新型的一实施方式，所述电连接器是杆，当由所述控制模块触发时，所述杆沿着所述杆的轴线从第一位置移动到第二位置。
[0008]根据本实用新型的一实施方式，所述杆包括绝缘芯部，所述第一导电部分是设置在所述芯部上的第一导电套筒，所述第二导电部分是设置在所述芯部上的第二导电套筒，所述第一绝缘部分是设置在所述芯部上的第一绝缘套筒，且所述第二绝缘部分是设置在所述芯部上的第二绝缘套筒。
[0009]根据本实用新型的一实施方式，所述杆包括在所述杆的一个末端处的压力板；在第一位置时，所述压力板靠着所述控制模块而定位，并且在第二位置时，所述压力板与所述控制模块分开。
[0010]根据本实用新型的一实施方式，所述连接装置还包括绝缘末端限位器，所述杆位于所述绝缘末端限位器与所述控制模块之间；在第一位置时，所述杆与所述绝缘末端限位器分开；并且在第二位置，所述杆靠着所述绝缘末端限位器而定位。
[0011]根据本实用新型的一实施方式，所述电池的每一极和所述高压母线的每一母线都通过接触衬套连接到所述杆，所述接触衬套包括中空部分，所述杆穿过所述中空部分；并且所述中空部分被成形为向所述杆提供摩擦配合，使得在所述接触衬套和所述杆的导电部分之间形成低电阻电连接。
[0012]根据本实用新型的一实施方式，所述连接装置还包括绝缘壁，所述绝缘壁包括中空内部，所述绝缘壁容纳所述杆和所述接触衬套，并且所述中空内部被成形为配合所述杆穿过。
[0013]根据本实用新型的一实施方式，所述绝缘壁包括销部，所述销部设置为当所述杆处于第一位置时，靠着所述杆的末端，以将所述杆固定在第一位置；在车辆发生事故时，所述杆的所述末端产生的推力使得所述销部位移，从而允许所述杆从第一位置移动到第二位置。
[0014]根据本实用新型的一实施方式，所述控制模块包括烟火装置，在车辆发生事故时，所述烟火装置产生爆破力，使所述电连接器从第一位置移动到第二位置。
[0015]根据本实用新型的一实施方式，所述控制模块由车辆的电池管理系统、车辆控制单元和安全气囊控制单元中的至少一种触发。
[0016]根据本实用新型的一实施方式，所述第一绝缘部分和所述第二绝缘部分由耐燃材料制成。
[0017]依据本实用新型的第二方面，提供了一种车辆，包括如前所述的电池和高压母线之间的连接装置。
[0018]总之，本实用新型的实施方式提供了一种快速、可靠和安全的方案，将电池从高压母线断开，并通过将高压系统的其他部分连接为短路，有效地将高压母线的剩余电荷放电。从触发连接装置到达到将高压母线与电池断开并将高压系统的剩余电荷放电的目的，时间延迟实质上是零。此外，在存在其他充电源的情况下，例如旋转的电动马达以及失控的逆变器的情况下，通过使用非常低的电阻并结合大导电横截面，将电势降到零，这种方案有效且可靠。此外，通过结合导电部分和由耐燃材料制成的绝缘部分，同时结合紧密度容限，能够可靠地防止在电负载下触发该装置而引起的高压电弧事件。
[0019]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的【具体实施方式】。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0021]图1是根据本实用新型一实施方式中连接装置在第一位置的示意图；
[0022]图2是根据本实用新型一实施方式中连接装置在第二位置的示意图；
[0023]图3A是根据本实用新型一实施方式中杆的示意图；
[0024]图3B是根据本实用新型一实施方式中杆的剖视图；
[0025]图4是根据本实用新型一实施方式中杆的分解示意图；
[0026]图5是根据本实用新型一实施方式中接触衬套的示意图；
[0027]图6A是根据本实用新型一实施方式中杆的示意图；
[0028]图6B是根据本实用新型一实施方式中接触衬套的示意图；
[0029]图6C是根据本实用新型一实施方式中在第一位置的杆和接触衬套的示意图；
[0030]图6D是根据本实用新型一实施方式中在第二位置的杆和接触衬套的示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。应当理解，本领域技术人员能够设想出尽管没有在本说明书中明确描述或者记载、但是实现了本实用新型并且包含在本实用新型精神、原理与范围内的各种结构。本说明书中引述的所有例子与条件性语言都是出于说明和教导的目的，以帮助读者理解实用新型人对现有技术作出贡献的原理与概念，并且应该被理解为不限于这些具体引述的例子与条件。此外，为了更清楚地说明，省略了对于已知装置、电路和方法的详细描述，以不混淆本实用新型的描述。应理解，除非特别说明，此处描述的各实施方式中的特征可以互相组合。
[0032]根据本实用新型的一实施方式，提供了车辆电池101和高压母线102之间的连接装置。电池101，如蓄电池，是对车辆的高压系统的其他部分，如逆变器或马达，供电的电源。高压母线102用于电连接电池101和车辆的高压系统的其他部分。
[0033]图1和图2示出了本实用新型的一非限制性且示例性的实施方式。如图1和图2所示，连接装置包括电连接器300和控制模块200。电连接器300包括第一导电部分301、第二导电部分303以及第一绝缘部分302和第二绝缘部分304，第一导电部分301、第二导电部分303与第一绝缘部分302第二绝缘部分304交替连接。在车辆发生事故时，由控制模块200触发，
[0034]电连接器300可从第一位置移动到第二位置。
[0035]如图1所示，在第一位置，电池101的正极和高压母线102的正母线电连接到第一导电部分301，电池101的负极和高压母线102的负母线电连接到第二导电部分303。第一位置的这种配置，使得电池101和高压母线102之间导通。
[0036]在车辆发生事故时，控制模块200触发电连接器300从第一位置移动到第二位置。如图2所示，在第二位置，电池101的正极连接到第一绝缘部分302，并且电池101的负极连接到第二绝缘部分304，这种配置使得电池101和高压母线102断开，两者之间不导通。如图2所示，正母线和负母线电连接到第一导电部分301，以形成短路，从而有效地将高压母线102的剩余电荷放电。可选地，正母线和负母线可电连接到第二导电部分303。
[0037]正母线和负母线电连接到第一导电部分301或第二导电部分303，是由于电连接器300从第一位置移动到第二位置的方向的不同所产生的不同结果。可选地，电连接器300从第一位置移动到第二位置是沿着电池101正极朝向负极的方向，则在第二位置时，正母线和负母线电连接到第一导电部分301 ;可选地，电连接器300从第一位置移动到第二位置是沿着电池101负极朝向正极的方向，则在第二位置时，正母线和负母线电连接到第二导电部分303。
[0038]可选地，连接装置还包括外壳400，其容纳控制模块200、电连接器300、电池101的正极和负极，以及高压母线102的正母线和负母线。
[0039]根据本实用新型的一实施方式，如图3A-3B所示，电连接器可以是杆310。由控制模块200触发时，杆310可以沿着杆310的轴线从第一位置移动到第二位置。
[0040]在本实用新型的一个非限制性且示例性的实施方式中，如图3A-3B所示，杆310可以包括第一绝缘部分302、第一导电部分301、第二绝缘部分304和第二导电部分303。可选地，杆310的芯部是绝缘的，如图3B中阴影所示，使得第一导电部分301和第二导电部分303彼此不电连接。可选地，电连接器可以为其他形式，例如圆盘、圆环或圆弧，其可围绕其中心从第一位置旋转到第二位置。
[0041]根据本实用新型的一实施方式，如图4所示，杆310包括绝缘芯部309，第一导电部分301是设置在芯部309上的第一导电套筒，第二导电部分303是设置在芯部309上的第二导电套筒，第一绝缘部分302是设置在芯部309上的第一绝缘套筒，且第二绝缘部分304是设置在芯部309上的第二绝缘套筒。可选地，电连接器是一件式电连接器。可选地，第一导电部分301、第二导电部分303、第一绝缘部分302以及第二绝缘部分304是整体成形的。可选地，电连接器可以是连接组件，由多个元件，如第一导电部分301、第二导电部分303、第一绝缘部分302以及第二绝缘部分304或其组合，组装而成。
[0042]根据本实用新型的一实施方式，杆310包括在杆310的一个末端处的压力板305，如图3A-3B和图4所示。在第一位置时，压力板305靠着控制模块200而定位，如图1所示。在车辆发生事故期间，控制模块200通过打击压力板305，触发杆310沿着杆310的轴线从第一位置移动到第二位置。在第二位置，压力板305与控制模块200分开，如图2所示。
[0043]根据本实用新型的一实施方式，连接装置还可包括绝缘末端限位器306。如图1和图2所示，杆310位于绝缘末端限位器306与控制模块200之间。在第一位置时，杆310与末端限位器306分开，如图1所示。在车辆发生事故期间，控制模块200触发杆310沿着杆的轴线从第一位置移动到第二位置。当杆310接触末端限位器306时，杆310停止在第二位置。在第二位置，杆310靠着末端限位器306而定位，如图2所示。
[0044]根据本实用新型的一实施方式，其中电池101的每一极和高压母线102的每一母线都通过接触衬套307连接到杆310，如图5所示，接触衬套307包括中空部分308，杆310穿过中空部分308。如图6A-6D所示，中空部分308被成形为向杆310提供紧密的摩擦配合。这种摩擦配合保证了在接触衬套307和杆310的导电部分301、303之间形成低电阻电连接。上述连接方式使接触衬套307和杆310的导电部分301、303之间没有空气间隙，由于空气间隙是产生电弧的前提条件，因此，即使电连接器300在电负载的情况下移动和切换，也不会产生电弧。可选地，绝缘部分302、304可以由具有足够高的热容量和热导率的绝缘材料制成，使得任何潜在的电弧在产生时就被抑制。可选地，电池101的正负极和高压母线102的正负母线可以以其他方式连接到杆310，例如通过卡口连接、卡箍连接、推挽连接。
[0045]如图6C所示，在第一位置，电池101的正极通过衬套307a电连接到第一导电部分301，正母线通过衬套307b电连接到第一导电部分301 ;且电池101的负极通过衬套307d电连接到第二导电部分303，和负母线通过衬套307c电连接到第二导电部分303，使得电池101和高压母线102之间导通。
[0046]当车辆发生事故时，控制模块200触发电连接器300从第一位置移动到第二位置。因此，连接器300和电池101的正负极之间的连接位置，以及连接器300和高压母线102的正负母线之间的连接位置改变。
[0047]如图6D所示，在第二位置，正母线通过衬套307b和负母线通过衬套307c电连接到第一导电部分301，电池101的正极通过衬套307a连接到第一绝缘部分302，电池101的负极通过衬套307d连接到第二绝缘部分304。电池101和高压母线102之间不导通，由此断开电池101，且正母线和负母线形成短路，从而有效地将高压母线102的剩余电荷放电。
[0048]根据本实用新型的一实施方式，可选地，连接装置还包括绝缘壁500，绝缘壁500包括中空内部。绝缘壁500容纳杆310和接触衬套307，并且中空内部被成形为配合杆310穿过。
[0049]根据本实用新型的一实施方式，绝缘壁500包括销部501，如图1所示，销部501设置为当杆310处于第一位置时，靠着杆310的末端，以将杆310固定第一位置；在车辆发生事故时，杆310的末端产生的推力使得销部501位移，如图2所示，从而允许杆310从第一
位置移动到第二位置。
[0050]根据本实用新型的一实施方式，控制模块200包括烟火装置，在车辆发生事故时，烟火装置产生爆破力，使电连接器300从第一位置移动到第二位置。当检测到严重的车辆事故时，请求烟火装置触发电连接器300移动。
[0051]根据本实用新型的一实施方式，控制模块由电池管理系统、车辆控制单元和安全气囊控制单元中的至少一种触发。可选地，通过从电池管理系统、车辆控制单元和安全气囊控制单元中的至少一种发送的电信号触发控制单元。
[0052]烟火装置产生爆破力，作用在面向烟火装置的杆310的压力板305上，如图1所示。然后，杆310穿过接触衬套307的中空部分308，被快速、可靠和安全地从第一位置移动到第二位置。因此，连接器300和电池101的正负极之间的连接位置以及连接器300和高压母线102的正负母线之间的连接位置改变，由此电池101从高压母线102或车辆的其他部分断开并将高压系统的剩余电荷完全放电。可选地，这种断开是永久性的。通过这种方式，从向烟火装置发送请求到达到将高压母线从电池断开并将高压系统的剩余电荷完全放电的目的，时间延迟几乎为零。
[0053]根据本实用新型的一实施方式，第一绝缘部分302和第二绝缘部分304由耐燃材料制成。通过结合导电部分301、303以及由耐燃材料制成的绝缘部分302、304，同时结合由接触衬套307提供的紧密度容限，能够可靠地防止在电负载下触发电连接器300而引起的高压电弧事件。
[0054]依据本实用新型的第二方面，提供了一种车辆，包括如前面所述的根据本实用新型的电池和高压母线之间的连接装置。通过使用这种连接装置，当车辆发生事故时，将电池从车辆的高压母线断开；通过将车辆的电力系统转换为短路，来电关闭车辆的电力系统。在存在其他充电源的情况下，例如旋转的电动马达以及失控的逆变器的情况下，这种方案有效且可靠；并且能够可靠地防止在电负载下触发电连接器而引起的高压电弧事件。
[0055]总之，本实用新型的实施方式提供了一种快速、可靠和安全的方案，当车辆发生事故时，将车辆的电池从高压母线断开；通过将车辆的电力系统转换为短路，来电关闭车辆的电力系统；在存在其他充电源的情况下，例如旋转的电动马达以及失控的逆变器的情况下，这种方案有效且可靠；并且能够可靠地防止在电负载下触发电连接器而引起的高压电弧事件。
[0056]在本说明书中，说明了大量的具体细节。然而，应当理解，本实用新型的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实施方式中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不使读者混淆对本说明书的原理的理解。
[0057]本领域技术人员可以理解，可以对各实施方式中的装置中的模块进行自适应性地改变，并且把它们设置在与该实施方式不同的一个或多个装置中。除了特征或处理相互排斥的情况之外，可以采用任何组合，对本说明书中公开的任何方法的所有步骤或者任何装置的所有模块进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征都可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
[0058]应当注意，上述实施方式对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可设计出各种替代实施方式。在权利要求书中，特征的排序并不意味着特征的任何特定顺序。在权利要求书中，不应将位于括号内的任何参考标记理解成对权利要求的限制。术语“包括”或“包含”不排除存在未列在权利要求中的模块或步骤。位于模块或步骤之前的术语“一”或“一个”不排除存在多个这样的模块或步骤。术语“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些术语解释为名称。
【权利要求】
1.一种用于车辆电池和高压母线之间的连接装置，其特征在于，包括: 电连接器，包括第一导电部分、第二导电部分，第一绝缘部分和第二绝缘部分，所述第一导电部分、所述第二导电部分与所述第一绝缘部分、所述第二绝缘部分交替连接；以及 控制模块，用于在车辆发生事故时触发所述电连接器从第一位置移动到第二位置； 其中在第一位置，所述电池的正极和所述高压母线的正母线电连接到所述第一导电部分，所述电池的负极和所述高压母线的负母线电连接到所述第二导电部分，使得所述电池和所述高压母线之间导通；并且 其中在第二位置，所述电池的正极连接到所述第一绝缘部分，并且所述电池的负极连接到所述第二绝缘部分，使得所述电池和所述高压母线之间不导通；且所述正母线和负母线电连接到所述第一导电部分或所述第二导电部分，以形成短路。
2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于:所述电连接器是杆， 当由所述控制模块触发时，所述杆沿着所述杆的轴线从第一位置移动到第二位置。
3.如权利要求2所述的连接装置，其特征在于:所述杆包括绝缘芯部，所述第一导电部分是设置在所述芯部上的第一导电套筒，所述第二导电部分是设置在所述芯部上的第二导电套筒，所述第一绝缘部分是设置在所述芯部上的第一绝缘套筒，且所述第二绝缘部分是设置在所述芯部上的第二绝缘套筒。
4.如权利要求2所述的连接装置，其特征在于:所述杆包括在所述杆的一个末端处的压力板；在第一位置时，所述压力板靠着所述控制模块而定位，并且在第二位置时，所述压力板与所述控制模块分开。
5.如权利要求2所述的连接装置，其特征在于:所述连接装置还包括绝缘末端限位器，所述杆位于所述绝缘末端限位`器与所述控制模块之间；在第一位置时，所述杆与所述绝缘末端限位器分开；并且在第二位置，所述杆靠着所述绝缘末端限位器而定位。
6.如权利要求2所述的连接装置，其特征在于:所述电池的每一极和所述高压母线的每一母线都通过接触衬套连接到所述杆，所述接触衬套包括中空部分，所述杆穿过所述中空部分；并且所述中空部分被成形为向所述杆提供摩擦配合，使得在所述接触衬套和所述杆的导电部分之间形成低电阻电连接。
7.如权利要求6所述的连接装置，其特征在于:所述连接装置还包括绝缘壁，所述绝缘壁包括中空内部，所述绝缘壁容纳所述杆和所述接触衬套，并且所述中空内部被成形为配合所述杆穿过。
8.如权利要求7所述的连接装置，其特征在于:所述绝缘壁包括销部，所述销部设置为当所述杆处于第一位置时，靠着所述杆的末端，以将所述杆固定在第一位置；在车辆发生事故时，所述杆的所述末端产生的推力使得所述销部位移，从而允许所述杆从第一位置移动到第二位置。
9.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于:所述控制模块包括烟火装置，在车辆发生事故时，所述烟火装置产生爆破力，使所述电连接器从第一位置移动到第二位置。
10.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于:所述控制模块由车辆的电池管理系统、车辆控制单元和安全气囊控制单元中的至少一种触发。
11.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于:所述第一绝缘部分和所述第二绝缘部分由耐燃材料制成。
12.—种车辆，包括如权`利要求1-11任一项所述的电池和高压母线之间的连接装置。
【文档编号】H01M2/34GK203623390SQ201320844241
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】狄彼德, 彦斯·贝肯, 丁力·罗伯特 申请人:观致汽车有限公司