用于海洋推进的电缆连接组件以及相关的系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月13日提交的在审的美国临时申请号62/585,494的优先权，并且通过引用将其并入本文。

本技术通常针对用于船舶推进的电缆连接组件(以及其他应用)以及相关的系统和方法。

背景技术：

舷外马达已经被使用了很多年来推动较小的船只和其他水运工具。常规的舷外马达通常包括二冲程或四冲程内燃机。最近，为响应消费者对更安静，更环保的舷外马达的需求，制造商已开始生产电动舷外马达。

产生用于电动舷外马达的电力提出了若干挑战。例如，由船上电池提供给马达的电力通常以高电流水平提供，从而导致笨重和/或笨拙的电缆，这可能难以处理。另外，电动舷外马达通常需要数据连接，以及确保向船提供动力的组件之间的安全连接的布置。因此，工业上仍然需要适合于电动船电力，和/或其他高需求电力装置的连接组件。

附图的简要说明

图1是包括根据本技术的一些示例配置的电池组的电力系统的局部示意性等距视图。

图2是根据本技术的示例配置的电缆组件的局部示意性等距视图。

图3是根据本技术的一些示例配置的电缆组件的局部示意性端视图。

图4a-4b是具有根据本技术的一些示例配置的闩锁装置的电缆组件的局部示意图。

图5是根据本技术的一些示例配置的电池连接器的局部示意性等距视图。

图6是根据本技术的一些示例配置的提供顺序电连接的电池连接器和电缆连接器的局部示意性侧视图。

图7a是根据本技术的示例配置的电缆组件的局部示意性等距视图。

图7b是根据本技术的示例配置的电缆组件的局部示意性端视图。

图8a是根据本技术的示例配置的电池连接器的局部示意性等距视图。

图8b是根据本技术的示例配置的电池连接器的局部示意性主视图。

图9是根据本技术的一些示例的多个电池组的示意图，该多个电池组被耦合以向电动推进器提供电力。

具体实施方式

本技术总体上涉及用于船舶推进的电缆连接组件(以及其他应用)以及相关的系统和方法。在一些示例中，电缆连接组件包括专门配置为使系统组件之间的电力和信号传输更容易的功能，例如，通过将电源线，信号线，和互连线合并到一个电缆中，和/或配置进行连接的顺序，以减少或消除产生电弧的可能性。

下面参考特定的连接组件配置来描述本技术的几个示例的具体细节，以提供对相关组件的透彻理解。在其他示例中，该技术可以应用于具有其他配置的连接组件。在以下描述中没有阐述描述众所周知的并且经常与电缆，电池，舷外马达和/或电动马达相关联但可能不必要地使本技术的一些重要方面模糊的结构和/或过程的几个细节，以为了清楚起见。此外，尽管下面的公开阐述了本技术的几个示例，但是该技术的几个其他示例可以具有与本节中所描述的那些不同的配置和/或不同的组件。这样，本技术可以具有其他示例，具有其他元件和/或不具有以下参考图1-9描述的几个元件。在图1-9中，可能不一定按比例绘制特征，并且为了清楚起见可以强调或省略某些特征。

图1是包括至少一个电池或电池组101的电力系统100的局部示意性等距视图。如本文所用，术语“电池”和“电池组”可互换使用以表示可以包括一个或多个发电单元的电力存储装置，例如电化学电池单元。电池单元提供的电力可以通过一个或多个电缆组件150耦合到其他电池组和/或电动马达或其他负载。

在一些示例中，电池组101可以包括将电池单元容纳在其中的外壳102。外壳102可包括凹陷103，一个或多个电池连接器120位于凹陷103中。在图1所示的示例中，两个电池连接器120a，120b位于凹陷103中。电池连接器120可以电连接到内部电池单元和其他内部电路，并且可以形成包括电缆组件150的整个连接组件110的一部分。电缆组件150可包括沿电缆轴161伸长的电缆160(其终端部分在图1中示出)，并且包括可释放地连接至电池连接器120a，120b中的任一个的电缆连接器170。电缆160可以承载多个电线162，其切割端在图1中示意性地示出。电线162可以包括两个高压电力线163(例如，用于为舷外电动马达供电)，两个低压电力线164(例如，用于为低压电路供电)，两个信号线165(例如，用于向电池组101和/或从电池组101传输数据)，和两个互锁线166(用于确认电缆组件150何时与相应的电池连接器120电配合)。个体的线162可以包括单元件(实心)线，多丝线，和/或其他合适的细长导体。电缆连接器170和电池连接器120的更多细节在下面参考图2-8b进行描述。

图2是代表性电缆160和电缆连接器170的一部分的局部示意性等距视图。电缆连接器170可以包括主体177(例如，由金属，塑料，和/或另一种适当耐用，坚固的材料制成)。主体177可以沿着连接器轴171伸长，并且可以包括凸缘181，该凸缘181从主体177沿着连接器轴171向外延伸。凸缘181的位置设置为可以围绕电缆连接器170的导电元件以提供对这些元件的物理的保护，例如，当电缆组件150连接到电池连接器120(图1)或其他接口时，或从电池连接器120(图1)断开连接。当凸缘181由金属或另一种导电材料形成时，其还可以屏蔽线路免受电磁干扰(emi)，这对于信号线165(图1)特别有用。相应地，凸缘181可以形成封闭的形状，该封闭的形状围绕或包围内部空间，连接元件172(下面描述)容纳在该内部空间中。

附加的物理和/或电气保护可以由一个或多个绝缘体182提供，显示为第一绝缘体182a，第二绝缘体182b，和第三绝缘体182c。绝缘体182的终端(在图2中可见)可以彼此间隔开以形成对应的突起。每个绝缘体182可以承载电缆连接元件172，该电缆连接元件172电连接到以上参照图1描述的电线162，并且该电缆连接元件172提供与由电池连接器120承载的相应的连接元件的可释放的电连接(下面进一步描述)。例如，第一和第二绝缘体182a，182b，可各自容纳对应的高压连接元件173。在图2所示的示例中，高压连接元件173包括例如导电的，环形(母)元件，例如，与由电池连接器120所承载的相应(公)元件接口的圆柱，套环，或插座(socket)。第三绝缘体182c可以容纳电缆连接元件172，电缆连接元件172承载数据和/或低压传输。因此，第三绝缘体182c可以包括两个低压连接元件174(连接到以上参照图1描述的低压电力线164)，两个信号连接元件175(连接到图1所示的相应信号线165)，和两个互锁连接元件176(连接到图1所示的相应的互锁线166)。这些连接元件174，175，176中的每一个都可以具有圆柱形，套环形，或插座形。凸缘181围绕并保护绝缘体182和相应的电缆连接元件172，并且包括由电池连接器容纳的外边缘183，如稍后参考图5所述。

主体177还可以带有闩锁178，用于在电缆连接器170和相应的电池连接器120(图1)之间提供牢固，可释放的连接。在一些示例中，闩锁178包括连接到对应的闩锁元件180的弹簧加载的闩锁致动器179。闩锁致动器179和闩锁元件180可被偏置到闩锁位置(如图2所示)，以防止或限制电缆连接器170在操作过程中意外解锁。闩锁178的更多细节在下面参考图4a和4b进行描述。

图3是根据本技术的一些示例配置的电缆连接器170的局部示意性端视图。如将在下面进一步描述的，电缆连接元件172可以被布置为使得力中心(当附接或拆卸电缆连接器170时)在连接器轴171上或附近。这种布置可以防止在插入时翘起(cocking)和/或以其他方式未对准电缆连接器170，和/或可以减小插入和/或拔出电缆连接器170所需的力。可以通过将连接元件分布在电缆连接器170的两半上，或者(如图3所示)，分布在电缆连接器170的四个象限，来实现此布置。

如图3所示，电缆连接器170被第一等分平面bp1等分(例如，垂直于由凸缘外边缘183限定的平面，并且在图3中端部朝上(end-on)观察)以形成第一区域184a，和第二区域184b。电缆连接元件172中的一些位于(或部分位于)第一区域184a中，而其他的位于(或部分位于)第二区域184b中。例如，高压连接元件173至少部分地位于第一区域184a中，其余的连接元件174，175，和176位于第二区域184b中。将电缆连接元件172的位置设置在第一区域184a和第二区域184b两者中可以减少连接器170在与相应的电池连接器120连接(图1)时在至少第一(例如，垂直)方向v上倾斜或以其他方式变得未对准的可能性。在至少一些示例中，除了或代替第一方向v，该方法可用于减小或防止在第二(例如，横向)方向l上的偏斜。因此，并且如图3所示，第二等分平面bp2与第一等分平面bp1一起形成四个象限185a，185b，185c，和185d。电缆连接元件172被分布成使得至少一些电缆连接元件172位于，或至少部分地位于在四个象限的每一个中。当电缆连接器170被连接时，该方法可以进一步减小倾斜电缆连接器170的可能性。

继续参考图3，当与相应的电池连接器120(图1)断开连接和连接时，连接器170可以是防水的(例如，在至少某些条件下是防水的)。该配置可以包括ip67等级的密封，该密封可以在浸入一米深的水中的同时保持至少半小时的电气完整性。例如，电缆连接器170和/或相应的电池连接器120可以包括弹性密封件，当连接器被连接时，该弹性密封件密封两个连接器之间的界面。

图4a是电缆连接器170的局部示意性侧视图，其中闩锁178处于闩锁位置。在这种配置中，闩锁致动器179与主体177的相邻外表面齐平，并且闩锁元件180位于水平的闩锁取向中。如图4b所示，操作员已向下按下闩锁致动器179，将闩锁元件180从图4a所示的位置抬起，并允许用户将电缆连接器170向左拉，以使其从对应的电池连接器120脱离。下面参照图5描述电池连接器120的更多细节。

图5是根据本技术的一些示例配置的代表性电池连接器120的局部示意性等距视图。电池连接器120可包括具有面板121的主体130，该面板121与以上参照图1描述的外壳102接口。主体130可包括一个或多个容纳部(receptacle)132，其被配置为容纳上述参照图2描述的电缆连接器170的相应元件。例如，主体130可包括分别容纳电缆连接器170的第一绝缘体182a，第二绝缘体182b，和第三绝缘体182c的第一绝缘体容纳部132a，第二绝缘体容纳部132b，和第三绝缘体容纳部132c。主体130还可以包括凸缘容纳部128，其容纳电缆连接器170的凸缘181；以及闩锁容纳部127，其容纳电缆连接器170的闩锁元件180。

电池连接器120还可包括与电缆连接器170的相应的电缆连接元件172接口的电池连接元件122。因此，电池连接元件122可包括位于第三绝缘体容纳部132c内(但在图5中不可见)的与电缆连接器170的相应的高压连接元件173接口的高压连接元件123，和低压连接元件，信号连接元件，和互锁连接元件。每个电池连接元件122可具有引脚或其他公形配置以与电缆连接元件172的对应母形配置接口。每个电池连接元件122可延伸至或连接至内部配线凸台129，该凸台129又接收连接到电池组101(图1)中的多种电路，电池单元，和/或其他特征的电缆或其他导电元件。

在一些示例中，电缆连接器170和/或电池连接器120被配置为使得高压连接元件是首先彼此配合，而最后从彼此解除配合。因此，互锁回路在高压连接元件连接之后连接，而在高压元件断开连接之前断开连接。由于互锁回路用作高压互锁回路(hvil)，因此除非闭合互锁回路，否则高压电流将不会流过高压连接元件。因此，该方法可以确保在高压连接元件之间没有电压，除非并且直到它们彼此正确配合为止，这可以减少或消除高压电弧的可能性，如下所述。

图6是代表性的电池连接器120和电缆连接器170的局部示意性侧视图，其中电池连接元件122的尺寸和形状设计成以减少了在高压连接元件173，123处的电弧的可能性的方式，与电缆连接元件172接口。尽管高压连接元件173，123，低压连接元件174，124，信号连接元件175，125和互锁连接元件176，126以两对出现(总计为16个元件)，为了说明的目的，在图6中仅示出每种类型的元件的单独一对。

如图6所示，电缆连接器170的高压连接元件173朝着由电池连接器120承载的相应的高压连接元件123延伸第一距离d1。其余的电缆连接元件174，175，176延伸小于第一距离d1的第二距离d2。因此，d1可以代表阈值距离(或到阈值平面的距离)，至少互锁连接元件176位于该阈值距离以下。在所示的示例中，第二距离d2对于低压连接元件174，信号连接元件175和互锁连接元件176可以是相同的。在一些其他示例中，这些距离可以是不同的，尽管如上所述，通过将至少互锁连接元件176的尺寸确定为最后一个连接(当连接器120，170如箭头t所示那样放在一起时)，而第一个断开，提供了减小或消除高压电弧的可能性。

前述示例的至少一些的一个特征是电缆组件可包括全部容纳在同一电缆内的电力线(例如，高压和低压)，信号线，和互锁环。这种布置的优点在于，它可以简化与上述参照图1所述的电池组的连接。此外，互锁环可以防止电流流过电缆组件(或电缆的至少某些线路)除非在电缆连接器和相应的电池连接器之间建立了牢固的连接。在特定示例中，互锁环可以防止闭合用于高压线的电路，并且在其他示例中，也可以防止连接低电力和/或信号线。

前述示例的至少一些的又一个特征是，由电缆连接器和电池连接器承载的接口元件(例如，绝缘体和绝缘体容纳部)的布置可以显著减小需要将电缆连接器与电池连接器连接的力的量。例如，在代表性的示例中，仅需要五磅的力(或更小)来牢固地连接这两个部件。

前述示例中的至少一些的又一个特征是，与常规布置相比，该总体布置在物理上和/或在电气上可以更加坚固。例如，当电缆连接器的主体包括电导体，例如碳和/或多种合适的金属中的任何一种时，它可以提供对电磁干扰的屏蔽，从而降低了对沿信号线传输的信号产生干扰的可能性。主体的金属结构还可以支持在户外使用电缆连接器，这与某些常规的高压电池连接器不同，其通常在车库或其他室内场所使用。作为另一个例子，在一些示例中，电缆连接器可以被设计为与对应的电池连接器连接和断开10,000次。与某些常规的高压电池布置不同，这种布置可以允许移除电池以进行充电。

前述示例中的至少一些的又一个特征是，电池连接器和电缆连接器可包括三个不同的绝缘体和容纳多个电线的对应容纳部。这种布置的优点在于，它可以减小(a)两个高压线之间的电接触或电弧的可能性和/或(b)两个高压线中的任何一个与低电力线，信号线，和/或互锁线中的任何一个之间的电接触或电弧的可能性。

图7a是电缆组件150的局部示意性等距视图，电缆组件150具有与上述描述的特征大致相似的几个特征以及附加特征。例如，电缆组件150可以包括电缆160，该电缆160连接到具有主体177的连接器170，凸缘181从该主体177突出。主体177可以由金属或另一种导电材料形成，而凸缘181可以由塑料或其他通常不导电的材料形成。

因为凸缘181由金属体承载并且被容纳在金属电池连接器中(下面参考图8a和8b进行描述)，所以由凸缘181包围的连接元件仍可以接收电磁干扰的屏蔽。在至少一些示例中，连接器组件150可以进一步包括导电密封件187，其在主体177和对应的电池连接器之间提供电连续性。密封件187可以由金属化的聚合物，或其他导电材料形成，并且可以提供更完整的屏蔽，以及例如为了接地的目的而在主体177与相应的电池连接器之间的电连续性。

图7b是图7a所示的电缆组件150的端视图。如图7b所示，第一和第二绝缘体182a，182b可包括向外延伸的支撑件186，该支撑件将绝缘体182a，182b连接到周围的凸缘181。在该示例的特定方面，凸缘181和绝缘体182由塑料制成，并且支撑件186提供了额外的结构完整性，特别是对于第一和第二绝缘体182a，182b，从而减小了在连接和断开电缆组件150的正常过程中绝缘体损坏的可能性。作为该功能的补充或替代，支撑件186可为凸缘181提供结构完整性，例如，当电缆组件未与相应的电池连接器匹配时。在这种情况下，凸缘181可以暴露于与其他设备接触，并且支撑件186可以抵抗由这种接触导致的结构损坏。

图8a和8b分别是电池连接器120的部分示意性侧视图，侧视立体图和端视图，该电池连接器120被配置为容纳以上参考图7a-7b所述的电缆连接器170。特别地，电池连接器120可包括与电缆连接器70的对应主体177匹配的金属或其他导电体130。电池连接器120的第一和第二容纳部132a，132b可各自在其上包括凹口133，电缆连接器170的相应的支撑件186被接收在该凹口133中。

在至少一些示例中，如箭头r所示，电池连接器120从图8a和8b所示的方向旋转了90°。电池连接器120可以相应地包括排放通道，以收集和处理可能进入连接器120的湿气(例如，当电缆连接器170被插入其中时)。例如，第一和第二容纳部132a，132b中的每个可包括沿着容纳部的长度延伸的对应的排放通道134a，134b。第三容纳部132c可包括沿着第三容纳部132c的相对侧延伸的两个相应的排放通道134c。无论容纳部相对于图8a-8b所示的方向是顺时针还是逆时针90°定向，多个排放通道都可以为每个相应的容纳部提供排水。排放通道也可以倾斜以利于排水。

在至少一些示例中，图8a和8b所示的电池连接器120可以容纳图7a和7b所示的电缆连接器170，并且还可以容纳具有以上参照图2-3描述的配置的电缆组件。作为由图7a和7b所示的电缆连接器170所承载的支撑件186的结果，该电缆连接器170与图8a和8b所示的类型的电池连接器120兼容，但与图5所示的类型不兼容。

图9是连接到船用马达104和相应的节流阀103的代表性电力系统100的部分示意性框图。船用马达104可以通过传动机构105耦合到推进器106。节流阀103控制由电池组101提供给马达104的电力。如图5所示，每个电池组101可包括多个电池102，包括串联布置的电池组，每个电池组与其他电池组并联。每个电池组101还可以与其余电池组并联耦合。电缆组件150提供节流阀103与电池组101之间的电连接，以及电池组101与马达104之间的电连接。代表性的电池组101的更多细节包括在共同未决的与此同时提交的题为“用于电船舶推进系统的电池以及相关系统和方法”的申请号为15/811,603的申请(代理人案号为124966.8006us)，通过引用并入本文。

根据前述内容，将理解的是，出于说明的目的，本文中已经描述了当前公开的技术的特定示例，但是可以进行多种修改而不背离该技术。例如，在示出的示例中，电缆连接器包括绝缘体，并且电池连接器包括用于容纳绝缘体的容纳部。在其他示例中，电缆连接器可以包括容纳部，并且电池连接器可以包括绝缘体。在其他示例中，公和母电连接元件(例如，电缆连接元件和电池连接元件)的相对位置可以互换。本文描述的导电部件可以由金属和/或其他合适的导电材料制成(或可以包括金属和/或其他合适的导电材料)。在特定示例中，高压线具有从48到600伏的电压，并且低压线具有从3到14伏的电压。在其他示例中，前述电压可以具有其他合适的值。在多个示例中，连接器包括仅两个高压电力导体线，仅两个低压电力导体线，仅两个互锁线，和/或仅两个信号线。在其他示例中，具有类似布置的连接器可以容纳不同数量的前述线，例如，至少两个高压电力导体线，低压电力导体线，互锁线，和/或信号线，以及相应的连接元件。

在特定示例的情境中描述的技术的某些方面可以在其他示例中被组合或去除。例如，在一些示例中，电缆不需要承载上述所有电线，并且在进一步的示例中，电缆可以承载附加的电线。可以相应地调整相应的电缆连接器和电池连接器。在一些示例中，闩锁元件可以具有不同于上面明确讨论的那些配置，或者那些配置可以被去除。此外，尽管已经在那些示例的情境中描述了与所公开的技术的某些示例相关联的优点，但是其他示例也可以表现出这样的优点，并且并非所有示例都需要表现出这样的优点以落入本技术的范围内。因此，本公开和相关技术可以涵盖本文未明确示出或描述的其他示例。

如本文所用，如“a和/或b”中的短语“和/或”是指单独的a，单独的b，以及a和b。

在通过引用并入本文的材料与本公开冲突的程度上，以本公开为准。