电力连接器中过热的无源检测的制作方法

1.本发明涉及用于电动或混合动力机动车辆的电力连接器的领域。


背景技术：

2.电力连接器用于电动或混合动力机动车辆中，例如从充电站为电池充电，以将一组电池与电动马达、电力转换器等互连。
3.在混合动力和电动机动车辆中，由电源电路的线缆和连接器传输的电流相对高，并且在电流峰值处可达到600安培，或者甚至大于1000安培。这种电流可能在连接器中产生过热。
4.因此，重要的是能够限制这种过热的风险和/或在过热的情况下断开由连接器传输的电力电流的供应和/或提供已经发生过热的信息，以便提示对其中已经发生这种过热的电路的检查。
5.涉及在连接器中集成温度探针的解决方案是已知的。温度探针，例如热电偶，可能相对昂贵，更是如此，因为必须使用电子电路来执行和解读其端子处的测量。其它解决方案涉及在连接器中集成由低压电流供电的熔断器。温度探针，例如热熔断器，具有特定的形状，这可能在将它们集成在连接器中方面造成问题。此外，即使由温度探针或熔断器给出的信息指示已经发生过热，这也不一定阻止连接器的继续使用，这潜在地造成安全问题。
6.本公开提出了现有解决方案的替代方案。


技术实现要素：

7.为此，提出了一种包括壳体的电连接器。该壳体特别地容纳至少一个第一传导部件和至少一个第二传导部件，所述至少一个第一传导部件被构造成集成在第一低压电气线路中，所述至少一个第二传导部件被构造成集成在第二低压电气线路中。在一个示例性实施方式中，如下面详细描述的，第一低压电气线路被构造成电连结、连接到高电压电路(也称为“hvil”或“高电压互锁回路”)的互锁控制电路。互锁控制回路或电路被用于连接器中，以检测连接器和配合连接器的联接或断开，并触发或断开容纳在连接器和配合连接器中的电力触头中的电力的供应。第二低压电气线路可以包括例如一个或多个屏蔽元件。在这种情况下，第二传导部件可以是附接到壳体的屏蔽元件，诸如组装到壳体的屏蔽金属片。屏蔽元件使得能够至少部分地屏蔽由线缆和容纳在连接器壳体中的触头中的高电流的流动产生的电磁波。屏蔽元件首先与每个线缆的屏蔽编织物和/或与围绕多个线缆的屏蔽护套电连接，其次与配合连接器的屏蔽件和/或安装有连接器的传导壁电连接。
8.涉及使用已经为另一功能(互锁电路或屏蔽件)提供的低压线路的解决方案使得能够提供检测电力连接器中的潜在过热的功能，而不会显著地使这种连接器的制造和安装复杂化，因为这不需要添加专用于这种检测的特定触头和/或电线。
9.第一传导部件可以是电触头、电触头叶片、分流器、弹簧或被构造成电连接、连结或集成到第一低压线路或在第一低压线路中的任何其它元件。
10.电连接器还包括插入在第一传导部件和第二传导部件之间的至少一个电绝缘元件和至少一个导电元件。换句话说，电绝缘元件可以插入在导电元件和第一传导部件之间，或者在导电元件和第二传导部件之间，或者既在一侧在导电元件和第一传导部件之间又在另一侧在导电元件和第二传导部件之间。绝缘元件由熔化温度小于或等于形成壳体的材料中的至少一种材料的熔化温度的材料构成。例如，绝缘元件由熔化温度在125℃和200℃之间的材料构成。绝缘元件也可能由玻璃转变温度或考虑到其在温度和机械应力的组合作用下变形的能力的任何其它特性来表征。
11.具体地，当电绝缘元件达到给定温度，例如大于或等于其熔化温度的温度时，导电元件对绝缘元件施加适于使电绝缘元件变形的弹性力。在该变形之后，导电元件在第一传导部件和第二传导部件之间建立电连接。这导致例如第一低压线路和第二低压线路之间的短路，例如，这可以通过第一低压线路的接地等来反映。
12.因此，如果在连接器中发生过度过热，则绝缘元件至少局部软化或甚至熔化，并且对绝缘元件施加压力的导电元件使绝缘元件变形，直到一方面与第一传导部件建立电接触，另一方面与第二传导部件建立电接触，从而在第一传导部件和第二传导部件之间产生电连结。这导致第一低压线路和/或第二低压线路上的电压的修改。这种修改构成了使得能够检测过热的信号。在该检测之后，可以在车辆的仪表板上显示信息，以便发出车辆应该被修理的信号，并且更换包括已经熔化的绝缘元件的检测装置，并且作为替代或补充，能够可能地中断流过导体的电流。
13.在任何情况下，对于在过热的情况下发生在第一低压线路和第二低压线路之间的修改，使连接组件、或至少连接器或配合连接器停止使用可以是有利的。例如，当低压线路中的一个连接到互锁控制电路时，将该线路接地使得该电路不工作，由此不实现任何电信号处理操作。换句话说，在这种情况下使连接组件、连接器或配合连接器停止使用不会由任何计算或信号处理而造成；正是由过热造成的材料事件(短路或接地)的直接结果导致电绝缘元件的变形。应当注意，以与过热是危险的事件相同的方式，过热是电绝缘元件变形的起因，该危险的事件有损坏由塑料制成的连接器壳体的风险。换句话说，用于检测过热的现象与期望避免的问题的起因的现象相同。因此，这给出了一致且可靠的过热检测方法。
14.此外，电绝缘元件的变形是不可逆转的事件，其需要替换电绝缘元件放置在其中的连接组件的全部或部分。这代表了安全水平上的优点。
15.因此，根据其熔化温度来选择电绝缘元件的材料，该熔化温度限定了连接器、配合连接器、连接组件或其部件或其相邻部件的可接受极限。
16.该连接器还可以包括以下特征中的一者和/或另一者，每个特征被认为彼此独立或与一个或多个其它特征组合：
[0017]-所述第一传导部件被构造成经由所述第一低压线路连接到高电压电路的互锁控制电路；
[0018]-所述第二传导部件是附接到所述壳体的屏蔽元件；
[0019]-所述绝缘元件和所述导电元件一起集成在无源检测装置中，所述无源检测装置安装在所述壳体的凹部中；
[0020]-在没有过热的情况下，所述导电元件与所述传导部件或与所述屏蔽元件接触；
[0021]-所述导电元件对所述电绝缘元件施加1牛顿至50牛顿之间的力；
[0022]-所述导电元件是螺旋弹簧，所述螺旋弹簧被压缩在一方面的所述电绝缘元件与另一方面的所述第一传导部件或所述屏蔽元件之间。
[0023]
根据另一方面，提出了一种连接组件，该连接组件包括如上所述的连接器和配合连接器，该配合连接器包括容纳信号触头的壳体，该信号触头被构造成集成在第一低压线路中。当连接器和配合连接器联接时，这些触头连接到第一传导部件。
[0024]
根据又一方面，提出了一种用于检测电连接组件中的过热的方法，其中，由塑料制成的电绝缘元件在来自导电元件的应力下的变形被用于修改电路。
[0025]
例如，该方法包括通过对第一低压线路进行一系列电测量来收集信号的操作。该方法还包括以下操作：监测在对所述第一低压线路进行的一系列电测量的过程中收集的信号在所述第一低压线路连接到第二低压线路之后是否随着时间推移而经历变化，所述连接是所述电绝缘元件的所述变形的结果。
[0026]
该方法可能包括以下操作，其中第一传导部件连接到高电压电路的互锁控制电路，并且在第一传导部件经由导电元件连接到连接器的屏蔽元件之后发生信号的变化。
附图说明
[0027]
通过阅读以下详细描述并根据附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。在这些附图中：
[0028]
图1示意性地示出了在连接器和配合连接器联接之前的包括连接器和配合连接器的连接组件的一个示例性实施方式；
[0029]
图2示意性地示出了在连接器和配合连接器已经联接之后的图1中所示的连接组件；
[0030]
图3示意性地示出了在连接器和配合连接器已经联接之后并且在用于检测过热的无源检测装置变形之后的图1中所示的连接组件；
[0031]
图4从电气角度示意性地示出了用于无源检测过热的无源检测装置在过热之前的状态；
[0032]
图5从电气角度示意性地示出了用于无源检测过热的无源检测装置在过热之后的状态；
[0033]
图6以立体图示意性地示出了配备有用于检测过热的无源检测装置的连接器的一个实施方式的示例；
[0034]
图7示意性地示出了图6的连接器的截面图；
[0035]
图8以立体图示意性地示出了用于检测过热的无源检测装置的一个示例性实施方式，该无源检测装置可以安装在诸如图6的连接器中；
[0036]
图9以正视图从其前面或联接面示意性地示出了图6的连接器的细节。
具体实施方式
[0037]
图1示意性地示出了连接组件1的一个示例。该连接组件包括连接器100，该连接器被构造成平行于联接方向a联接到配合连接器200。
[0038]
连接器100是线缆连接器。配合连接器200是被构造成安装在壁300上的插座，其穿过壁。根据该示例，连接器100是母连接器，并且配合连接器200是公连接器。
[0039]
连接器100特别包括壳体102、电力触头104、传导部件106、屏蔽元件例如屏蔽笼108和用于无源检测潜在过热的无源检测装置110。
[0040]
连接器100的壳体102由绝缘塑料制成的一个或多个元件形成。电力触头104容纳在形成在壳体102中的腔室中。这些是均分别电连接到线缆112的母电力触头。在该示例中，传导部件106是具有两个柔性接触突片114的电接触叶片，这两个柔性接触突片彼此电连接以形成分流器。屏蔽笼108由导电材料制成的一个或多个金属片构成。屏蔽笼108被构造成至少部分地屏蔽由通过连接组件1的高电流的流动产生的电磁波。屏蔽笼108与线缆112的各个屏蔽编织物电接触(和/或与多个线缆112共用的屏蔽护套电接触，该构造未示出)。
[0041]
配合连接器200特别包括壳体202、电力触头204、信号触头206和屏蔽元件，例如屏蔽笼208。
[0042]
配合连接器200的壳体202由绝缘塑料制成的一个或多个元件形成。电力触头204容纳在形成在壳体202中的腔室中。这些是均分别电连接到线缆212的公电力触头。信号触头206中的两个均分别通过电线214连接到互锁控制电路210。因此，信号触头206和电线214集成在第一低压电气线路中。互锁控制电路210控制包括配合连接器200的电力触头204的高电压电路的断开和闭合。
[0043]
屏蔽笼208由导电材料制成的一个或多个金属片构成。屏蔽笼208被构造成至少部分地屏蔽由通过连接组件1的高电流的流动产生的电磁波。屏蔽笼与线缆212的各个屏蔽编织物电接触(和/或与多个线缆112共用的屏蔽护套电接触，该构造未示出)。屏蔽笼208还与壁300电接触，该壁本身连接到车辆的地面。
[0044]
因此，屏蔽笼108、208旨在参与连接到车辆的地面的第二低压电气线路中。作为替代，屏蔽笼108、208集成在不连接到车辆的地面的低压电气线路中。
[0045]
当连接器100和配合连接器200联接时，公电力触头204和母电力触头104成对连接，信号触头206连接到传导部件106，从而闭合互锁控制电路210的回路，并且连接器100和配合连接器200的相应屏蔽笼108、208彼此电接触(从而也潜在地使得能够将连接器的笼连接到车辆的地面)。
[0046]
当连接器100和配合连接器200联接时，互锁控制电路210控制并触发向电力触头204(图2)的电力供应。在没有过热的情况下，检测装置110使传导部件106与连接器100的屏蔽笼108电绝缘。第一低压电气线路和第二低压电气线路彼此隔离。
[0047]
在连接器100和/或配合连接器200过热的情况下，检测装置110变形并且将传导部件106连接到连接器100的屏蔽笼108(图3)。互锁控制电路210检测在互锁控制电路210的回路上测量的信号的变化。例如，在过热之前，互锁控制电路210连续地测量对应于电阻r的电压，电阻r表示电线214的电阻、信号触头206的电阻和传导部件106的电阻、以及这些各种元件之间的接触电阻。在过热之后，互锁控制电路210测量对应于电阻r’的电压，电阻r’表示电线214中的一个的电阻、信号触头206中的一个的电阻、传导部件106和检测装置110的一部分的电阻、以及这些各种元件之间的接触电阻。r和r’之间的变化足以发出检测装置110中的构造改变的信号，该改变是由连接组件1中的过热引起的。作为替代，将互锁控制电路接地使其不工作，从而可能导致向电力触头104、204的电力供应断开。
[0048]
检测装置110的构造的改变在图4和图5中示意性地示出。在图4中，在过热之前，在互锁控制电路210的回路216和结合屏蔽笼108的线路116之间没有连接(实际上为检测装置
110中的无限电阻)(第一低压电气线路116和第二低压电气线路216彼此隔离)。在图5中，在过热之后，检测装置110将互锁控制电路210的回路216和结合屏蔽笼108的线路116连接(第一低压电气线路116和第二低压电气线路216彼此连接)。
[0049]
参照图6至图9(图1)描述连接器100的一个特定示例性实施方式。
[0050]
根据该示例，连接器100包括内部壳体元件120、外部壳体元件130、形成屏蔽笼108的两个屏蔽金属片141、142、传导部件106、检测装置110和联接辅助装置150。
[0051]
屏蔽金属片141、142插入在内部壳体元件120和外部壳体元件130之间。
[0052]
检测装置110包括导电元件160和电绝缘元件170(图8)。导电元件160是螺旋弹簧。由导电元件160提供的轴向力fx例如在1牛顿和50牛顿之间。导电元件160安装在支撑件180中。在图8所示的示例性实施方式中，支撑件180与电绝缘元件170成一体，并且由熔化温度在125℃和200℃之间的材料构成。例如，所述熔化温度等于或接近180℃。例如，该聚合物材料是聚丙烯、聚乙烯或环氧树脂。
[0053]
支撑件180和电绝缘元件170形成具有u形横截面的一个部分。u形的分支中的一个包括供导电元件160通过的开口182(见图7)。u形的另一分支对应于绝缘元件170，导电元件160支承在该绝缘元件上并对绝缘元件施加对应于轴向力fx的压力。
[0054]
当检测装置110安装在连接器100中时，支撑件180在形成于连接器100的内部壳体元件120中的凹部中被围绕，使得导电元件160经由其轴向端部中的一个与传导部件106电接触(并且更具体地，与其柔性突片114中的一个电接触)，并且在另一个轴向端部处通过绝缘元件170与屏蔽金属片141绝缘(图9)。
[0055]
因此，电绝缘元件170插入在导电元件160和屏蔽金属片141之间。这样插入的电绝缘元件170的厚度e例如在0.5毫米和2毫米之间。例如，该厚度e等于或接近0.8毫米。
[0056]
因此，在过热的情况下，也就是说，如果连接器中的温度变得例如大于或等于180℃，则绝缘元件软化，并且在由导电元件160对电绝缘元件170施加的压力的作用下，导电元件160穿过电绝缘元件170并且建立与屏蔽金属片141的电接触。
[0057]
可以设想上述检测装置110的其它变型。例如，类似于上述电绝缘元件的电绝缘元件170可插入在导电元件160和传导部件106之间。作为替代，电绝缘元件170插入在一侧的导电元件160之间以及在另一侧的导电元件160和屏蔽笼108之间。
[0058]
同样地，屏蔽元件可以由金属片之外的其它材料形成(例如，导电层沉积在其上的壳体元件)。
[0059]
同样地，导电元件可以是除弹簧之外的元件(例如在热作用下膨胀的部件)。
[0060]
检测装置可以安装在配合连接器200中，而不是安装在连接器100中，或者安装在连接器100和配合连接器200中。
[0061]
连接装置1可以被设计成连接单个线缆或多于两个线缆，而不是连接装置1使得能够连接成对的两个电力线缆112、212。
[0062]
连接器和配合连接器不一定具有屏蔽件和/或不一定连接到互锁控制电路。在这种情况下，低压线路可以是专用线路或被构造成传输信号的线路。