专利名称：带有竖直电源母线的电中心的制作方法
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 William Borzi等的美国专利6,077,102。 于2007年5月8曰授予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 生的热的驱散。
—方面，所述电源母线包4舌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寺反，以增加,人电路板和电路板上 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，,人而母 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4吏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ASTMB747的 铜合金UNS C15100或类似材料是优选母线材料。
图l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踏4反子组件的分解透祁L图3是图2所示的电路斗反子组件的俯碎见图；
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截取的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^反子组件的侧碎见图；
图11是图8的可选电路板子组件的前4见图；
图12是另一可选电路板子组件的透—见图。
具体实施例方式现在参考图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处纟皮此连接，以冲是供矩形或方形外 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4欠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形成电连接以及才几械连接。突片62 可以钎焊到有包盖的槽，以促进电连4矣和机械连4妄。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^各外反外围在任何位置处 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4矣触焊盘，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才莫制成下部壳体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;f反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4反子组件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^亍热传递。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 —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, lO和ll,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^^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^>。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。
ii
权利要求
1.一种电中心，包括电路板组件，所述电路板组件包括电路板，所述电路板具有基底，所述基底支承电轨迹和电气和/或电子部件；和电源母线，所述电源母线具有大致平面的金属条，所述大致平面的金属条附连到电路板，使得所述大致平面的金属条大致垂直于所述电路板，以减小电气组件的占地面积和/或增加从所述电路板组件到所述电源母线的热传递。
2. 根据权利要求1所述的电中心，其中，当考虑电源母线的加 热电阻I2R时，所述电源母线的大致平面的条定尺寸为用作电路板组 件的散热器。
3. 根据权利要求2所述的电中心，其中，所述电源母线的大致 平面的条远离电路板向上延伸，以利用生热。
4. 根据权利要求1所述的电中心，其中，所述电路板具有多个 槽，所述金属条具有多个悬置连接器突片，所述多个悬置连接器突片 延伸穿过所述多个槽中的选定槽，以将所述电源母线安装在电路板 上。
5.根据权利^^一求,所述的电中心,、其中、，，述连接器突片具有 面隔开。
6. 根据权利要求1所述的电中心，其中，所述电源母线具有多 个大致平面的金属条。
7. 根据权利要求6所述的电中心，其中，所述有多个大致平面 的金属条包括由至少 一个桥彼此连接的第 一对大致平行金属条。
8. 根据权利要求7所述的电中心，其中，所述第一对大致平行 金属条具有靠近电路板的内边缘，且其中所述至少一个桥在所述第一对大致平行条的内边缘处。
9. 根据权利要求7所述的电中心，其冲，所述第一对大致平行 条由第二对大致平行条连接。
10. 根据权利要求9所述的电中心，其中，所述第一对大致平行 条具有相对的端部，所述相对的端部由所述第二对大致平行条连接以 提供矩形配置。
11. 根据权利要求IO所述的电中心，其中，所述电路板具有多 个槽，所述第一对大致平行条和所述第二对大致平行条具有多个悬置 连接器突片，所述悬置连接器突片将所述平行条连接到所述电路板， 所述连接器突片具有肩部，所述肩部接合所迷电路板以将所述条与电 路板的相邻表面隔开。
12. 根据权利要求11所述的电中心，其中，所述第一组大致平 行条是相等长度的条，所述第二组大致平行条是具有与所述第一组大 致平行条相同长度的条，以提供方形配置。
13. —种电中心，包括电路板组件，所述电路板组件包括电路板，所述电路板具有基底， 所述基底支承电轨迹和电气和/或电子部件；和电源母线，所述电源母线具有电源附连突片和多个大致平面的 条，所述多个大致平面的条附连到电路板，使得所述大致平面的条大 致垂直于所述电路板，所述基底具有外围且所述多个大致平面的条形成设置在基底外 围处的外壳。
14. 根据权利要求13所述的电中心，其中，所述大致平面的板 具有悬置连接器突片，所述连接器突片接合所述基底，以将所述大致 平面的条安装在所述基底上。
15. 根据权利要求14所述的电中心，其中，所述连接器突片具开。；，；、、土 '；
16. 根据权利要求15所述的电中心，其中，所述基底和所述外 壳是矩形。
17. 根据权利要求15所述的电中心，其中，所述基底和所述外 壳是方形。
18. 根据权利要求13所述的电中心，还包括壳体，其中所述外 壳设置在所述壳体中，且所述电源突片被暴露以连接到外部电源。
19. 根据权利要求18所述的电中心，其中，所述壳体具有接收所述外壳的外围通道。
20. 根据权利要求1所述的电中心与安装托架提升组件结合，所 述电中心包括多个电连接器插座，所迷安装托架提升组件支承多个电连接器，所述电中心连接到所述安装托架提升组件，且所述安装托架 置。 、、、。' 、一 ，、' ^ 、全文摘要
本发明涉及带有竖直电源母线的电中心。一种电气组件包括安装托架提升组件和电中心。电中心附连到安装托架提升组件以将线束和连接器插入到电中心。电中心包括下部壳体、电路板子组件、上部壳体、插入到上部壳体的电气部件(如保险丝和继电器)和盖。电路板子组件包括电源母线，所述电源母线经由电路板上支承的电路部件为车辆的各种电路提供功率路径。公开了设置、定向和定位成减小电中心的占地面积和/或改进由电中心产生的热的驱散的三种电源母线。
文档编号H02B1/20GK101651292SQ20091016702
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月12日 优先权日2008年8月13日
发明者G·M·龙孔, J·B·柯克, J·H·格拉德, J·M·森克 申请人:德尔菲技术公司