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CN218788640U - 连接设备中的部件的汇流排、电池组系统以及车辆 - Google Patents

连接设备中的部件的汇流排、电池组系统以及车辆 Download PDF

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CN218788640U CN202090000916.6U CN202090000916U CN218788640U CN 218788640 U CN218788640 U CN 218788640U CN 202090000916 U CN202090000916 U CN 202090000916U CN 218788640 U CN218788640 U CN 218788640U
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J·德根
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Eaton Intelligent Power Ltd
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Abstract

本实用新型总体上提供一种连接设备中的部件的汇流排、电池组系统以及车辆。该汇流排包括多个导体,该多个导体被布置成提供两个相对的端部部分和中间部分,其中该导体中的每个导体具有横穿该中间部分的多个中间范围。该中间部分包括:(A)未熔合段,其中该导体的中间范围均不熔合在一起以形成单个固结导体;和(B)熔合段,该熔合段包括:(i)部分固化区,其中该导体的该中间范围的大部分熔合在一起以形成部分固化区域,该部分固化区域提供单个固结导体;(ii)完全固化区,其中该导体的中间范围全部熔合在一起以形成完全固化区域,该完全固化区域提供单个固结导体;和(iii)未固化区域,其中该导体的该中间范围都不熔合在一起。

Description

连接设备中的部件的汇流排、电池组系统以及车辆
技术领域
本公开涉及电气连接器,并且具体地涉及在电信号和电力分配系统中,如在汽车、军事、船舶和航空应用中存在的那些系统中使用的汇流排。本实用新型的汇流排具有至少一个具有固化区域的熔合段和一个潜在未熔合段,这使得汇流排能够形成为具有在电信号和电力分配系统中必需的复杂几何配置。
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年9月9日提交的美国临时专利申请号62/897,962、2020年3月13日提交的美国临时专利申请号62/988,972和2020年7月14 日提交的美国临时专利申请号63/051,639,这些美国临时专利申请均以引用方式并入本文并构成本文的一部分。
背景技术
在过去几十年中,汽车、军事、船舶和航空领域的电子设备、部件和系统的数量急剧增加,预计未来还会继续增加。设备、部件和系统的性能是行业性能标准,也是生产和可靠性要求。例如,在汽车领域,汽车以及其他道路车辆和越野车辆(诸如皮卡车、商用卡车、半卡车、摩托车、全地形车和运动型多功能车(统称为“机动车辆”))的电子设备、部件和系统的数量和复杂性急剧增加。使用电子器件来提高性能、管理安全功能、控制排放并为机动车辆的乘员和使用者提供生物舒适度。对于机动车辆,许多电子部件和设备为汽车安全气囊、电池、电池电源组和高级驾驶员辅助系统(ADAS)提供关键信号连接。
然而,由于振动、高温和潮湿,机动车辆的操作环境具有挑战性,所有这些都会限制电子设备以及将电子设备安装在车辆中的连接器的性能、可靠性和使用寿命。同样的挑战也适用于军事、船舶和航空领域。例如,高温、振动和潮湿都可能导致连接器和/或设备本身的过早磨损和最终故障。事实上,无论是在装配厂还是在现场,松动的连接器都是机动车辆最大的故障模式之一。考虑到全球所有汽车制造商及其直接供应商每年的保修总额估计在500亿美元至1500亿美元之间,汽车行业的大型故障模式带来了巨额金额的损失。
鉴于这些具有挑战性的电气环境,已花费大量时间、金钱和精力来开发满足这些市场所有需求的电力分配组件。大多数常规电力分配组件使用定制的汇流排,其制造和安装成本很高。通过使用定制的汇流排,对电力分配系统的任何改动都可能需要改变一个或多个汇流排的配置。这些改动开发起来非常耗时,而且会进一步增加劳动力和安装成本。一旦这些定制的汇流排的配置最终确定并制造出汇流排,安装人员通常将汇流排耦接到电源、电力分配部件或具有常规紧固件(例如,细长紧固件、垫圈、螺母和/或螺柱)的组合的其他设备。这些常规紧固件使得在应用中安装汇流排极为困难,因为安装人员可能需要佩戴防护设备,以便在此过程期间保护自己。最后,在应用中正确安装常规汇流排后,由于其复杂的几何结构,它们容易出现高故障率。因此,对改进的汇流排的需求尚未得到满足,该汇流排是无螺栓的、适合模块化的并且适用于需要复杂几何形状并且通常存在于汽车、军事、船舶和航空应用中的电力分配系统。
背景部分中提供的描述不应仅仅因为在背景部分中提及或与背景部分相关而被认为是现有技术。背景部分可以包括描述主题技术的一个或多个方面的信息。
发明内容
本公开涉及一种汇流排,该汇流排具有至少一个熔合的较硬段和一个未熔合的柔性段,这两个段使得汇流排能够形成为在三维笛卡尔X、Y和Z 坐标系中具有复杂的几何形状。汇流排的熔合段包含导体的已部分固化或完全固化的至少一个区域,这增加了汇流排的熔合段的刚度。汇流排的未熔合段包含导体的未固化区域,而不是导体的部分固化区域或完全固化区域,这使得未熔合段是柔性的并且能够在平面内X-Y方向或平面外Z方向上弯曲。
因此,本实用新型的汇流排可以安装在需要复杂几何配置的电信号和电力分配系统中。这些电信号和电力分配系统普遍存在于汽车、军事、船舶和航空应用中,这些应用具有工业性能标准以及本实用新型的汇流排由于其独特的特性而能够满足的生产和可靠性要求。
在考虑以下详细描述和附图后,本公开的其他方面和优点将变得显而易见,其中在整个说明书中,相似的数字表示相似的结构。
附图说明
附图仅以举例而非限制的方式描绘了根据本教导内容的一种或多种具体实施。在附图中,相似的附图标记指代相同或相似的元件。
图1A是具有平面内弯曲的配置的常规刚性汇流排;
图1B是具有多个平面外弯曲的配置的常规柔性汇流排;
图2A和图2B示出了常规汇流排到应用(诸如汽车车辆)中的部件的安装;
图3A和图3B示出了用于直线和弯曲汇流排配置的三维X、Y和Z笛卡尔坐标系的取向;
图4是示出用于创建本实用新型的汇流排的步骤的流程图;
图5A示出了来自客户的关于将多个汇流排安装在电池组内的数字请求,其中所述汇流排的规范和要求包含在客户的请求内;
图6是示出了用于以数字方式设计汇流排的步骤的流程图;
图7A示出了具有满足客户的设备规范和要求的汇流排布局的计算机生成的模型;
图7B至图7F示出了包括图7A中的布局的汇流排的透视图;
图8是示出用于基于所选汇流排设计选择汇流排内的导体的材料和配置的步骤的流程图;
图9A和图9B示出了可以在汇流排设计过程期间选择的多种不同导体配置,其中导体的宽度、高度、布局、形状、取向和数量发生变化;
图10A至图10I示出了可以在汇流排设计过程期间选择的多种不同导体配置,其中导体的宽度、高度、形状、取向和数量发生变化;
图11A至图11F示出了可以在汇流排设计过程期间选择的多种不同导体配置,其中导体的宽度、直径、布局、形状、取向和数量发生变化;
图12A至图12D示出了可以在汇流排设计过程中选择的两个不同的边缘细节,其中图12B是图12A中所示的一个导体的放大视图,并且图12D 是图12C中所示的一个导体的放大视图;
图13A和图13B示出了具有一个一致段或多个变化段的中间汇流排部分,其中段设计是基于汇流排内包含的弯曲的几何形状的;
图14A至图14G示出了汇流排的多个不同段,其中所选段的设计是基于汇流排内包含的弯曲的几何形状的;
图15是示出可以用于熔合汇流排的所选段的不同方法的流程图;
图16A至图16D示出了可以用来熔合汇流排的所选段的激光束的示例性形状;
图16E至图16H示出了激光可以使用来熔合汇流排的所选段的示例性激光路径;
图17A是用于确定汇流排的中间部分的所识别熔合段的组合图案的流程图;
图17B是用于确定汇流排的端部部分的组合图案的流程图;
图18A至图18R示出了可以用于创建顶部熔合图案和/或底部熔合图案的示例性波形类型;
图19A示出了包括两个示例性波形的顶部熔合图案,所述顶部熔合图案被配置为设置在汇流排的中间部分内包含的熔合段的顶表面上;
图19B示出了包括两个示例性波形的底部熔合图案,所述底部熔合图案被配置为设置在汇流排的中间部分内包含的熔合段的底表面上;
图19C示出了包括顶部熔合图案和底部熔合图案的组合熔合图案,其中顶部熔合图案和底部熔合图案被布置成使得它们彼此之间的直接重叠最小化;
图20A示出了被设计成经历平面外弯曲的具有第一频率和第一宽度的组合熔合图案;
图20B示出了被设计成经历平面内弯曲的具有第二频率和第一宽度的组合熔合图案;
图20C示出了具有第三频率和第二宽度的组合熔合图案;
图20D示出了具有第四频率和第三宽度的组合熔合图案;
图21A示出了汇流排的单个熔合段内的组合熔合图案内包含的波形的频率的变化;
图21B示出了另一示例性组合熔合图案,其中波形的频率在汇流排的单个熔合段内变化;
图22A示出了被配置为设置在汇流排的端部部分的熔合段的顶表面上的顶部熔合图案;
图22B示出了被配置为设置在汇流排的端部部分的熔合段的底表面上的底部熔合图案;
图22C示出了由顶部熔合图案和底部熔合图案构成的组合熔合图案,其中顶部熔合图案和底部熔合图案被布置成使得它们彼此之间的直接重叠最小化;
图22D和图22E示出了可以设置在汇流排的端部部分的熔合段上的另选的组合熔合图案;
图23A至图23D示出了可以与汇流排的中间部分一起使用的组合熔合图案的示例性实施方案;
图24A示出了准备好进行数字测试以确保其符合客户的汇流排规范的示例性汇流排;
图24B和图24C示出了用于对汇流排设计进行数字测试以确保其符合客户的汇流排规范的机器;
图25是示出本实用新型的汇流排设计的制造过程的流程图;
图26示出了基于与所选设计相关联的组合熔合图案来焊接汇流排的中间部分的激光焊接机;
图27示出了基于与所选设计相关联的组合熔合图案来焊接汇流排的端部部分的激光焊接机;
图28示出了焊接与所选设计相关联的边缘细节的激光焊接机;
图29是具有两个组合表面图案的熔合段的本实用新型的汇流排的透视图;
图30是图29的汇流排的顶视图;
图31是图29的汇流排的底视图;
图32是图29的汇流排的第一侧视图;
图33是图29的汇流排的第二侧视图;
图34是图29的汇流排的第一端视图;
图35是图29的汇流排的第二端视图;
图36是图29的汇流排的顶视图;
图37是沿图36的线37-37截取的图36的剖视图;
图38是图37的放大视图,其示出了包括部分固化区域和未固化区域的熔合段和未熔合段;
图39是图38的放大视图,其示出了包括部分固化区域和未固化区域的熔合段;
图40是图29的汇流排的顶视图;
图41是沿图40的线41-41截取的图40的剖视图;
图42是图41的放大视图,其示出了熔合段和未熔合段,其中熔合段包括完全固化区域和未固化区域;
图43是图42的放大视图,其示出了包括完全固化区域和未固化区域的熔合段;
图44是图29的汇流排的顶视图;
图45是沿图44的线45-45截取的图44的剖视图,其示出了包括完全固化区域、部分固化区域和未固化区域的熔合段;
图46是图29的汇流排的顶视图;
图47是沿图46的线47-47截取的图46的剖视图,其示出了包括完全固化区域和未固化区域的熔合段;
图48A是汇流排绝缘机的透视图;
图48B至图48D示出了图48A的汇流排绝缘机的操作,其中绝缘机使用空腔定心方法来使汇流排的导体绝缘;
图48E是已使用图48A的绝缘机绝缘的汇流排;
图49A示出了在汇流排内形成开口的激光焊接机,其中开口被设计成接收常规细长耦接器;
图49B是在端部部分中形成有开口的汇流排的放大视图;
图50A示出了将具有内部弹簧部件的电气连接器组件耦接到汇流排的激光焊接机;
图50B是具有电气连接器组件的汇流排的放大视图,该电气连接器组件具有内部弹簧部件耦接到其上;
图51是示出用于将汇流排交付给客户和安装汇流排的选项的流程图;
图52是可以在汇流排原型的制造及其测试期间使用的汇流排弯曲机的第一实施方案;
图53是可以在汇流排原型的制造及其测试期间使用的汇流排弯曲机的第二实施方案;
图54是可以在汇流排的批量生产期间使用的汇流排弯曲机的实施方案;
图55A至图55B示出了图54的汇流排弯曲机如何弯曲汇流排的选定部分;
图56是具有两个组合表面图案的熔合段的本实用新型的汇流排的透视图,该汇流排处于弯曲配置并且绝缘体被移除;
图57是图56的汇流排的第一端视图;
图58是图56的汇流排的第二端视图;
图59是图56的汇流排的第一侧视图;
图60是图56的汇流排的第二侧视图;
图61是图56的汇流排的顶视图;
图62是图56的汇流排的底视图;
图63A是在耦接到汇流排之前具有内部弹簧组件的电气连接器组件的壳体的透视图;
图63B是图63A中所示的壳体的底视图;
图64是本实用新型的汇流排的透视图,其中绝缘体围绕汇流排并且汇流排具有两个电气连接器组件,该两个电气连接器组件被壳体部分地包围;
图65是图64的汇流排的顶视图;
图66是沿图65的线66-66截取的图65的本实用新型的汇流排的剖视图,并且示出了汇流排的熔合段的部分固化区域和未固化区域;
图67示出了当将两个汇流排以“交织”配置接合在一起时可以使用的汇流排的两个端部部分配置;
图68示出了当将两个汇流排以“偏移叠堆”配置接合在一起时可以使用的汇流排的两个端部部分配置;
图69至图70示出了在接合区域处焊接两个汇流排的端部部分的激光焊接机;
图71示出了在接合区域处接合在一起的两个汇流排,其中每个汇流排都包括熔合段和未熔合段两者;
图72示出了图54中所示的汇流排的顶视图,其中汇流排已使用“致密化”焊缝和“对接”焊缝接合在一起;
图73是电阻焊接机的透视图;
图74是汇流排和图73的电阻焊接机的范围的剖视图,其中焊接机被设置为原型制造模式;
图75是汇流排和图73的电阻焊接机的范围的剖视图,其中焊接机被设置为批量生产制造模式;
图76至图78是当机器处于批量生产模式时安装在图73的焊接机内的电极辊的示例性实施方案;
图79是本实用新型的汇流排的第二实施方案的透视图,其中绝缘体在相对的电气连接器组件之间延伸;
图80是本实用新型的汇流排的第三实施方案的透视图,其中绝缘体在相对的电气连接器组件之间延伸;
图81是本实用新型的汇流排的第四实施方案的透视图,其中绝缘体在相对的电气连接器组件之间延伸;
图82是本实用新型的汇流排的第五实施方案的透视图,其中绝缘体在相对的螺栓连接器和螺母连接器之间延伸;
图83是安装在车辆的滑板内的电池组的透视图,其中电池组包括以电的方式和机械的方式连接到电池组内的模块的多个本实用新型的汇流排;并且
图84是具有电池组的车辆的透视图,该电池组包括以电的方式和机械的方式连接到电池组内的模块的多个本实用新型的汇流排。
具体实施方式
在以下详细描述中,以举例的方式阐述了许多具体细节,以便提供对相关教导内容的透彻理解。然而,对于本领域的普通技术人员来说应该显而易见的是,可以在没有此类细节的情况下实践本教导内容。在其他情况下,为了避免不必要地模糊本教导内容的各方面,已经在相对较高的层次上描述了众所周知的方法、过程、部件和/或电路,而没有详细说明。
虽然本公开包括许多不同形式的实施方案,但在附图中示出并将在本文详细地描述特定实施方案,同时理解本公开应被认为是所公开的方法和系统的原理的例证,并且不旨在将所公开概念的广泛方面限制为所示的实施方案。如将要实现的,所公开的方法和系统能够进行其他和不同的配置,并且能够在不脱离所公开的方法和系统的范围的情况下修改若干细节。例如,以下实施方案中的一个或多个实施方案(部分或全部)可以与所公开的方法和系统一致地结合。因此,图中的流程图或部件中的一个或多个步骤可以被选择性地省略和/或与所公开的方法和系统一致地结合。另外,流程图内包含的步骤可以按不同的顺序执行。换句话讲,不必严格遵循下面描述的步骤的顺序,相反,可以无序地执行步骤。因此,附图、流程图和具体实施方式应被视为本质上是例示性的,而不是约束性的或限制性的。
1)定义
以下术语贯穿本说明书,定义如下。术语“部分固化区”是汇流排的中间部分的熔合段的区域,其中该区从熔合段中的最下导体延伸到熔合段中的最上导体。例如,在图39中,汇流排1000的在顶表面1000a与底表面 1000b之间延伸的区1660已经历部分熔透焊接工艺。
术语“部分固化区域”意指汇流排的部分固化区的已经历部分熔透焊接工艺的范围。该过程组合或熔合部分固化区内包含的导体的中间范围的部分(但不是全部),以形成部分固化区域,该部分固化区域提供单个固结导体。图38、图39和图45中示出部分固化区域1650的示例。在部分固化区域1650中,位于部分固化区1660内的导体1090的大量(例如,大约 70%)导体被组合成单个固结导体,并且位于部分固化区1660内和部分固化区域1650外的少量(例如,大约30%)导体保持为单独导体1090,这意味着它们未组合或熔合成单个组合导体。
术语“未固化区域”意指汇流排的尚未经历焊接工艺以组合或熔合包含在汇流排的该范围内的任何导体的范围。因此,位于未固化区域内的所有导体都保持为单独的导体。例如,图39示出了在本实用新型的汇流排1000 的中间部分1200的熔合段1220内的与两个部分固化区域1650相邻且在该两个部分固化区域之间的未固化区域1670。
术语“完全固化区域”意指汇流排的已经历全熔透焊接工艺以将汇流排的该范围内包含的所有导体组合或熔合成单个固结导体的范围。例如,图 43示出了在本实用新型的汇流排1000的中间部分1200的熔合段1220内的由未固化区域1670剥落的一个完全固化区域1690。
术语“熔合段”是汇流排的包含至少一个部分固化区域、完全固化区域或两者的范围。该熔合段还可包括未固化区域。例如,图39示出了未固化区域1670和部分固化区域1650,并且图43示出了围绕完全固化区域1690 的未固化区域1670,这两者都在本实用新型的汇流排1000的中间部分 1200的熔合段1220内。
术语“未熔合段”是汇流排的不包含部分固化区域或完全固化区域的范围。因此,未熔合段仅包含未固化区域。例如,图38和图42示出了本实用新型的汇流排1000的中间部分1200的未熔合段1520内的未固化区域 1670。
术语“平面内”是指三维笛卡尔X、Y和Z坐标系中的X方向和Y方向,如图3A至图3B所示。术语“平面内弯曲”是汇流排的一种类型的弯曲,其在X-Y平面上取向并且横向取向,通常垂直于汇流排的宽度。图1A 示出了在X-Y平面上具有两个示例性平面内弯曲1750的汇流排10,这些弯曲形成在本实用新型的汇流排1000的中间部分1200的熔合段1220内。
术语“平面外”是指三维笛卡尔X、Y和Z坐标系中的Z方向,如图3 所示。术语“平面外弯曲”是汇流排的一种类型的弯曲,其在Z方向上取向并且垂直于X-Y平面。图1B示出了在Z方向上具有两个平面外弯曲1760 的汇流排20。
术语“高功率”应指:(i)20伏至600伏之间的电压,而不管电流如何;或(ii)任何大于或等于80安培的电流,而不管电压如何。
术语“高电流”应指大于或等于80安培的电流,而不管电压如何。
术语“高电压”应指20伏至600伏之间的电压,而不管电流如何。
2)常规汇流排概述
图1A中示出了常规刚性汇流排10,并且图1B中示出了常规柔性汇流排20,其中这两种常规汇流排10、20都受到许多限制。例如,常规刚性汇流排10:(i)具有高制造成本;(ii)不能有效地考虑制造公差;以及(iii)在电池充电和放电循环期间不能适当地膨胀或收缩。虽然常规柔性汇流排20解决了与常规刚性汇流排10相关联的一些问题,但柔性汇流排20具有其自身的显著限制。例如,常规柔性汇流排20:(i)不能轻松地连接到其他物体;(ii)制造起来可能很昂贵;以及(iii)不能保持平面内弯曲汇流排而不在包含在柔性汇流排20内的导体之间产生大间隙(例如,分层),这继而会减少汇流排20内的电流。为了使用柔性汇流排20实现平面内弯曲的配置,将柔性汇流排20以导致汇流排20的第一范围与汇流排20的第二范围重叠的方式折叠22(参见图1B)。这种折叠配置增加了汇流排20所需的高度,并且折叠的几何形状限制了汇流排20的电流。另外,甚至平面外弯曲也可能导致汇流排20的电阻增加,这可能导致绝缘体中出现热点,甚至导致汇流排20发生故障。此外,柔性汇流排20的边缘会撕裂或磨掉绝缘体;从而导致整个汇流排20发生故障。为了解决其中的一些问题,公司已经尝试将单独且不同的柔性汇流排与单独且不同的刚性汇流排连接起来。将这两种单独且不同类型的汇流排拼凑在一起是昂贵的、耗时的,它们的接合区域容易出现极高的故障率,并且在尝试形成这些汇流排时会浪费大量的材料。
除了这些问题之外,使用常规连接器24连接到部件的常规汇流排 10、20也存在许多问题。例如,常规汇流排10、20和连接器24存在以下问题:(i)安装耗时;(ii)需要高水平的技能和灵巧性来执行安装;(iii)大量安全问题;(iv)如果在安装过程期间常规连接器掉落或在电池组内放错位置,则可能需要拆卸整个电池组;(v)故障率高;(vi)需要多人确认单个安装已正确执行;(vii)以及需要大量的空间和重量。如图2A和图2B所示,当安装人员“我”在开放电池组上工作时,存在许多安全问题。为了减轻其中一些问题,安装人员“我”戴上厚厚的防护手套26并使用定制设计的工具28。定制设计的工具28价格昂贵,并且厚防护手套26要求安装人员“我”具有高水平的技能和灵巧性,以确保常规连接器24不会意外掉落到电池组或周围环境中。如果发生这样的事故,则需要停止安装过程,并且必须拆卸整个电池组,以便找到放错位置的常规连接器24。即使假设安装按计划进行,通常也需要另一个人(安装人员“我”除外)检查常规接头24的扭矩,并应用标记或记号,以表明已进行了必要的检查。由于连接的确认是用手完成的,因此制造公司可能不具有显示常规连接器何时连接以及是否正确连接的数字记录。
3)本实用新型的汇流排的设计和制造
本文公开的本实用新型的汇流排1000克服了上面公开的许多限制,同时满足汽车、军事、船舶和航空性能、生产和可靠性要求。具体地,汇流排1000包括被布置成提供两个相对的端部部分1700和中间部分1200的多个导体1090,其中导体1090中的每个导体具有横穿或跨越中间部分1200 的多个中间范围。中间部分1200包括:(i)第一或熔合段1220;和(ii)第二或未熔合段1520。首先,将熔合段1220和未熔合段1520整体地形成为单个汇流排1000允许汇流排1000将常规刚性汇流排10和常规柔性汇流排20 的最佳特征组合成单个单元,同时限制与这些常规汇流排10、20相关联的负特征。例如,未熔合段1520是柔性的,这允许汇流排1000:(i)调整制造公差;(ii)在热膨胀和收缩事件(诸如电池充电和电池放电循环)期间膨胀和收缩;以及(iii)帮助吸收由安装了汇流排1000的环境(例如,在车辆的发动机罩下)引起的振动,而不是将这些振动传递到连接器中。另外,汇流排1000的熔合段1220更具刚性,这允许汇流排1000在平面外和平面内均准确地弯曲,尤其是随时间的推移保持平面内弯曲,而不会包含在汇流排1000内的导体1090分层,从而减少电流。汇流排1000的这一属性是有益的,因为:(i)其降低了汇流排1000所需的总高度;以及(ii)不限制通过熔合段的电流,这继而允许汇流排1000承载更多电流,而不会产生热点或导致温度大幅上升。此外,可以修改汇流排1000的边缘,以降低汇流排1000 内包含的导体撕裂或磨损掉周围绝缘体的可能性。此外,通过将熔合段 1220和未熔合段1520整体地形成为单个汇流排1000,消除了与拼凑在一起的常规汇流排相关联的高成本、极高故障率和材料浪费。最后,将熔合段1220和未熔合段1520包含在内允许汇流排1000:(i)无需定制模具即可形成;以及(ii)以基本上平坦的配置运输给客户,这降低了封装、搬运和运输成本,并且还降低了汇流排1000在运输过程中或在安装到部件、设备或车辆中之前搬运时受损的可能性。
本实用新型的汇流排1000可以使用常规连接器24或无螺栓连接器系统2000。无螺栓连接器系统2000并不使用螺栓、螺钉、紧固件等在以下项之间连接汇流排1000的至少一定范围:(i)在电源(例如,交流发电机或电池)之间;(ii)在电源与电力分配/控制部件之间;或(iii)在电源与设备(例如,散热器风扇、加热座椅、电力分配部件或其他电流消耗部件)之间。这种无螺栓连接器系统2000及其特征在至少PCT/US20/14484中有所描述,该专利通过引用并入,并且克服了与常规汇流排连接器24相关联的许多限制。例如,无螺栓连接器系统2000仅需一个人即可将凸形连接器组件 2200连接到凹形连接器组件2600中,听到声音信号(例如“咔哒声”),拉动连接器组件2200、2600以确保它们正确耦接在一起,并读取系统的范围 (推送、点击、拖拽、读取—“PCTR”兼容)。换句话讲,汇流排1000可以在不使用单独的工具的情况下耦接到另一部件或设备,这减少了安全问题,减少了组装和处理时间,并且不需要安装常规汇流排连接器24所需的高水平的技能和灵巧性。制造时间保持一致,因为在电池组或周围环境内不存在可能丢失的松动部件。此外,劳动力成本得到更好的管理和降低,因为汇流排1000的处理和安装:(i)仅需一个人,安装汇流排1000的时间更短,(ii)需要更少的空间(例如,常规连接器高度(D1,如图2B所示) 从大约40mm减小到16mm);以及(iii)更容易,因为汇流排1000比常规汇流排10、20轻大约50%。
除了在车辆电池组内使用之外,汇流排1000还可用于在其他电气系统中提供机械和电气连接,这些电气系统存在于以下各项中:飞机;机动车辆;军用车辆(例如,坦克、运兵车、重型卡车和骑兵运输车);公共汽车;机车;拖拉机;船;潜艇;电池组;超过24伏的电压系统;大功率应用;大电流应用;高压应用;或汇流排1000对于满足行业标准和生产要求至关重要的另一应用。
A.本实用新型的汇流排的设计
汇流排1000的设计和制造是一种结合图4在较高层次上描述的多步骤过程50。如图4所示,该多步骤过程50从在步骤52中接收来自客户的规范开始。这些客户规范可以包括多种不同的要求,包括但不限于:(i)载流能力;(ii)几何约束;(iii)材料和/或化学约束;(iv)制造可重复性;(v)耐久性;(vi)遵守标准制定机构;(vii)环境约束;(viii)制造要求;以及(ix)其他要求。这些客户规范可以以任何方式发送给汇流排设计者,并且这些规范可以采用任何形式,包括数据表和CAD模型。例如,图5示出了在步骤52 中所接收的客户规范的一部分的示例。具体地,图5示出了包括八个电池模块56a-56h的电池组54的数字3D CAD模型。客户要求汇流排1000能够:(i)将外部电池组连接器58以机械的方式和电的方式耦接到电池模块 56a-56h;以及(ii)将电池型号56a-56h彼此耦接。一旦接收到客户规范,汇流排设计者就可以采用规范,并进入该多步骤过程50的步骤64。
设计和制造汇流排1000的多步骤过程50中的下一步是步骤64(参见图6),这需要以数字方式设计满足在步骤52中所接收的客户规范的工程汇流排模型100。在设计这些工程汇流排模型100时,可能需要了解将如何在客户的应用程序、产品、部件或设备内路由电力。具体地,可能需要理解汇流排将如何在应用、产品、部件或设备内路由电力,以使汇流排设计者能够创建工程汇流排模型100,该工程汇流排模型:(i)满足客户的规范; (ii)使汇流排的长度和重量最小化;(iii)允许适当的电气连接和机械连接; (iv)使汇流排所需的高度最小化;以及(v)使重叠汇流排最小化。为了得到这种理解,设计者可以在应用、产品、部件或设备内创建汇流排布局70的模型(步骤66)。图7A中示出该汇流排布局70的模型的示例。具体地,图 7A示出了可以在图5中所示的客户的应用、产品、部件或设备内使用的八种不同的非工程汇流排模型68a-68h。图7B至图7F示出了这些非工程汇流排模型68a-68e中的几个非工程汇流排模型的独立视图。虽然这些非工程模型68a-68h不适用于制造目的,但它们提供汇流排的一般总体几何形状。本文描述的接下来的步骤将致力于将这些非工程模型68a-68h转变为可以制造的工程模型100。
返回图6,以数字方式设计工程汇流排模型100的下一步骤是选择汇流排模型100内包含的导体90的材料和配置(步骤74)。具体地,在图8 中更详细地描述步骤74的过程。有了非工程模型68a-68h,汇流排设计者可以选择将在工程汇流排模型100中使用的材料(步骤78)。如图8所示,汇流排设计者可以选择在步骤80中用单一材料制造汇流排模型100。此类材料可以包括但不限于不锈钢、镍、铝、银、金、铜、钢、锌、黄铜、青铜、铁、铂、铅、钼、钙、钨、锂、锡、所列材料的组合,或其他类似金属。例如,汇流排设计者可以选择将C10200铜合金与工程汇流排模型68a、68b结合使用。这种铜合金的电导率超过IACS(国际退火铜标准,即商用铜的电导率根据经验得出的标准值)的80%。据报道,根据 ASTM B747标准,这种铜合金在室温下的弹性模量(杨氏模量)为约115- 125吉帕(GPa),热膨胀系数(CTE)为17.6ppm/摄氏度(20-300摄氏度)和17.0ppm/摄氏度(20-200摄氏度)。
另选地,汇流排设计者可以在步骤82中选择使用多种材料。如果汇流排设计者做出此选择,则设计者必须在步骤84中选择材料的配置。例如,汇流排设计者可以选择在汇流排模型100内交替材料或者可以在汇流排模型100内交织两种不同的材料。更具体地,模型100可以包括铜和铝的交替层,或者可以包括镀覆导体(图9A)90,该镀覆导体包括铝芯和铜镀层。应当理解,上述材料和材料配置仅是示例,并且本公开还设想了其他类似材料和配置。
一旦在步骤78中选择了材料及其配置,汇流排设计就可以在步骤88 中选择导体90的配置。步骤88由多个子步骤组成,如图8所示。步骤88 中包括的这些子步骤中的一个子步骤需要在步骤92中选择导体90的总体配置。设计者可以选择的配置的非限制性示例包括:(i)竖直叠堆或层压叠堆(参见图9B);(ii)机织、针织或编织图案(参见图10C至图10I);或 (iii)其他配置(参见图11A至图11F)。另外,在步骤92中选择导体90的总体配置包括选择汇流排模型100内包含的导体90的数量。在做出该选择时,汇流排设计者可以在整个汇流排模型100中保持导体90的数量一致,或者可以改变模型100内包含的导体90的数量。例如,设计者可以选择增加端部部分附近的导体90的数量,或者可以减少汇流排模型100的中间部分内的导体90的数量。应当理解,示例性非工程汇流排模型68a、68b可以使用由十个导体90组成的层压叠层,其中导体90的数量在汇流排模型 100的长度上不会变化。
步骤88中的另一个子步骤需要在步骤94中选择汇流排模型100内的每个导体90的形状。示例性形状包括但不限于矩形棱柱或矩形杆(参见图 9B)、“U形”板(参见图10C)、圆柱体、五边形棱柱、六边形棱柱、八边形棱柱、锥体、四面体或任何其他类似形状。在做出该选择时,汇流排设计者可以在整个汇流排模型100中保持导体90的形状一致,或者可以改变模型100内包含的导体90的形状。可能期望改变导体90的形状,以在汇流排模型100的某些段内增加机械强度或电流容量。应当理解,示例性非工程汇流排模型68a、68b内包含的导体90的形状可以为矩形棱柱或矩形杆。
另外,在步骤94中选择每个导体90的形状包括选择汇流排模型100 内包含的导体90的厚度。在做出该选择时,汇流排设计者可以在整个汇流排模型100中保持导体90的厚度一致,或者可以改变模型100内包含的导体90的厚度。可能期望改变导体90的厚度,以在汇流排模型100的某些段内增加机械强度或电流容量。此外,在步骤94中选择每个导体90的形状包括选择汇流排模型100内包含的导体90是否具有实心、部分实心或中空配置。应当理解,示例性非工程汇流排模型68a、68b内包含的导体90 可以为实心的,具有0.01英寸或0.254mm的基本上恒定的厚度,其长度为 13.5英寸或344mm,并且宽度为0.78英寸或20mm。
步骤88中的另一个子步骤需要在步骤96中选择汇流排模型100内的导体90的布置。例如,汇流排设计者可能期望图11E中所示的特定圆形配置优于图11F中所示的另一种圆形配置。步骤88中的最后一个子步骤是选择汇流排模型100的边缘细节,如步骤98中所示。例如,设计者可以选择如图12A至图12B所示的精压边缘细节104,或如图12C至图12D所示的圆形焊缝图案106。应当理解,可以使用图16F至图16H中所示的任何焊缝图案而不是图16E中示出的圆形焊缝图案。在做出该选择时,汇流排设计者可以在整个汇流排模型100中保持边缘细节一致,或者可以改变模型 100内包含的边缘细节。改变边缘细节可能有助于汇流排的弯曲。例如,设计者可以选择在将被弯曲的区域中使用焊缝图案和精压边缘细节的组合,而仅在汇流排100的其他熔合段220中使用焊缝图案。应当理解,示例性非工程汇流排模型68a、68b可以使用由圆形焊缝图案106、832示出的边缘细节。
当做出以上选择时,设计者可能期望确保:(i)导体90的厚度大于 0.01mm;(ii)导体90的宽度大于1mm,并且优选地在10mm-25mm之间;以及(iii)在汇流排内存在多于两个导体90,并且优选地在5至35个导体90 之间。应当理解,上述配置、形状、布置和边缘细节仅仅是可能的选择的示例,并且本公开设想了其他类似的配置、形状、布置和边缘细节。
返回图6,一旦在步骤74中选择了导体90的材料和配置,则汇流排设计者可以在步骤110中识别汇流排100的中间部分200中待熔合的段220。继而,通过识别汇流排100的中间部分200中待熔合的段220,该设计还识别了汇流排100中将不熔合的段520。设计者将基于多个因素来识别这些段220,该多个因素可以包括:(i)汇流排的宽度;(ii)汇流排内包含的弯曲(例如,平面内弯曲750或平面外弯曲760)的几何形状;(iii)包含的导体90的数量;(iv)导体90的厚度;(v)导体90的材料特性;(vi)熔合类型或方法; (vii)执行熔合的机器的商业吞吐量;(viii)汇流排内包含的弯曲的总数;(ix) 汇流排内的弯曲的间距;(x)其他客户规范;以及(xi)基于以上因素列表对本领域技术人员来说显而易见的其他因素。一旦设计者已经分析了上述因素中的部分或全部因素,设计者可以确定汇流排模型100的中间部分200是否应该:(i)不包含熔合段220而仅包含未熔合段520;(ii)仅包含一个在两个端部部分720之间延伸的熔断段220(参见图13A)222;或(iii)包含多个熔合段220(参见图13B)224。应当理解,熔合段220比未熔合段520的柔性更小、刚性更大,或更坚硬。
以下是如何选择熔合段220和未熔合段520并将其布置在汇流排100 内的非限制性示例。在一个示例中,在以下情况下,中间部分200可以不包括任何熔合段220:(i)汇流排100不包含任何弯曲(参见68e);(ii)汇流排100内包含的弯曲是平面外弯曲760并且具有宽的弯曲半径;或(iii)设计者确定汇流排100不需要包括此类段。如果汇流排设计者确定汇流排模型 100不需要包含任何熔合段220,则设计者可以进入该过程中的下一步骤。在第二示例中,在以下情况下,中间部分200可以仅包括一个熔合段220 (如图13A所示):(i)汇流排100仅包含单个弯曲;(ii)汇流排100的总长度较短(例如,小于8英寸)并且汇流排100包括多个弯曲;(iii)汇流排 100的总长度不长(例如,大于3英尺)并且汇流排100仅包含单个弯曲类型(例如,平面内弯曲750或平面外弯曲760);或(iv)设计者确定汇流排 100仅需要包括该单个段。设计者可能选择仅使用单个熔合段220的主要原因之一是,使用单个段和多个段之间的制造时间差异不能证明尝试创建多个段是合理的。一旦确定汇流排100应包括一个熔合段220,则汇流排设计者必须确定该段220的一般特性。这些一般特性是基于设计者对上述部分或全部因素的分析。
另选地,如果汇流排模型100包含非弯曲范围、平面外弯曲760和平面内弯曲750,则设计者可以选择使用多个熔合段220。这可能是期望的,因为设计者可以改变每个熔合段220的特性,这继而提供了对于汇流排100 的某些范围所必需的焊接,但是不需要以仅适合于需要最大力的弯曲的频率焊接整个汇流排100。改变特性允许改进制造时间,并消除过度焊接汇流排100的可能性。一旦确定汇流排应在汇流排内包括多个段220,则汇流排设计者必须确定汇流排100内包含的每个段220的位置和一般特性。
图14A至图14B中示出包含多个熔合段220的汇流排模型100的各种示例250、254、258、262、266、270、274。例如,设计者可以选择使用图 14A和带标签设计1(沿着该图的右侧)中所示的汇流排设计250,以便构建在非工程汇流排模型68b中示出的汇流排100。这是因为非工程汇流排模型68b的中间部分200仅包含两个类似的平面内弯曲750,并且因此这两个熔合段220、251a-251b可以具有相同的一般特性250a。这些一般特性250a 包括:(i)刚度;(ii)延展性;(iii)柔韧性;(iv)弯曲模量;(v)回弹性;或(vi)其他类似特性。另外,非工程汇流排模型68b具有定位在两个熔合段220之间的非弯曲范围252。设计者可以选择为汇流排100的该非弯曲范围252使用未熔合段520。因此,非工程汇流排模型68b的该示例性布局将包含:(i) 两个端部部分700、702a、702b;和(ii)中间部分200。中间部分200包括: (i)两个熔合段220、251a-251b,该两个熔合段具有相同的一般特性250a;和(ii)一个未熔合段520,该未熔合段具有包含在该段520内的一般特性 250b,该一般特性在其特定布置中与各个导体90相关联。非工程汇流排模型68b内包含的熔合段220和未熔合段520的这种示例性配置将允许汇流排100实现关于模型68b示出的平面内弯曲750,并且将允许非弯曲范围252在图5所示的客户应用、产品、部件或设备的操作期间根据汇流排100 的要求弯曲、膨胀、收缩、吸收振动或移动。如上所述,这提供了优于常规汇流排10、20的显著优势。
在另一示例中,设计者可以选择使用图14A和带标签设计2中所示的汇流排设计254,以便构建在非工程汇流排模型68a中示出的汇流排100。这是因为非工程汇流排模型68a的中间部分200包含:(i)两个类似的平面内弯曲750,并且因此这两个熔合段220、253a-253b可以具有相同的第一组一般特性254a;以及(ii)两个类似的平面外弯曲760,并且因此这两个熔合段220、253c-253d可以具有相同的第二组一般特性254b。然而,如图14A 和带标签设计2所示,第一组一般特性254a不同于第二组一般特性254b。这些第一组一般特性254a和第二组一般特性254b是不同的,因为弯曲是不同的。例如,由于与平面外弯曲760施加在导体90上的力相比,平面内弯曲750施加在导体90上的力更大这一事实,第一组一般特性254a内包含的焊缝需要比第二组一般特性254b内包含的焊缝更频繁。另外,非工程汇流排模型68a具有定位在最内熔合段220、253a之间的非弯曲范围256。设计者可以选择为汇流排100的该非弯曲范围256使用未熔合段520。
因此,非工程汇流排模型68a的上述示例性布局将包含:(i)两个端部部分700、702a、702b;和(ii)中间部分200。中间部分200包括:(i)两个熔合段220、253a-253b,其中每个段具有第一组一般特性254a;(ii)两个熔合段220、253c-253d,其中每个段具有第二组一般特性254b;和(iii)一个未熔合段520,该未熔合段具有包含在该段520内的一般特性254c,该一般特性在其特定布置中与各个导体90相关联。非工程汇流排模型68a内包含的熔合段220和未熔合段520的这种示例性配置将允许汇流排100实现关于模型68a示出的平面内弯曲750,并且将允许非弯曲范围256在图5所示的客户应用、产品、部件或设备的操作期间根据汇流排100的要求弯曲、膨胀、收缩、吸收振动或移动。如上所述,这提供了优于常规汇流排10、20 的显著优势。
另选地,设计者可以选择使用图14A和带标签设计3中所示的汇流排设计258,以便构建在非工程汇流排模型68a中示出的汇流排100。这是因为非工程汇流排模型68a的中间部分200包含:(i)四个弯曲,并且因此这些熔合段220、259a-259d可以具有第一组一般特性258a;和(ii)定位在这些弯曲之间的三个范围,该三个范围可以解释从四个弯曲辐射的力,并且因此这些熔合段220、259e-259j可以具有第二组一般特性258b。如图14A和带标签设计2中所示,第一组一般特性258a不同于第二组一般特性258b。这些第一组一般特性258a和第二组一般特性258b是不同的,因为这些区域经历的力是不同的。另外,非工程汇流排模型68a具有定位在最内熔合段 220、259b之间的非弯曲范围260。设计者可以选择为汇流排100的该非弯曲范围256使用未熔合段520。因此,非工程汇流排模型68a的上述示例布局将包含:(i)两个端部部分720a、702b;和(ii)中间部分200。中间部分 200包括:(i)四个熔合段220、259a-259d,其中每个段具有第一组一般特性 258a;(ii)三个熔合段220、259e-259j,其中每个段具有第二组一般特性 258b;和(iii)一个未熔合段520,该未熔合段具有包含在该段520内的一般特性258c,该一般特性在其特定布置中与各个导体90相关联。
在第二替代方案中,设计者可以选择使用图14B和带标签设计4中所示的汇流排设计262,以便构建在非工程汇流排模型68a中示出的汇流排 100。这是因为非工程汇流排模型68a的中间部分200包含四个弯曲,并且因此这些熔合段220、263可以具有第一组一般特性262a。另外,非工程汇流排模型68a具有围绕熔合段220、263的非弯曲范围264a-264e,这些熔合段具有第二组一般特性262b。设计者可以选择为汇流排100的这些非弯曲范围264a-264e使用未熔合段520。因此,非工程汇流排模型68a的上述示例布局将包含:(i)两个端部部分702a、702b;和(ii)中间部分200。中间部分200包括:(i)四个熔合段220、264a,其中每个段具有第一组一般特性 258a;和(ii)五个未熔合段520,该五个未熔合段具有包含在该段520内的一般特性264c,该一般特性在其特定布置中与各个导体90相关联。
在第三替代方案中,设计者可以选择使用图14A和带标签设计1中所示的汇流排设计250,以便构建在非工程汇流排模型68a中示出的汇流排 100。在该替代示例中,设计者可以使用所有四个弯曲区域的平面内弯曲 750所需的焊缝频率。这可能是有益的,因为制造时间的变化可能不足以改变每种类型的弯曲的一般特性。最后,汇流排布局266、270和274可以包含多个熔合段220和多个未熔合段520。具体地,汇流排设计266可以用于创建图79中所示的汇流排3000。虽然汇流排设计270可以用于创建图80 中所示的汇流排5000,但汇流排设计274可以用于创建图81中所示的汇流排7000。总体而言,应理解,中间部分200可以包含任意数量(例如,0- 1000个)的熔合区域220和任意数量(例如,0-1000个)的未熔合区域520。例如,中间部分200可以仅包含单个熔合区域220。
返回图6,一旦在步骤110中识别出汇流排100的中间部分200的熔合段220,则汇流排设计者可以选择在步骤114中熔合中间部分200和端部部分700内的所识别段220的方法。图15中示出可以选择的熔合方法的示例。具体地,这些熔合方法包括:(i)激光焊接800;(ii)电阻焊接900;(iii) 冷成型910;(iv)电弧焊接920;(v)电子束焊接930;(vi)轨道焊接940;(vii) 超声波焊接950;(viii)摩擦焊接960;(ix)上述方法970的任何组合;或(x) 用于熔合金属980的其他已知方法。在做出该选择时,设计者可以考虑以下部分或全部:(i)导体90的配置;(ii)导体90的数量;(iii)导体90的密度;(iv)导体90的厚度;(v)导体的材料特性90;(vi)熔合段220的一般特性;(vii)熔合段220的数量;(viii)的熔合段220的频率;(ix)商业吞吐量要求;(x)汇流排的宽度;(xi)其他客户规范格;以及(xii)基于上述因素列表对本领域技术人员而言显而易见的其他因素。
如果设计者选择激光焊接800,则设计者可以选择:(i)激光类型802; (ii)激光功率804;(iii)激光束形状806;(iv)激光路径808;和/或(v)其他因素810。激光类型802可以是设计用于固化、焊接或切割金属的任何类型的激光。例如,可以使用的激光类型802是波长在688nm与1080nm之间的基于光纤的激光。激光功率804可以是被配置为以期望的方式焊接汇流排 100的任何功率。例如,激光功率804可以在0.5kW至25kW之间,优选地在1kW至6kW之间,并且最优选地在2kW至5kW之间。激光束形状806 还可以采用任何期望的形状,其仅包括中心芯820(如图16A所示)、围绕中心芯820的环822(如图16B至图16D所示)、中心芯和两个相邻芯,其中当使用激光或其他类似配置时,这些相邻芯定位在中心芯的前面。不仅可以控制激光束的一般形状,而且可以控制与这些特征中的每个特征相关联的功率和尺寸。图16B至图16D中示出如何改变这些功率电平的示例。具体地,图16B示出了光束形状806,其中中心芯820被设置为第一功率电平,而环822被设置为低于第一功率电平的第二功率电平。对于参照系,中心芯功率可以在0.5kW至12kW之间变化,优选地在1kW至 5kW之间变化,并且最优选地在2kW至4kW之间变化,而环功率可以在 0.5kW至15kW之间变化,优选地在1kW至4kW之间变化,并且最优选地在1kW至2.5kW之间变化。另外,可以改变中心芯820的直径和环的直径。例如,这些直径在50μm与600μm之间变化。
在选择激光类型802、激光功率804和激光束形状806之后,设计者可以选择激光路径808。图16E至图16H中示出示例性激光路径808。应当理解,这些激光路径808并非激光将在汇流排100上遵循的整个路径。相反,这些激光路径808是激光将遵循的整个路径的一个组成部分。例如,激光可以在圆形路径832中振荡,同时遵循汇流排100的顶部上的正弦图案。另选地,激光可以在圆形路径832中振荡,同时遵循汇流排100的线性边缘。如图16F至图16G所示,可以遵循除圆形以外的形状,诸如线 834、八字形836或无穷大符号838。最后,设计者可以选择其他变量,如处理时间、冷却时间等。
设计者可以选择使用电阻点焊熔合工艺900,而不是使用基于激光的熔合工艺。在此,设计者将选择:(i)制造模式902;(ii)施加到电极904的功率电平;(iii)辊类型906,如果在902中选择了批量制造模式;以及(iv)其他类似变量908。下面将结合图73至图78更详细地讨论该工艺。应当理解,设计者可以选择使用以上熔合方法中的任一种熔合方法,结合向导体 90施加外部压力,以便在导体90进行此熔合工艺时保持导体90正确布置。
还应当理解,可以结合汇流排100的不同部分、段、区域使用不同的熔合方法。例如,端部部分700可以使用电阻焊接方法900形成,而中间部分200可以使用激光焊接方法800形成。在另外的另选的实施方案中,可以使用将材料沉积在汇流排100内的导体90周围的工艺来创建熔合段 220。例如,这可以使用3D打印机或可以将材料套筒滑到导体90上来形成该熔合区域220。在步骤114中为中间部分200和端部部分700内的所识别段选择了熔合方法后,设计者继续确定汇流排100的中间部分200内的所识别熔合段220的组合图案。
返回图6,一旦在步骤114中选择了熔合方法,则汇流排设计者可以在步骤118中确定汇流排100的中间部分200内的所识别熔合段220的组合图案。由于已结合步骤110识别出每个熔合段220的一般特性,因此步骤 118侧重于将这些一般特性(例如,250a、254a、258a)转换为可制造特性。设计者分析这些一般特性(例如,250a、254a、258a)、与所选熔合过程相关联的特性以及其他相关特性,以便确定所识别熔合段220的组合图案。该组合图案或(具体地)该段组合图案300可以由两个组成部分 (顶部段熔合图案304、306a-306g和底部段熔合图案308、310a-310g)生成。由这两个部件304、308形成段组合图案300是期望的,因为熔合方法通常被配置为由于所有导体90的全熔透可能会机械地削弱汇流排100这一事实而仅部分地熔透汇流排100内包含的导体90。为了减少完全固化区域的数量,汇流排100以不完全熔透汇流排100内包含的所有导体90的方式从汇流排100的顶部和汇流排100的底部焊接。换句话讲,顶部焊缝和底部焊缝通常被配置成部分固化区域。下面将结合图36至图47更详细地讨论这些焊接。虽然可能期望将段组合图案300拆分为两个组成部分,但应当理解,段组合图案300可以保持为单个组成部分,并且段220的熔合可能仅发生在汇流排100的单侧(例如,顶部或底部)。
创建顶部熔合图案304和底部段熔合图案306(它们的组合形成段组合图案300)是结合图17A描述的多步骤过程。在此,该过程中的第一步骤是在步骤124中选择波形320的数量。可以选择的波形320的数量可以为任意数字(例如,0-100),优选地1-6之间,并且最优选地是两个波形 330、340。期望使用两个波形330、340,因为:(i)波形330、340可以被布置为使沿着汇流排100的不包含焊缝的边缘的距离最小化;以及(ii)这限制了将与底部熔合图案306重叠的区域。在步骤124中选择波形320的数量之后,设计者可以在步骤126中选择波形320的类型。图18A至图18R中示出示例性波形类型。图18内包含的波形的示例是:(i)正弦波(图 18A);(ii)三角形(图18B);(iii)斜坡上升(图18C);(iv)斜坡下降(图 18D);(v)正方形(图18E);(vi)脉冲(图18F);(vii)线(图18G); (viii)圆顶脉冲(图18H);(ix)圆形脉冲(图18I);(x)三角形脉冲(图 18J);(xi)斜坡脉冲(图18K);(xiii)正弦立方体(图18L);(xiii)火焰 (图18M);(ixv)半圆(图18N);以及(xv)其他波形(图18O至图 18R)。可能期望使用包含曲线形状的波形320,因为这些波形不包含多个锐角,当操纵汇流排100时,这些锐角可能会向汇流排引入额外的应力。然而,如果设计者采取了足够的预防措施(例如,仅在将经历平面外弯曲 760的段中使用),则可以使用包括锐角的波形。另外,应当理解,图18中所示的波形类型仅是示例性波形类型,并且可以使用其他类型。
一旦设计者在步骤126中选择了波形类型,则设计者在步骤128中选择波形320的振幅并且在步骤130中选择波形320的频率。虽然可以在步骤128中选择任何振幅,但可能期望选择波形320的振幅,该振幅使得波形的顶点能够靠近汇流排100的边缘,但不延伸超过汇流排100的边缘。这可能是期望的,因为如果设计者正在使用激光焊接熔合工艺800,则这将减少焊接飞溅,并继而减少汇流排100内包含的锋利边缘的数量。类似地,虽然可以在步骤130中选择任何频率,但应当理解,波形320的频率是改变汇流排100的特性的主导因素之一。因此,波形320的频率应被选择成使得顶部段熔合图案304满足一般特性要求的一部分(例如,250a、 254a、258a),这继而允许熔合区域满足与弯曲相关联的要求,并且这继而允许汇流排100满足在步骤52内所接收的客户规范50中的至少一部分客户规范。一旦针对顶部段熔合图案304完成了该过程,设计者就可以执行相同的步骤来创建底部熔合图案308。具体地,设计者将进行以下操作: (i)在步骤134中选择波形的数量;(ii)在步骤136中选择波形类型;(iii)在步骤138中选择振幅;以及(iv)在步骤140中选择频率。
最后,在创建顶部段熔合图案304和底部段熔合图案308两者之后,设计者然后可以在步骤142中在汇流排100上对这些图案304、308进行对准以形成段组合图案300、302a-302g。具体地,可能期望以使图案304、 308之间的重叠最小化的方式对准图案304、308,因为它们的对准或相交将创建完全固化区域。例如,设计者可以将图案304、308偏移90度以便使该重叠最小化。其他使完全固化区域的数量最小化的方法包括:(i)停止和起动波形320以避免创建重叠区域;(ii)减少通过所选熔合工艺在这些重叠/相交区域/点内熔合的导体90的数量;或(iii)选择使重叠区域的数量最小化的不同波形类型(参见图21B)。
概括地说,组合段熔合图案300、302a-302g包括顶部段熔合图案 304、306a-306g和底部段熔合图案308、310a-310g,其中顶部熔合图案304 和底部熔合图案308包括具有一定振幅和频率的至少一个波形320。应当理解,在另选的实施方案中,可以省略顶部段熔合图案304或底部段熔合图案308,该顶部段熔合图案或该底部段熔合图案可以仅包括单个波形,和/ 或波形可以为直线(即,振幅为零)。
如上文所讨论的,在步骤110中,在规划每个熔合段220的一般特性 (例如,250a、254a、258a)时考虑了许多因素,这继而意味着在生成段组合图案300时也考虑许多因素。在考虑这些许多因素时,应当理解,弯曲几何形状可能是确定波形类型、振幅和频率的主导因素之一。这是因为与平面外弯曲760相比,关于平面外弯曲750,在汇流排100内包含的导体90上施加的力明显不同。此外,如上文所讨论的,波形320的频率是改变熔合段220内的汇流排100的特性的主导因素之一。考虑到这些特定因素,可以看出,段组合图案302b、302c内包含的波形的频率在图20A至图 20B之间增加。这种频率的增加旨在说明以下事实:图20A是针对平面外弯曲760设计的,而图20B是针对平面内弯曲750设计的。改变熔合段220 内的汇流排100的特性的另一个主导因素是汇流排100的宽度。考虑到这个因素和其他因素,可以看出,段组合图案302d、302e内包含的波形的频率在图20C至图20D之间增加。这种频率的增加旨在说明以下事实:图 20C是针对具有第一宽度的汇流排设计的,而图20D是针对具有比第一宽度大的第二宽度的汇流排设计的。
应当理解,其中包含的波形的数量、类型、振幅、频率具有以下特征:(i)在整个熔合段220上可能一致;或(ii)在整个熔合段220上可能不一致。例如,波形320的频率可以在单个熔合段220内变化。图21A至图 21B中示出了示出包含具有变化的频率的波形的段组合图案302f、302g的示例。具体地,这些段组合图案300内包含的波形随着它们接近熔合段220的中心而增加它们的频率。如果熔合段220的中心在汇流排100中的弯曲上居中,那么这种配置可能是期望的,因为这将为该区域中的汇流排100 提供额外的刚性,继而将降低汇流排100内包含的导体90发生分层的可能性。另外,应当理解,设计者可以改变其他变量以实现汇流排100的期望特性。示例包括但不限于:(i)波形330、340、350、360中的每个波形的宽度可以相同、不同或可以跨熔合段220变化;以及(ii)由每个波形330、 340、350、360固化的导体90的数量可以相同、不同或可以跨熔合段220 变化。
与上文结合在步骤118中确定所识别的熔合段220的组合图案所描述的过程类似,汇流排设计者可以在步骤150中确定汇流排100的端部部分 700的组合图案。具体地,可以基于设计者计划附接到汇流排100上的连接器来确定端部组合图案400。例如,第一端部组合图案400a可以与设计成接收连接器2000的端部部分700结合使用,而第二端部组合图案402b可以用于设计成接收穿过其中形成的孔的端部部分700。在选择了期望的特性之后,设计者可以遵循上文结合确定段组合图案300所描述的相同步骤。具体地,在步骤154中通过以下方式确定顶部熔合图案404:(i)在步骤156 中选择波形的数量;(ii)在步骤158中选择波形类型;(iii)在步骤160中选择波形的振幅;以及(iv)在步骤162中选择波形的频率。接下来,在步骤164 中通过以下方式确定底部熔合图案410:(i)在步骤166中选择波形的数量; (ii)在步骤168中选择波形类型;(iii)在步骤170中选择波形的振幅;以及 (iv)在步骤172中选择波形的频率。最后,在步骤174中,以使步骤174中顶部熔合图案404和底部熔合图案410之间的重叠最小化的方式布置顶部熔合图案404和底部熔合图案410。如图22A至图22E所示,端部组合图案400可以采用以下形式:(i)重叠矩形402a,如图22C所示;(ii)螺旋矩形 402b,如图22B所示;或(iii)螺旋圆形402c,如图22C所示。应当理解,螺旋圆形402或螺旋矩形404可能是期望的,因为在端部熔合图案404、 410之间没有重叠。
一旦确定了段组合图案300和端部组合图案400,设计者就可以用这些组合图案300、400替换一般特性(例如,250a、254a、258a)。结合图 23A至图23B示出这种替换的示例。具体地,结合图14A至图14B中的示例性250、254、258、262汇流排模型100确定的一般特性由满足图23A至图23B中的这些一般特性的组合图案300、400替换。首先关注图23A和带标签设计1(沿着该图的右侧),中间部分200包括:(i)两个熔合段220、 251a-251b;和(ii)一个未熔合段520、252。熔合段220、251a-251b的一般特性250a已由段组合图案452a-452b替换,其中每个图案452a-452b包括以实线示出的顶部熔合图案453和以虚线示出的底部熔合图案454。顶部熔合图案453和底部熔合图案454由两个波形320组成,其中每个波形320具有正弦波波形类型,其振幅略小于汇流排100的宽度,具有一致的频率,并且与另一波形320偏移180度。顶部熔合图案453和底部熔合图案454彼此偏移90度,以便使它们彼此的重叠最小化。如上所述,定位在熔合段 251a-251b之间的未熔合段520、252保持与上面结合图14A和带标签设计 1所描述的相同特性250b,因为汇流排100的这个范围没有被熔合过程修改。最后,端部部分700、702a、702b已被修改成包括端部组合图案456a- 456b,其中每个图案456a-456b包括以实线示出的顶部熔合图案457和以虚线示出的底部熔合图案458。顶部熔合图案457和底部熔合图案458由同心矩形组成,相互偏移,以便使它们的重叠最小化。
接下来关注图23A和带标签设计2,中间部分200包括:(i)四个熔合段220、253a-253d;和(ii)一个未熔合段520、256。前两个熔合段220、 253a-253b的一般特性254a已由段组合图案462a-462b替换,其中每个图案 262a-462b包括以实线示出的顶部熔合图案463a和以虚线示出的底部熔合图案464a。顶部熔合图案463a和底部熔合图案464a由两个波形320组成,其中每个波形320具有正弦波波形类型,其振幅略小于汇流排100的宽度,具有一致的频率,并且与另一波形偏移180度。顶部熔合图案463a 和底部熔合图案464a彼此偏移90度,以便使它们彼此的重叠最小化。前两个熔合段220、253c-253d的一般特性254b已由段组合图案462c-462d替换,其中每个图案262c-462d包括以实线示出的顶部熔合图案463b和以虚线示出的底部熔合图案464b。顶部熔合图案463b和底部熔合图案464b由两个波形320组成,其中每个波形320具有正弦波波形类型,其振幅略小于汇流排100的宽度,具有一致的频率,并且与另一波形偏移180度。顶部熔合图案463b和底部熔合图案464b彼此偏移90度,以便使它们彼此的重叠最小化。
如图23A和带标签设计2所示,段组合图案462c-462d内包含的波形具有比段组合图案462a-462b内包含的波形更低的频率。选择该较低频率是因为段253c、253d被配置为在平面外弯曲760,而段253a、253b被配置为在平面内弯曲750。如上所述,定位在熔合段253a之间的未熔合段520、 256保持与上面结合图14A和带标签设计2所描述的相同特性254c,因为汇流排100的这个范围没有被熔合过程修改。端部部分700、702a、702b 已被修改成包括端部组合图案466a-466b,其中每个图案466a-466b包括以实线示出的顶部熔合图案467和以虚线示出的底部熔合图案468。顶部熔合图案467和底部熔合图案468由同心矩形组成,这些同心矩形相互偏移,以便使它们的重叠最小化。
接下来关注图23B和带标签设计3,中间部分200包括:(i)十个熔合段220、259a-259j;和(ii)一个未熔合段520、260。四个熔合段220、259a- 259d的一般特性254a已由段组合图案472a-472d替换,其中每个图案 272a-472d包括以实线示出的顶部熔合图案473a和以虚线示出的底部熔合图案474a。顶部熔合图案473a和底部熔合图案474a由两个波形320组成,其中每个波形320具有正弦波波形类型,其振幅略小于汇流排100的宽度,具有一致的频率,并且与另一波形320偏移180度。顶部熔合图案 473a和底部熔合图案474a彼此偏移90度,以便使它们彼此的重叠最小化。其他六个熔合段220、259e-259j的一般特性254b已由段组合图案 472e-472j替换,其中每个图案272e-274j包括以实线示出的顶部熔合图案 473b和以虚线示出的底部熔合图案474b。顶部熔合图案473b和底部熔合图案474b由两个波形320组成,其中每个波形320具有正弦波波形类型,其振幅略小于汇流排100的宽度,具有一致的频率,并且与另一波形320 偏移180度。顶部熔合图案473b和底部熔合图案474b彼此偏移90度,以便使它们彼此的重叠最小化。
如图23B和带标签设计3中所示,段组合图案472c-472d内包含的波形具有比段组合图案472e-472j内包含的波形更高的频率。选择该较高频率是因为段259a-259d被配置为在平面内弯曲750,而段259e-472j被配置为考虑从段259a-259d中的四个平面内弯曲750辐射的力。如上所述,定位在熔合259e、259h之间的未熔合段520、260保持与上面结合图14A和带标签设计3所描述的相同特性258c,因为汇流排100的这个范围没有被熔合过程修改。端部部分700、702a、702b已被修改成包括端部组合图案476a- 476b,其中每个图案476a-476b包括以实线示出的顶部熔合图案477和以虚线示出的底部熔合图案478。顶部熔合图案477和底部熔合图案478由同心矩形组成,这些同心矩形相互偏移,以便使它们的重叠最小化。
接下来关注图23B和带标签设计4,中间部分200包括:(i)四个熔合段220、263a-263d;和(ii)一个未熔合段520、264a-264e。熔合段220、 263a-263d中的四个熔合段的一般特性262a已由段组合图案482a-487d替换,其中每个图案282a-482d包括以实线示出的顶部熔合图案483a和以虚线示出的底部熔合图案484a。顶部熔合图案483a和底部熔合图案484a由两个波形320组成,其中每个波形320具有正弦波波形类型,其振幅略小于汇流排100的宽度,具有一致的频率,并且与另一波形320偏移180 度。顶部熔合图案483a和底部熔合图案484a彼此偏移90度,以便使它们彼此的重叠最小化。如上所述,定位在熔合段263a-263d之间的未熔合段 520、264a-264e保持与上面结合图14B和带标签设计4所描述的相同特性264c,因为汇流排100的这个范围没有被熔合过程修改。端部部分700、 702a、702b已被修改成包括端部组合图案486a-486b,其中每个图案486a- 486b包括以实线示出的顶部熔合图案487和以虚线示出的底部熔合图案 488。顶部熔合图案487和底部熔合图案488由同心矩形组成,这些同心矩形相互偏移,以便使它们的重叠最小化。
一旦创建了工程模型100,设计者就可以对这些模型100进行数字测试(例如,图23A中的450),以确定基于模型100制造的汇流排是否满足客户规范50。在此,使用数字弯曲机179弯曲模型100,并使用电压测试系统181测试模型100的电气特性。这种测试可以使用有限元(FE)汇流排模型100来完成。如果汇流排模型100通过这些测试,则设计者可以进行到该过程的下一步骤。然而,如果汇流排模型100未能通过这些测试 179、181,则设计者可以重新开始设计过程。
B.本实用新型的汇流排的制造
返回图4,一旦工程模型100通过了步骤180中提出的数字测试,设计者就可以在步骤182中开始制造过程。该制造过程182是多步骤过程,在图25中更详细地描述。在高层次上,该过程182包括以下步骤:(i)获得多个导体1090;(ii)在步骤184中根据工程模型100熔合中间部分1200内的所识别段1220;(iii)在步骤186中根据工程模型100熔合汇流排1000的端部部分1700;(iv)在步骤188中将所选边缘细节添加到汇流排1000;以及 (v)执行任选的制造步骤,诸如在步骤190中添加连接器,在步骤192中使汇流排1000绝缘,和/或在步骤194中镀覆汇流排1000的一部分。
如图25所示,该多步骤过程182中的第一步骤是获得多个导体1090,然后在步骤184中根据工程模型100熔合中间部分1200内的所识别段 1220。为了执行该步骤184,汇流排设计者/制造商获得导体1090,然后使用能够执行在创建工程模型100时选择的熔合方法的机器798。例如,如果设计者决定使用激光焊接熔合方法,则设计者将使用至少在图26至图28、图48A、图49A、图52至图53中示出的激光焊接机850。如这些图中所示,激光焊接机850包括两个单独的激光852、854,该两个单独的激光可以同时从汇流排1000的顶部和底部焊接汇流排。两个单独的激光852、854 优选地在水平平面中对准。然而,应当理解,激光焊接机器850可以具有其他配置,这些配置包括:(i)仅一个激光852,该激光一次只能与汇流排1000的仅一侧相互作用;(ii)仅一个激光852,但使用光学器件和反射镜修改来自激光的光输出,使得激光可以同时与汇流排1000的两侧相互作用;或(iii)两个激光852、854,它们未对准。
如图26所示,在设计者采集或获得激光焊接机850的使用权后,设计者将进行以下操作:(i)将已根据工程模型100布置的导体90插入机器中;以及(ii)在工程模型100中进行装载。然后,激光焊接机850将执行在工程模型100内描述的焊接工艺。例如,图26示出了基于图23A和带标签设计 1中所示的顶部熔合图案452a创建焊缝1600的激光焊接机850。在步骤 186中在激光焊接机850执行焊接工艺之后,机器850在步骤186中根据工程模型100执行汇流排1000的端部部分1700的熔合。具体地,可以结合图27看到该步骤,其中根据图23A和带标签设计1中所示的顶部熔合图案 456a焊接1600汇流排1000的端部部分1700。在创建该熔合段1220时,设计者/制造商至少已经使汇流排的该段1220比在执行该焊接工艺1600之前段1220更刚性或更坚硬。
在汇流排1000的顶表面和底表面已经历了与步骤186、187相关的焊接工艺之后,在步骤188中将边缘细节添加到汇流排1000。在图28所示的示例中,为该示例选择边缘细节是图12C至图12D中的边缘焊接工艺 106。在设计阶段可能已经选择了该边缘细节,因为该边缘细节:(i)有助于熔合在汇流排1000弯曲时通常会经历大量应力的汇流排1000的边缘部分;以及(ii)有助于确保在顶部和底部焊接工艺期间被压到汇流排1000的边缘的任何材料都被修圆,从而防止汇流排1000具有可能在绝缘体内产生孔的锋利边缘。具体地,图28示出了焊接机850,该焊接机包括激光852,该激光可以在汇流排1000的边缘或侧面上创建焊缝1600。这些焊缝1600 遵循先前选择的圆形图案(图16E)。应当理解,可以从工艺中省略该步骤,或者可以将焊缝图案更改为不同的图案(例如,增加边缘部分的激光强度并减少汇流排1000中心的激光强度)。应当理解,边缘或侧面上的焊缝深度可以在汇流排1000内变化,或者可以针对特定应用而变化。
制造步骤184、186、188导致基于图23A和带标签设计1中所示的工程模型100形成图29至图35所示的汇流排1000。应当理解,汇流排1000 是本实用新型的汇流排的示例性实施方案,并且本公开也设想了本申请中公开的其他实施方案。图29至图35显示,汇流排1000包括:(i)中间部分 1200;和(ii)两个端部部分1700。参考图29,中间部分1200在端部边界线 1200a、1200b之间延伸,而端部部分1700从端部边界线1200a、1200b向外延伸。中间部分包括:(i)两个熔合段1220;和(ii)一个未熔合段1520。此外,在图29中所示的实施方案中,熔合段1220在端部边界线1200a、 1200b与中间边界线1220a、1220b之间延伸。未熔合段1520未焊接并且因此包含未固化区域1670。因此,各个导体1090的范围在图29至图35内可见。熔合段1220由基于段组合熔合图案452a的顶部熔合图案453和底部熔合图案454生成的焊接1600创建,如图23A和带标签设计1中所示。
熔合段1220内包含的焊缝1600、1602包括四个波形1610、1612、 1614、1616,其中两个波形1610、1612设置在汇流排1000的顶表面1000a 上,并且两个波形1614、1616设置在汇流排1000的底表面1000b上。四个波形1610、1612、1614、1616中的每个波形都是正弦波,其振幅小于汇流排1000的宽度,并且频率在整个熔合段1220上是一致的。顶部正弦波1610、1612被布置成使得它们彼此异相180度。底部正弦波1614、1616被布置成使得它们彼此同相180度。另外,顶部正弦波1610、1612的组合与底部正弦波1614、1616的组合异相90度。另外,汇流排1000的侧面或边缘还包含基于所选边缘细节106的焊缝1600、1606。此外,端部部分700 由基于端部组合熔合图案456a的顶部熔合图案457和底部熔合图案458生成的焊缝1600创建,如图23A和带标签设计1所示。在此,顶部熔合图案 457和底部熔合图案458包括同心矩形。
图37至图39示出了图37中所示的汇流排1000的剖视图,其中汇流排100的顶表面1000a包括焊缝1600、1602、1604。沿纵向中心线37-37 横切该汇流排1000,示出:(i)焊缝1602在汇流排1000的中间部分1200的熔合段1220中创建部分固化区域1650;(ii)焊缝1604创建致密端部部分 1700;以及(iii)未经历焊接工艺的区域保持未固化1670。部分固化区域 1650形成在中间部分200的熔合段220内,因为焊接工艺将部分固化区 1660内包含的导体1090的部分(但不是全部)组合成单个固结导体。参考图39,部分固化区域1650从汇流排1000的第一表面1000a延伸到焊缝 1600的峰1656。其中焊缝峰1656定位在位于汇流排1000的第一表面 1000a和第二表面1000b之间的点处,并且优选地从第一表面1000a和第二表面1000b向内有明显距离。部分固化区是汇流排1000的在顶表面1000a 与底表面1000b之间延伸的已经历部分熔透焊接工艺的区1660。部分固化区1660的高度在第一表面1000a与第二表面1000b之间延伸。换句话讲,部分固化区1660的高度等于熔合段高度HF并且大于部分固化高度HP。部分固化区1660的宽度ZW至少等于部分固化区1650的直径或横截面宽度。
焊缝1600的焊缝深度DW从第一表面1000a延伸到焊缝峰1656。部分固化区域1650中的焊缝深度DW具有部分固化高度HP。部分固化高度HP小于汇流排1000的总熔合段高度或厚度HF。由于部分固化高度HP小于熔合段高度HF,因此在焊缝峰1656与汇流排1000的第二表面1000b之间形成未固化区域1670。该未固化区域1670具有未固化高度HU,该未固化高度在第二表面1000b与焊缝1600的峰1656之间延伸。未固化高度HU通常为熔合段高度HF的至少10%,优选地在熔合段高度HF的20%和60%之间。另一方面,部分固化高度HP等于熔合段高度HF的至少10%,优选地在熔合段高度HF的35%和80%之间,最优选地在熔合段高度HF的45%和 70%之间。
在该示例性实施方案中,可以通过在两个和九个导体1090之间进行固化来产生部分固化区域1650。在此,图39示出十个导体1090中的大约七个导体在部分固化区域1650中固化。换句话讲,并非所有(大约三个)导体1090未固化,并且因此这些导体1090处于未固化区域1670中。换句话讲,汇流排1000的中间部分1200包括横穿或跨越汇流排1200的中间部分 1200的多个导体1090。中间部分1200的熔合段1220包含部分固化区 1660,该部分固化区在多个导体的最上表面1000a与多个导体1000b的最下表面之间延伸。该部分固化区1660内包含的导体1090的范围的大部分已被固化成单个固结导体以形成部分固化区域1650。同样,该部分固化区 1660内包括的导体1090的范围的小部分未固化。
如图39中最佳所示,部分固化区域1650包含变化的熔合密度,其中第一或内部区1652具有第一熔合密度,并且第二或外部区1654具有小于第一熔合密度的熔合第二密度。密度差异是由激光焊接机850的配置和操作传导引起的,其中激光束在穿透到汇流排1000中时会损失强度。较低密度区1654是在焊缝1600的中心向外一定距离处或在较高密度区1652之外产生的。应当理解,该第二区1654可以具有熔合密度梯度,其在最接近第一区1652处具有较高熔合密度,而在距第一区1652最远点处具有最低熔合密度。还应当理解,在该第一区1652内,熔合密度可以为一致的或基本上一致的。在具体实施方式开始处的定义部分中呈现部分固化区域1650和未固化区域1670的另外的方面。
在第一非限制性示例中,对于包括10个铜导体1090(其高度或厚度 HC等于0.01英寸或0.254mm)的汇流排1000,可与激光焊接机850结合使用的设置为:(i)激光类型为光纤激光;(ii)激光的功率为2000W;(iii)激光束形状为中心芯;(iv)没有激光路径;以及(v)循环时间设置为0.116秒。机器850的这些设置形成部分固化区域,该部分固化区域延伸到汇流排1000 中的大约56%处并且在其最宽点处具有大约0.24mm的直径。在另一示例中,对于包括10个铜导体1090(其高度HC等于0.01英寸或0.254mm)的汇流排1000,可与机器850结合使用的设置为:(i)激光类型为光纤激光; (ii)激光的功率为5000W;(iii)激光束形状为具有环的中心芯,其中芯功率为1500W且环功率为3500W;(iv)没有激光路径;以及(v)循环时间设置为 0.079秒。机器850的这些设置形成部分固化区域1650,该部分固化区域延伸到汇流排1000中的大约77%处并且在其最宽点处具有大约0.732mm的直径。在另一示例中,对于包括10个铜导体1090(其高度HC等于0.01英寸或0.254mm)的汇流排1000,可与机器850结合使用的设置为:(i)激光类型为光纤激光;(ii)激光的功率为5000W;(iii)激光束形状为具有环的中心芯,其中芯功率为1500W且环功率为3500W;(iv)没有激光路径;以及(v) 循环时间设置为0.158秒。机器850的这些设置形成部分固化区域,该部分固化区域延伸到汇流排1000中的大约79%处并且在其最宽点处具有大约 0.732mm的直径。
除了包含部分固化区域1650之外,汇流排1000的中间部分1200内的熔合段1220还包含未固化区域1670。如图所示,熔合段1220内包含的体积的大部分包含未固化区域1670。1670的大体积确保汇流排1000的特性包括刚性汇流排10和柔性汇流排20的属性。应当理解,图37至图39仅示出了部分固化区域1650,因为横截面37-37是沿汇流排1000的不包含从汇流排1000的顶部和底部延伸的重叠或相交焊缝的范围截取的。图37还示出了汇流排1000的端部部分1700的横截面。与中间部分1200不同,端部部分1700旨在接收连接器,并且因此期望这些区域完全固化为单个固结导体。如上文所讨论的,端部部分1700以使得这些部分被致密化(固化表面积足够,相当于汇流排100的横截面积的120%)的方式焊接,使得它们可以耦接到连接器。
转到图40至图43,汇流排1000的截面平面与汇流排1000的纵向中心 1000c朝向周边边缘1000e偏移并且位于由顶表面1000a形成的顶部焊缝 1602与由底表面1000b形成的底部焊缝1602相交的位置处。这些相交位置形成完全固化区域1690,因为导体1090的显著范围从顶表面1000a向下固化并且导体1090的显著范围从底表面1000b向上固化。因此,导体1090 的这些显著范围在顶表面1000a与底表面1000b之间相遇,通常在两个表面100a、100b之间的中点区域中相遇,并且形成完全固化区域1690。完全固化区域1690中的焊缝深度DW具有完全固化高度HFS。完全固化高度HFS基本上等于汇流排1000的熔合段高度HF。在某些示例性实施方案中,当焊接材料沉积到两个表面100a、100b中的一个表面上时,完全固化高度HFS可以大于熔合段高度HF,从而产生“圆顶效应”。由于焊缝深度DW等于或大于熔合段高度HF,因此未在焊缝与汇流排1000的第二表面1000b之间形成未固化区域1670。换句话讲,定位在完整固化区1688内的导体1090的所有中间范围都固化成单个固结导体。在具体实施方式开始处的定义部分中呈现完全固化区域1690的另外的方面。与部分固化区1660一样,完全固化区1688是汇流排1000的中间部分1200的熔合段1220的区域,其中该区在顶表面1000a与底表面1000b之间延伸,已经历部分熔透焊接工艺。完全固化区1688的高度在第一表面1000a和第二表面1000b之间延伸。换句话讲,完全固化区1660的高度等于熔合段高度HF并且可以等于完全固化高度HFS。完全固化区1688的宽度ZW至少等于完全固化区1690的直径或横截面宽度。
与部分固化区域1650一样,完全固化区域1690包含变化的熔合密度,其中第一或内部区1692具有第一熔合密度并且第二或外部区1694具有小于第一熔合密度的第二熔合密度。熔合密度的差异由机器850的配置和操作参数引起,其中激光束在穿透到汇流排1000中时损失强度,并且因此在焊缝1600的中心向外一定距离处或在较高密度区1694之外产生较低密度区1694。应当理解,该第二区1694可以具有熔合密度梯度,其在最接近第一区1692处具有较高熔合密度,而在距第一区1652最远点处具有最低熔合密度。还应当理解,在该第一区1652内,熔合密度可以为一致的或基本上一致的。如图42和图43所示,未固化区域1670围绕完全固化区域 1690,使得未固化区域1670中的各个导体1090保持不同的未熔合部件。
图44至图45示出了沿由图44的线45-45限定的截面平面截取的汇流排1000的剖视图,并显示出已经部分固化和完全固化的多个区域。首先,图45的中间范围示出了三个部分固化区域1650,其中两个外部区域1650 由底部焊接工艺形成,并且中间区域1650由顶部焊接工艺形成。其次,相对的侧边缘区域1693使用侧边缘焊缝1606固化,该侧边缘焊缝由用于创建汇流排1000的汇流排模型100中包含的圆形边缘细节106形成。这些边缘焊缝1606形成完全固化边缘区域1693,这些边缘区域从汇流排1000的外周边或侧边缘1000d、1000e向内延伸。具体地,这些完全固化边缘区域 1693从第一周边边缘1000d、1000e延伸到内部焊接边界1696并且因此具有宽度WW,其中WW可以在0.2mm至5mm之间或优选地在0.2mm至 1mm之间。除了固化汇流排1000的边缘1000d、1000e之外,该边缘细节 106还使汇流排1000的拐角1698变圆。这些圆角1698有助于降低导体 1090磨损或撕裂绝缘体1780可能性。
图46至图47示出了沿由图46的线47-47表示的截面平面截取的汇流排1000的剖视图,并显示出多个已经完全固化的区域。首先,图47的中间范围示出了与未固化区域1670相邻的两个完全固化区域1690。其次,相对的边缘区域1693使用边缘焊缝1606固化,该边缘焊缝由用于创建汇流排1000的汇流排模型100中包含的圆形边缘细节106形成。这些边缘焊缝1606形成完全固化边缘区域1693,这些边缘区域从汇流排1000的外周边边缘1000d、1000e向内延伸。具体地,这些完全固化边缘区域1693从第一周边或侧边缘1000d、1000e延伸到内部焊接边界1696并且因此具有宽度WW,其中WW可以在0.2mm至5mm之间或优选地在0.2mm至1mm之间。除了固化汇流排1000的边缘1000d、1000e之外,该边缘细节106还使汇流排1000的拐角1698变圆。这些圆角1698有助于降低导体1090磨损或撕裂绝缘体1780可能性。
如图29至图33所示,汇流排1000包括具有一定长度、宽度和高度的熔合段1220。该长度在端部边界线1200a、1200b与中间边界线1220a、 1220b之间延伸,该宽度在汇流排1000d、1000e的边缘之间延伸,并且该高度在顶表面1000a与底表面100b之间延伸。长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸共同限定熔合段体积V,可以将它们相加以确定汇流排1000的总熔合段体积。熔合段体积中的每个熔合段体积包含多个完全固化区域1690、多个部分固化区域1650、基本上未固化的固化区域1670。熔合段体积还包含未固化区域1670,该未固化区域在多个完全固化区域1690与多个部分固化区域1650之间延伸并且在它们周围延伸。在图29至图47中所示的汇流排 1000中,未固化区域1670占据熔合段体积的大部分,而部分固化区域 1650和完全固化区域1670的组合占据熔合段体积的小部分。另外,部分固化区域1650占据比完全固化区域1670占据的熔合段体积更多的熔合段体积。此外,完全固化区域1670占据比部分固化区域1650或未固化区域 1670中的任一者占据的熔合段体积更少的熔合段体积。
进一步参考图29至图47中所示的汇流排1000,应当理解,增加熔合段体积内的部分固化区域1650的体积:(i)将至少增加熔合段1220中的局部刚度;(ii)倾向于增加汇流排1000的中间部分1200的刚度;以及(iii)倾向于增加汇流排1000的总体刚度。例如,创建这些部分固化区域1650将使汇流排的杨氏模量在室温下增加到高于115吉帕斯卡(GPa)。还应当理解,增加熔合段体积内的完全固化区域1690的体积:(i)将至少增加熔合段 1220中的局部刚度;(ii)倾向于增加汇流排1000的中间部分1200的刚度;以及(iii)倾向于增加汇流排1000的总体刚度。与仅增加部分固化区域1650 的体积相比,增加熔合段体积内的完全固化区域1690的体积应对这些刚度参数具有更大影响。此外,将部分固化区域1650和/或完全固化区域1690 添加到仅具有未固化区域1670的熔合段1220将增加熔合段1220的局部刚度和总体刚度。此外,还应当理解,增加熔合段体积内的部分固化区域 1650和完全固化区域1690两者的体积:(i)将至少增加熔合段1220中的局部刚度;(ii)倾向于增加汇流排1000的中间部分1200的刚度;以及(iii)倾向于增加汇流排1000的总体刚度。最后,应当理解,增加熔合段体积内的未固化区域1670的体积:(i)将至少增加熔合段1220中的局部柔性;(ii)倾向于增加汇流排1000的中间部分1200的柔性;以及(iii)倾向于增加汇流排 1000的总体柔性。
如上文所讨论,中间部分1200可以包含任意数量(例如,0-1000个) 的熔合区域1220和任意数量(例如,0-1000个)的未熔合区域1520。例如,中间部分1200可以仅包含单个熔合区域1220或者可以仅包含未熔合区域1520。另外,熔合段1220可以包含多个波形(例如,0至100个),优选地1至6个波形,并且最优选地为四个波形,即1610、1612、1614、 1618。因此,熔合段1220可以包含任意数量的部分固化区域1650或完全固化区域1690。例如,由于熔合段1220包含大量完全固化区域1690这一事实,熔合段可能几乎是实心的,或者由于熔合段仅包含小体积的单个焊缝1600(例如,单个激光点),熔合段可能几乎未固化。此外,可以利用任何波形类型、频率和振幅以满足客户规范。总体而言,未熔合段1520可以以类似于常规柔性汇流排20的方式执行,并且熔合段1220可以以类似于常规刚性汇流排10的方式执行。这些整体形成的段1220、1520提供了优于常规汇流排10、20的显著益处。
形成本实用新型的汇流排1000的任选步骤包括将导体1090封装在保护材料或绝缘体1780中,该保护材料或绝缘体包围汇流排1000的子集。绝缘体1780可以为热收缩材料(例如,Shawcor公司(Shawcor)的CPX 100EV)。在另选的实施方案中,绝缘体1780可以为带或可用于涂覆汇流排1000的任何其他类型的材料。在另一个另选的实施方案中,可以使用绝缘机1782围绕汇流排1000形成绝缘体1780,该绝缘机使用图48A至图 48D中所示的定心过程1784。具体地,使用该过程1784有助于防止出现高报废率或微通行的HI Pot零件,这些零件的形成是因为在注入将用作绝缘体1780的材料期间,汇流排1000可以在空腔内移动。图48A至图48D中所示的机器1782使用偏置销1786a、1786b,这些偏置销将汇流排1000保持在模具1788的中心内。销1786a、1786b可以使用弹簧、磁体或任何其他偏置机构来偏置。如图48B至图48C所示,绝缘材料1790的插入产生的压力将迫使销1786a、1786b从中心向外,这允许汇流排1000被绝缘体 1780完全封装并在绝缘体1780内基本上居中。因此,减少了热点或报废汇流排。最后,图48E示出了已从模具1788上移除的成品汇流排1000,并且其中汇流排1000的导体1090被绝缘体1780包围。
绝缘体1780可以包括形成在绝缘体1780内的识别设备、符号、标志或标记(例如,名称、QR码或射频识别设备(“RFID”))。这些识别设备、符号、标志或标记可以帮助制造商确保汇流排安装在正确的位置并有助于汇流排1000的跟踪/库存。应当理解,绝缘体1780可以包括降低这些汇流排1000生成的电磁噪声的屏蔽特性。
如图48A、图49A所示并且在焊接汇流排1000的顶部、底部和侧面并形成接合部之后,可以使用焊接机850形成汇流排1000的端部部分500。在形成端部部分500时,产生致密化焊缝,然后将附接装置添加到其中。附接装置可以是被配置为接收常规耦接器24的开口或包括弹簧构件440a 的无螺栓连接器系统2000或与汇流排一起使用的任何其他附接机构。
无螺栓连接器系统2000在本申请的受让人拥有的许多申请中进行了描述,并且通过引用并入本文。这些申请包括PCT/US2019/36127、 PCT/US2019/36070、PCT/US2019/36010和PCT/US2018/019787、美国专利申请号16/194,891和美国临时申请号62/897,658、62/988,972和 63/058,061。在较高层次上,图7、图49A至图49B、图63至图66、图79 至图81、图83至图84中示出系统2000的范围,这些图提供了凸形连接器组件2200的各种视图。凸形连接器组件2200包括:(i)凸形端子接收器 2260;(ii)凸形端子组件2430。凸形端子接收器2260由端子接收器侧壁 2262a-2262d的布置形成。侧壁2262a-2262d形成碗形接收器2266。接收器 2266被配置为紧密地接收凸形端子组件2430的大部分。这种配置为凸形端子组件2430提供了额外的刚性,并限制了凸形端子组件2430的暴露量。然而,整个凸形端子组件2430未被封闭在凸形端子组件2260或主体2226 内,因为这将防止凸形端子组件2430接触凹形端子组件2800。因此,为了便于将凸形端子组件2430耦接到凹形端子组件2800,侧壁2262a-2262d各自具有穿过其中的凸形端子开口2268a-2268d。凸形端子开口2268a-2268d被设置为穿过侧壁2262a-2262d的中间部分并且被配置成允许凸形端子组件 2430的范围延伸穿过侧壁2262a-2262d,以使得凸形端子组件430能够接触凹形端子组件2800。
图7、图49A至图49B、图63至图66提供了凸形端子组件2430的各种视图。具体地,凸形端子组件2430包括弹簧构件2440a和凸形端子 2470。凸形端子2470包括凸形端子主体2472和凸形端子连接构件或板 2474。凸形端子连接板2474耦接到凸形端子主体2472并且被配置为接收将凸形端子组件2430连接到连接器系统2000外部的设备(例如,交流发电机)的汇流排1000的范围。凸形端子主体2472包括:(i)凸形端子侧壁 2482a-2482d;和(ii)后部端子壁480的布置。凸形端子侧壁2482a-2482d的布置彼此耦接并且大体形成矩形棱柱。凸形端子侧壁2482a-2482d包括:(i) 侧壁部分2492a、2492c,该侧壁部分大体具有“U形”配置;和(ii)接触臂 2494a-2494h。侧壁部分2492a-2492d是基本上平面的并且具有U形配置,该U形配置具有中间段。接触臂2494a-2494h:(i)从侧壁部分2492a-2492d 的中间段的范围延伸;(ii)远离后部凸形端子壁2480延伸;以及(iii)跨接触臂开口的范围延伸。
接触臂2494a-2494h以向外角度远离后部凸形端子壁2480延伸。当凸形端子组件2430被插入凹形端子组件2800中时,这种配置允许接触臂 2494a-2494h被凹形端子组件800向内并朝向凸形端子2470的中心偏转或移位。这种向内偏转在PCT/US2019/036010内包含的图中得到了最佳显示。通过确保接触臂2494a-2494h被布置成与凹形端子组件2800接触,这种向内偏转有助于确保创建正确的机械和电气连接。凸形端子2470通常由单件材料(例如,金属)形成。因此,凸形端子2470为一体式凸形端子 2470并且具有整体形成的特征。为了整体地形成这些特征,通常使用模切工艺形成凸形端子2470。然而,应当理解,可以使用其他形成凸形端子 2470的方法,诸如铸造或使用增材制造工艺(例如,3D打印)。在其他实施方案中,凸形端子470的特征可能不是一体式形成的,也可能不是整体形成的,而是由焊接在一起的单独的件形成的。
图66示出了被配置为与凸形端子470的第一实施方案一起作用的弹簧构件2440a的视图。弹簧构件2440a一般包括:(i)拱形弹簧部分2448a- 448d;和(ii)弹簧臂2452a-2452h。拱形弹簧部分2448a-448d在弹簧构件壁 2444的后部范围与弹簧臂2452a-2452h之间延伸。弹簧臂2452a-2452h彼此不连接。这种配置允许弹簧臂2452a-2452h的全向,这促进了凸形端子 2470与凹形端子组件2800之间的机械耦接。弹簧构件2440a通常由单件材料形成(例如,金属)形成。为了整体地形成这些特征,通常使用模压成形工艺形成弹簧构件2440a。如下文和PCT/US2019/036010中更详细地讨论,当弹簧构件2440a由平金属片制成,安装在凸形端子2470内,并连接到凹形端子组件800,并经受升高的温度时,弹簧构件440a在接触臂 2494a-2494h上施加向外的弹簧热力STF,部分原因是弹簧构件2440a试图回到平片上。然而,应当理解,可以使用其他形成弹簧构件2440a的方法,诸如铸造或使用增材制造工艺(例如,3D打印)。在其他实施方案中,弹簧构件2440a的特征可能不是一体式形成的,也可能不是整体形成的,而是由焊接在一起的单独的件形成的。
另外,应当理解,连接器系统2000为T4/V4/S3/D2/M2,其中系统 2000满足并超过以下条件:(i)T4为系统100暴露于150℃;(ii)V4为剧烈振动;(iii)S1为密封高压喷雾;(iv)D2为200k英里耐久性;以及(v)M2小于 45牛顿,以将凸形连接器组件2200连接到凹形连接器组件2600。另外,应当理解,本申请中公开的凸形端子组件2430和凹形端子组件2800可以被PCT/US2018/019787或PCT/US2019/36010中公开的凸形端子组件和凹形端子组件替换。另外,PCT/US2020/14484中公开了其中一些连接器的降额。
此外,应当理解,用于连接器系统2000的另选的配置是可能的。例如,任意数量的凸形端子组件2430可以定位在单个凸形壳体组件2220 内。例如,凸形壳体组件2220可以被配置为包含多个(例如,2-30个之间,优选地2-8个之间,并且最优选地2-4个之间)凸形端子组件2430。凹形连接器组件2600可以被重新配置为将这些多个凸形端子组件接受到单个凹形端子组件2800中。另选地,凹形连接器组件2600可以被重新配置为包括多个凹形端子组件2800,其中每个凹形端子组件2800都接收单个凸形端子组件2430。此外,还应当理解,凸形端子组件2430可以具有任意数量的接触臂2494(例如,2-100之间,优选地2-50之间,并且最优选地2-8 之间)和任意数量的弹簧臂2452(例如,2-100之间,优选地2-50之间,最优选地2-8之间)。如上文所讨论,接触臂2494的数量可能不等于弹簧臂的数量。例如,接触臂2494可能比弹簧臂2452更多。另选地,接触臂 2494可能比弹簧臂2452更少。
可以将两个汇流排1000a、1000b接合在一起以形成单个汇流排,而不是将汇流排1000在平面内弯曲750。当客户的应用不允许具有平面内弯曲750所需的空间时,这可能是有益的。在此,使用“致密化焊缝”将两个汇流排1002、1004以限定角度(例如,90度)接合在一起。致密化焊缝被设计成创建足够的混杂表面积,相当于汇流排100的横截面积的120%。这有助于确保该区域不会成为电流限制器和热发生器。在图67至图72中所示的示例性实施方案中,这种90度焊缝可忽略不计,其电阻比相同长度的直汇流排1000低10%。这是极其有益的,因为如果不在汇流排内创建电阻范围,则在常规汇流排内无法实现90度弯曲。
当将两个汇流排1000以限定角度焊接在一起时,汇流排的每侧内包含的导体90可能具有重叠的、燕尾形的或交织的布置。图67至图68中示出了这种布置的两个示例。具体地,图67示出了两个汇流排1002、1004,其中一个汇流排1002具有从导体1090中的两个导体移除的段,并且另一汇流排1004具有从导体90中的三个导体移除的段。这些移除的段的尺寸被协同地设计为彼此配合。另选地,图68示出了两个汇流排1002、1004,其中已从第一汇流排1002中移除两个段,并且已从第二汇流排1004中移除三个段。应当理解,本公开也设想了其他重叠的、燕尾形的或交织的布置。一旦布置了汇流排,则设计者可以使用图69至图70中所示的焊接机 789来将这些汇流排彼此焊接。图22C至图22E示出了焊接机789可以使用的组合熔合图案。
作为使用激光焊接机850的替代方案,设计者可能已经决定使用电阻点焊机901。电阻点焊机901可以包括两个制造模式902a、902b,其中第一制造模式902a为原型制造模式,而第二制造模式902b为批量生产制造模式。在第一或原型制造模式902a下,用户通过手动将汇流排1000送入机器中,然后使用脚踏板激活机器901来控制汇流排1000的将被焊接的区域。在激活后,机器901将迫使带电电极909a、909b与导体1090接触。这种接触将导致来自电极909a、909b的电形成至少部分固化区域1650。设计者可以多次执行该接触程序以形成汇流排1000的熔合段1220。
另选地,如果设计者选择第二或批量生产制造模式902b,则设计者将需要选择辊电极906a、906b的设计。图76至图78中示出这些电极设计的示例。具体地,辊电极906a、906b可以具有凸起表面(图76)或可以具有凹入表面(图77至图78)。凸起表面将仅与汇流排1000的在这些凸起表面内的导体1090接触。这些凸起表面与导体1090的这种接触将在这些位置或区域中焊接汇流排1000。例如,图76中所示的辊将形成包含两个正弦波的图案。相比之下,如果辊906a、906b具有凹入范围,则这些延伸部将不与汇流排1000接触并且焊接区域将是辊906a、906b的剩余表面。例如,图77中所示的辊将焊接汇流排1000内的所有区域,除了将包含在椭圆形区域内的区域之外。应当理解,示例性辊906a、906b仅是示例并且是非限制性的。
类似于如上所述并在图1至图79中示出的汇流排1000,图79示出了汇流排3000的第二实施方案。为简洁起见,下文将不再重复关于汇流排 1000的上述公开内容,但应当理解,在各实施方案中,以2000分隔的相似数字表示相似结构。例如,有关熔合段1220的公开内容同样适用于熔合段 3220。此外,应当理解,汇流排3000的功能类似于或等同于关于汇流排 1000公开的功能。该第二实施方案3000的一般特性在步骤110中被识别出并在图14B和带标签设计5中示出。具体地,图14B和带标签设计5示出汇流排设计者识别出五个熔合段3220和四个未熔合段5220。图79中示出这些熔合段3220的弯曲,其中这些弯曲中的四个弯曲仅具有平面内3750 方面,而另一个弯曲具有平面内3750和平面外方面3760两者。类似于汇流排1000,汇流排3000包括与连接器2000相同的连接器4000。
类似于如上所述并在图1至图79中示出的汇流排1000,图80示出了汇流排5000的第三实施方案。为简洁起见,下文将不再重复关于汇流排 1000的上述公开内容,但应当理解,在各实施方案中,以4000分隔的相似数字表示相似结构。例如,有关熔合段1220的公开内容同样适用于熔合段 5220。此外,应当理解,汇流排5000的功能类似于或等同于关于汇流排 1000公开的功能。该第三实施方案5000的一般特性在步骤110中被识别出并在图14B和带标签设计5中示出。具体地,图14B和带标签设计5示出汇流排设计者识别出五个熔合段5220和四个未熔合段5220。图80中示出了这些熔合段5220的弯曲,其中这些弯曲中的四个弯曲仅具有平面内方面 5750,而另一个弯曲具有平面内5750和平面外方面5760两者。另外,在该实施方案5000中,未熔合段5520的范围弯曲。类似于汇流排1000,汇流排5000包括与连接器2000相同的连接器6000。
类似于如上所述并在图1至图79中示出的汇流排1000,图81示出了汇流排7000的第四实施方案。为简洁起见,下文将不再重复关于汇流排 1000的上述公开内容,但应当理解,在各实施方案中,以6000分隔的相似数字表示相似结构。例如,有关熔合段1220的公开内容同样适用于熔合段 7220。此外,应当理解,汇流排7000的功能类似于或等同于关于汇流排 1000公开的功能。该第四实施方案7000的一般特性在步骤110中被识别出并在图14B和带标签设计6中示出。具体地,图14B和带标签设计6示出汇流排设计者识别出三个熔合段7220和三个未熔合段7220。图81中示出了这些熔合段7220的弯曲,其中这三个弯曲仅具有平面内方面7750。类似于汇流排1000,汇流排7000包括与连接器2000相同的连接器8000。
类似于如上所述并在图1至图79中示出的汇流排1000,图82示出了汇流排9000的第四实施方案。为简洁起见,下文将不再重复关于汇流排 1000的上述公开内容,但应当理解,在各实施方案中,以8000分隔的相似数字表示相似结构。例如,有关熔合段1220的公开内容同样适用于熔合段 9220。此外,应当理解,汇流排9000的功能类似于或等同于关于汇流排1000公开的功能。与汇流排1000不同,汇流排9000包括常规螺栓连接器 10,999。
C.交付和安装汇流排
一旦形成汇流排1000的中间部分1200和端部部分1700,对于汇流排 1000如何在环境、应用、系统、产品、部件或设备内进行交付和安装,存在多种选择。具体地,图51示出了三个不同的选项199a、199b和199c。第一选项199a是将汇流排1000以狭窄和平坦的配置运送给客户并且客户弯曲汇流排1000以形成所有期望的弯曲。一旦汇流排1000包含必要的弯曲,汇流排1000就可以安装在系统内(例如,车辆内的电池组)。第二选项199b是将汇流排1000在平面内弯曲1750,然后运送给客户。在这种配置中,汇流排1000在Z方向上不包含任何弯曲,并且因此是基本上平坦的。一旦客户接收到该汇流排1000,客户就可以弯曲汇流排1000以形成平面外弯曲1760。一旦汇流排1000包含必要的弯曲,汇流排1000就可以安装在系统内(例如,车辆内的电池组)。连同第一选项199a或第二选项 199b一起运送汇流排1000降低了汇流排1000受到损坏的可能性。另外,汇流排的封装尺寸可以大大减小;因此,节省了大量原本要花在运送成本上的资金。最后,在第三选项199c中,可以将汇流排1000以准备好安装的形式运送给客户,要求客户执行额外的弯曲。
为了将汇流排1000弯曲成期望的配置,汇流排1000可以具有:(i)一个或多个平面内弯曲1750;(ii)一个或多个平面外弯曲1760;或(iii)可以具有一个或多个平面内弯曲1750和一个或多个平面外弯曲1760的组合。如图所示并且如上文所讨论,平面内弯曲1750仅形成在汇流排1000的熔合段1220内。这有助于确保汇流排1000内的各个导体不会由于该弯曲而分层。换句话讲,平面内弯曲1750不形成在汇流排1000的未熔合段1520 内。相比之下,平面外弯曲1760可以形成在熔合段1220或未熔合段1520 内。这是因为平面外弯曲1760不会导致在导体1090上施加与平面外弯曲 1750施加在导体1090上的应力相同的应力。因此,当设计者/制造商将汇流排1000弯曲成其安装配置时,设计者/制造商必须确保他们在适当的段 1220、1520中弯曲汇流排1000。另外,汇流排/制造商必须能够施加适当量的力以使汇流排1000弯曲成期望的形状。在示例性和非限制性示例中,弯曲汇流排的未熔合段1520所需的压力可能需要大约250磅的力。为了弯曲汇流排1000的熔合段1220,设计者将需要施加比弯曲未熔合段更大的力,但小于弯曲完全固化的汇流排所需的力。例如,弯曲熔合段1220所需的这个力可能在250磅和500磅之间。
为了形成这些弯曲,设计者/制造商可以使用图52至图55B中所示的以下机器780a、780b或780c中的任何机器。具体地,图52至图53示出了用于弯曲原型汇流排1000的弯曲机,而图54至图55B示出了用于弯曲使用批量生产组件制造的汇流排1000的弯曲机。原型弯曲机780a包括三个线轴782a、782b、782c,其侧面被配置为在弯曲时完全包封汇流排1000。中间线轴782b附接到臂784,根据两个端部线轴782a、782c的位置关系,该臂可以向下转动以在汇流排1000上施加向下压力。换句话讲,中间线轴 782b用作使汇流排1000在平面内1750弯曲的心轴。批量生产机780c使原型弯曲机780a、780b的功能自动化。具体地,图55A和55B示出了这种批量生产机780c如何在汇流排1000中同时创建平面内弯曲1750和平面外弯曲1760。应当理解,这些仅是可以用于弯曲汇流排1000的机器780a-780c 的示例。例如,某些平面外弯曲1760可能不被机器弯曲,而是可以用手弯曲。
图83至图84示出了包括电力分配系统11000的机动车辆环境M,该电力分配系统包括多个部件,诸如充电器、电池组组件11002、DC-DC转换器和电动机。如图83至图84中所示,电池组组件11004具有滑板配置,其中电池组组件11002具有多个(例如,36个)电池组模块11006,当安装时,该多个电池组模块被布置成基本上线性配置,该基本上线性配置定位在车辆轴水平处或下方并且定位在机动车辆车身11008的大部分下方。电池组模块11006由多个(例如,12个)单元形成,其中这些单元彼此耦接以形成每个电池组模块11006的正极端子11010和负极端子11012。这些电池组模块11006的正极端子11010使用汇流排1000、3000、5000、 7000、9000彼此耦接(例如,并联和串联)以便创建电池组11002,该电池组为机动车辆M的操作提供适当的电压电平。与正极端子11010一样,负极端子11012使用汇流排1000、3000、5000、7000、9000类似地耦接在一起。应当理解,汇流排1000、3000、5000、7000、9000可以在包含在机动车辆环境M内且在电池组组件11002外部的部件中使用。另外,本实用新型的汇流排1000、3000、5000、7000符合PCTR,这不仅降低了汇流排的高度要求,而且简化了安装。
可能期望收集从汇流排1000的制造和弯曲中获得的信息,该汇流排已由工程模型100制成。然后可以将该信息反馈到整个计算机系统,以便将非工程模型68a-68h更准确地转换为工程模型100并测试工程模型100。例如,可以反馈到计算机系统的信息可以包括:(i)熔合方法是否也可能导致完全固化区域;(ii)熔合方法是否没有导致部分固化区域延伸到期望的深度;(iii)弯曲熔合段1220所需的弯曲力;(iv)熔合段的电气特性;(v)熔合段1220是否在弯曲期间分层;或(vi)其他相关信息。计算机系统可以获取此信息并更改测试中使用的FE模型。由于该FE模型能够准确地预测汇流排 1000在制造时将如何操作,因此设计者可以使用该FE模型来帮助将非工程模型68a-68h转换为工程模型100。应当理解,可以使用学习算法或神经网络对反馈到计算机系统中的信息进行拟合和/或分析。然后可以使用该分析来修改FE模型以提高其准确性,这继而将允许更准确地创建工程模型 100,这将导致更便宜、更好地执行和更耐用的汇流排1000。
通过引用并入的材料和公开内容
PCT申请号PCT/US2020/49870、PCT/US2020/14484、 PCT/US2020/13757、PCT/US2019/36127、PCT/US2019/36070、 PCT/US2019/36010和PCT/US2018/019787、美国专利申请号16/194891和美国临时申请62/897658、62/897962、62/897962、62/988972、63/051639、63/058061、29/749790和29/749813,其中每一个申请都通过引用完全并入本文并构成本文的一部分。
SAE规范,包括:J1742_201003,标题为“高压车载电气线束的连接- 测试方法和一般性能要求(Connections for High Voltage On-Board Vehicle Electrical WiringHarnesses-Test Methods and General Performance Requirements)”,2010年3月最后一次修订,其中每一个规范都通过引用完全并入本文并构成本文的一部分。
ASTM规范,包括:(i)D4935-18,标题为“测量平面材料电磁屏蔽效能的标准测试方法(Standard Test Method for Measuring the Electromagnetic ShieldingEffectiveness of Planar Materials)”;和(ii)ASTM D257,标题为“绝缘材料直流电阻或电导的标准测试方法(Standard Test Methods for DC Resistance or Conductance ofInsulating Materials)”,其中每一个规范都通过引用完全并入本文并构成本文的一部分。
美国国家标准协会和/或EOS/ESD协会规范,包括:ANSI/ESD STM11.11静态耗散平面材料的表面电阻测量,其中每一个规范都通过引用完全并入本文并构成本文的一部分。
DIN规范,包括电子设备连接器-测试和测量-第5-2部分:载流能力测试;测试5b:电流温度降额(IEC 60512-5-2:2002),其中每一个规范都通过引用完全并入本文并构成本文的一部分。
USCAR规范,包括:(i)SAE/USCAR-2,修订版6,2013年2月最后一次修订,ISBN:978-0-7680-7998-2;(ii)SAE/USCAR-12,修订版5, 2017年8月最后一次修订,ISBN:978-0-7680-8446-7;(iii)SAE/USCAR- 21,修订版3,2014年12月最后一次修订;(iv)SAE/USCAR-25,修订版 3,2016年3月修订,ISBN:978-0-7680-8319-4;(v)SAE/USCAR-37, 2008年8月修订,ISBN:978-0-7680-2098-4;(vi)SAE/USCAR-38,2016 年5月修订,ISBN:978-0-7680-8350-7,其中每一个规范都通过引用完全并入本文并构成本文的一部分。
其他标准,包括联邦测试标准101C和4046,其中每一个标准都通过引用完全并入本文并构成本文的一部分。
工业适用性
本文描述的本实用新型的汇流排1000与当前存在的其他汇流排系统相比具有许多优点。这些优点中的一些包括:(i)使用更少的材料;(ii)重量更轻;(iii)提供足够的电流路径,这允许汇流排能够承载更多电流而不会显著升高温度;(iv)能够以基本上平坦的配置进行运送,这降低了运送成本并减少了汇流排可能变形的机会;(v)可以具有螺栓配置或无螺栓配置,其中无螺栓配置降低了与安装相关联的人工成本;(vi)不需要特殊的模具或制造技术来使汇流排1000能够定制安装到特定应用中;(vii)不需要多种不同材料的组合,这也增加了汇流排100可以处理的电流量而不会显著升高温度; (viii)具有薄型配置,这允许设计人员降低电池组的高度;以及(ix)可以在安装汇流排的地方或附近形成复杂的几何形状。
虽然前面已描述了被认为是最佳模式的内容和/或其他示例,但应当理解,可以在其中进行各种修改,并且本文公开的主题可以以各种形式和示例实现,并且教导内容可以应用于多种应用中,本文仅描述了其中的一些应用。例如,在中间部分1200内,汇流排1000可以不包含未熔合段1520 并且可以仅包含熔合段1220。所附权利要求旨在要求保护落入本教导内容的真实范围内的任何及所有应用、修改和变化。还可以设想其他具体实施。
虽然已经说明和描述了一些具体实施,但在不明显背离本公开的精神的情况下,想到了许多修改;并且保护范围仅受所附权利要求的范围限制。标题和副标题(如果有的话)仅为了方便而使用,而并非是限制性的。示例性一词用于意指充当示例或说明。在使用术语“包括”、“具有”等的程度上,此类术语旨在以类似于术语“包括”的方式为包括性的,如该术语在权利要求中被用作过渡词时进行解释的。关系术语(诸如第一和第二)可以用于将一个实体或行为与另一个实体或行为区分开来,而不必要求或暗示此类实体或行为之间的任何实际此类关系或顺序。
短语(诸如方面、该方面、另一方面、一些方面、一个或多个方面、具体实施、该具体实施、另一具体实施、一些具体实施、一个或多个具体实施、实施方案、该实施方案、另一实施方案、一些实施方案、一个或多个实施方案、配置、该配置、另一配置、一些配置、一个或多个配置、主题技术、本公开、它们的其他变型及类似变型均为方便起见,并不意味着与此类短语相关的公开内容对本技术至关重要,也不意味着此类公开内容适用于本技术的所有配置。与此类短语有关的公开内容可以适用于所有配置或一个或多个配置。与此类短语有关的公开内容可以提供一个或多个示例。短语(诸如方面或一些方面)可以指代一个或多个方面,反之亦然,这类似地适用于其他前述短语。
鉴于前面的描述,对本公开的许多修改对于本领域技术人员将是显而易见的。本文描述了本公开的优选实施方案,包括本发明人已知的用于执行本公开的最佳模式。应当理解,所示实施方案仅是示例性的,并且不应被视为限制本公开的范围。

Claims (100)

1.一种用于以机械的方式和电的方式连接设备中的部件的汇流排,所述汇流排包括:
多个导体,所述多个导体被布置成提供两个相对的端部部分和中间部分,其中所述导体中的每个导体具有横穿所述中间部分的多个中间范围,并且
其中所述中间部分包括熔合段,所述熔合段具有:(i)部分固化区,其中所述导体的所述中间范围的大部分熔合在一起以形成部分固化区域,所述部分固化区域提供单个固结导体;和(ii)未固化区域,其中所述导体的所述中间范围都不熔合在一起。
2.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述部分固化区域的高度小于所述熔合段高度。
3.根据权利要求2所述的汇流排,其中所述未固化区域位于:(a)所述熔合段高度与所述部分固化区域高度之间;和(b)所述部分固化区中。
4.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述中间部分还包括未熔合段,其中所述导体范围均不熔合在一起。
5.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述部分固化区域包括比外部固化区更致密的内部固化区,其中所述外部固化区位于所述未固化区域附近。
6.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述部分固化区域已经历部分熔透焊接工艺。
7.根据权利要求6所述的汇流排,其中在所述部分熔透焊接工艺中使用激光。
8.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述中间部分的所述熔合段还包括(iii)完全固化区域,其中所述完全固化区域中的所述导体的所述中间范围全部熔合在一起以提供单个固结导体。
9.根据权利要求8所述的汇流排,其中所述完全固化区域已经历全熔透焊接工艺。
10.根据权利要求8所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述完全固化区域的高度基本上等于所述熔合段高度。
11.根据权利要求8所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆具有最上导体和最下导体,所述最上导体和所述最下导体限定在它们之间延伸的熔合段高度,并且其中所述完全固化区域在所述最上导体与所述最下导体之间延伸。
12.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述中间部分的所述熔合段的长度、宽度和高度共同限定熔合段体积,并且其中所述熔合段包括布置在所述熔合段体积内的多个部分固化区域。
13.根据权利要求12所述的汇流排,其中所述熔合段还包括多个未固化区域,所述多个未固化区域占据所述熔合段体积的大部分并且所述部分固化区域占据所述熔合段体积的小部分。
14.根据权利要求1所述的汇流排,所述中间部分还包括刚度小于所述部分固化区域的刚度的未熔合段,其中所述部分固化区域促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲。
15.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述部分固化区域的刚度:(a)促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲;以及(b)所述熔合段的所述平面内弯曲随时间推移的保持。
16.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述熔合段包括使用焊接工艺处理的至少一个完全固化边缘区域。
17.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述部分固化区域是通过向所述汇流排的所述中间部分的最外导体的外表面施加激光而形成的。
18.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述部分固化区域是通过向以下两者施加激光而形成的:(a)所述汇流排的所述中间部分的最上导体的上表面;和(b)所述汇流排的所述中间部分的最下导体的下表面。
19.根据权利要求1所述的汇流排,其中所述端部部分中的至少一个端部部分中的所述导体熔合在一起以形成单个固结导体,并且其中所述单个固结导体与用于将所述汇流排固定到所述设备中的所述部件的连接器接合。
20.根据权利要求19所述的汇流排,其中所述连接器包括具有内部弹簧构件的凸形端子组件。
21.一种用于以机械的方式和电的方式连接设备中的部件的汇流排,所述汇流排包括:
多个导体,所述多个导体被布置成提供两个相对的端部部分和中间部分,其中所述导体中的每个导体具有横穿所述中间部分的多个中间范围,所述中间部分包括:
未熔合段,其中所述导体的中间范围均不熔合在一起以形成单个固结导体,和
熔合段,所述熔合段包括:(i)完全固化区,其中所述导体的中间范围全部熔合在一起以形成完全固化区域,所述完全固化区域提供单个固结导体;和(ii)未固化区域,其中所述导体的所述中间范围都不熔合在一起。
22.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述完全固化区域已经历全熔透焊接工艺。
23.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述完全固化区域的高度基本上等于所述熔合段高度。
24.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆具有最上导体和最下导体,所述最上导体和所述最下导体限定在它们之间延伸的熔合段高度,并且其中所述完全固化区域在所述最上导体与所述最下导体之间延伸。
25.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述中间部分的所述熔合段包括(iii)部分固化区,其中所述导体的所述中间范围的大部分熔合在一起以形成部分固化区域,所述部分固化区域提供单个固结导体。
26.根据权利要求25所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述部分固化区域的高度小于所述熔合段高度。
27.根据权利要求26所述的汇流排,其中未固化区域位于所述熔合段高度与所述部分固化区域高度之间。
28.根据权利要求25所述的汇流排,其中所述部分固化区域包括比外部固化区更致密的内部固化区,其中所述外部固化区位于所述未固化区域中的导体附近。
29.根据权利要求25所述的汇流排,其中所述部分固化区域已经历部分熔透焊接工艺。
30.根据权利要求29所述的汇流排,其中在所述部分熔透焊接工艺中使用激光。
31.根据权利要求25所述的汇流排,其中所述中间部分的所述熔合段的长度、宽度和高度共同限定熔合段体积,并且其中所述熔合段包括布置在所述熔合段体积内的多个部分固化区域。
32.根据权利要求25所述的汇流排,其中所述熔合段还包括多个未固化区域,所述多个未固化区域占据所述熔合段体积的大部分并且所述部分固化区域占据所述熔合段体积的小部分。
33.根据权利要求21所述的汇流排,所述未熔合段的刚度小于所述完全固化区域的刚度,其中所述完全固化区域促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲。
34.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述完全固化区域的刚度:
(a)促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲;以及(b)所述熔合段的所述平面内弯曲随时间推移的保持。
35.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述熔合段包括使用焊接工艺处理的至少一个完全固化边缘区域。
36.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述完全固化区域是通过向所述汇流排的所述中间部分的最外导体的外表面施加激光而形成的。
37.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述完全固化区域是通过向以下两者施加激光而形成的:(a)所述汇流排的所述中间部分的最上导体的上表面;和(b)所述汇流排的所述中间部分的最下导体的下表面。
38.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述端部部分中的至少一个端部部分中的所述导体熔合在一起以形成单个固结导体。
39.根据权利要求21所述的汇流排,其中所述端部部分中的至少一个端部部分包括用于将所述汇流排固定到所述设备中的所述部件的连接器。
40.根据权利要求39所述的汇流排,其中所述连接器包括具有内部弹簧构件的凸形端子组件。
41.一种用于以机械的方式和电的方式连接设备中的部件的汇流排,所述汇流排包括:
多个导体,所述多个导体被布置成提供两个相对的端部部分和中间部分,其中所述导体中的每个导体具有横穿所述中间部分的多个中间范围,所述中间部分包括:
未熔合段,其中所述导体的中间范围均不熔合在一起以形成单个固结导体,和
熔合段,所述熔合段包括:(i)部分固化区,其中所述导体的所述中间范围的大部分熔合在一起以形成部分固化区域,所述部分固化区域提供单个固结导体;(ii)完全固化区,其中所述导体的中间范围全部熔合在一起以形成完全固化区域,所述完全固化区域提供单个固结导体;和(iii)未固化区域,其中所述导体的所述中间范围都不熔合在一起。
42.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述完全固化区域已经历全熔透焊接工艺。
43.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述完全固化区域的高度基本上等于所述熔合段高度。
44.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆具有最上导体和最下导体,所述最上导体和所述最下导体限定在它们之间延伸的熔合段高度,并且其中所述完全固化区域在所述最上导体与所述最下导体之间延伸。
45.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述部分固化区域的高度小于所述熔合段高度。
46.根据权利要求45所述的汇流排,其中未固化区域位于所述熔合段高度与所述部分固化区域高度之间。
47.根据权利要求45所述的汇流排,其中所述部分固化区域包括比外部固化区更致密的内部固化区,其中所述外部固化区位于所述未固化区域中的导体附近。
48.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述部分固化区域已经历部分熔透焊接工艺。
49.根据权利要求48所述的汇流排,其中在所述部分熔透焊接工艺中使用激光。
50.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述中间部分的所述熔合段的长度、宽度和高度共同限定熔合段体积,并且其中所述熔合段包括布置在所述熔合段体积内的多个部分固化区域。
51.根据权利要求50所述的汇流排,其中所述熔合段还包括多个未固化区域,所述多个未固化区域占据所述熔合段体积的大部分并且所述部分固化区域占据所述熔合段体积的小部分。
52.根据权利要求41所述的汇流排,所述未熔合段的刚度小于所述完全固化区域的刚度,其中所述完全固化区域促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲。
53.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述完全固化区域的刚度:
(a)促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲;以及(b)所述熔合段的所述平面内弯曲随时间推移的保持。
54.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述部分固化区域的刚度:
(a)促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲;以及(b)所述熔合段的所述平面内弯曲随时间推移的保持。
55.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述熔合段包括使用焊接工艺处理的至少一个完全固化边缘区域。
56.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述完全固化区域是通过向所述汇流排的所述中间部分的最外导体的外表面施加激光而形成的。
57.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述完全固化区域是通过向以下两者施加激光而形成的:(a)所述汇流排的所述中间部分的最上导体的上表面;和(b)所述汇流排的所述中间部分的最下导体的下表面。
58.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述端部部分中的至少一个端部部分中的所述导体熔合在一起以形成单个固结导体。
59.根据权利要求41所述的汇流排,其中所述端部部分中的至少一个端部部分包括用于将所述汇流排固定到所述设备中的所述部件的连接器。
60.根据权利要求59所述的汇流排,其中所述连接器包括具有内部弹簧构件的凸形端子组件。
61.一种电池组系统,包括:
电池组,所述电池组具有多个电池模块;和
汇流排,所述汇流排用于电互连所述电池组中的所述电池模块,所述汇流排包括:
多个导体,所述多个导体被布置成提供两个相对的端部部分和中间部分,其中所述导体中的每个导体具有横穿所述中间部分的多个中间范围,所述中间部分包括:
未熔合段,其中所述导体的中间范围均不熔合在一起以形成单个固结导体,和
熔合段,所述熔合段包括:(i)完全固化区,其中所述导体的中间范围全部熔合在一起以形成完全固化区域,所述完全固化区域提供单个固结导体;和(ii)未固化区域,其中所述导体的所述中间范围都不熔合在一起。
62.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述完全固化区域已经历全熔透焊接工艺。
63.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述完全固化区域的高度基本上等于所述熔合段高度。
64.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆具有最上导体和最下导体,所述最上导体和所述最下导体限定在它们之间延伸的熔合段高度,并且其中所述完全固化区域在所述最上导体与所述最下导体之间延伸。
65.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述中间部分的所述熔合段包括(iii)部分固化区,其中所述导体的所述中间范围的大部分熔合在一起以形成部分固化区域,所述部分固化区域提供单个固结导体。
66.根据权利要求65所述的电池组系统,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述部分固化区域的高度小于所述熔合段高度。
67.根据权利要求66所述的电池组系统,其中未固化区域位于所述熔合段高度与所述部分固化区域高度之间。
68.根据权利要求65所述的电池组系统,其中所述部分固化区域包括比外部固化区更致密的内部固化区,其中所述外部固化区位于所述未固化区域中的导体附近。
69.根据权利要求65所述的电池组系统,其中所述部分固化区域已经历部分熔透焊接工艺。
70.根据权利要求69所述的电池组系统,其中在所述部分熔透焊接工艺中使用激光。
71.根据权利要求65所述的电池组系统,其中所述中间部分的所述熔合段的长度、宽度和高度共同限定熔合段体积,并且其中所述熔合段包括布置在所述熔合段体积内的多个部分固化区域。
72.根据权利要求65所述的电池组系统,其中所述熔合段还包括多个未固化区域,所述多个未固化区域占据所述熔合段体积的大部分并且所述部分固化区域占据所述熔合段体积的小部分。
73.根据权利要求61所述的电池组系统,所述未熔合段的刚度小于所述完全固化区域的刚度,其中所述完全固化区域促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲。
74.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述完全固化区域的刚度:(a)促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲;以及(b)所述熔合段的所述平面内弯曲随时间推移的保持。
75.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述熔合段包括使用焊接工艺处理的至少一个完全固化边缘区域。
76.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述完全固化区域是通过向所述汇流排的所述中间部分的最外导体的外表面施加激光而形成的。
77.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述完全固化区域是通过向以下两者施加激光而形成的:(a)所述汇流排的所述中间部分的最上导体的上表面;和(b)所述汇流排的所述中间部分的最下导体的下表面。
78.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述端部部分中的至少一个端部部分中的所述导体熔合在一起以形成单个固结导体。
79.根据权利要求61所述的电池组系统,其中所述端部部分中的至少一个端部部分包括用于将所述汇流排固定到所述电池组中的所述电池模块的连接器。
80.根据权利要求79所述的电池组系统,其中所述连接器包括具有内部弹簧构件的凸形端子组件。
81.一种包括电力分配系统的车辆,所述车辆包括:
电力分配系统,所述电力分配系统具有至少一个电气部件和电源;和
汇流排,所述汇流排用于将所述电源电连接到所述电气部件,所述汇流排包括:
多个导体,所述多个导体被布置成提供两个相对的端部部分和中间部分,其中所述导体中的每个导体具有横穿所述中间部分的多个中间范围,所述中间部分包括:
未熔合段,其中所述导体的中间范围均不熔合在一起以形成单个固结导体,和
熔合段,所述熔合段包括:(i)完全固化区,其中所述导体的中间范围全部熔合在一起以形成完全固化区域,所述完全固化区域提供单个固结导体;和(ii)未固化区域,其中所述导体的所述中间范围都不熔合在一起。
82.根据权利要求81所述的车辆,其中所述完全固化区域已经历全熔透焊接工艺。
83.根据权利要求81所述的车辆,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述完全固化区域的高度基本上等于所述熔合段高度。
84.根据权利要求81所述的车辆,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆具有最上导体和最下导体,所述最上导体和所述最下导体限定在它们之间延伸的熔合段高度,并且其中所述完全固化区域在所述最上导体与所述最下导体之间延伸。
85.根据权利要求81所述的车辆,其中所述中间部分的所述熔合段包括(iii)部分固化区,其中所述导体的所述中间范围的大部分熔合在一起以形成部分固化区域,所述部分固化区域提供单个固结导体。
86.根据权利要求85所述的车辆,其中所述多个导体被布置成竖直叠堆,所述竖直叠堆限定熔合段高度,并且其中所述部分固化区域的高度小于所述熔合段高度。
87.根据权利要求86所述的车辆,其中未固化区域位于所述熔合段高度与所述部分固化区域高度之间。
88.根据权利要求85所述的车辆,其中所述部分固化区域包括比外部固化区更致密的内部固化区,其中所述外部固化区位于所述未固化区域中的导体附近。
89.根据权利要求85所述的车辆,其中所述部分固化区域已经历部分熔透焊接工艺。
90.根据权利要求89所述的车辆,其中在所述部分熔透焊接工艺中使用激光。
91.根据权利要求85所述的车辆,其中所述中间部分的所述熔合段的长度、宽度和高度共同限定熔合段体积,并且其中所述熔合段包括布置在所述熔合段体积内的多个部分固化区域。
92.根据权利要求85所述的车辆,其中所述熔合段还包括多个未固化区域,所述多个未固化区域占据所述熔合段体积的大部分并且所述部分固化区域占据所述熔合段体积的小部分。
93.根据权利要求81所述的车辆,所述未熔合段的刚度小于所述完全固化区域的刚度,其中所述完全固化区域促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲。
94.根据权利要求81所述的车辆,其中所述完全固化区域的刚度:(a)促进所述中间部分的所述熔合段的平面内弯曲;以及(b)所述熔合段的所述平面内弯曲随时间推移的保持。
95.根据权利要求81所述的车辆,其中所述熔合段包括使用焊接工艺处理的至少一个完全固化边缘区域。
96.根据权利要求81所述的车辆,其中所述完全固化区域是通过向所述汇流排的所述中间部分的最外导体的外表面施加激光而形成的。
97.根据权利要求81所述的车辆,其中所述完全固化区域是通过向以下两者施加激光而形成的:(a)所述汇流排的所述中间部分的最上导体的上表面;和(b)所述汇流排的所述中间部分的最下导体的下表面。
98.根据权利要求81所述的车辆,其中所述端部部分中的至少一个端部部分中的所述导体熔合在一起以形成单个固结导体。
99.根据权利要求81所述的车辆,其中所述端部部分中的至少一个端部部分包括用于将所述汇流排固定到所述电力分配系统中的所述部件的连接器。
100.根据权利要求99所述的车辆,其中所述连接器包括具有内部弹簧构件的凸形端子组件。
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