專利名稱：帶有豎直電源母線的電中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電中心，且更具體地涉及具有電路板和電源
母線的電中心。
背景技術(shù)：
于1991年6月11日授予Gary C. Detter等的美國專利 5，032，752公開了用于車輛電氣系統(tǒng)的配電中心，所述車輛電氣系統(tǒng)包 括位于上部殼體和下部殼體之間的具有不同電流容量的堆疊電路陣 列，所述上部殼體和下部殼體各具有端子通達(dá)孔，用于接收在預(yù)壓制 金屬電路元件上形成的端子。電端子選擇性地連接到上部殼體頂部上 支承的電氣或電子器件，或者連接到布線連接器，布線連接器連接到 下部殼體的外表面。預(yù)壓制金屬電路元件可拆卸地安裝在支撐在下部 殼體內(nèi)的多個(gè)堆疊電絕緣板中的凹部中。 配電中心包括電源總線，所述電源總線包括耳部，所述 耳部適合于連接到電池電纜。電源總線是導(dǎo)電材料壓制板，具有多個(gè) 高容量凸端子，所述凸端子提供功率給相應(yīng)高容量保險(xiǎn)絲的一側(cè)，保 險(xiǎn)絲的另 一 側(cè)經(jīng)由布線連接器連接到車輛的各種電路。電源總線壓制 板夾在電絕緣板之間。也參見于2000年6月20日授予James William Borzi等的美國專利6,077,102。 于2007年5月8曰授予Kouichi Takagi的美國專利 7,215,555公開了用于車輛的配電中心，其中，母線結(jié)構(gòu)板具有如圖1 所示的安裝區(qū)域。安裝區(qū)域附連到如圖5所示的控制電路板的底部。 電子器件然后安裝在如圖6和7所示的控制電路板中的母線結(jié)構(gòu)板通 孔上。端子部分然后從結(jié)構(gòu)板向上彎曲，如圖8所示，且母線結(jié)構(gòu)板 然后在如圖2A或2B或2C所示的多個(gè)位置處切斷，以形成電路本體 結(jié)構(gòu)，所述電路本體結(jié)構(gòu)然后安裝在如圖9所示的外殼中。上述專利中圖示的電中心的特征均在于抵靠電路板平躺 的電源母線。電源母線在使用期間發(fā)熱，所述熱必須以某些方式通過 傳導(dǎo)、輻射和/或?qū)α黩?qū)散。在一些情況下，由電源母線產(chǎn)生的熱的驅(qū)散不需要任何特定考慮。然而，在其它情況下，由母線產(chǎn)生的熱的驅(qū)
散可能需要特定措施。例如，在授予Kouichi Takagi的美國專利 7,215,555中公開的電中心包括大的鋁散熱器以散熱，如該專利的圖 10所示。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電中心具有電源母線，所述電源母線構(gòu)造、定 向和定位成減小電中心的占地面積(foot print)和/或改進(jìn)由電中心產(chǎn) 生的熱的驅(qū)散。
—方面，所述電源母線包4舌一個(gè)或更多大致平面的條， 所述條在豎直或直立位置附連到電路板，從而減小電路板上的空間需 要，因而減小電中心的占地面積。另一方面，所述電源母線包括一個(gè)或更多大致平面的條， 所述條在豎直或直立位置附連到電路寺反，以增加,人電路板和電路板上 的電氣部件到電源母線的熱傳遞且增加從電源母線到電中心殼體的 熱傳遞。 所述電源母線可以定尺寸為減小其加熱電阻I2R，,人而母 線用作電路板和在電路板上支承的電氣部件的散熱器。 所述電源母線優(yōu)選定位成4吏得它遠(yuǎn)離電路板向上延伸以 利用生熱。 所述電源母線優(yōu)選從具有高的導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率的銅合金 材料制成，其中，最小導(dǎo)電率是90% (IACS)。按照ASTMB747的 銅合金UNS C15100或類似材料是優(yōu)選母線材料。
圖l是圖示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電中心的分解透視圖；
圖2是圖1所示的電中心中的電踏4反子組件的分解透祁L圖3是圖2所示的電路斗反子組件的俯碎見圖；
圖4是圖3所示的電路板子組件的前視圖；
圖5是圖3所示的電路板子組件的細(xì)節(jié)的透視圖；
圖6是安裝在電中心的下部殼體中的電路板子組件的透視圖；圖7是電中心的部分截面透視圖；圖8是大致沿圖7的線8-8截取的在箭頭方向看的截面
圖；圖9是可選電路板子組件的透視圖；
圖10是圖8的可選電路^反子組件的側(cè)碎見圖；
圖11是圖8的可選電路板子組件的前4見圖；
圖12是另一可選電路板子組件的透—見圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1，電氣組件12包括安裝托架提升組件16 和電中心20。電中心20附連到安裝托架提升組件16,安裝托架提升 組件16具有用于提升線束端部連接器18等且將端部連接器18插入 到電中心20的電插座中的裝置。安裝托架提升組件16在同時(shí)提交的 伴隨專利申請(qǐng)序列號(hào)(代理號(hào)DP-316,987 )中詳細(xì)公開，且在此作為 參考引入本專利申請(qǐng)。可以獨(dú)立于安裝托架提升組件16使用的電中心20包括 下部殼體22、電路板子組件24、上部殼體26、插入到上部殼體26中 的電氣部件28(如，保險(xiǎn)絲和繼電器)和蓋30?，F(xiàn)在參考圖2， 3, 4和5,電路板子組件24包括電路板 32,電路板32具有基底34,基底34支承在35示意性地示出的電軌 跡和電路部件36,如各種直通連接器38和安裝在表面的電氣和/或電 子器件40，直通連接器38穿過電路板的槽，電氣和/或電子器件40 以預(yù)定方式彼此電連接，以在電中心20安裝在車輛中時(shí)提供車輛中 的各種電路的部分。 電路板是本領(lǐng)域熟知的且不需要詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng) 注意的是，許多電氣和/或電子器件是受加熱溫度限制的，這意味著具 體電氣或電子器件在高于一定環(huán)境溫度時(shí)不能有效地操作。例如，當(dāng) 包裝到電中心中時(shí)這種器件需要有效地驅(qū)散其相應(yīng)電路內(nèi)的功率或 者沉熱，從而允許所述器件保持在其固有溫度極限下。當(dāng)環(huán)境溫度高 時(shí)，例如車輛發(fā)動(dòng)機(jī)艙，那么器件溫度極限更接近于環(huán)境溫度。于是 可能需要經(jīng)由附連到印刷電路板的電源母線的附加散熱來保持可靠電路功能。 電路板子組件24還包括電源母線42，電源母線42經(jīng)由 在電路板32上支承的電路部件為車輛的各種電路提供功率輸入路徑。 電源母線42包括兩個(gè)U形金屬條44, 46,所述金屬條44, 46在金 屬條44, 46的疊置自由端48, 50處纟皮此連接，以沖是供矩形或方形外 殼52。 U形金屬條46的自由端50橫向偏移與金屬條的最小厚度相對(duì) 應(yīng)的距離，從而在金屬條46的偏移端50內(nèi)側(cè)接4欠U形金屬條44的 自由端48，如在圖3中最佳地示出。
電源母線42還包括L形金屬電源附連突片54,突片54 具有豎直腿56,豎直腿56在方形外殼52的一側(cè)上附連到金屬條44, 46的疊置自由端48, 50。第二水平腿58延伸到方形外殼52之外。 電池螺栓60 (圖1 )附連到第二腿56,以通過電池電纜(未示出)將 電源母線42連接到車輛電池。方形外殼52形式的電源母線42附連到電路板32的外圍， 使得條44, 46是豎直的或直立的，即，條44， 46在其最小厚度方向 大致垂直于電路板32。電源母線42的金屬條46， 48由懸置擠過突片 (depending push through tab ) 62附連，懸置擠過突片62被強(qiáng)制配合 在電路板32的槽63中，如圖4最佳地示出。槽64可以是有包蓋的 或無包蓋的。有包蓋的槽用導(dǎo)電材料(如銅或銅合金)覆蓋，即整體 地連接到電軌跡(通常具有相同的材料)。因而，被強(qiáng)制配合在有包 蓋的槽內(nèi)的突片62與電路板32形成電連接以及才幾械連接。突片62 可以釬焊到有包蓋的槽，以促進(jìn)電連4矣和機(jī)械連4妄。另一方面，設(shè)置 在無包蓋的槽64中的突片僅僅提供電源母線42的機(jī)械連接。突片62優(yōu)選是S形，以將電源母線42的方形外殼52設(shè) 置在電路板32的邊緣處或邊緣之外。突片62的上部也優(yōu)選較寬，以 提供肩部64以便接合電路板32且將電源母線42的方形外殼52與電 路板32的上表面隔開，以減小從電源母線42到電路板32的熱傳遞。外殼52的矩形或方形形狀連同其附連到電路板32的外 圍一起提供多個(gè)益處。電源母線42可以沿電^各外反外圍在任何位置處 電連接到電路板，從而允許在電路板上布局電軌跡和電路時(shí)的顯著設(shè) 計(jì)自由度。此外，能夠縮短通向由電路板支承的各種電氣和/或電子器 件的高電流功率路徑的軌跡長度。
電源母線42也可以包括懸置表面安裝足66 ，用于電連接 到形成電路板32上的電軌跡35之一的一部分的4矣觸焊盤，如圖5最 佳地示出。表面安裝足也優(yōu)選定形為將電源母線42與電路板32的上 表面隔開。現(xiàn)在參考圖1和6,電路板子組件24設(shè)置在各種整體式 插座68頂部上的下部殼體22的淺腔中，插座68才莫制成下部殼體22 的一部分。當(dāng)子組件24組裝到下部殼體22上時(shí)，由電路板32支承 的直通連接器38突起穿過槽且進(jìn)入各種整體式插座68,插座68具有 下部開口端，用于接收線束15的插入部分，如圖1最佳地示出。支 承電池螺栓60的水平腿58也橫向突起穿過淺槽且靠在下部殼體22 的外部支撐件70上，外部支撐件70在接收電路;f反32的淺腔外部。 上部殼體26然后組裝到下部殼體22以覆蓋電路4反子組件24同時(shí)使 得電源附連突片54的水平腿58和電池螺栓60暴露。上部殼體26通 過接合在下部殼體22的鎖槽72中的內(nèi)部鎖頭(未示出)緊固到下部 殼體22。鎖槽72在圖1中示出且在圖7和8中被覆蓋。 繼電器和保險(xiǎn)絲28然后插入到上部殼體26且由蓋30覆 蓋。蓋30通過在蓋30的相對(duì)側(cè)上的鎖臂74緊固到上部殼體26,鎖 臂74接合協(xié)作的鎖頭76。電源母線42的直立或豎直定向增加了從電路板32尤其 是由電路板32支承的基底34和電氣和/或電子部件(通常受熱限制) 到電源母線42的熱傳遞，同時(shí)增加從電源母線42到上部殼體26以 及下部殼體22和蓋30通過傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射進(jìn)^亍熱傳遞。此外，從 電路板32和電路板上支承的電氣和/或電子部件的熱傳遞優(yōu)選通過將 電源母線42與電路板的邊緣隔開而增強(qiáng)。該隔開也利于將電源母線 42的實(shí)質(zhì)部分設(shè)置在上部塑料殼體26的部分之間，如圖8最佳地示 出。如圖8中提到的，上部塑料殼體26優(yōu)選具有內(nèi)部外圍通道78, 在上部塑料殼體26附連到下部塑料殼體22時(shí)，內(nèi)部外圍通道78接 收電源母線42的方形外殼52。在電中心20與安裝托架提升組件16 —起使用時(shí)，下部 塑料殼體22優(yōu)選沿其外圍具有可選懸置舌部80,以閉合安裝托架提 升組件16的裝載槽82的上部，附連到端部連接器18的線束84通過 所述裝載槽離開安裝托架提升組件16。這些懸置舌部80可以在其自由端包括罩86，以幫助防止灰塵和其它不希望物質(zhì)通過裝載槽82進(jìn) 入安裝托架提升組件16?，F(xiàn)在參考圖9, lO和ll,圖示了體現(xiàn)本發(fā)明的可選電路 板子組件124。電路板子組件124包括電^^板132，電路板132具有 基底134，基底134支承電路部件136，如各種直通連接器138和安 裝在表面的電子器件(未示出)，電子器件以預(yù)定方式彼此電連接， 以在電中心20安裝在車輛中時(shí)提供車輛中的各種電路的部分。電路板子組件124還包括電源母線142，電源母線142 經(jīng)由在電路板132上支承的電路部件為車輛的各種電路提供功率路 徑。電源母線142是一體式結(jié)構(gòu)和帶有兩個(gè)平坦金屬條144, 146的 大致U形，所述金屬條144， 146由垂直橋148, 150彼此連接，垂直 橋148, 150附連到相應(yīng)條144, 146的邊^(qū)>。位于電源母線142的一 端處的橋150在電源母線142的外部端處具有L形金屬突片154。突 片154具有豎直腿156和水平腿158,水平腿158遠(yuǎn)離條144， 146向 外延伸。電池螺栓60可以附連到水平腿158，用于通過電池電纜(未 示出)將電源母線142連接到車輛電池。 平行條160， 161可以分別是金屬條144， 146的并置部 分且通過繩環(huán)部分162連接到金屬條上，繩環(huán)部分162提供窄溝槽 163。電源母線142的金屬條146, 148由懸置擠過突片164附連到電 路板132，懸置擠過突片164被強(qiáng)制配合在電路板132的槽166中， 如圖9和10最佳地示出。類似于突片62的突片164優(yōu)選在頂部較寬， 以提供肩部166,以便接合電路板132且將電源母線142與電路板132 的上表面隔開。 電源母線142可以包括U形鋁散熱器168，散熱器168 由條144, 146形成的溝槽163支承，條144， 146由繩環(huán)部分162連 接到相應(yīng)條160, 161?，F(xiàn)在參考圖12,圖示了體現(xiàn)本發(fā)明的可選電路板子組件 224。電路板子組件224包括電路板232，電路板232具有基底234， 基底234支承電路部件，如直通連接器和安裝在表面的電子器件(未 示出)，電子器件以預(yù)定方式彼此電連接，以在電中心20安裝在車 輛中時(shí)提供車輛中的各種電路的部分。
電路板子組件224還包括電源母線242,電源母線242經(jīng)由在電路板232上支承的電路部件為車輛的各種電路提供功率輸 入。電源母線242是一體式結(jié)構(gòu)和帶有兩個(gè)平坦金屬條244， 246的 大致U形，所述金屬條244, 246由多個(gè)橋248， 250彼此連接，橋 248, 250附連到相應(yīng)條244, 246的邊緣。位于電源母線242的一端 處的橋250在電源母線242的外部端處具有L形金屬電源附連突片 254。電源附連突片254具有豎直腿256和水平腿258，水平腿258遠(yuǎn) 離條244， 246向外延伸。電池螺栓60可以附連到水平腿258，用于 通過電池電纜(未示出)將電源母線242連接到車輛電池。電源母線242的金屬條246, 248由多個(gè)擠過突片262附 連，擠過突片262被強(qiáng)制配合在電路板232的槽中。類似于突片62 和164的突片262優(yōu)選在頂部較寬，以提供肩部264,以便接合電路 板232且將電源母線242與電路板232的上表面隔開。 本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明容許廣泛使用和 應(yīng)用。除了上述實(shí)施例之外，本發(fā)明的許多實(shí)施例和變型以及許多變 化、修改和等價(jià)實(shí)施例，將從本發(fā)明和前述說明顯而易見或者由本發(fā) 明和前述說明合適地給出啟示，而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或范圍。因此， 雖然本發(fā)明在此關(guān)于優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，該公 開內(nèi)容僅僅是說明和例示本發(fā)明且僅僅是為了提供本發(fā)明的完整和 能夠?qū)崿F(xiàn)的公開。前述公開內(nèi)容部不旨在或者理解為限制本發(fā)明或者 排除任何其它實(shí)施例、變型、變化、修改和等價(jià)配置，本發(fā)明僅僅由 所附權(quán)利要求書及其等價(jià)物限定。
ii
權(quán)利要求
1.一種電中心，包括電路板組件，所述電路板組件包括電路板，所述電路板具有基底，所述基底支承電軌跡和電氣和/或電子部件；和電源母線，所述電源母線具有大致平面的金屬條，所述大致平面的金屬條附連到電路板，使得所述大致平面的金屬條大致垂直于所述電路板，以減小電氣組件的占地面積和/或增加從所述電路板組件到所述電源母線的熱傳遞。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電中心，其中，當(dāng)考慮電源母線的加 熱電阻I2R時(shí)，所述電源母線的大致平面的條定尺寸為用作電路板組 件的散熱器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電中心，其中，所述電源母線的大致 平面的條遠(yuǎn)離電路板向上延伸，以利用生熱。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電中心，其中，所述電路板具有多個(gè) 槽，所述金屬條具有多個(gè)懸置連接器突片，所述多個(gè)懸置連接器突片 延伸穿過所述多個(gè)槽中的選定槽，以將所述電源母線安裝在電路板 上。
5.根據(jù)權(quán)利^^一求,所述的電中心,、其中、，，述連接器突片具有 面隔開。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電中心，其中，所述電源母線具有多 個(gè)大致平面的金屬條。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電中心，其中，所述有多個(gè)大致平面 的金屬條包括由至少 一個(gè)橋彼此連接的第 一對(duì)大致平行金屬條。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電中心，其中，所述第一對(duì)大致平行 金屬條具有靠近電路板的內(nèi)邊緣，且其中所述至少一個(gè)橋在所述第一對(duì)大致平行條的內(nèi)邊緣處。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電中心，其沖，所述第一對(duì)大致平行 條由第二對(duì)大致平行條連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電中心，其中，所述第一對(duì)大致平行 條具有相對(duì)的端部，所述相對(duì)的端部由所述第二對(duì)大致平行條連接以 提供矩形配置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的電中心，其中，所述電路板具有多 個(gè)槽，所述第一對(duì)大致平行條和所述第二對(duì)大致平行條具有多個(gè)懸置 連接器突片，所述懸置連接器突片將所述平行條連接到所述電路板， 所述連接器突片具有肩部，所述肩部接合所迷電路板以將所述條與電 路板的相鄰表面隔開。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電中心，其中，所述第一組大致平 行條是相等長度的條，所述第二組大致平行條是具有與所述第一組大 致平行條相同長度的條，以提供方形配置。
13. —種電中心，包括電路板組件，所述電路板組件包括電路板，所述電路板具有基底， 所述基底支承電軌跡和電氣和/或電子部件；和電源母線，所述電源母線具有電源附連突片和多個(gè)大致平面的 條，所述多個(gè)大致平面的條附連到電路板，使得所述大致平面的條大 致垂直于所述電路板，所述基底具有外圍且所述多個(gè)大致平面的條形成設(shè)置在基底外 圍處的外殼。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電中心，其中，所述大致平面的板 具有懸置連接器突片，所述連接器突片接合所述基底，以將所述大致 平面的條安裝在所述基底上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電中心，其中，所述連接器突片具開。；，；、、土 '；
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電中心，其中，所述基底和所述外 殼是矩形。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電中心，其中，所述基底和所述外 殼是方形。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電中心，還包括殼體，其中所述外 殼設(shè)置在所述殼體中，且所述電源突片被暴露以連接到外部電源。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電中心，其中，所述殼體具有接收所述外殼的外圍通道。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電中心與安裝托架提升組件結(jié)合，所 述電中心包括多個(gè)電連接器插座，所迷安裝托架提升組件支承多個(gè)電連接器，所述電中心連接到所述安裝托架提升組件，且所述安裝托架 置。 、、、。' 、一 ，、' ^ 、全文摘要
本發(fā)明涉及帶有豎直電源母線的電中心。一種電氣組件包括安裝托架提升組件和電中心。電中心附連到安裝托架提升組件以將線束和連接器插入到電中心。電中心包括下部殼體、電路板子組件、上部殼體、插入到上部殼體的電氣部件(如保險(xiǎn)絲和繼電器)和蓋。電路板子組件包括電源母線，所述電源母線經(jīng)由電路板上支承的電路部件為車輛的各種電路提供功率路徑。公開了設(shè)置、定向和定位成減小電中心的占地面積和/或改進(jìn)由電中心產(chǎn)生的熱的驅(qū)散的三種電源母線。
文檔編號(hào)H02B1/20GK101651292SQ20091016702
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者G·M·龍孔, J·B·柯克, J·H·格拉德, J·M·森克 申請(qǐng)人:德爾菲技術(shù)公司