專利名稱：自屏蔽高壓配電盒的制作方法
技術領域：
本發明涉及電磁干擾(EMI)的抑制，且更特定地涉及在例如汽車、船或飛行器的移動平臺的電系統中的EMI抑制。
背景技術：
移動平臺典型地包括提供電力的功能模塊。典型的功能模塊包括但不限制于推進模塊、動力轉向模塊、環境控制模塊、安全系統模塊、輔助動力模塊和速度控制模塊。移動平臺現在使用高壓電系統。例如，電動車輛(EV)和燃料電池車輛利用高壓電推進模塊。
流過功能模塊的線束的電流放射能導致干擾的電磁場。例如，從動力轉向模塊的線束產生的EMI可以造成有害的寄生電流。另外，EMI可能導致移動平臺的模塊內的處理器或存儲器的故障。封閉在罩內的線路濾波器用于抑制EMI。罩典型地包括圍繞濾波器的金屬盒。一般地，線路濾波器減小了EMI。罩試圖防止EMI干擾周圍的電氣部件和配線。雖然在控制EMI中有些效果，但線路濾波器和罩的使用增加了成本、尺寸和復雜性。
此外，功能模塊的線束典型地包括多個引線，引線在遍及線束的多個位置連接。這樣的線束經常包括豐富的冗余連接點、過長的導線和低效的布線。

發明內容
因此，本發明提供了用于封閉電氣配線系統內的電連接的配電盒。配電盒包括抵抗電磁場穿透的殼體和多個形成電連接的電導體。鏡像板布置在殼體內且產生鏡像電流來抑制由流過多個電導體的電流所生成的電磁場。
在一個特征中，殼體包括可移除蓋，蓋抵抗電磁場的穿透。殼體的周壁的上邊緣構造為與蓋配合來阻止電磁場在殼體和蓋之間經過。
在另一個特征中，殼體包括高度地抵抗電磁場穿透的材料。
在另一個特征中，殼體包括多個用于所述的多個電導體的進口和出口的口。圈與多個口的每個相關。圈使得多個電導體的至少一個能通過它經過且抑制了電磁場的發射。每個圈包括高度地抵抗電磁場穿透的材料。每個圈從殼體延伸基于通過圈的相關的電導體電纜的直徑的距離。
在再另一個特征中，匯流條布置在殼體內且電連接到電源的第一接線端。鏡像板電地連接到電源的第二接線端。也包括了熔斷器，且熔斷器具有電連接到匯流條的第一接線端和電連接到多個電導體的一個的第二接線端。
在再另一個特征中，當打開殼體時，互鎖安全開關將配電盒內的電壓放電。


從詳細的描述和附圖將更完整地理解本發明，附圖中圖1是控制了根據本發明的移動平臺的運行功能的運行管理系統的功能方框圖；圖2是運行管理系統的通用的自屏蔽配電盒的側視圖；圖3是圖2的配電盒的部分的截面視圖，圖示了蓋和殼體的接附；和圖4是圖2的配電盒的頂視圖，其中蓋被移除。
具體實施例方式
如下的優選實施例的描述僅在本質上是典型的且決不意圖于限制本發明、本發明的應用或使用。為清晰目的，相同的參考數字將在附圖中用于識別類似的元件。
圖1是控制了移動平臺的運行功能的運行管理系統10的功能方框圖，移動平臺例如汽車、船或飛行器。運行管理系統10包括例如電池的電源14和至少一個通用的自屏蔽配電盒18。配電盒18是自屏蔽電連接封閉件，它提供了對EMI的防護而不要求運行管理系統10包括多個濾波器和屏蔽件。
配電盒18封閉了至少一個在電源14和至少一個功能模塊22之間的電接頭。功能模塊22可以包括但不限制于推進模塊、轉向模塊、環境控制模塊、安全系統模塊、輔助動力模塊和速度控制模塊。如果運行管理系統10包括多個功能模塊22，配電盒18可包括多個電接頭以用作多個電連接的中央接頭點。中央接頭點消除了過多的部件，減少了冗余的配線且減小了在每個電連接內的導線的長度。
配電盒18是可升級的，使得附加的電連接可能添加在配電盒18內。例如，如果運行管理系統10包括三個功能模塊22和一個配電盒18，用于第四和第五功能模塊22的電連接可以添加到配電盒18。此外，配電盒18是通用的，使得配電盒18可以用在運行管理系統10內的任何點處。換言之，相同的配電盒18可以用于封閉用于制動模塊和內部照明模塊的電接頭。因此，不要求不同的電連接封閉件。作為替代，多個相同的配電盒18可以遍及運行管理系統10使用。
現在參考圖2，圖2示出了通用的自屏蔽配電盒18的側視圖。配電盒18包括殼體26和蓋30，它們構造為高度地抵抗電磁場的穿透。例如，殼體26和蓋30可以由例如鋼、鎳、鋁和/或金的電磁屏蔽合金構造。屏蔽合金提供了對由封閉在配電盒18內的電接頭生成的電磁場的最大的衰減。合金基于EMI屏蔽特征選擇。例如，鋁可以用于屏蔽15到20分貝的EMI。金可以用于屏蔽40到50分貝的EMI。因此，在配電盒18內的電磁場不輻射到配電盒18外。替代地，殼體26和蓋30可以鍍以屏蔽合金以抵抗電磁場的穿透。
蓋30使用任何合適的緊固件接附到殼體26，緊固件使得當添加附加的電連接時蓋30能被移除且再次安裝。例如，如在圖2中示出，蓋30可以使用螺釘34聯接到殼體。作為替代，蓋30可以使用卡扣、閂鎖或任何其它可釋放的緊固件聯接到殼體26。另外，蓋30聯接到殼體26，使得大體上阻止電磁場在殼體26和蓋30之間通過。
現在參考圖3，配電盒18的區域的截面視圖詳細給出了蓋30與殼體26的周壁42的上邊緣38的配合。蓋30與上邊緣38以舌槽方式配合，以大體上阻止電磁場在上邊緣38和蓋30的底面46之間通過。更特定地，上邊緣38包括沿周壁42的整個上邊緣38延伸的脊50。另外，蓋30的底面46包括沿底表面46的整個周邊區域延伸的槽54。當蓋30放置在殼體26上時，脊50定位在槽54內以提供大體上阻止電磁場在底表面46和上邊緣38之間通過的屏障。屏障提供了遍及蓋30和殼體26之間的區域的電磁屏蔽特征的完整性而不考慮螺釘34的間距。
配電盒18也包括防止污染的天氣屏障58，例如防止水和塵土穿過且損壞封閉的電連接。上邊緣38可以包括沿上邊緣38的整個周邊延伸的凹陷62。天氣屏障58是實心圓柱形擠出件，它由濕氣、塵土、油污和任何其他圍繞配電盒18的污染物不可滲透的彈性材料構造。天氣屏障58就位在凹陷62內且當蓋30聯接到殼體26時在底表面46和上邊緣38之間被壓縮。作為替代，天氣屏障58可以是配合在頂表面46和上邊緣38之間的平的墊圈或任何其他合適的防止污染物在蓋30和殼體26之間通過的設備。
再參考圖2，殼體26包括多個口66，用于電力傳導電纜70的進口和出口。每個口66的直徑被最小化使得電磁邊緣場僅近似地延伸到配電盒18內一個口的直徑。在每個口66內圈74聯接到殼體26。每個圈74用于保持電纜70的至少一個且用于抑制在其中電纜70通過口66的區域發射電磁場。每個圈74包括高度地抵抗電磁場穿透的材料。即，每個圈74由如上參考了殼體26和蓋30的構建所述的屏蔽合金構造或鍍以該屏蔽合金。每個圈74可以通過在各口66內為每個圈74攻螺紋而聯接到殼體26。作為替代，每個圈74可以使用任何合適的保持裝置聯接到殼體26。例如，每個圈74可以在各口66內鑄造、焊接、模制、鉚接或膠合到殼體26。
現在參考圖4，圖4示出了其中蓋30被移除的配電盒18的頂視圖。每個圈74從殼體26延伸長度L以提供附加的對從電纜70輻射的電磁場的抑制。每個圈74的長度L基于希望的對電磁輻射的抑制的量、包括在每個圈74內的屏蔽合金和通過相關的圈74的電纜70的直徑。例如，長度L可以取決于希望的對電磁輻射抑制的量為從中通過的各電纜70的直徑的一倍到兩倍。
每個電纜70包括至少一個導線78，導線78在殼體26的內部82內與另一個導線78電連接。為在描述本發明中清晰起見，特定的導線78也將單獨地稱為導線78A、78B、78C和78D。另外，如在此所使用，電連接的裝置將在運行管理系統10內的第一點鏈結到第二點，以使得電流能從第一點流到第二點。鏈結可通過直接地將第一點聯接到第二點或通過將第一點通過中間導電部件連接到第二點而實現，中間導電部件例如熔斷器或導線。例如，一個導線78可以直接地連接到另一個導線78或一個導線78可以連接到熔斷器的一端而另一個導線78連接到熔斷器的另一端。在后者的實例中，兩個導線78電連接使得電流通過中間部件從第一點流到第二點。
配電盒18包括位于殼體26的內部82內的鏡像板86。鏡像板86在配電盒18內產生鏡像電流且接地到殼體26。鏡像板86的定向正交于由通過封閉在配電盒18內的電接頭的電流所輻射的電磁場。鏡像電流生成了電磁場，此電磁場具有與流過每個電連接的每個導線78的電流所生成的電磁場的極性相對的極性。由鏡像板86生成的電磁場的相對的極性大體上抵消了由流經每個電連接的電流所輻射的電磁場。
配電盒18包括匯流條90和至少一個具有第一接線端98的熔斷器94，第一接線端98電連接到匯流條90。匯流條90也經過導線78A電連接到電源14的第一接線端102。鏡像板86經過導線78B電連接到電源14的第二接線端106。每個功能模塊22通過封閉在配電盒18內的電連接接收來自電源14的電力。導線78C電連接到功能模塊22的第一點且連接到熔斷器94的第二接線端110，以向功能模塊22提供電力。導線78D電連接到鏡像板86且連接到功能模塊22的第二點。
當電源14提供電力時，電流從電源的第一接線端102通過導線78A且通過匯流條90流到熔斷器94的第一接線端98。電流經過熔斷器94且通過導線78C到功能模塊22的第一點。電流流經功能模塊22以向功能模塊22提供電力且通過導線78D流回到鏡像板86。電流流經鏡像板86以經過導線78B流到電源14的第二接線端106。
在與功能模塊22的第一點和電源14的第一接線端102之間流動的電流的方向相對的方向上，電流流經鏡像板86。即，在與流經導線78A、匯流條90、熔斷器94和導線78C的電流的相對的方向上，電流流經鏡像板86。另外，流經鏡像板86的電流生成了具有與在電源14的第一接線端102和功能模塊22之間流動的電流所生成的電磁場的極性相對的極性的電磁場。因此，任何在配電盒18內由在第一接線端102和功能模塊22之間流動的電流所生成的電磁場大體上被流經鏡像板86的電流所生成的電磁場所抵消。
在配電盒8內導線78、熔斷器94、匯流條90和鏡像板86的布局有助于衰減電磁場。布局將導線78、熔斷器94、匯流條90和鏡像板86放置為靠近殼體26的底表面以最小化任何在配電盒18內輻射的電磁場的擴散。通過最小化電磁場的擴散，配電盒18進一步衰減了電磁場的輻射。
參考圖3和圖4，配電盒18進一步包括互鎖匯流放電開關114，用于當蓋30從殼體26分開時將配電盒18內的電壓放電。配電盒18包括至少一個跨過每個熔斷器94連接的放電電阻器(未示出)。當蓋30從殼體26分開時，互鎖匯流放電開關114導致放電電阻器將配電盒18內的電壓放電。放電率基于放電電阻器的電阻額定值。更特定地，放電電阻器的電阻越高放電越慢，反之亦然。
再參考圖4，配電盒18的布局是對稱的，以此在導線78A和78B的每側布置了相等個數的熔斷器94。對稱布局使得在殼體26內的電連接也是對稱的。電連接的對稱性使得導線78具有更短的長度，以此減小了電磁場在配電盒18內的傳播。作為替代，布局可以是非對稱的，使得多個熔斷器94和電接頭不相等地定位在導線78A和78B的兩側。非對稱的布局提供了配電盒18的制造中的便利。當導線78C和78D進入和出離配電盒18時它們可以扭曲。扭曲導線78C和78D也有助于抑制從導線78C和78D輻射的電磁場。
雖然配電盒18已經描述為用于在功能模塊22和電源14之間的電接頭的中央接頭點，配電盒18也可以用于其他電連接。例如，如果電源14是電池，則配電盒18可以用作在120V電源、電池充電功能模塊22和電池之間的連接點。
本領域技術人員現在可以從前述的描述中認識到，本發明的寬范圍的教示可以以多種形式實施。因此，雖然本發明已經結合其特定的實例描述，但本發明的實際范圍不應如此的被限制，因為對研究附圖、說明書和如下權利要求書的本領域技術人員，其他修改將變得是顯見的。
權利要求
1.一種用于封閉電配線系統內的電連接的配電盒，其包括抵抗電磁場穿透的殼體；多個形成所述的電連接的電導體；和布置在所述的殼體內且生成了抑制由流經所述的多個電導體的電流所生成的電磁場的鏡像電流的鏡像板。
2.根據權利要求1所述的配電盒，其中所述的殼體包括抵抗電磁場穿透的可移除的蓋。
3.根據權利要求2所述的配電盒，其中所述的殼體的周壁的上邊緣構造為與所述的蓋配合以阻止電磁場在所述的殼體和所述的蓋之間通過。
4.根據權利要求1所述的配電盒，其中所述的殼體包括高度地抵抗電磁場穿透的材料。
5.根據權利要求1所述的配電盒，其中所述的殼體包括多個用于所述的多個電導體的進口和出口的口。
6.根據權利要求5所述的配電盒，進一步包括與所述的多個口的每個相關的圈且圈使得所述的多個的電導體的至少一個能經過它通過，所述的圈抑制電磁場的發射。
7.根據權利要求6所述的配電盒，其中每個圈包括高度地抵抗電磁場穿透的材料。
8.根據權利要求6所述的配電盒，其中每個圈從所述的殼體延伸基于相關的從它通過的電導體電纜的直徑的距離。
9.根據權利要求1所述的配電盒，進一步包括布置在所述的殼體內且電連接到電源的第一接線端的匯流條。
10.根據權利要求9所述的配電盒，其中所述的鏡像板電連接到所述的電源的第二接線端。
11.根據權利要求10所述的配電盒，進一步包括熔斷器，熔斷器具有電連接到所述的匯流條的第一接線端和電連接到所述的多個電導體的一個的第二接線端。
12.根據權利要求1所述的配電盒，進一步包括互鎖安全開關，當打開所述的殼體時，互鎖安全開關將配電盒內的電壓放電。
13.一種用于降低配線系統內電磁干擾的方法，其包括將包括在所述的配線系統內的至少一個電連接封閉在配電盒的內部區域內；屏蔽由流經多個形成了所述的至少一個電連接的導體的電流所生成的電磁場從所述的配電盒穿透；和抑制生成的電磁場。
14.根據權利要求13的方法，其中所述的屏蔽通過由抗電磁材料構造所述的配電盒來實現。
15.根據權利要求13的方法，進一步包括在所述的配電盒內生成鏡像電流，所述的鏡像電流生成了相對的電磁場用于抑制所述的生成的電磁場。
16.根據權利要求13的方法，進一步包括屏蔽所述的電磁場通過形成在所述的配電盒內且所述的電導體通過其的口的穿透。
17.根據權利要求16的方法，進一步包括將圈在所述的口的每個內聯接到所述的配電盒，所述的圈的每個使所述的電導體的至少一個經過它通過且屏蔽了所述的電磁場通過所述的口的穿透。
18.一種移動平臺，其包括電源；功能模塊；和容納了電連接以從所述的電源向所述的功能模塊傳送電力的配電盒，該配電盒包括抵抗電磁場穿透的殼體；多個形成所述的電連接的電導體；和布置在所述的殼體內且生成了抑制由流經所述的多個導線的電流生成的電磁場的鏡像電流的鏡像板。
19.根據權利要求18所述的移動平臺，其中所述的殼體包括抵抗電磁場穿透的可移除的蓋。
20.根據權利要求19所述的移動平臺，其中所述的殼體的周壁的上邊緣構造為與所述的蓋配合，以阻止電磁場在所述的殼體和所述的蓋之間通過。
21.根據權利要求18所述的移動平臺，其中所述的殼體包括高度地抵抗電磁場穿透的材料。
22.根據權利要求18所述的移動平臺，其中所述的殼體包括多個用于所述的多個電導體的進口和出口的口。
23.根據權利要求22所述的移動平臺，進一步包括與所述的多個口的每個相關的圈且圈使得所述的多個的電導體的至少一個能經過它通過，所述的圈抑制電磁場的發射。
24.根據權利要求23所述的移動平臺，其中每個圈包括高度地抵抗電磁場穿透的材料。
25.根據權利要求23所述的移動平臺，其中每個圈從所述的殼體延伸基于相關的從圈中通過的電導體電纜的直徑的距離。
26.根據權利要求18所述的移動平臺，進一步包括布置在所述的殼體內且電連接到電源的第一接線端的匯流條。
27.根據權利要求26所述的移動平臺，其中所述的鏡像板電連接到所述的電源的第二接線端。
28.根據權利要求27所述的移動平臺，進一步包括熔斷器，熔斷器具有電連接到所述的匯流條的第一接線端和電連接到所述的多個電導體的一個的第二接線端。
29.根據權利要求18所述的移動平臺，進一步包括互鎖安全開關，當打開所述的殼體時，互鎖安全開關將配電盒內的電壓放電。
全文摘要
用于封閉電配線系統內的電連接的配電盒，包括抵抗電磁場穿透的殼體和多個形成電連接的電導體。鏡像板布置在殼體內且生成了抑制由流經多個電導體的電流所生成的電磁場的鏡像電流。
文檔編號H05K9/00GK101077043SQ200580023529
公開日2007年11月21日 申請日期2005年5月19日 優先權日2004年5月21日
發明者S·拉莫斯, E·斯蒂爾, J·索瑟爾 申請人:通用汽車公司