具体实施方式

现代车辆中的保险丝盒通常远离电池和由电池供电的部件定位。由于位置偏远，电线从电池的位置延伸到保险丝盒的位置，然后从保险丝盒的位置延伸到各个部件的各个位置。该配线除了增加保险丝盒本身的体积之外，还增加了车辆的重量，并导致一些电线(例如通向保险丝盒的那些电线)自身不熔断。如果短路发生在保险丝盒的电气位置之前，则长期存在的未熔断电线会造成短路不中断的风险。

鉴于前述内容，在电动车辆中提供使保护车辆中的部件所需的空间，重量和配线量最小化的高压配电系统将是有利的。因此，本文所述的高压配电系统提供了用于在最小化系统所需的空间量的同时保护电动车辆中的部件的安全机构。具体地，本文所述的系统包括电联接到电动车辆的电池壳体中的层压汇流条系统的多个保险丝。本文所述的系统还通过最小化电源(例如，电池，电容器，发电机等)和保险丝之间的距离来最小化短路不中断的风险。

例如，本文描述的系统将多个保险丝集成到层压汇流条。导电材料(例如竖直互连件，汇流条，电线，焊盘等)将保险丝电联接到叠层汇流条组件内的汇流条，而无需将额外的电线连接到远离电池壳体定位的保险丝。由于电线不需要延伸到外部保险丝盒，因此所得的系统紧凑而轻巧。另外，由于没有未熔断的电线布设在电池壳体的外部，因此短路的风险被最小化。

图1示出了本文所述的高压配电系统的示例性实施例。高压配电系统100被示出为具有多个层压汇流条(例如，汇流条102、104、106和108)和多个保险丝(例如，保险丝110和112)。多个层压汇流条中的每一个(例如，汇流条102、104、106和108)可以竖直地堆叠在彼此上方。例如，可以将电联接到电池的不带开关的电力汇流条(例如，汇流条106)堆叠在用于空调压缩机的带开关的辅助电力汇流条(例如，汇流条108)的顶部上。可以选择不带开关的电力汇流条(例如，汇流条106)和辅助电力汇流条(例如，汇流条108)之间的空间量，使得两个汇流条之间的距离最小化(如果不能消除的话)汇流条之间的电弧或短路的风险。在一些实施例中，汇流条可以使用绝缘材料彼此电绝缘。可以选择两个汇流条之间的绝缘材料的类型和绝缘材料的量以实现两个汇流条之间的电隔离。作为示例，不带开关的电力汇流条(例如，汇流条106)可以通过第一导电平面布设，并且辅助电力汇流条(例如，汇流条108)可以通过第二导电平面布设。绝缘层(例如，橡胶层)可以放置在第一导电平面和第二导电平面之间以防止辅助电力汇流条和不带开关的电力汇流条之间的短路或电弧。

在一些实施例中，一个或多个汇流条可以占据单个导电平面并且可以布设成使得两个汇流条彼此电隔离。例如，汇流条104和汇流条106可以占据单个导电平面，并且可以彼此平行地布设，使得汇流条104和汇流条106彼此电隔离。在一些实施例中，选择在单个导电平面上分离两个汇流条的距离以消除两个汇流条(例如，汇流条104和106)之间短路或电弧的风险。在这样的实施例中，导电平面还可以包括在两个汇流条之间的电绝缘材料。例如，导电平面可以包括在两个汇流条(例如，汇流条104和106)之间的非金属电隔离器，例如陶瓷。

在一些实施例中，一个或多个汇流条(例如，汇流条102、104、106和/或108)是绝缘汇流条(例如，涂覆或包裹在绝缘材料中的汇流条)。在一些实施例中，一定百分比的汇流条未被绝缘以使汇流条能够连接到外部部件。例如，汇流条(例如，汇流条102)可以在除接片之外的所有侧由绝缘层绝缘，所述接片长为几厘米的以允许汇流条电连接到其他部件(例如，电池端子)。例如，汇流条102可以涂覆有围绕汇流条102的所有侧的基于橡胶的材料。在区域114中示出的汇流条102的一部分可以未被绝缘以允许汇流条102连接到外部部件，例如电池，充电端口，驱动控制器等。在这样的实施例中，汇流条可以配置成在用于电池的连接器的阈值距离内终止，使得汇流条可以电联接到电池而不需要附加导体。

每个汇流条(例如，汇流条102、104、106和108)可以基于预期由汇流条进行的预期最大功率负载来确定尺寸。例如，不带开关的电力汇流条可以电联接到具有300V的电位的电池。1000A的最大电流(例如，基于电池特性)可以穿过不带开关的电力汇流条。因此，不带开关的电力汇流条可以被选择为高导电材料(例如，银，铜，金，铝等)，并且尺寸可以确定成最小化通过在不带开关的电力汇流条上传导300kW的功率负载而引起的热量。相反，传导较低功率负载(例如，12kW压缩机)的汇流条，例如辅助电力汇流条，可以尺寸确定成小于带开关的电力汇流条。在一些实施例中，每个汇流条(例如，汇流条102、104、106和108)可以经由电联接(例如，焊盘，电线，竖直互连件等)联接到一个或多个保险丝(例如，保险丝110和112)。相对于图3-5进一步讨论汇流条和保险丝之间的电联接。

图2示出了包括本文所述的配电系统的示例性电池壳体。电池壳体200被示出为具有串联连接的多个电池模块(例如，电池模块204、206、208和210)，多个汇流条(例如，汇流条212和214)，以及高压配电系统(例如，区域202中所示的高压配电系统100)。在一些实施例中，跨越多个电池模块的带最多正电的端子和多个电池模块的带最多负电的端子的电位超过300V。在一些实施例中，电池的带最多正电的端子和带最多负电的端子可以电联接到相应的汇流条(例如，汇流条212和/或汇流条214)。例如，电池壳体200可以包括不带开关的负端子汇流条(例如，汇流条212)和不带开关的正端子汇流条(例如，汇流条214)。不带开关的负端子汇流条和不带开关的正端子汇流条可以是在电池壳体200的区域202中示出的本文所述的高压配电系统(例如，高压配电系统100)的部件。

尽管在电池壳体200的最左侧示出了高压配电系统(例如，高压配电系统100)，但是高压配电系统可以位于电池壳体200的任何位置，而不脱离本公开的范围。例如，高压配电系统可以位于电池壳体200的最右侧位置，电池壳体200的顶部位置，或电池壳体200的中间的位置。在一些实施例中，高压配电系统100的位置可以基于与电池壳体200关联的电动车辆的特性，例如电池壳体200在电动车辆内的取向和/或(例如，用户或车辆维修人员)对电池壳体200的区域202的可及性来选择。在这样的实施例中，可以进一步选择高压配电系统100的位置以最小化电短路的风险(例如，由于电动车辆的碰撞或由于汇流条的不带开关的长度)。

在一些实施例中，可以基于期望的端子端和该端子端处的部件的电气特性来选择汇流条的尺寸(例如，延伸长度，宽度，厚度等)和布设。例如，充电端口或驱动单元连接器的位置可以在电池壳体的预定位置(例如，充电端口可以位于电池壳体的前部，而驱动单元连接器可以位于电池壳体的后部)。在这样的实施例中，汇流条可以从高压配电系统中的位置(例如，熔断的或未熔断的)布设到电池壳体中的位置(例如，充电端口或驱动单元连接器)。如示例性电池壳体200中所示，充电端口包括一个或多个接触器。

图3-5示出了根据本公开的范围的示例性高压配电系统的横截面图。图3示出了经由竖直互连件电联接到保险丝的层压汇流条的示例性横截面图。示例性横截面图300示出为具有多个层，包括绝缘层(例如，绝缘层306、308和310)和导电层(例如，导电层312和314)。绝缘层306、308和310可以包括多种电绝缘材料，例如橡胶，塑料，粉末涂料，热收缩等。在一些实施例中，在导电层(例如，导电层312和314)内的是一个或多个汇流条(例如，汇流条102、104、106、108、212或214)。在一些实施例中，除了导电部件之外，导电层312和314还包括绝缘部件。如上所述，汇流条可以电联接到多个电气部件。例如，导电层314中的汇流条可以电联接到与诸如空调压缩机的车辆附属部件关联的带开关的300V电力线。导电层312中的汇流条可以电联接到电池的不带开关的端子。例如，导电层312中的汇流条的延伸超过绝缘层的部分可以布设到300V电池的端子(例如，图2中所示的电池的串联连接)。导电层312中的汇流条的该部分可以使用任何合适的物理联接方法(螺栓，铆钉等)物理联接到电池的端子，并且可以借助于物理联接而电联接。

在一些实施例中，导电竖直互连件(例如，竖直互连件304)穿过高压配电系统的层，并且电联接到多个导电层中的一个(例如，导电层312或314)。在一些实施例中，可以选择竖直互连件的位置，使得竖直互连件不与任何其他导电层上的汇流条(例如，导电层312上的汇流条)相交。例如，可以选择竖直互连件304的位置，使得导电层312中的汇流条不会穿过竖直互连件304的位置，但是导电层314上的汇流条会穿过竖直互连件304的位置。因此，选自导电材料的互连件将电联接到导电层314上的汇流条，但是将不电联接到导电层312上的汇流条。

在一些实施例中，竖直互连件304穿过位于导电层312中的汇流条和位于导电层314中的汇流条两者的位置。在这样的实施例中，可以通过绝缘层306，导电层312和绝缘层308钻出孔。孔的壁可以涂覆有绝缘体以防止放置在孔中的任何导体和孔穿过的任何导电层(例如，导电层312)之间的电连接。在另一示例中，竖直互连件304在穿过某些层(例如，导电层312)时可以被绝缘以防止与汇流条的电联接。例如，竖直互连件可以涂覆有绝缘材料以防止竖直互连件与导电层312上的汇流条电联接，同时允许与导电层314上的汇流条电联接。因此，在该示例中，竖直互连件304仅与导电层314上的汇流条电联接。

在一些实施例中，竖直互连件304可以电联接到位于绝缘层(例如，绝缘层306)的表面上的焊盘(例如，焊盘316)。例如，竖直互连件304可以电联接到绝缘层306的顶部上的焊盘316。焊盘316可以提供用于保险丝302电联接到竖直互连件的区域(例如，经由焊接到焊盘316的保险丝保持器)。在一些实施例中，焊盘316是竖直互连件304的顶部。

图4示出了具有绝缘层406、408和410以及导电层412和414的示例性横截面图400。在一些实施例中，导电层312和314包括一个或多个汇流条(例如，汇流条102、104、106、108、212或214)。竖直互连件404示出为与绝缘层406和导电层412相交。

在一些实施例中，选择竖直互连件404的位置，使得竖直互连件404对应于导电层412中的汇流条的位置。从导电材料选择的竖直互连件将电联接到导电层412中的汇流条。由于竖直互连件404穿过到导电层412并且通过绝缘层408与导电层414绝缘，因此竖直互连件404电联接到导电层412而不是导电层414。在一些实施例中，竖直互连件404电联接到焊盘(例如，焊盘416)，所述焊盘电联接到一个或多个保险丝(例如，保险丝402)。

图5示出了具有两个导电层(例如，导电层506和508)，焊盘(例如，焊盘504)和保险丝(例如，保险丝502)的示例性横截面图500。在截面图500中，导电层506示出为具有与焊盘504的电联接。在这样的实施例中，可以选择焊盘504的位置，使得其对应于导电层506中的汇流条的位置。保险丝502可以经由与焊盘504的电联接而电联接到导电层506中的汇流条。

在横截面图500中，未示出物理绝缘层，例如图3和4中所示出的那些(例如，绝缘层306、308、310、406、408和410)。在横截面图500中，可以选择导电层506和导电层508之间的竖直间隔以最小化短路的风险。例如，可以选择导电层506和导电层508之间的距离，使得最小化或消除两个导电层之间的电弧的风险。在一些实施例中，多个保险丝可以经由汇流条上的焊盘电联接到汇流条。

图3-5中的导电层，汇流条，保险丝，绝缘层和电联接元件(例如，竖直互连件，焊盘等)的布置仅仅是示例性的。在不脱离本公开的范围的情况下，可以选择层，保险丝，电联接元件的任何数量以及层，保险丝或元件的任何配置。尽管将竖直互连件描述为竖直穿过系统各层的互连件，但是任何导电互连件都是可能的，只要它在汇流条和至少一个保险丝(例如，电线)之间提供导电连接即可。在一些实施例中，至少一个保险丝在不使用竖直互连件的情况下电联接到汇流条层(例如，将保险丝保持器的引脚焊接到汇流条的导电表面)。

尽管本文相对于300V的高压系统描述了配电系统，但是可以使用任何电压系统(例如，低压12V系统)和任何电流(例如，AC或DC)而不脱离本发明的范围。在一些实施例中，跨越两个汇流条的电位可以变化。例如，跨越第一汇流条和第二汇流条的电位可以为300V，并且跨越第三汇流条和第二汇流条的电位可以为12V。在这样的实施例中，第一汇流条可以电联接到电池模块，而第三汇流条电联接到输出12V电位的降压电路，例如变压器，调节器，分压器等。在这样的实施例中，降压电路可以经由降压电路的输入端子电联接到高功率电池模块(例如，具有至少300V的电位的模块)。降压电路可以经由电压降低电路的输出端子输出降低的电压(例如，小于14V的电压)。在一些实施例中，降压电路的输出端子电联接到第三汇流条。

在一些实施例中，多个汇流条包括具有非零电阻率的材料。尽管理想的汇流条的电阻率可以为零，但是用于构造汇流条的材料可以具有非零电阻率。例如，铜汇流条具有的电阻率可以低于铝汇流条的电阻率。由于非零电阻率，因此在汇流条的第一端子(例如，连接到电池模块端子的端子)和汇流条的第二端子(例如，连接到负载的端子)之间可能会出现可测量的压降。在这样的实施例中，可以选择汇流条的材料和尺寸，使得在联接到负载时，汇流条的第一端子和汇流条的第二端子之间的压降低于14V。

前述内容仅是对本公开的原理的说明，并且本领域的技术人员可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种修改。给出上述实施方案是为了说明而不是限制。除了本文明确描述的形式以外，本公开还可以采取许多形式。因此，需要强调的是，本公开不限于明确公开的方法、系统和设备，而是旨在包括以下权利要求精神之内的本发明的变型形式和修改形式。