具有密封件的电动车辆充电插头的制作方法

1.本公开涉及一种电连接器，并且更具体地涉及一种具有密封件的电动车辆充电插头。


背景技术：

2.电插头通常用于向电器诸如电烤箱和水壶以及电动车辆充电装置供电，其中一些电器比其他通电装置汲取更多的电流。常规电插头通常不包括针对较高电流汲取应用的保护机构，这种较高电流汲取应用可导致插头经受过热、熔融或燃烧。因此，传统的电插头可能被损坏并且可能导致不安全的状况。然而，添加保护机构增加了当电插头暴露于潮湿环境时湿气可进入插头、损坏保护机构并导致额外损坏和不安全状况的可能性。因此，需要改进电动车辆插头，特别是改进其中使用的密封件。


技术实现要素：

3.根据本公开的一个方面，提供了一种电动车辆充电插头，其包括两个插片，所述两个插片包括带电插片和中性插片，每个插片包括延伸超过所述插片的肩部部分；接地插销；面板；温度传感器，所述温度传感器用于监测所述带电插片、所述中性插片、或所述带电插片和所述中性插片两者的内部温度；数据电缆，所述数据电缆连接到所述温度传感器并且被配置为将温度数据传输到控制器，所述控制器不是所述插头的一部分并且与所述插头在物理上分离；以及外部模具，所述外部模具覆盖所述内部模具和所述面板的外表面。所述面板包括外表面以及形成在内表面上的多个凸起部分和降低部分，所述凸起部分中的一些凸起部分部分地形成槽，所述两个插片和所述接地插销延伸穿过所述槽，并且所述凸起部分中的一个或多个凸起部分形成定位在所述面板的面向内的表面上的支架；并且所述电动车辆插头还包括：壳体，所述壳体用于将所述温度传感器保持邻近所述支架并且邻近所述带电插片、所述中性插片、或所述带电插片和所述中性插片两者；第一密封件，所述第一密封件围绕所述两个插片中的每个插片和所述接地插销以及所述面板的所述面向内的表面形成，所述第一密封件由形成在所述槽内的凸缘支撑；第二密封件，所述第二密封件围绕所述两个插片中的每个插片和所述接地插销形成，并且以足以保护所述第一密封件免受与注射模制的第三密封件相关联的压力和热的方式覆盖所述第一密封件，所述第三密封件为内部模具上的形式，所述第三密封件至少覆盖所述第二密封件和所述面板的所述降低部分；每个肩部包括突片，所述突片接触围绕所述两个插片中的每个插片形成的所述第二密封件并且对所述第二密封件施加压力。
附图说明
4.在下文中将参考附图更全面地描述本公开的实施方案，其中：
5.图1示出了根据本公开的实施方案的电动车辆充电插头的分解透视图；
6.图2示出了图1的实施方案的桥接部件的分解透视图；
7.图3是图2的桥接部件的剖视图；
8.图4示出了图2的桥接部件在完全组装时的透视图；
9.图5示出了根据本公开的实施方案的电动车辆充电插头的分解透视图；
10.图6示出了图5的实施方案的桥接部件的分解透视图；
11.图7示出了图5的桥接部件在完全组装时的透视图；
12.图8是图5的桥接部件的剖视图；
13.图9示出了图7的桥接部件的内侧的透视图；
14.图10示出了根据本公开的实施方案的当应用内部模具时图1和/或图5的电动车辆充电插头的透视图；以及
15.图11示出了根据本公开的实施方案的当应用包覆模具时图1和/或图5的电动车辆充电插头的透视图。
具体实施方式
16.本公开描述了一种改进的电动车辆充电插头，该电动车辆充电插头能够准确地监测插头的温度并且将温度数据传送到该插头外部的控制器，该控制器在插头过热时能够切断到插头的电力。一旦电插头的温度超过预先确定的阈值，控制器可自动切断电路，以便避免损坏电插头并产生不安全状况。由于电动车辆插头可能暴露于室外环境条件，包括浓雾、雾、大雨、暴雨、雪等，因此需要额外的密封部件以确保湿气不能进入插头并导致短路或使温度感测装置失效。
17.根据本公开的一个方面，提供了一种电动车辆充电插头，其包括用于监测电动车辆插头的内部温度的至少一个温度传感器。该电动车辆充电插头还包括将温度数据传送到物理上分离的控制器的数据电缆。该电动车辆充电插头还包括用于接纳所述至少一个温度传感器的壳体或保持件，其中该壳体/保持件能够被嵌入在该电动车辆插头的内部模具内。第一密封件可以密封至少一个插销/插片与面板或桥接板之间的接合处。第二密封件可密封所述至少一个插销/插片与面板或桥接板之间的接合处以及所述至少一个插销/插片与内部模具之间的接合处两者。由内部模具提供的第三密封件密封电动车辆插头的整个内部。
18.在一个实施方案中，第一密封件可以由垫圈和/或冷熔粘合剂的组合形成，该垫圈和/或冷熔粘合剂围绕插销或插销/插片与单独的环或帽之间的接合处形成。在一个实施方案中，第二密封件可以由单独的环或帽和插片的将环或帽压在第一密封件上的上部部分形成。在一个实施方案中，第二密封件可以由单独的环或帽形成。
19.在一个实施方案中，所述至少一个温度传感器可以由容纳在pcba灌封件内的印刷电路板组件(“pcba”)上的集成电路温度传感器提供。在一个实施方案中，所述至少一个温度传感器可以由容纳在高导热陶瓷壳体内的热敏电阻提供，该陶瓷壳体被定位成围绕插片的上部部分并且靠近插片的上部部分。
20.虽然实施方案描述了三插销电动车辆插头，但是应当理解，本公开不限于这种类型的插头。任何类型的电动车辆充电插头可受益于本文所公开的相同改进，包括在主插头中具有多于三个插销的那些，诸如sae j1772、iec类型2、tesla和chademo，以及在多个插头部件中具有插销的电动车辆插头，包括sae j1772 ccs和iec类型2ccs。本发明中的电插头
还可用于任何电压标准的插头以及支持两个或更多个电压标准的插头。电插头可以是任何形状、尺寸和类型，诸如类型a和c-n。
21.当参考在每个附图中示出的元件时，对应于每个元件的编号标记的首位数字将与该元件在其中首先讨论并最佳地示出的附图相对应。例如，如果首先参考图1讨论元件，则该元件的标记将遵循格式1nn，并且当提及首先参考图2讨论的元件时，该元件的标记将遵循格式 2nn等。
22.图1示出了根据第一实施方案的电动车辆充电插头100的实施方案的分解透视图。电动车辆充电插头100包括面板102，在该面板内形成有足以与电动车辆充电插头100的插销106 和/或插片108相对应的多个槽104。插销106和/或插片108可以由任何合适的材料诸如黄铜形成。面板102可以由任何合适的材料制成，包括聚丙烯(“pp”)、聚对苯二甲酸丁二酯(“pbt”) 和聚碳酸酯(“pc”)。面板102的槽104中的每个槽可以被独特地成形，以紧密地匹配插入槽104中的插销106和插片108的部分的形状。
23.参考图2至图4，槽104可以形成在面板102的面向内部的侧面或表面内。面板102的面向外部的侧面或表面103将面向电源插座(未示出)，电动车辆充电插头100在供电循环期间将连接到该电源插座。这些槽104中的每个槽可以由面板的凸起区域或部分202形成，以便利用面向内部的壁形成与每个插销106或插片108配合的中心开口200。面向内部的壁可被构造成比对应的插销106或插片108的圆周稍大，使得插销或插片紧密地装配在槽104 的中心开口200内。每个槽104的凸起部分202可包括多个突出和凹陷区域204，并且形成多个降低部分，所述多个降低部分在面板102内形成角落和裂缝，这些角落和裂缝在形成内部模具时可由内部模具110的材料填充，如本文进一步所述。用内部模具110填充面板102 的角落和裂缝形成电动车辆充电插头100的内部的第三密封件(第一密封件和第二密封件将在下面描述)以防止湿气。
24.密封件112和114可以是分别围绕插销106和插片108的另外的密封部分定位的垫圈或冷熔粘合剂，作为防止湿气进入电动车辆充电插头100的第一密封件。插销106或可用于电动车辆充电插头100中的任何其他类似成形的插销型部件可包括两个凸起的金属环208，这两个凸起的金属环可包括围绕每个环的周边形成的突片和槽，以改善插销与面板102的材料的接合并防止插销106在使用期间移动。密封件112可以是o形环类型的垫圈，其紧密地装配在两个环200之间形成的间隙内，并且延伸超过环208的周边，以确保与面板102的材料的良好密封接合。环208和密封件112可以由形成在插销106的槽104内的凸缘支撑。密封件112可由任何合适的材料形成，包括冷熔体、腈、氯丁橡胶、乙烯丙烯、硅树脂、碳氟化合物和ptfe。密封件112可被构造成适于与插销106和面板102的材料接合并形成紧密的防潮第一密封件的任何形状。
25.密封件114可以由冷熔体或与金属或塑料表面具有良好粘附性的任何其他合适的粘合剂材料形成。密封件114可以形成为与形成在插销106(如果与插销一起使用)和插片108的槽104内的凸缘300的形状相匹配的形状。取决于对应槽104的凸缘300的形状和尺寸，该形状可以是圆柱形、三维矩形、多边形或不规则形状。密封件114可以在插销106(如果围绕插销使用)或插片108和面板102的材料之间形成紧密的防潮第一密封件。插销的密封件 112同样可以形成插销和面板102的材料之间的第一密封件。
26.如图3所示，由pp、pbt、pc或另一种合适材料形成的塑料环或帽116可被定位在每
个槽104内的每个冷熔粘合剂114的顶部。塑料环或帽116的形状可以是圆柱形、三维矩形、多边形或不规则形状，这取决于对应槽104的凸缘300的形状和尺寸，使得其与冷熔粘合剂和/或垫圈112的形状相匹配。插销106的环或帽116也可搁置在两个金属环208的上环的顶部上。内部模具110可以由与塑料环或帽116和面板102相同的材料形成。为面板102、环或帽116和内部模具110使用相同的材料确保这些部件之间非常好的粘结性能，这有助于进一步密封电动车辆充电插头100。
27.内部模具110可以在电动车辆充电插头100的制造期间注射模制。在内部模具的熔融塑料以液态注射时，环或帽116和面板102可处于固态，使得环或帽116和面板102被内部模具110的塑料覆盖。内部模具110的塑料可以在高压和高温下注射，以确保内部模具的熔融塑料材料完全填充面板102和其他内部部件的所有角落和裂缝。通过填充面板102的角落和裂缝并且覆盖电动车辆充电插头100的其他内部部件，包括环或帽116，内部模具110可以在环或帽116与插销106和插片108之间形成第三密封件。环或帽116可具有足以覆盖原本可能暴露的所有冷熔粘合剂或垫圈的形状。足以覆盖所有冷熔粘合剂或垫圈的形状可具有确保覆盖所有冷熔粘合剂或垫圈的厚度。环或帽116还可具有足以(即足够高)形成用于密封件112或114的绝缘和/或保护盖的高度，该绝缘和/或保护盖防止密封件在注射内部模具110 塑料期间完全熔融。在该实施方案中，插片108的环或帽116因此可以形成电动车辆充电插头100的第二密封件。
28.插销诸如插销106的环或帽116可包括锁定突片218。面板102可包括形成中心开口200 的面向内部的壁中的侧开口400。侧开口可被构造成接纳锁定突片，然后该锁定突片可被下压并旋转，使得锁定突片在面板102的桥接部分302下方移动，以便将环或帽116锁定在适当位置并在密封件112上施加压力，由此提高第一密封件的有效性。插销106的环或帽116 还可具有足以保护密封件112在注射时免受内部模具的压力和热影响的形状和高度。在该实施方案中，插销106的环或帽116因此可以形成电动车辆充电插头100的第二密封件。
29.插片108中的每个插片或可用于电动车辆充电插头100中的任何其他类似成形的插片型部件可包括支架部分210和肩部部分212。肩部部分212可延伸超过每个插片108的插片部分214并且与面板102的材料配合，以确保插片108不能从电动车辆充电插头100被牵拉并且防止插片108在使用期间移动。插片108可通过肩部部分接合或可彼此分离。肩部部分212 还可经由插片部分214的顶部的一侧或两侧上的突片216延伸。突片216可接触每个环或帽 116的顶部，以便保持环或帽116压靠在冷熔粘合剂114上并进一步形成第二密封件。
30.面板102还可以包括形成在面板材料中的背板220，该背板被构造成保持印刷电路板组件(“pcba”)222，该印刷电路板组件被容纳在灌封壳体(也称为pcba灌封件224)内。灌封壳体224可以由pp、pbt或pc形成，并且被成形为保持pcba 222，pcba可以包括集成电路温度传感器。为了保护pcba 222免受注射的内部模具的热和压力的影响，pcba 222 可以由灌封壳体224内的保护性灌封化合物覆盖。灌封化合物可以是树脂，诸如使用低压模制和短加工模制周期的聚酰胺和聚烯烃热塑性塑料。在一个实施方案中，灌封化合物可以是 henkel loctite technomelt pa6208或om646(以前商标为macromelt)，或是环氧树脂、聚氨酯或硅树脂化合物。
31.pcba 222的集成电路温度传感器可以被配置为经由数据电缆226将包括温度数据的模拟信号或数字信号传输至控制器(未示出)，该控制器不是电动车辆充电插头100的一
部分并且与电动车辆充电插头在物理上分离。数据电缆226可以由屏蔽电噪声的屏蔽件包裹，以便住准确地捕获和传送温度数据。控制器可以是电力系统的一部分，电动车辆充电插头100 的电缆诸如电缆1100连接到该电力系统，并且该电力系统向电动车辆充电插头100供应电压和电流。当由pcba 222提供的温度数据指示电动车辆充电插头100内的温度已经超过温度阈值时，控制器可以使电力系统停止向电动车辆充电插头100提供电压和电流。
32.将控制器与电动车辆充电插头100完全在物理上分离是本发明的重要安全特征。一些现有插头和电缆系统将控制器定位成与插头分离，但在靠近插头的电缆上。如果在插头内发生电短路并且控制器足够靠近插头从而被损坏，则控制器可能不能停止电力系统继续提供电压和电流。这对于在高于标准110额定电压下操作的一些电动车辆插头可能是特别成问题的。
33.带电电缆、中性电缆和接地电缆228，连同数据电缆226，可以被容纳在电缆护套230内并且靠近插销106、插片108和pcba 222定位，在该点处它们彼此分离以用于连接到电动车辆充电插头100的它们相应的部件。电缆护套230可延伸穿过内部模具110的上开口118。内部模具110还包括锁定台阶特征部120，该锁定台阶特征部与包覆模具122的对应支架121 配合，并且防止包覆模具122与内部模具110分离。内部模具110和包覆模具122两者包括在内部模具和包覆模具122的任一侧上的抓握凹口124，以使电动车辆充电插头100的用户能够在使用时改进其对插头的抓握。包覆模具可由热塑性弹性体(“tpe”)或热塑性聚氨酯 (“tpu”)或另一种合适的材料形成。包覆模具的上部部分可被构造成具有柔性部分126。电缆护套230也可以由tpe或tpu或另一种合适的材料形成，这导致与相同材料的包覆模具的良好粘结性能。
34.本文所公开的电动车辆充电插头100密封系统和方法满足ip67防水等级，这意味着电动车辆充电插头100％地受到保护而免受固体物诸如灰尘和沙子的影响，并且已经在15cm至 1m的水下测试工作至少30分钟。本文所公开的电动车辆充电插头100密封系统和方法还满足高达ipx9k防水等级的更高的防水级别(waterproof ration)，这意味着该电动车辆充电插头在近距离范围内抵抗高压、高温喷雾。
35.图5至图9示出了电动车辆充电插头500的另一实施方案，其类似于上述实施方案，但是包括热敏电阻而不是pcba 222。在该实施方案中，如最初在图5中所示，使用桥接板502 代替面板102。插销504和插片506延伸穿过桥接板502，桥接板包括面向外部的侧面和面向内部的侧面。插销504和插片506中的每一者包括类似于插销106成形的上部部分607，其中每个上部部分包括类似于金属环208的两个凸起金属环，所述两个凸起金属环可包括围绕每个环的周边形成的突片和槽，以改善插销或插片与桥接板502的材料的接合并防止插销504 或插片506在使用期间移动。密封件508可以是垫圈或粘合剂，可以紧密地装配在两个环之间形成的间隙内，并且延伸超过环的周边，以确保与桥接板502的材料的良好密封接合。密封件508可由任何合适的材料形成，包括腈、氯丁橡胶、乙烯丙烯、硅树脂、碳氟化合物和 ptfe。密封件508也可由冷熔粘合剂或对金属或塑料表面具有良好粘附性的任何其他合适材料形成。密封件508可被构造成适于与插销504、插片506和桥接板502的材料接合并形成紧密的防潮第一密封件的任何形状。
36.由pp、pbt、pc或另一种合适的材料形成的环或帽510可被定位在金属环的上金属环的顶部上。塑料环或帽510的形状可以是圆柱形或其他形状，这取决于由桥接板502的每
个对应槽的每个凸起部分602的侧面形成的凸缘800的形状和尺寸，使得其与垫圈508的形状匹配。内部模具512可以由与塑料环或帽510和桥接板502相同的材料形成并注射模制。在电动车辆充电插头500的制造期间，当内部模具512的熔融塑料材料以液态注射时，环或帽 510和桥接板502可以处于固态。内部模具512可在高压和高温下注射，以确保内部模具的材料完全填充桥接板502和其他内部部件的内部区域，并且在环或帽510与插销504和插片 506之间形成第三密封件。环或帽510可具有足以覆盖原本可能暴露的所有垫圈或冷熔粘合剂的厚度，并且具有足够高的高度以形成用于垫圈508或冷熔粘合剂的绝缘或保护盖。因此，插片506的环或帽510可以形成电动车辆充电插头500的第二密封件。
37.尽管在图5至图9中没有示出，但是环或帽510中的每一者还可以包括类似于锁定突片 218的锁定突片。桥接件502的每个凸起部分602可包括与形成中心开口200的面向内部的壁中的侧开口400类似的侧开口。侧开口可被构造成接纳锁定突片，然后可旋转该锁定突片，使得锁定突片在类似于面板102的桥接部分302的桥接部分下方移动，以便将环或帽116锁定在适当位置。
38.负温度系数(“ntc”)或正温度系数(“ptc”)热敏电阻514(一种电阻随温度升高而减小或增大的电阻器)可被定位在围绕每个插片506的上部部分的壳体516中。壳体516可以由陶瓷制成。陶瓷可以是高导热陶瓷，诸如氮化铝、碳化硅和氧化铝。其他导热陶瓷包括氧化铍和氮化硼等。高导热陶瓷材料可用于辅助由热敏电阻514进行的热传感。壳体516将热敏电阻514耦接到对应的插片506，以确保由插片产生的热有效地传递到热敏电阻514。如果不使用高导热陶瓷，则当注射内部模具时，内部模具的塑料材料可在插片506和热敏电阻514 之间形成绝缘屏障。陶瓷壳体516的使用确保了内部模具512不会在插片506和热敏电阻514 之间形成绝缘屏障。
39.数据电缆518可以连接到每个热敏电阻514并且被配置为将包括温度数据的模拟信号传输到控制器(未示出)，该控制器不是电动车辆插头的一部分并且与电动车辆插头在物理上分离，如在此先前所解释的。当由热敏电阻514提供的温度数据指示电动车辆充电插头500 内的温度已经超过温度阈值时，控制器可以使电力系统停止向电动车辆充电插头500提供电压和电流。
40.带电电缆、中性电缆和接地电缆510，连同数据电缆518，可以被容纳在电缆护套522内，直到它们靠近插销504、插片506和热敏电阻514，在该点处它们彼此分离以用于连接到电动车辆充电插头500的它们相应的部件。电缆护套522延伸穿过内部模具512的上开口524。内部模具512还包括锁定台阶特征部528，该锁定台阶特征部与包覆模具532的对应支架530 配合，该对应支架防止包覆模具532与内部模具512分离。内部模具512和包覆模具532两者包括在内部模具和包覆模具的任一侧上的抓握凹口534，以使电动车辆充电插头500的用户能够在使用时改进其对插头的抓握。包覆模具可以由tpe或tpu或另一种合适的材料形成。包覆模具的上部部分可被构造成具有柔性部分126。电缆护套522也可由tpe或tpu或另一种合适的材料形成，以便确保与相同材料的包覆模具的良好粘结性能。
41.如图6至图9中进一步所示，桥接板502可包括支架902和904，支架被构造成与每个保持件516配合并将保持件相对于对应插片506的上部部分保持在适当位置。支架902和904 可以是半圆形，如图9中更完整地示出的。如图8所示，保持件516部分地搁置在对应的环或帽510上以将环或帽510保持在适当位置并形成电动车辆充电插头500的第二密封件，并且
部分地搁置在支架902/904的上表面上。支架902和904的高度略高于凸起部分602的高度，以便在每个保持件516下方形成开口700。开口700可以用作如上所述的角落和裂缝，该角落和裂缝可以由于内部模具形成期间的加压而填充有内部模具512的材料，这种填充用于将所有内部部件保持在适当位置并且形成电动车辆充电插头500的第三密封件。
42.图10示出了完全组装的电动车辆充电插头100/500，其中仅暴露了内部模具120/512并且具有电缆1100。图11示出了完全组装的电动车辆充电插头100/500，其中仅暴露了包覆模具122/532并且具有电缆1100。
43.本文所公开的电动车辆充电插头500密封系统和方法满足ip67防水等级，这意味着电动车辆充电插头100％地受到保护而免受固体物诸如灰尘和沙子的影响，并且已经在15cm至 1m的水下测试工作至少30分钟。本文所公开的电动车辆充电插头500密封系统和方法还满足高达ipx9k防水等级的更高的防水级别，这意味着该电动车辆充电插头在近距离范围内抵抗高压、高温喷雾。
44.应当理解，本文讨论的密封系统和方法不限于所描述的实施方案，并且可以应用其他这样的密封系统和方法来在插头的各种元件例如插销、桥接件、电缆、电缆管、导线绝缘层、壳体和热敏电阻之间形成密封件和/或附接件。虽然已经描述了某些实施方案，但是这些实施方案仅以示例的方式呈现，并且不旨在限制本文所公开的本发明的范围。例如，在不脱离本公开的精神的条件下，取决于各种插头类型、嵌入在电插头中的温度传感器(诸如热敏电阻) 的数量、包含温度传感器的壳体的构造、以及用于组装电插头的过程可以具有变型。实际上，本文所描述的本公开可以以多种其他形式体现；此外，在不脱离本文所公开的本发明的精神的情况下，可以对这里描述的实施方案的形式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入本文公开的某些发明的范围和精神内的这些形式或修改。