车辆充电端口的制作方法

专利检索2022-05-11  2



1.本公开涉及用于将电动车辆耦合至充电站的充电端口,并且更具体地涉及充电端口内的部件之间的内部连接。


背景技术:

2.电动化动力传动系统可以包括发动机和电机。由发动机和/或电机产生的扭矩(或动力)可以通过变速器传递到从动轮以推进车辆。牵引电池为电机供应能量。车辆可以包括被配置为从充电站接收电力的充电端口。


技术实现要素:

3.根据一个实施例,一种车辆充电端口组件包括壳体,所述壳体具有被配置为耦合至充电站耦合器的端口。所述端口包括多个端子和后盖,所述后盖附接至所述壳体的后侧并且限定接收所述端子的开口。所述端口还包括导线,每根导线连接至所述端子中的一个;以及密封件,每个密封件环绕所述导线中的一根并且设置在所述开口中的对应一个中。
4.根据另一个实施例,一种车辆充电端口组件包括:壳体,所述壳体具有:前侧,所述前侧限定被配置为耦合至充电站耦合器的端口;后侧;以及从所述端口延伸至所述后侧的多个端子插座。多个端子组件接收在所述端子插座中。每个所述端子组件包括:管脚,所述管脚具有被配置为电连接至耦合器的尖端部分;基部;连接至所述基部并从所述后侧延伸出来的汇流条;以及密封件,所述密封件环绕所述管脚并密封地设置在所述端子插座内。后盖附接至壳体的所述后侧并且具有连接器基座,所述连接器基座限定开口和内部,所述内部将所述汇流条接收在其中。连接器插头被配置为连接至所述连接器基座。所述插头包括:多个插座,所述多个插座可延伸到所述内部中并被配置为在其中接收所述汇流条;导线,每根导线均连接至所述插座中的一个;多个密封件,每个密封件限定单个孔,所述单个孔仅接收穿过其中的所述导线中的一根;以及多个密封盖,每个密封盖将所述密封件中的相关联的一个固定在所述插头内。
5.根据另一个实施例,一种车辆充电端口组件包括壳体,所述壳体具有被配置为耦合至充电站耦合器的端口。所述端口具有多个交流(ac)端子组件,每个端子组件包括被配置为耦合至所述耦合器的近端和从所述壳体的后侧突出的远端。后盖附接至所述壳体的所述后侧并且包括连接器基座,所述连接器基座限定开口和内部,所述内部在其中接收所述远端。ac插头被配置为连接至所述连接器基座。所述插头包括多根导线,所述导线各自与所述端子组件中的一个相关联;以及多个密封件,所述密封件各自限定单个孔,所述单个孔仅接收穿过其中的所述导线中的一根。
附图说明
6.图1是插电式混合动力电动车辆的图示,其示出了传动系和能量存储部件。
7.图2是根据一个或多个实施例的示例性车辆充电端口的正视图。
8.图3是车辆充电端口组件的分解透视图。
9.图4是车辆充电端口组件的管脚组件的透视图。
10.图5是另一个车辆充电端口组件的分解透视图。
具体实施方式
11.本文中描述了本公开的各实施例。然而,应理解,所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制;一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此,本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的,而仅是解释为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解,参考附图中的任一附图示出和描述的各个特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而,对于特定的应用或实施方式,可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
12.图1描绘典型的插电式混合动力电动车辆(hev)。典型的插电式混合动力电动车辆12可包括机械地连接至混合动力变速器16的一个或多个电机14。电机14可能够作为马达或发电机进行操作。另外,混合动力变速器16机械地连接至发动机18。混合动力变速器16还机械地连接至驱动轴20,所述驱动轴机械地连接至车轮22。当发动机18打开或关闭时,电机14可以提供推进和减速能力。电机14还用作发电机,并且可通过回收通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机14还可提供减小的污染物排放,因为混合动力电动车辆12可在某些条件下以电动模式操作。
13.牵引电池或电池组24存储可以由电机14使用的能量。车辆电池组24通常提供高压dc输出。电池组24电连接至一个或多个电力电子模块26。电力电子模块26还电连接至电机14,并提供在电池组24与电机14之间双向传递能量的能力。例如,典型的电池组24可提供dc电压,而电机14可能需要三相ac电流起作用。电力电子模块26可将dc电压转换为如由电机14所需要的三相ac电流。在再生模式中,电力电子模块26可将来自充当发电机的电机14的三相ac电流转换为由电池组24需要的dc电压。本文的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆而言,混合动力变速器16可以是连接至电机14的齿轮箱,并且发动机18可以是不存在的。
14.除了提供用于推进的能量之外,电池组24还可为其他车辆电气系统提供能量。典型的系统可包括dc/dc转换器模块28,所述dc/dc转换器模块将电池组24的高压dc输出转换成与其他车辆负载兼容的低压dc供应。诸如压缩机和电加热器的其他高压负载可在不使用dc/dc转换器模块28的情况下直接连接至高压。在典型的车辆中,低压系统电连接至辅助12v电池30。
15.车辆12可以是电动车辆或插电式混合动力车辆,其中电池组24可以通过外部电源35再充电。外部电源35可为至电气插座的连接。外部电源35可电连接至电动车辆供电装备(evse)38。evse 38可以提供用于调节和管理电源35与车辆12之间的能量传递的电路和控制。外部电源35可向evse 38提供dc或ac电力。evse 38可具有充电耦合器40,以用于插入到车辆12的充电端口34中。充电端口34可为被配置为将电力从evse 38传递到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电连接至充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块可调节
从evse 38供应的电力以向电池组24提供适当的电压和电流水平。电力转换模块32可与evse 38介接,以协调向车辆的电力输送。evse耦合器40可以具有管脚,所述管脚与充电端口34的对应管脚配合。
16.evse 38可以被设计成向车辆12提供ac或dc电力。在具有ac和dc能力的evse 38之间可能存在耦合器40和充电协议的差异。提供dc电力可能需要与ac连接不同的安全措施。evse 38也可以被设计为提供两种类型的电力。evse 38可能够提供不同水平的ac或dc电压。
17.所讨论的各种部件可以具有一个或多个相关联的控制器以控制和监测部件的操作。控制器可以经由串行总线(例如,控制器局域网(can))或经由分立的导体进行通信。
18.evse 38和充电端口34可以遵从工业标准,例如sae j1772。充电端口34可以仅包括ac管脚或dc管脚,或者可以是具有ac管脚和dc管脚的组合端口。ccs combo 2是组合充电端口的示例性配置。它包括根据sae j1772的ac管脚和两个额外的被配置为dc快速充电的dc管脚。
19.图2示出了车辆充电端口34的正视图(外侧)。充电端口34包括被支撑在车辆的车身面板上的壳体36。车辆可以包括在不使用时保护充电端口34免受外界影响的挡板或其他覆盖物。充电端口34包括被配置为接收充电站的耦合器的插口39。所示的插口39包括ac连接41和dc连接42。ac连接41可以遵从标准sae j1772,并且包括线路管脚44、线路或公共管脚46、接地管脚48、接近管脚50和导频管脚52。管脚44和46用于在充电站和车辆之间传递高压电力,并且管脚50和52用于通信等。每个管脚可以设置在插座54内,例如圆柱形开口,所述插座被设计成接收电荷耦合器40的插脚。dc连接42可以包括一对高压dc管脚56和58。所述管脚可以是公管脚或母管脚。管脚也可以称为端子。
20.这些管脚中的每一个都必须连接至一个或多个车辆线束的对应导线上,使得在端口34处接收到的电力和信号被导引到车辆的适当车载模块。将导线直接连接至管脚是一个繁琐的过程,并且对于批量生产而言效率不高。以下附图和相关文本公开了一种改进的车辆充电端口,其简化了管脚与一个或多个线束之间的连接,从而提高了制造效率并减少了缺陷。
21.参考图2和图3,充电端口34的壳体36包括前侧62(外侧)和后侧64(内侧)。插口39形成在前侧62上。壳体36限定多个开口66,所述开口在其中接收管脚。开口从后侧64延伸到前侧62。在所示的实施例中,壳体36限定七个开口,然而开口的数量将取决于管脚的数量,在其他实施例中,管脚的数量仅可以是用于ac充电端口的五个管脚或用于dc充电端口的两个管脚。开口66可以是圆柱形的并且由侧壁68限定。开口66虽然从前侧到后侧连续,但是在轴向70上可以具有变化的尺寸、形状、直径等。例如,开口66可以在后侧64处具有比在前侧62处更大的直径,以产生用于管脚的座。管脚可以从后侧64安装在壳体36中。
22.参考图4,示出了根据一个实施例的ac管脚44、46和接地管脚48的详细视图。代表性的管脚44被示为具有细长的圆柱形主体72的公管脚,所述细长的圆柱形主体被配置为接收在充电站耦合器的对应的母管脚中。然而,在其他实施例中,管脚44可以是母管脚。主体72包括形成管脚的远端的尖端74和形成管脚的近端的基座76。尖端74被配置为与耦合器的对应配合管脚接合。
23.密封件80接收在每个管脚上。即,每个管脚具有其自己的专用密封件。密封件80被
设计成密封地接合在管脚和壳体的开口66之间。密封件80可以是环形的,其具有外周表面82和限定中心孔86的内周表面84。孔86的内径近似于管脚的直径,而外径则近似于开口66的直径。当通过孔86接收管脚时,孔86的内径可以略小于管脚的直径,从而形成适贴配合,并且密封件80的外径可以略大于开口66的直径。尽管密封件80被示出为环形的,但是在其他实施例中,密封件80可以具有不同的形状。例如,密封件可以具有矩形主体。
24.汇流条90连接至管脚44、46、48。每个汇流条90可以通过焊接、钎焊等方式连接至对应管脚的基座76。汇流条90可以是扁平的金属条(有时称为刀片式端子),其具有连接至管脚的突片部分92和被配置为与对应的电插座接合的端部94。汇流条90可以具有任何合适的形状,诸如直的、l形的、弯曲的、成角度的等。组装的管脚、密封件和汇流条可被称为管脚组件93或端子组件。
25.再次参考图3,信号管脚50、52也可以是具有细长圆柱形主体的公管脚。管脚50、52小于ac管脚44、46和接地管脚48,因为管脚50、52被设计用于低压。每个管脚50、52具有对应的密封件96,所述密封件将管脚50、52固定在它们相应的开口60中。除了减小尺寸以匹配较小的管脚和较小的开口之外,密封件96可以与上述密封件80相同或相似。管脚50、52具有被配置为与耦合器接合的尖端部分98和被配置为与印刷电路板102配合的基部100。
26.充电端口34包括后盖110,所述后盖连接在壳体36的后侧64上。后盖110密封充电端口34,并提供用于将充电端口36(其可以作为模块包装)连接至一个或多个车辆线束的特征件。例如,盖110可以限定用于ac管脚44、46和接地管脚48的连接器基座112。连接器基座112可以从盖110向后突出,从而形成内部腔体114,所述内部腔体在其中接收管脚组件93。汇流条90以间隔开的布置被布置在内部腔体114中,使得它们可以连接至对应的插座。连接器基座112被配置为连接至连接器插头116,所述连接器插头连接至车辆的线束中的一个。插头116包括被配置为与连接器基座112接合的插头主体118。例如,基座112和插头116可包括用于将这两半固定在一起的特征件。主体118可以限定支撑件,所述支撑件固定端子120。
27.在所示的实施例中,插头116包括三个端子以与三个端子组件93匹配。当端子组件93包括母端子时,端子120可以是母端子(如图所示)或公端子。每个端子120均连接至线束的对应导线122。导线122和/或端子120通过密封件124密封在插头主体118的后侧上。密封件124限定中空的中心126,所述中空的中心的尺寸被设置为接收穿过其中的对应导线122。密封件124可以位于导线122或端子120的后部上。密封件124还包括被配置为密封至插头主体118的外周边128。每根导线122可以包括专用的密封件124,其易于制造。每根导线122还可包括相关联的密封盖130。因此,在所示的实施例中,插头116包括三个密封盖130。每个密封盖130可限定中空的中心,所述中空的中心被配置为接收穿过其中的导线;以及用于将密封盖130附接至主体118的后侧的夹具。具有专用的密封盖130也使得制造容易。
28.在某些以前的设计中,线束的导线直接通过钎焊或焊接连接至ac/接地管脚。与具有可以完全形成然后插入线束的充电端口模块相反,这需要将充电端口与线束组装在一起。事实证明,将充电端口与线束组装起来很困难,因为这需要工人将导线穿过多个子组件,将导线附接至管脚,然后将多个子组件向下滑回到导线上,以便将后盖附接至前壳体。有时这会导致其他不希望有的缺陷方面的断线。充电端口34和插头116之间的上述连接器连接大幅改善了可制造性。在本公开的设计中,充电端口34可以完全形成为模块,然后通过连接器将所述模块连接至线束。
29.后盖110还限定第二连接器基座140,所述第二连接器基座被配置为连接至与导频和接近控制电路相关联的另一个连接器插头142。电路板102包括突出到由连接器基座140限定的腔中的插脚144。这些插脚144与连接器插头142的对应插座接合。
30.充电端口34具有用于dc管脚56和58的dc子组件149。dc管脚56、58中的每一个都包括细长的圆柱形主体150,所述圆柱形主体包括被配置为与耦合器的对应管脚接合的尖端152以及基座154。基座的直径可以大于尖端的直径。与其他管脚类似,每个dc管脚都包括专用密封件156,所述专用密封件环绕基座154并且被配置为与壳体36的开口66密封地接合。汇流条160附接至dc管脚56、58的基座154。汇流条160可以通过紧固件或诸如焊接、钎焊、夹具、过盈配合等其他连接手段来进行连接。汇流条160附接至车辆的另一线束的导线162。可以通过钎焊、焊接或其他手段将导线连接至汇流条160。
31.外壳164在dc管脚56、58和汇流条上方附接至后盖112。外壳164可包括具有限定开口(不可见)的突起167的前侧166,所述开口被配置为在其中接收dc管脚56、58。突起167可以是从前侧突出并且被配置为与盖110的dc开口171连接的圆柱形套筒。dc开口171可以由从盖110的后侧突出的圆柱形套筒172限定。套筒172和突起167可伸缩地连接。外壳164还限定用于导线162的出口174。出口174可以由密封件170和密封盖173封闭。每根导线162具有专用密封件170和专用密封件盖173。这有助于dc子组件149的组装。密封件170可以限定中空的中心175,所述中空的中心被配置为接收穿过其中的导线162;以及与外壳164接合的周边176。密封盖173还在导线162延伸处限定中空的中心178。密封盖173包括被配置为与外壳164接合以将密封件和密封盖固定在适当位置的特征件。
32.dc子组件149不是真正的连接器连接,而是可插入已经形成的充电端口模块中。通过首先将dc管脚56、58插入后盖的开口171中并穿过对应的开口66和壳体36,可以将dc子组件149组装到充电端口34。分别地,导线162穿过盖173、密封件170和外壳164。导线162然后可以连接至汇流条160。汇流条160然后可以附接至dc管脚的基座154,此时,外壳164可以附接至后盖110。然后可以拉紧导线162,以消除外壳164内的多余松弛。一旦将导线162适当地定位并且将外壳164适当地附接至盖110,则密封件170沿着导线滑动以被安置在出口174处并且盖173被附接以完成组装。
33.图5示出了另一车辆充电端口组件200。为简便起见,将不再讨论共有部件。组件200在ac管脚和线束204之间包括不同的连接。在该实施例中,后盖206包括用于ac线路管脚214、ac中性管脚216和接地管脚218的三个套筒208、210和212。套筒限定孔220,所述孔接收穿过其中的管脚。管脚连接至线束204的连接器222。线束204的所示部分具有与ac和接地管脚214、216、218相关联的三根导线224。每根导线224穿过副锁226、导线密封件228和应力消除夹具230。锁226和密封件228与孔220安置在一起,并且夹具230设置在套筒的外径上方。盖232设置在套筒、锁226、密封件228和导线224上方。盖232包括前开口234和后开口236。
34.上述充电端口组件提供了简化的组装过程,所述过程更具有成本效益、更易于生产并限制了缺陷。
35.虽然上文描述了示例性实施例,但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语,并且应理解,在不脱离本公开的精神和范围的情况下,可以做出各种改变。如先前所述,各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例可能已经被描述
为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式,但是本领域普通技术人员认识到,可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性,这取决于具体应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此,就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内,并且对于特定应用来说可能是期望的。
36.根据本发明,提供了一种车辆充电端口组件,其具有:壳体,所述壳体包括:前侧,所述前侧限定被配置为耦合至充电站耦合器的端口;后侧;以及从所述端口延伸至所述后侧的多个端子插座;多个端子组件,所述多个端子组件接收在所述端子插座中,每个所述端子组件包括:管脚,所述管脚具有被配置为电连接至所述耦合器的尖端部分;基部;连接至所述基部并从所述后侧延伸出来的汇流条;以及密封件,所述密封件环绕所述管脚并密封地设置在所述端子插座内;后盖,所述后盖附接至所述壳体的所述后侧并且包括限定开口和内部的连接器基座,所述内部在其中接收所述汇流条;以及连接器插头,所述连接器插头被配置为连接至所述连接器基座,所述插头包括多个插座,所述多个插座可延伸到所述内部中并被配置为在其中接收所述汇流条;导线,所述导线各自连接至所述插座中的一个;多个密封件,每个密封件限定单个孔,所述单个孔仅接收穿过其中的所述导线中的一根;以及多个密封盖,每个密封盖将所述密封件中的相关联的一个固定在所述插头内。
37.根据一个实施例,所述管脚包括线路管脚和接地管脚。
38.根据一个实施例,所述管脚还包括另一个线路管脚。
39.根据一个实施例,本发明的特征还在于:电路板;以及多个第二端子组件,所述多个第二端子组件接收在所述端子插座中并且各自包括具有尖端部分和基部的管脚,所述尖端部分被配置为电连接至所述充电站,所述基部连接至所述电路板。
40.根据一个实施例,所述电路板包括电连接至所述第二端子组件的多个插脚,并且所述后盖还包括第二连接器基座,所述第二连接器基座在其中接收所述插脚。
41.根据一个实施例,本发明的特征还在于:第二连接器插头,所述第二连接器插头被配置为连接至所述第二连接器基座并且包括被配置为接收所述插脚的插座。
42.根据一个实施例,所述端子组件是交流(ac)端子组件,并且所述车辆充电端口组件还包括:直流(dc)端子组件,所述直流端子组件包括设置在所述端口中的管脚、连接至所述管脚的dc汇流条以及附接至所述dc汇流条的dc导线;以及dc密封件,每个dc密封件限定单个孔,所述单个孔仅接收穿过其中的所述dc导线中的一根。
43.根据一个实施例,所述后盖限定接收所述dc端子的所述管脚的开口。
44.根据本发明,提供了一种车辆充电端口组件,其具有:壳体,所述壳体包括被配置为耦合至充电站耦合器的端口,所述端口具有多个交流(ac)端子组件,每个端子组件具有被配置为耦合至所述耦合器的近端和从所述壳体的后侧突出的远端;后盖,所述后盖附接至所述壳体的所述后侧并且包括限定开口和内部的连接器基座,所述内部在其中接收所述远端;以及ac插头,所述ac插头被配置为连接至所述连接器基座,所述插头包括:多根导线,每根导线与所述端子组件中的一个相关联;以及多个密封件,每个密封件限定单个孔,所述单个孔仅接收穿过其中的所述导线中的一根。
45.根据一个实施例,所述ac插头还包括多个密封盖,每个密封盖将所述密封件中的
相关联的一个固定在所述插头内。
46.根据一个实施例,所述ac插头还包括端子,所述端子被配置为当所述插头连接至所述连接器基座时与所述远端接合,其中每根所述导线连接至所述端子中的相关联的一个。
47.根据一个实施例,每个所述ac端子组件包括:ac管脚,所述ac管脚具有形成所述近端的尖端;以及ac汇流条,所述ac汇流条连接至所述ac管脚并且具有形成所述远端的端部。
48.根据一个实施例,每个所述ac端子组件还包括环绕所述管脚的密封件。
49.根据一个实施例,本发明的特征还在于:直流(dc)端子组件,每个直流端子组件包括dc管脚和连接至所述dc管脚的dc汇流条;dc导线,每根dc导线连接至所述dc汇流条中的一个;以及dc密封件,每个dc密封件限定开口,所述开口仅接收穿过其中的所述dc导线中的一根。
50.根据一个实施例,dc密封件的数量等于dc导线的数量。
51.根据一个实施例,所述后盖还包括第二连接器基座,并且所述车辆充电端口组件还包括直流(dc)子组件,所述直流子组件包括:被配置为连接至所述第二连接器基座的dc插头;一对dc汇流条,所述一对dc汇流条设置在所述dc插头中并且各自连接至所述dc管脚中的相关联的一个;一对dc导线,所述一对dc导线设置在所述dc插头中并且各自连接至所述dc汇流条中的相关联的一个;以及一对dc密封件,每个dc密封件在所述dc导线中的相关联的一个与所述dc插头之间密封。
52.根据一个实施例,所述dc子组件还包括一对密封盖,每个密封盖将所述dc密封件中的相关联的一个保持到所述dc插头,其中每个所述密封盖限定孔,所述孔接收穿过其中的所述导线中的相关联的一根。
53.根据本发明,提供一种车辆充电端口组件,其具有:壳体,所述壳体包括被配置为耦合至充电站耦合器的端口,所述端口具有多个端子;后盖,所述后盖附接至所述壳体的后侧并限定接收所述端子的开口;导线,每根导线连接至所述端子中的一个;以及密封件,每个密封件环绕所述导线中的一根并设置在所述开口中的对应一个中。
54.根据一个实施例,本发明的特征还在于:锁定套筒,每个锁定套筒与所述端子中的一个相关联,每个所述套筒限定内表面和外表面,所述内表面位于与所述端子中的相关联的一个的侧壁上,所述外表面位于所述开口中的相关联的一个的侧壁上。
55.根据一个实施例,所述密封件抵靠所述锁定套筒设置。
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