CN103109417B - 用于车辆中车辆电力供应或传输的连接器装置和连接器组件 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆中电力供应或传输的连接器组件，该连接器组件包括根据配合轴线配合的第一连接器装置和第二连接器装置。所述第一连接器装置包括至少一个弹簧装置，这些弹簧装置由能在弹簧加载方向上移动的至少一个导电头端接。所述第二连接器装置包括至少一个互锁端子，所述互锁端子包括电导体(10)和绝缘帽(15)，所述至少一个互锁端子布置成使得在配合过程中，所述至少一个导电头首先在一个或几个绝缘区域(27a、27b)上触及所述绝缘帽(15)，然后在一个或几个导电区域(29)上接触所述电导体(10)。所述一个或几个绝缘区域(27a、27b)中的每一个绝缘区域均根据垂直于所述配合轴线(14)且垂直于所述弹簧加载方向的横向方向相对于所述一个或几个导电区域(29)中的每一个导电区域横向地偏移。

Description

用于车辆中车辆电力供应或传输的连接器装置和连接器组件

技术领域

本发明涉及用于向车辆，特别是电-燃料混合驱动车辆或纯电驱动车辆供应或传输电力的电连接器组件，和对应的连接器装置以及连接方法。

这种连接器组件包括连接到例如电池或车辆的电机的电力接收连接器以及连接到例如发电站或充电器的电力供应连接器。为了安全的原因，要求在连接或断开过程中有很少的或者没有电流流过连接器组件的电源端子。

专利申请WO2010/015889描述了一种防止连接器组件在处于安全的配合位置之前电源送出电力的连接器组件。该连接器组件包括一对互锁端子，它们仅在达到安全配合位置时才通过分流器电连接。安全控制电路可持续地检查这两个互锁端子之间的电阻，以便自动地检测该连接器组件何时配合好，从而仅在该连接器组件完全配合时才提供电力。该安全控制电路还可检测该已配合好的连接器组件何时将会断开配合，从而在电源端子断开之前减小或停止电力。

因此，互锁端子与分流器之间的两个电连接部的电阻对于连接/断开过程来说是关键的安全参数。需要使这种安全参数更少地依赖于环境条件，如灰尘或湿度。

本发明提供消除上述需要中的至少一个需要的连接器组件、对应的连接器装置以及连接方法。

本发明的目标在于使得用于向车辆供应电力的连接器组件的安全参数更少地依赖于环境条件。

发明内容

根据一个方面，本发明的一个实施例包括用于车辆中电力传输的连接器组件，所述连接器组件包括根据配合轴线配合的第一连接器装置和第二连接器装置。所述第一连接器装置包括至少一个弹簧装置，这些弹簧装置由能在弹簧加载方向上移动的至少一个导电头端接。所述第二连接器装置包括至少一个互锁端子，所述互锁端子包括电导体和绝缘帽，所述互锁端子布置成使得在配合过程中，所述可动头首先触及一个或几个绝缘区域上的所述绝缘帽，然后接触一个或几个导电区域上的所述电导体。所述一个或几个绝缘区域中的至少一个绝缘区域沿着垂直于所述配合轴线且垂直于所述弹簧加载方向的横向方向相对于所述一个或几个导电区域中的至少一个导电区域横向地移位。

换句话说，在至少一个或几个绝缘区域以及至少一个导电区域之间不具有任何的共用横向位置。

在一个变形中，一个或几个绝缘区域中的每一个绝缘区域均沿着垂直于配合轴线且垂直于弹簧加载方向的横向方向相对于一个或几个导电区域中的每一个导电区域横向地移位。

由于差的环境条件，第一连接器装置的互锁端子的绝缘帽会变脏或者在配合程序的第一步骤期间被第二连接器装置的可动头弄脏。由于绝缘区域与导电区域之间的横向偏移，该导电区域不会受到这种污染的影响。因此，使在该配合程序的第二步骤期间，导电头与导电区域之间连接部的电阻与第一步骤期间的污染无关。然后，该连接器组件的对应安全参数较少地依赖于环境条件。

另一方面，用于车辆中电力供应或传输的连接器装置的第一类型的实施例具有配合轴线并包括至少一个弹簧装置，这些弹簧装置由能在弹簧加载方向上移动的至少一个导电头端接。该导电头包括具有凸横截面的触头表面。

通过横向凸头，更容易清洁头电接触表面。

另一方面，用于车辆中电力供应或传输的连接器装置的第二类型的实施例具有配合轴线并包括至少一个互锁端子，所述互锁端子包括由绝缘帽轴向端接的电导体。所述绝缘帽包括引导部，该引导部在突出方向上从所述电导体的可接近侧突出。所述绝缘帽包括凹部，该凹部在所述引导部下方延伸并且与所述电导体的所述可接近侧部分或全部轴向对准地延伸。

在其它实施例中，也可以使用从属权利要求中限定的特征中的一个或多个特征。

附图说明

从下面作为限制性示例给出的其实施例中几个的描述以及附图将呈现本发明的其它特征和优点。

在这些附图中：

图1是连接器组件的第一实施例的第一连接器装置的立体图，

图2是连接器组件的第一实施例的第二连接器装置的立体图，

图3a是图2中的细节ⅢB的前视图，

图3b是沿着图3a中的线ⅢB的剖面立体图，示出了互锁端子及其绝缘帽，

图4是沿着图1的平面4的剖面立体图，示出了导电头连同绝缘帽，

图5是该第一实施例的分流器的立体图，

图6是该第一实施例的分流器的前视图，

图7是该第一实施例的互锁端子的剖视图，示出了导电头首先触及绝缘帽，然后接触导体，

图8A，8B，8C是分别对应于该第一实施例的侧视图、俯视图和前视图的示意图，示出了触碰区域和接触区域，

图8D是第二实施例的对应于前视图的示意图，

图9A，9B，9C是分别对应于第三实施例的侧视图、俯视图和前视图的示意图，以及

图10A，10B，10C是分别对应于第四实施例的侧视图、俯视图和前视图的示意图。

具体实施方式

如图1所示，第一连接器装置1包括两个母端子，这两个母端子未示出并且附接在两个母端子外壳2中。第一连接器装置1例如是连接到电动车(未示出)的电池的电力接收连接器。该第一连接器装置是插头式连接器并具有大体上的椭圆形横截面，其包围两个端子外壳2。

第一连接器装置1还包括分流器3，该分流器包括两个可动头4，这两个可动头定位在穿过两个水平母端子的中心的竖直平面中。

内部椭圆形状包括第一EMI屏蔽件5，其包围第一连接器装置1的所有电气部件，该第一连接器装置1包括两个母端子和分流器3的头4。

根据图2，第二连接器装置6包括附接在两个公端子外壳7内的未示出的两个电源插头端子。第二连接器装置6是连接到例如电力站(未示出)的插座连接器。第一连接器装置1(图1)和第二连接器装置6(图2)具有共用的配合轴线14，装置1、6两者沿着该配合轴线能够机械地和电力地耦合。

第二连接器装置6包括两个互锁端子8，这两个互锁端子对称定位在穿过水平公端子的竖直平面内，并且定位成便于接收来自第一连接器装置1的两个头4中的每一个头。

内椭圆形状包括第二EMI屏蔽件9，该第二EMI屏蔽件包围第二连接器装置6的所有电气部件并且在第一连接器装置1和第二连接器装置6相配合时电连接到第一屏蔽件5。

第一连接器装置1和第二连接器装置6包括具有耦合机构的外椭圆形壁，其在申请WO2010/015889中被充分描述，该申请通过引用的方式被结合到本申请中。

如详图3A和3B所示，每个互锁端子8均包括扁平的电导体10，其压接到与发电站的安全控制电路相连的电线11，并且该电导体通过正方形的接触主体13附接到连接器绝缘体12中。

每个互锁端子8均还包括绝缘帽15，该绝缘帽15包围电导体10端部的两侧，也包围该端部的轴向前侧。

如图4所示，头4与互锁端子8之间的配合过程包括第一步骤和第二步骤，在第一步骤中，头4分别地沿着绝缘帽15滑动，并且在第二步骤中，头4接触电导体10。

每个互锁端子8均具有横向可接近侧16，通过该可接近侧可接近电导体10，其相对侧被连接器绝缘体12所覆盖。由此，电导体10能够仅与导电头4电连接，该导电头能垂直于配合轴线14且垂直于横向可接近侧16移动。

绝缘帽15包括引导部25，该引导部设计成在配合过程中首先由头4触及。该引导部在该配合过程的第一部分中引导该头4的运动，直到但不包括导电头4和导体10的电接触。

在第一实施例的特定情况下，引导部25在突出方向16a上从可接近侧16突出，该突出方向垂直于配合轴线14，垂直于可接近侧16并从可接近侧16指向相反的一侧。

绝缘帽15还包括凹部26(在图3B中可更好地看出)，该凹部在引导部25下方延伸并且与电导体10的可接近侧16轴向对准地延伸。凹部26沿着引导部25的轴向长度轴向地延伸。

分流器3包括由对应的头4端接的两个弹簧舌17(参见图4)。当进入到第二连接器装置6中时，头4首先触及绝缘帽15。这会使对应的弹簧舌17在由箭头19所示的弹簧加载方向上弯曲。弹簧加载方向19垂直于配合轴线14并且垂直于可接近侧16。该弹簧加载方向从一个互锁端子8的可接近侧指向相反一侧。在示出的第一实施例中，两个头4的弹簧加载方向19都朝着第一连接器1的中心取向。但是，弹簧加载方向19和对应的可接近侧可相对于配合轴线14处于任一的垂直方向上。

分流器3在第一连接器装置1中取向，使得弹簧加载方向19大体上平行于第二连接器装置6的互锁端子8的突出方向16a。

绝缘帽15与连接器绝缘体12形成为单件。这在互锁端子8与分流器3的配合过程的第一和第二步骤之间提供非常精确的过渡位置。当头4首先接触电导体10时，第一连接器装置和第二连接器装置之间的相对位置与连接器绝缘体12中的接触主体13的位置无关。因此，与分流器3的第一次接触可被用于驱动通过这些电端子发送的电力。

凹部26相对于引导部25的顶部的深度被如此地设定，使得在配合过程的第一步骤中，头4不接触凹部26的底部。因此，头4包括表面部，其不与绝缘帽接触并且不会变脏或者被绝缘帽15弄脏。由于凹部26的至少一部分和电导体10的可接近侧16的至少一部分轴向地对准，因此未与该绝缘帽相接触的头4的表面部将不会弄脏导体10。因此，使得电接触的电阻率更加可靠。

如图4、5、6所示，分流器的每个头4均具有勺的形状。该头具有接触表面18，该接触表面具有相对于弹簧加载方向19的顶点20(参见图6)。接触表面18具有在由顶点20和弹簧加载方向19穿过的任一平面内的凸横截面。具体地，接触表面18具有凸纵向横截面和凸横向横截面21b(参见图7)。横向横截面21b被看作为垂直于配合轴线14并被头4与电导体10的接触点所穿过的平面。

分流器3是由切割和折叠导电金属片制成的单件。该分流器包括具有整体U形形状(参见图5和6)的基部22，其被设计为装配到第一连接器装置1的绝缘体主体23的对应接收部(参见图1)中。该U形基部22的弹性被用于将分流器3夹在绝缘主体23中。这两个弹簧舌17从基部22的每个横向侧24轴向地延伸。

在图7中，头4在配合过程的第一步骤中用连续线示出，并且在配合过程的第二步骤中或者在第二步骤之后用点线示出。在第一步骤期间，勺状头4在位于凹部26的每一侧上的两个滑动接触点“a”和“b”处触及绝缘帽15。绝缘帽15的供滑动接触点“a”和“b”滑动的表面部分称为“绝缘区域”27a、27b(参见图3b)。头4的供滑动接触点“a”和“b”滑动的表面称为“头触及区域”28a、28b。

在配合过程的第二步骤期间，勺状头4在滑动接触点“c”处触及电导体10。电导体10的供滑动接触点“c”在其上滑动的表面称为“导电区域”29。导电头4的供滑动接触点“c”在其上滑动的表面称为“头接触区域”30。在本第一实施例中，头4上的接触点“c”对应于顶点20。因此，头接触区域30是沾污(spot)区域。导电区域29是对应于第二步骤过程的一段。

图8A、8B、8C概述了上述实施例。引导部25包括由凹部26隔开的两个绝缘区域27a、27b。勺状头4包括未被凹部26触及的头接触区域30。换句话说，绝缘区域27a、27b两者均从导电区域29横向移位，如图8B可见的那样。该横向方向垂直于配合轴线14并垂直于弹簧加载方向19。

为了避免绝缘区域27a、27b与导电区域29之间的灰尘污染，在它们之间留下最小的横向距离，例如大于0.1mm，优选地为大于0.5mm，最优选地为大于0.8mm。

发电站通过周期测量对两个互锁端子8之间的电阻率进行连续采样。在该配合过程的第一步骤期间，电阻率非常高并且电力触点未被通电。当电阻率下降时，电力触点被安全地配合以及通过该电力触点发送的电力可增大的这样的信息被发送给发电站。

当所传输的电力仍然很高时，连接器组件可以在途中断开。由于导电头4具有波形纵断面，并且因为绝缘帽15从电导体10突出，因此发生互锁端子8的断开过程，使得波形头4的后部首先触及绝缘帽15的突出末端。然后头4沿着绝缘帽15以波形的后部距配合轴线14在50度至80度之间的的角度滑动。头4从导体10升离的速度随该角度的切线而增加。这使得互锁端子8的断开更加快速和更加可靠。这使得发电站能够在电力接触断开进入较不安全相之前减少所传输的电力。

图8A和8B也是图8D所示的第二实施例的侧视图和俯视图。在该第二实施例中，第一连接器装置1包括不具有凸接触表面的头31。第二连接器装置6包括具有开口U形的绝缘帽32，其不必须包围电导体10的两侧和前端。绝缘帽32具有引导部32a和未被头31接触的凹部33。然而，绝缘区域34在突出方向/弹簧加载方向19上从导电区域35突出超过比头接触区域36和头触及区域37之间的对应距离更大的距离。

容易理解的是，第二实施例的变形可仅包括一个引导部32a和对应的绝缘区域34。

其它变形可具有几个平行的导电区域35。

在第二实施例的任一变形中，每个绝缘区域34均在每个导电区域35旁边横向地延伸(参见图8B)。换句话说，绝缘区域27a、27b、34中的每个绝缘区域的横向位置均相对于导电区域29、35中的任一个导电区域存在偏移。

如图9A、9B、9C所示的第三实施例包括具有导电区域41的导电头40，该导电区域位于从触及区域42朝着弹簧加载方向的凹部的底部。第三实施例还包括绝缘帽43，该绝缘帽包括不从电导体10突出的引导部43a。然而，这两个绝缘区域44都从导电区域45横向地偏移。

在几个变形中，触点的数量可以不同。

如图10A、10B、10C所示的第四实施例包括具有直横截面的头50。这使得分流器3能够简单地制造。互锁端子8包括电导体51，该电导体不是扁平的并且可从几个可接近侧接近。然而，仍然存在具有引导部52a的绝缘帽52，该引导部能够在凹部56之上逆着弹簧加载方向53引导并支撑头50。相应的绝缘区域54仍然从导电区域55横向移位。

Claims (15)

1.一种用于车辆中电力传输的连接器组件，所述连接器组件包括沿着配合轴线(14)配合的第一连接器装置和第二连接器装置；

所述第一连接器装置(1)包括至少一个弹簧装置(17)，这些弹簧装置由能在垂直于所述配合轴线(14)的弹簧加载方向(19)上移动的至少一个导电头(4、31、40、50)端接；

所述第二连接器装置(6)包括至少一个互锁端子(8)，所述互锁端子包括电导体(10、51)和绝缘帽(15、32、43、52)，所述互锁端子布置成使得在配合过程中，所述至少一个导电头(4、31、40、50)首先在一个或几个绝缘区域(27a、27b、34、44、54)上触及所述绝缘帽，然后在一个或几个导电区域(29、35、45、55)上接触所述电导体，

所述连接器组件的特征在于，所述一个或几个绝缘区域(27a、27b、34、44、54)中的至少一个绝缘区域根据垂直于所述配合轴线(14)且垂直于所述弹簧加载方向(19)的横向方向相对于所述一个或几个导电区域(29、35、45、55)中的至少一个导电区域横向移位。

2.根据权利要求1所述的连接器组件，其中，所述绝缘帽(15、32)包括凹部(26、33、56)，所述凹部的底部不由所述至少一个导电头(4、31、52)触及，并且供所述凹部(26、33、56)沿着所述配合轴线延伸的横向位置在所述第一连接器装置和所述第二连接器装置相配合时覆盖所述一个或几个导电区域(29、35、55)的横向位置。

3.根据权利要求1或2所述的连接器组件，其中，所述一个或几个绝缘区域(27a、27b、34、54)在所述弹簧加载方向(19)上距所述一个或几个导电区域(29、35、55)预定距离延伸。

4.根据权利要求1或2所述连接器组件，其中，每个导电头(4、31、40、50)均通过一个或几个头触及区域(28a、28b、37、42、57)触及所述绝缘帽(15、32、43、52)并且通过一个或几个头接触区域(30、36、41、58)接触所述电导体(10、51)，所述一个或几个头触及区域中的每一个头触及区域均与所述一个或几个头接触区域中的每一个头接触区域分开。

5.根据权利要求4所述的连接器组件，其中，所述一个或几个头触及区域(28a、28b、37、42、57)中的每一个头触及区域均与所述一个或几个头接触区域(30、36、41、58)中的每一个头接触区域横向地分开至少0.1mm。

6.根据权利要求4所述的连接器组件，其中，所述一个或几个头触及区域(28a、28b、37)在所述弹簧加载方向(19)上距所述一个或几个头接触区域(30、36)预定距离延伸。

7.根据权利要求1或2所述的连接器组件，其中，所述第一连接器装置(1)包括分流器(3)，所述分流器具有电互联的两个头(4)，并且所述第二连接器装置包括对应的两个互锁端子(8)。

8.根据权利要求1或2所述的连接器组件，该连接器组件包括一对或几对分别附接在所述第一连接器装置和所述第二连接器装置中的第一电力触点和第二电力触点，所述一对或几对第一电力触点和第二电力触点适于传输电力。

9.根据权利要求7所述的连接器组件，其中，所述分流器(3)具有整体U形形状并且包括两个从该U形形状的横向侧(24)延伸的弹簧舌(17)，每个弹簧舌(17)均由对应的导电头(4)端接。

10.根据权利要求7所述的连接器组件，其中，所述第二连接器装置包括成对的两个相同或对称的互锁端子(8)。

11.根据权利要求4所述的连接器组件，其中，所述一个或几个头触及区域(28a、28b、37、42、57)中的每一个头触及区域均与所述一个或几个头接触区域(30、36、41、58)中的每一个头接触区域横向地分开至少0.4mm。

12.根据权利要求4所述的连接器组件，其中，所述一个或几个头触及区域(28a、28b、37、42、57)中的每一个头触及区域均与所述一个或几个头接触区域(30、36、41、58)中的每一个头接触区域横向地分开至少0.8mm。

13.一种用于车辆中电力传输的连接器装置(1)，所述连接器装置具有配合轴线(14)并且包括至少一个弹簧装置(17)，这些弹簧装置由能沿着垂直于所述配合轴线(14)的弹簧加载方向(19)移动的至少一个导电头(4)端接，所述连接器装置的特征在于，所述至少一个导电头(4)包括具有凸横向横截面(21b)的触头表面(18)，其中所述凸横向横截面(21b)在垂直于所述配合轴线(14)并被所述至少一个导电头(4)与另一个连接器装置(6)的电导体(10)的接触点所穿过的平面，所述另一个连接器装置(6)沿着所述配合轴线(14)能够机械地和电力地耦合至所述连接器装置(1)。

14.根据权利要求13所述的连接器装置(1)，该连接器装置包括分流器(3)，所述分流器包括电互联的两个相同或对称的导电头(4)。

15.根据权利要求14所述的连接器装置(1)，其中，所述分流器(3)具有整体U形形状并且包括两个从该U形形状的横向侧(24)延伸的弹簧舌(17)，每个弹簧舌(17)均由对应的导电头(4)端接。