CN103563183B - 具有无接触开关装置的充电插头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电插头(1)，其用于连接至意图充电装置的充电插座，例如至少部分地由电能驱动的机动车辆或提供充电能的装置。为了防止充电插头由于腐蚀或电迁移过早地失效，根据本发明规定充电插头(1)的开头装置(27)布置成部分位于封闭的传导腔室(18)的内部并且部分位于外部。

Description

具有无接触开关装置的充电插头

技术领域

本发明涉及一种充电插头，该充电插头用于沿插入方向连接至意图被供给充电能或提供充电能的装置的充电插座，该充电插头具有至少一个插接触头，该插接触头能够连接至充电能线以传导充电能，并且所述充电插头具有开关装置，根据开关装置的开关状态产生充电能的供给，所述开关装置构造有具有闭合开关状态和打开开关状态的开关构件和用于影响所述开关状态的致动构件。

背景技术

上述类型的充电插头为一般所知的插头，并且用于例如为至少部分地由电驱动的机动车辆的电池充电。充电插头可以连接至机动车辆的充电插座和/或构造为充电站并提供充电能的装置的充电插座。在充电操作开始之前，查询开关装置的开关状态，由此能够防止例如由于不正确的插接操作导致的故障，并且能够考虑到其它的安全因素。为此，开关装置可以连接至充电插头的另一个插接触头以及导体，例如充电插头的接地线，以传输信号。充电插头可以以使得它符合IEC61851-1Ed.2.0标准的草案或源自该草案的标准的要求的方式构成。

由于充电站或机动车辆在充电操作中经常处于敞开的空气中，污染物和湿气可被引入充电插头中，从长远来看，由于腐蚀或电迁移，湿气尤其能够损坏充电插头的载流部件，结果是从长远看来不能确保充电插头的功能。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在开头中提及的类型的充电插头，相比已知的充电插头，其能够在敞开的空气中使用得更久。

通过将致动构件布置在充电插头的封闭的传导腔室外部以及将能量导体和开关构件布置在封闭的传导腔室内部实现了开头中提及的充电插头的目标。

由于传导腔室的封闭性，布置在其中的充电插头的部件被有效地保护不受湿气或污染物进入。如果致动构件被构造为没有电流流过的无源部件，相比载流的开关构件，由于致动构件的材料不会发生电迁移（electromigration），它更少地受到湿气的不利影响。

通过本身有利的以及可以自由地彼此组合的各种构造，可以进一步改善本发明的方案。以下陈述了这些构造以及与其相关的优点。

在第一有利构造中，致动构件和开关构件可以无接触的方式彼此相互作用以影响开关状态。致动构件和开关构件之间的无碰触连接或无接触连接使得两个构件能够空间上分离，因此，开关构件能够布置在传导腔室内部，致动构件能够布置在传导腔室外部。可手动操作的致动构件不需要与开关构件一起进行防止湿气的密封。因此，可移动地接收在充电插头中的致动构件可不用被密封，例如使用随着时间会变得易碎并且可渗透的橡胶密封件。

充电能线可以连接至插接触头以通过充电插头传导充电能，并且能够至少部分地布置在封闭的充电腔室的内部。致动构件可以连接至开关构件以影响开关构件的开关状态。

在另一个有利的构造中，开关状态可以取决于致动构件相对于开关构件的位置。致动构件可以构造且集成在充电插头中，使得手动致动以及例如移位是容易的，从而充电插头的使用者能够容易地改变开关状态。

所以致动构件和开关构件能够以无接触的方式相互作用，在另一个有利构造中开关构件可以具有开关传感器，该开关传感器将它的在环境中的物理特性转换为开关状态的改变。此外，开关装置可具有开关源，该开关源导致所述物理特性被开关传感器检测到。开关源可布置在传导腔室的内部或外部。为了影响开关状态，作用在开关传感器上的物理特性的强度可取决于致动构件相对于开关构件和/或开关源的位置。为此，可构造致动构件以影响从开关源到开关传感器的物理特性的传输。

为了能够以限定方式改变开关状态，在另一个有利的实施例中，致动构件在开关状态的一个中布置成至少部分地位于开关源和开关传感器之间。具体地，在打开开关状态中的致动构件可至少部分地突出进入布置在开关源和开关传感器之间的区域中。

为了能够以简单方式产生开关状态的无接触的影响并具有低的易受故障的水平，在另一个有利构造中，开关可以构造为磁传感器，开关源构造为磁体，并且致动构件构造为影响磁体的磁场的构件。如果有的话，引入传导腔室外的充电插头内的介质，例如湿气或污垢，仅轻微地影响从磁体至磁传感器的的磁场的传导。

所以能够在没有单独的能量源的情况下操作开关装置，磁体可构造成永磁体，磁传感器可构造成簧片触头(reed contact)。致动构件可以至少部分地由软磁材料制成。

如果致动构件布置在打开位置中至少部分地位于开关传感器和开关源之间，致动构件可以影响并且尤其是减小作用在开关传感器上的开关源的磁场的强度。因此，在可为打开的开关状态的该开关状态下，簧片触头可被打开。如果致动构件被定位在布置成远离打开位置的闭合位置中，其对磁场至磁传感器的传输具有更小的影响并且磁传感器上的磁场的强度可以更高。在闭合位置中，其中可为闭合开关状态，作用在磁传感器上的磁场可闭合簧片触头。

为了能够以简单的方式致动所述致动构件，在另一个有利的构造中，充电插头可以构造有致动元件，致动元件能够手动地致动并且被固定到所述致动元件上。例如，所述致动元件可形成为注射模制部件，其被至少部分地注射模制在所述致动构件周围。所述致动元件可以至少部分地从充电插头的壳体突出，所以它能够被手舒适地按压，例如能够用手指从打开位置按压至闭合位置，反之亦然。

为了保护充电操作不会发生意外分离，在另一个有利的构造中充电插头可具有卡锁装置。所以可简单和舒适地操纵卡锁装置和开关装置，致动元件可为充电插头的卡锁装置的致动元件，其用于紧固充电插头与充电插座之间的连接。该致动元件可与卡锁装置一体形成为单件，并且可例如与为注射模制部件的卡锁装置一起形成。

所以卡锁装置可与充电插座的对立卡锁装置相互作用，在另一个有利的构造中，卡锁装置可布置在传导腔室外部。

致动元件在所述开关状态中的一个中可被布置在紧固位置，并且在另一个开关状态中布置在释放位置。具体地，致动元件可以弹性偏置的方式保持在紧固位置中。例如，开关装置可在所述释放位置中具有打开开关状态，其中簧片触头可被打开，并且致动构件可被布置在该打开位置。在卡锁装置的紧固位置中，致动构件可被布置在闭合位置，并且开关装置可具有闭合开关状态并且簧片触头闭合。

在另一个有利的构造中，充电插头可具有卡锁腔室，其被布置在充电腔室外部并且至少部分地敞开。卡锁装置可至少部分地布置在卡锁腔室中。所以卡锁装置的沿插入方向定位且设置有卡锁元件的端部能够与对立卡锁装置接合，卡锁腔室可以至少在插入方向上敞开。为了防止卡锁装置例如与连接至充电插头的充电线缆碰撞，从而引起横向于插入方向的移动以及潜在的损坏，卡锁腔室至少部分地被充电插头的卡锁腔室壁横向于插入方向封闭。

为了防止进入卡锁腔室的灰尘或污垢妨害卡锁装置和/或开关装置的功能或移动性，在另一个有利的构造中，卡锁腔室可以邻接贯穿开口，其布置在开关装置的区域中的卡锁腔室壁中，并且借助于该开口卡锁腔室连接至充电插头的环境。

所以妨碍开关装置的污染物能够以所选择的方式被移除，在另一个有利的构造中，贯穿开口可以沿插入方向布置在开关源和开关传感器之间。贯穿开口可有利地在卡锁腔室的部分中敞开，在该部分中，当致动构件突出在开关传感器和开关源之间时，致动构件被至少部分地引入打开位置或释放位置。

为了能够从位置独立的充电插头移除或清除来自卡锁腔室的流体或污染物，充电插头可以构造有布置在充电插头的相反侧的两个贯穿开口。所述开口可以沿着延伸通过卡锁腔室的清洗通路布置，该清洗通路能够至少部分地由所述开口形成。具体地，所述开口可以彼此对齐。

在另一个有利的构造中，传导腔室可以由密封壁至少部分地包围，该密封壁以密封的方式围绕沿插入方向定位的插头端部接合。密封壁可以借助于粘性连接以密封方式连接至具有插接面的充电插头的插头端部。逆着插入方向，插头壁可以密封方式连接，例如粘性结合至套筒，通过该套筒，充电线缆被引导入密封状态的充电插头。

密封壁可以形成为充电插头的内壳体壁，充电插头的壳体和/或插头构件能够制成为包括至少两个壳的注射模制塑料部件。两个壳可以沿着密封壁以流体密封方式粘性地彼此结合。

为了自动地将卡锁装置保持在紧固位置或将开关装置保持在两个开关状态中的一个，尤其是打开开关状态中的开关装置，充电插头可以构造有弹性元件，在簧片触头可被打开的卡锁装置的释放位置或打开位置中，该弹性元件被弹性地预紧。弹性元件可以由卡锁装置，例如其致动元件，压靠在密封壁上，并试图将致动元件或卡锁装置从释放位置按压至紧固位置。

充电插头可具有光源，该光源作为信号装置可指示例如意图充电的装置的充电状态和/或提供充电能的装置的运行状态，作为照明装置，可有助于充电插头和插座的装配。

附图说明

以下通过参照附图和实施例的示例的方式描述本发明。如在所述独立的有利构造中所陈述的，构造的各种特征可以彼此独立地组合。

附图中：

图1为根据本发明的充电插头的实施例的示意性透视图；

图2为图1的实施例的充电插头的示意性剖视图；

图3为图2的剖视示意图的局部放大视图。

具体实施方式

首先，将参照图1的实施例描述根据本发明的充电插头的结构和功能。

图1为充电插头1的示意性透视图，其中，充电插头1的插接面2以倾斜地突出平面外的方式沿着插入方向R被定向。插接面2可具有多个插接触头，第一插接触头3能够被构造以传输充电能并且附加插接触头4能够被构造以传输信号。特别地，充电插头1的插接面2可以根据IEC61851-1Ed2.0标准草案或根据源自该草案的标准被构造。

充电线缆6可穿过远离插接面2定向的充电插头1的端部5突入充电插头1内。在该充电线缆6中引导的导体可各自以导电的方式连接至插接触头3、4中的一个。为了更易于操作，充电插头1可以构造为手枪的方式，从而具有把手7，该把手7能够大致沿抓握方向G延伸，该抓握方向G可以倾斜或横向于插入方向R的方式延伸。远离插接面2定向的充电插头1的端部5可以沿着抓握方向G定向，并且充电线缆6可以逆着抓握方向G延伸入充电插头1的把手7内。

充电插头1的平行于插入方向R并横向于把手7延伸的部分可以称为充电插头1的插入部分8。插入部分8和把手7在充电插头1的致动部分9中可以并入彼此。该致动部分9可包括致动元件10，如果使用者用把手7将充电插头1握在手中，充电插头1的使用者能够很舒适地操作该致动元件10。例如，使用者可以用他的拇指沿抓握方向G按压致动元件10。

该致动元件10可为充电插头1的卡锁装置11的致动元件。卡锁装置11可构造有卡锁元件12，该卡锁元件用于与充电套筒的对立卡锁元件接合。卡锁元件12可以构造为卡锁钩，其沿抓握方向G并沿向着插接面2的方向突出，并且其可以形成为沿插入方向R定向的卡锁装置11的端部。卡锁装置11的相反于该卡锁元件12的端部可由致动元件10形成。卡锁装置11可构造为卡锁摇臂式开关，所以致动元件10沿抓握方向G的移动导致卡锁元件12逆着抓握方向G的重定向。

卡锁装置11可至少部分地布置在卡锁腔室13中并且被保护以免受例如由于卡锁元件12与电线或线缆的接合导致的损害。卡锁腔室13可沿插入方向R延伸，并构造为至少在插入方向R上敞开所以对立卡锁元件能够进入卡锁元件12。特别地，卡锁元件12可沿插入方向R从卡锁腔室13突出。逆着插入方向R，致动元件10也可以从卡锁腔室13突出所以其能够被容易地够到。横向于插入方向R，特别地沿着抓握方向G及沿着开口方向O，卡锁腔室13可由卡锁腔室壁14限定，该壁14可形成充电插头1的外壳体壁15的至少一部分。卡锁腔室壁14可以限定卡锁腔室13，使得卡锁腔室壁形成了沿插入方向R延伸的卡锁通道K。

充电插头1可以构造有开口16，该开口16可布置在致动部分9的区域中。开口16可在外壳体壁15中敞开，并可定向为沿着开口方向O，该开口方向O以倾斜于或横向于插入方向R和抓握方向G的方式延伸。开口16可沿开口方向O连续地通向充电插头1的内部。该开口16可延伸到卡锁腔室13。

该充电插头1可由多个壳体部分形成，具有地由两个壳体部分形成，所述壳体部分能够沿着连接缝17连接至彼此。连接缝17可以布置为在平面中延伸，该平面能够沿着插入方向R和抓握方向G大致居中地穿过充电插头1延伸。

图2为图1所示的充电插头1的实施例的剖视图，该剖面的平面对应于由插入方向R和抓握方向G限定的平面。

图2仅为充电插头1的插入部分8、致动部分9和把手7的剖视示意图。卡锁腔室13可以沿插入方向R沿着传导腔室18延伸，该卡锁腔室13和传导腔室18能够被密封壁19将其彼此分隔开。该密封壁19可以构造成，使得它至少部分地以密封的方式包围传导腔室18，所以传导腔室18被封闭特别地防止湿气进入。在插入方向R上，密封壁19可以连续地围绕插入套筒20接合，并且可以粘结地结合至例如插入套筒20，该插入套筒20形成了插接面2并且横向于插入方向R以密封的方式形成。

在沿抓握方向G定向的传导腔室18的端部处，密封壁19可以密封方式连接例如粘结地结合至套筒21，充电线缆6能够以被套筒21密封的状态引导至传导腔室18内。

图2仅示出了充电插头1的一部分，该部分能够构成充电插头1的半壳。充电插头1的第二半壳可以放置在所示出的半壳上从而制成了该充电插头1。沿着该密封壁19，所述半壳能够彼此连接，特别地是以流体密封的方式粘结地结合至彼此。

因此，传导腔室18可被封闭以保护其免受外部影响，特别地是保护不让湿气进入。延伸通过传导腔室18的电线，例如充电能线22、23、接地线24或信号线25、26能够因此被保护免受充电插头1内部污染和湿气的影响。

充电插头1可以具有开关装置27，根据开关装置的开关状态可以供给充电能。开关装置27可以导电方式连接至插接触头中的一个，尤其是连接至附加插接触头4，并连接至电线中的一条，尤其是接地线24。在开关装置27的开关闭合状态，开关装置27能够将插接触头4和接地线24彼此连接，例如经由信号线25。在开关装置27的打开开关状态，插接触头4和接地线24能够彼此电分开。

开关装置27可包括布置在传导腔室18的内部的开关构件28。开关构件28可直接地连接至插接触头3、4中的一个，或连接至电线22至26中的一条，尤其是连接至附加插接触头4和接地线24。因而，开关构件28被保护免受传导腔室18中的湿气影响，所以腐蚀或电迁移的发生至少被显著减缓了。

为了能够影响开关构件28的开关状态，开关装置27可包括致动构件29。致动构件29可以由充电插头1的使用者致动，并且为此连接至例如致动元件10以传递运动。例如，致动构件29可被固定至致动元件10。如果致动元件10构造为注射模制部件，那么致动元件10可至少部分地注射在致动构件29周围。

为了不危及密封壁19的密封性能，密封壁19可以连续的方式构成，尤其是在开关装置27的区域中。因此，致动构件29不可能直接地机械改变开关构件28的开关状态。从而，开关构件28和致动构件29可以构造成，它们不用机械地相互作用就能够影响开关状态。

开关构件28的开关状态可以取决于致动构件29相对于开关构件28的位置。图2中，致动构件29示出为处于闭合位置30，该闭合位置布置成与致动构件29的打开位置间隔开。在该闭合位置30，卡锁装置11可布置在紧固位置S中，在该固定位置卡锁元件12可与对立卡锁元件接合。开关构件28可以形成闭合开关状态Zg。该闭合位置或该紧固位置S可由弹性元件31紧固。

弹性元件31可布置在卡锁装置11和密封壁19之间，并且支撑在密封壁19上并将致动元件10按压入紧固位置S中。

所以开关构件28和致动构件29能够以无接触的方式彼此相互作用，开关构件28可具有开关传感器32，开关传感器将物理环境特性转换为开关状态的改变。例如，该开关传感器32可构造为光传感器。为了还能够在非透明的密封壁19的情形中改变开关状态，开关传感器32可以为磁传感器，例如簧片触头。此外，开关装置27可具有产生物理特性的开关源33。开关源33可为光源。如果密封壁19不透明，开关源33可被构造为例如磁体。为了避免开关源33的单独的电流供给，为了产生开关传感器32的物理特性，开关源33可特别地构造为永磁体。

特别地，为了改变开关状态，作用在开关传感器32上的物理特性的强度能够变化。为此，构造致动构件29能够以影响从开关源33到开关传感器32的物理特性的传输。在示出的闭合位置30中，致动构件29可可选地相比打开位置更少地影响物理特性的传输，其中致动构件29可布置更靠近开关构件28或位于开关源33上。图3中示出了该打开位置。

开关源33可被布置在传导腔室18的内部或外部。根据图2的实施例，开关源33可被嵌入密封壁19中。在开关源33和开关构件28之间，可布置可与卡锁腔室13相邻的致动区域34。致动区域34可以逆着抓握方向G对卡锁腔室13敞开，所以当致动元件10被沿抓握方向G按压时，致动构件29能够沿抓握方向G被引入致动区域34中。致动区域34可以例如锅状方式被构造。开口16可被布置在锅状的致动区域34的底部35的区域中。如果湿气积聚在致动区域34中，它可通过开口16流动离开。其它的污染也可通过开口16被移除。所以能够以简单的方式将污染从致动区域34中冲洗掉，开口16可以沿着清洗通道或通路36延伸，该清洗通道或通路可沿开口方向O完全地通过充电插头1或通过卡锁腔室13。清洗通道或通路36可因此沿着和逆着开口方向O敞开，并且延伸穿过充电插头1的外壳体壁15。

图2中，卡锁装置11示出为处于紧固位置S，致动构件29处于闭合位置30，并且开关构件28处于闭合开关状态Zg。

图3示出了处于开关构件28的打开开关状态Zo的图2的实施例。在打开开关状态Zo中，开关构件28不将连接电线22至26中的任何彼此连接。为了将开关构件28从闭合开关状态Zg移动至打开开关状态Zo，由开关源33产生并作用在开关传感器32上的物理特性的强度意图被改变，具体地是被减小。为此，致动构件29可被布置在打开位置37中。在打开位置37中，致动构件29可参考闭合位置30沿抓握方向G移位，并且具体地沿向着底部35的方向进一步进入致动区域34中。在致动构件29移动前存在于该致动区域34中污染物可以事先通过开口16被移除。为此目的，清洗通道36可以具体地布置在开关构件28和开关源33之间。

致动构件29可以由磁性软材料制成，因而它使得由开关源33产生的并作用在开关传感器32上的磁场的强度衰减。因此，通过相应的较大的衰减作用，簧片触头可打开并且开关构件29可形成打开开关状态Zo。

作为致动构件29或致动元件10沿抓握方向G的移动的结果，卡锁元件12从紧固位置S被移动至释放位置F。在释放位置F，充电插头1能够从充电插座移除。由于开关状态的改变，卡锁连接的释放可被识别，并且充电能可以在充电插头1和充电插座彼此电分离前被切断。因此当插接连接被分开时能够防止产生开关或接触电弧。由于在插入操作期间卡锁装置11至少暂时地布置在释放位置F，并且致动构件29相应地布置在打开位置37中，当充电插头1和充电插座结合到一起时也能够防止产生电弧。然后开关构件28的开关状态至少为打开开关状态。

为了保护充电插头1和充电插座的连接不会无意地分离，弹性元件31可在释放位置F压缩到比固定位置S更大的程度，所以弹性元件31寻求将卡锁装置11从释放位置F按压入紧固位置S。

Claims (14)

1.一种充电插头(1)，该充电插头用于沿插入方向(R)连接至提供充电能或要被供给充电能的装置的充电插座，该充电插头具有至少一个插接触头(3)，该插接触头能够连接至充电能线(22，23)以传导充电能，并且所述充电插头具有开关装置(27)，根据该开关装置的开关状态产生充电能的供给，所述开关装置(27)构造有具有闭合开关状态(Zg)和打开开关状态(Zo)的开关构件(28)和用于影响所述开关状态(Zo，Zg)的致动构件(29)，其特征在于所述致动构件(29)布置在所述充电插头(1)的封闭的传导腔室(18)的外部，所述开关构件(28)布置在所述封闭的传导腔室的内部。

2.根据权利要求1所述的充电插头(1)，其特征在于所述致动构件(29)和所述开关构件(28)以无接触的方式彼此相互作用以影响所述开关状态(Zo，Zg)。

3.根据权利要求1或2所述的充电插头(1)，其特征在于所述开关状态(Zo，Zg)取决于所述致动构件(29)相对于所述开关构件(28)的位置。

4.根据权利要求1所述的充电插头(1)，其特征在于所述开关构件(28)具有将物理环境特性转换为开关状态变化的开关传感器(32)，且所述开关装置(27)具有产生所述物理环境特性的开关源(33)，所述开关传感器(32)上的物理环境特性的强度取决于所述致动构件(29)相对于所述开关构件(28)的位置。

5.根据权利要求4所述的充电插头(1)，其特征在于所述致动构件(29)在所述开关状态(Zo，Zg)中的一个中布置成至少部分地位于所述开关源(33)和所述开关传感器(32)之间。

6.根据权利要求4或5所述的充电插头(1)，其特征在于所述开关传感器(32)构造为磁传感器，所述开关源(33)构造为磁体，所述致动构件(29)构造为影响所述磁体的磁场的构件。

7.根据权利要求4所述的充电插头(1)，其特征在于所述充电插头(1)构造有致动元件(10)，所述致动元件能够被手动地致动，并且所述致动构件(29)被固定至所述致动元件。

8.根据权利要求7所述的充电插头(1)，其特征在于所述致动元件(10)为所述充电插头(1)的卡锁装置(11)的致动元件，所述致动元件用于紧固所述充电插头和充电插座之间的连接，所述卡锁装置(11)布置在所述传导腔室(18)的外部，并且所述致动元件(10)在所述开关状态(Zo，Zg)中的一个中位于紧固位置(S)，在另一个开关状态(Zg，Zo)中位于释放位置(F)。

9.根据权利要求8所述的充电插头(1)，其特征在于所述充电插头(1)具有布置在所述传导腔室(18)的外部并且至少部分地敞开的卡锁腔室(13)，所述卡锁腔室至少沿所述插入方向(R)敞开，并且横向于所述插入方向(R)由所述充电插头(1)的卡锁腔室壁(14)至少部分地封闭，所述卡锁装置(11)至少部分地布置在所述卡锁腔室(13)中。

10.根据权利要求9所述的充电插头(1)，其特征在于所述卡锁腔室(13)邻接贯穿开口(16)，该贯穿开口布置在所述开关装置(27)的区域中的所述卡锁腔室壁(14)中。

11.根据权利要求10所述的充电插头(1)，其特征在于所述贯穿开口(16)沿所述插入方向(R)布置在所述开关源(33)和所述开关传感器(32)之间。

12.根据权利要求10或11所述的充电插头(1)，其特征在于所述贯穿开口(16)构造为清洗通道(36)，该清洗通道使得能够从所述充电插头(1)的外侧进入所述卡锁腔室(13)。

13.根据权利要求8所述的充电插头(1)，其特征在于所述传导腔室(18)被密封壁(19)至少部分地包围。

14.根据权利要求13所述的充电插头(1)，其特征在于所述充电插头(1)构造有弹性元件(31)，该弹性元件在所述释放位置(F)中以弹性方式压靠所述密封壁(19)，并且试图将所述致动元件(10)从所述释放位置压至所述紧固位置(S)。