CN103579841B - 用于交通工具充电入口的可浸入水的带保险丝的插座组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于交通工具充电入口的可浸入水的带保险丝的插座组件。提供了用于交通工具充电入口的插座组件，其包括：带有贯穿形成的孔的基座、从基座沿第一方向延伸用于接收充电电缆连接器的外部插座，以及从基座沿与第一方向相反的第二方向延伸的用于接收来自线束的多根线的内部插座。内部插座界定具有在孔中的一个的周围形成的至少一个端子插座和至少一个保险丝插座的内部腔。内部插座包括用于将具有串联保险丝的线从端子插座布线到保险丝插座并从保险丝插座布线到线出口的线通道。串联保险丝被保险丝插座接收。

Description

用于交通工具充电入口的可浸入水的带保险丝的插座组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年8月2日递交的第61/678,787号美国临时申请的权益并且要求2013年7月10日递交的第13/938,619号的美国申请的优先权，其公开内容通过引用全部并入。
技术领域
本公开内容涉及用于充电入口的交通工具安装的插座组件，其连接充电电缆连接器，用于从外部电源接收电能，并且更具体地，本公开内容涉及可浸入水的带整合保险丝的交通工具充电入口。
背景技术
交通工具充电入口包括用于将充电电缆从外部电源连接到直接或间接连接到交通工具电池的交通工具线束的插座组件。在其它的电路之中，充电电缆和插座组件之间的接口使用交流电力线导线将交通工具电池连接到电网以促进电池充电。插座组件可包括内部印刷电路板(PCB)用于将线从交通工具线束连接到阳端子或引脚，阳端子或引脚在充电电缆连接器中与对应的端子匹配。为了在交通工具侧提供过电流保护，交通工具线束可包括连接到线束的交流电力线的保险丝。保险丝有助于在长期的、无人值守的充电操作期间保护交通工具接线。保险丝通常从充电入口连接到交流电力线下游。在一些应用中，保险丝在充电入口与PCB集成。
发明内容
充电插座暴露到恶劣的汽车环境中(例如，水、盐、热和冷的温度、阳光等)，特别是当交通工具驱动时，并需要密封以保护内部的高电压(HV)电路不受污染。因为HV电路要求地面、中性线和相线之间持续的隔离，在充电插座处的任何内部电路设计需要包括与周围环境完全的密封。PCB是几乎没有隔离元件的一个平的平面。PCB或具有迹线的一些其它电路设计(例如，汇流条系统、柔性电路或类似物)的使用要求在制造过程期间应用的绝缘体(例如，保形涂层、灌封材料等)没有微污染。如果水进入插座组件，内部电路提供在引脚处的潜在地产生横穿PCB的短路的水泄漏路径。事实上，在高压条件下，水分的存在可桥接迹线之间的短的距离并产生高电阻短路状态。
此外，在充电过程期间，保险丝加热并当充电完成时冷却。保险丝温度的波动对保险丝载体(例如，PCB、汇流条系统或柔性电路)和绝缘灌封材料产生可能导致潜在的材料分离和潜在的泄漏路径的热应力。
本公开的一种或多种实施方式针对用于交通工具充电入口的插座组件。插座组件可包括用于安装到交通工具板件的基座，基座具有面对第一方向的第一侧、面对与第一方向相反的第二方向的第二侧，以及贯穿形成的用于接收端子的孔。插座组件还可包括从基座沿第一方向延伸以用于接收充电电缆连接器的外部插座。至少一个端子插座可从基座沿第二方向延伸。端子插座可在孔中的一个的周围形成并且界定端子腔。至少一个保险丝插座可从基座沿第二方向延伸并且界定保险丝腔。插座组件还可包括至少一个端子，端子具有布置在端子插座中的近端以及在外部插座内从基座沿第一方向延伸以用于与匹配的端子连接的远端。线可被附接到端子的近端。线可包括直接附接到其的串联保险丝(inlinefuse)，串联保险丝可布置在保险丝插座(fusereceptacle)中。
根据一种或多种实施方式，串联保险丝可包括直接连接到端子的近端的引线。可选择地，线可包括被串联保险丝分离的第一线部分和第二线部分。串联保险丝可包括附接到第一线部分的第一引线和附接到第二线部分的第二引线。第二线部分可将串联保险丝连接到端子的近端。插座组件将至少一个端子和串联保险丝直接连接到交通工具线束，而没有内部印刷电路板、汇流条或柔性电路。
保险丝覆盖物可封闭保险丝插座中的串联保险丝。插座组件可包括形成于第二侧中以用于将来自端子插座的线布线到线束的线通道。此外，内部插座可从基座沿第二方向延伸并可接收来自线束的多根线。内部插座可界定内部腔，端子插座、保险丝插座以及线通道位于内部腔内。
本公开的一种或多种另外的实施方式针对用于交通工具充电入口的插座组件，插座组件包括用于安装到交通工具板件的凸缘，以及基座，基座具有面对第一方向的第一侧、面对与第一方向相反的第二方向的第二侧以及贯穿形成的用于接收端子的孔。外部插座可从基座沿第一方向延伸以用于接收充电电缆连接器。内部插座可从基座沿第二方向延伸以用于接收来自线束的多根线。内部插座可界定内部腔，内部腔具有在孔中的一个的周围形成的至少一个端子插座以及至少一个保险丝插座。端子插座和保险丝插座都可以从基座沿第二方向延伸。内部插座可以包括用于将线从端子插座布线到保险丝插座并且从保险丝插座布线到线出口的线通道。
保险丝插座可包括界定用于接收串联保险丝的保险丝腔的外围壁。外围壁可具有用于接收一对保险丝引线的一对槽。每个槽可以在保险丝插座的相对端。
插座组件还可包括至少一个端子，该端子具有布置在端子插座中的近端以及在外部插座内从基座沿第一方向延伸以用于与匹配的端子连接的远端。包括第一线部分和第二线部分的线可附接到端子的近端。布置在保险丝插座中的串联保险丝可将第一线部分与第二线部分分离。串联保险丝可具有附接到第一线部分的第一引线以及附接到第二线部分的第二引线。保险丝覆盖物可封闭保险丝插座中的串联保险丝。内部插座可填充有灌封材料并且用灌封材料进行二次模制(overmold)以形成封闭内部插座的覆盖物。
可选择地，插座组件可包括至少一个端子，端子具有布置在端子插座中的近端以及在外部插座内从基座沿第一方向延伸以用于与匹配的端子连接的远端。串联保险丝可布置在保险丝插座中。串联保险丝可具有第一引线和第二引线。第二引线可直接附接到端子的近端。线可直接附接到第一引线并且穿过线通道被布线到线出口。保险丝覆盖物可封闭保险丝插座中的保险丝。内部插座可填充有灌封材料并且用灌封材料进行二次模制以形成封闭内部插座的覆盖物。
本公开的一种或多种另外的实施方式针对用于将线束装配到用于交通工具充电入口的插座组件的方法。方法可包括提供具有基部的插座组件，该基部具有面对第一方向的第一侧、面对与第一方向相反的第二方向的第二侧以及贯穿形成的多个孔。插座组件可包括从基座沿第二方向延伸的保险丝插座。线束可包括多根线，每根线具有附接到线的第一端的端子。至少一根线可包括直接附接到其的串联保险丝。方法还可包括穿过孔中的一个插入每根线的第二端，以及将包括串联保险丝的至少线穿过形成在基座的第二侧上的线通道进行布线，以便串联保险丝被保险丝插座接收。
方法还可包括将保险丝覆盖物放在串联保险丝上方，将串联保险丝封闭在保险丝插座中。方法还可包括将每根线的第二端附接到连接器以用于将线束连接到交通工具线束。此外，插座组件可包括从基座沿第二方向延伸的内部插座。内部插座可界定内部腔，保险丝插座、孔和线通道位于内部腔内。方法还可包括在保险丝插座和多根线上方将灌封材料沉积在内部插座中；以及将灌封材料模制到插座组件以将端子、串联保险丝和多根线密封到基座的第二侧。
附图说明
图1是依据本公开的一种或多种实施方式的示出安装到交通工具和连接到充电电缆的插座组件的示意图；
图2是依据本公开的一种或多种实施方式的示例性的插座组件的前透视图；
图3是依据本公开的一种或多种实施方式的图2的插座组件的分解侧透视图；
图4是依据本公开的一种或多种实施方式的没有电气元件的图2的插座组件的后透视图；
图5是依据本公开的一种或多种实施方式的带有电气元件的图2的插座组件的后透视图；
图6是依据本公开的一种或多种实施方式的灌封后的图2的插座组件的另一个后透视图；以及
图7是依据本公开的一种或多种实施方式的示出连接到保险丝的端子的分解、近视图。
具体实施方式
在下面详述中，参考了附图，其形成本文件的一部分。在附图中，相似的符号通常指定相似的元件，除非上下文另有指示。详述、附图和权利要求中描述的示例性的实施方式不意在限制。其它的实施方式可被利用，并且可进行其它的改变，而不偏离这里介绍的主题的精神或范围。将容易理解，如一般本文描述的和附图中说明的本公开内容的方面可在多种不同构造中被部署、代替、组合和设计，所有的这些被明确地考虑并构成本公开的一部分。
参考图1，插座组件10根据本公开的一种或多种实施方式被说明。插座组件10安装到交通工具12并为交通工具提供用于接收电能的充电入口。插座组件10将充电电缆连接器14连接到交通工具线束16。充电电缆连接器14可从用于提供电能的外部电源18延伸。交通工具线束16可连接到安装在交通工具12内的车载充电器(OBC)20。依次地，OBC20可连接到能量存储装置22，比如电池，用于通过为能量存储装置充电来存储电能。OBC20可促进和管理从交通工具侧部为能量存储装置22充电的过程。
参考图1-6，插座组件10可包括基座24和用于安装到交通工具12的凸缘26。基座24可包括面对背离交通工具12的第一方向的第一侧28和面对与第一方向相反的朝向交通工具的内部的第二方向的第二侧30。图2说明了插座组件10的前视图。基座24可布置在形成于交通工具12的外部板中的孔(未示出)上方。如所说明的，凸缘26可从基座24向外延伸。凸缘26可以被制定轮廓以用于安装到交通工具12。插座组件10也可包括用于接收充电电缆连接器14的外部插座32。外部插座32可在离开交通工具12的第一方向从基座24延伸。在一个或多个实施方式中，插座组件10可包括盖(未示出)，盖可枢转地连接到插座组件10的外表面，并且布置在外部插座32的远端34上，用于密封外部插座32。在一个或多个另外的实施方式中，盖可被枢转地连接到另一交通工具的表面，同时仍布置在外部插座32的远端34上。虽然在图1中示出外部板布置在交通工具的车身的外表面，但外部板可以是凹的以便外部插座32的全部或至少一部分布置在交通工具的外表面的里面。
插座组件10可以通过其自身的线束36附接到交通工具线束16。线束36可以包括图3中说明的多根单个的线38。端子40可被附接到每根线38的第一端42。许多孔44可穿过基座24形成，用于接收端子40。每个端子40可包括近端46和远端48(图3和图7中示出)。每个端子40的近端46可被附接到线38并且被形成在基座24中的孔44中的一个接收。每个端子40的远端48可在外部插座32内从基座24沿第一方向外部地延伸。以这种方式，每个端子40的远端48可被设置成与充电电缆连接器14的匹配的端子(未示出)连接。
为了规范遍及电动车行业的连接，插座组件10和充电电缆连接器14之间的接口可被指定。例如，汽车工程师协会(“SAE”)已在SAEJ1772中指定这样的接口，其据此通过引用并入。根据一种或多种实施方式，插座组件10和充电电缆连接器14之间的接口可包括五个阳端子40(“引脚”)。在SAEJ1772中指定的接口包括五个电路，其对应于以下功能：交流电源线1(L1)、交流电源线2(L2，N)、底盘接地、控制先导和接近检测。然而，插座组件10没有被该SAE规范限制并且可被用于指定其它接口要求的应用。
参考图3和图7，端子40的近端46可通过机械方式附接到线38，比如压接法(crimping)。一旦线被附接到端子，每根线38的第二端50可在从第一侧28供应穿过外部插座32之后插入穿过孔44。每个端子40可包括用于附接到插座组件10的特征。根据一种或多种实施方式，外围刺(barb)52可在近端46和远端48之间从端子40的中间部分周向地延伸。刺52可延伸超出基座24中的孔44的内径，用于在端子40和基座24之间提供过盈配合。这种过盈配合有助于保持端子40处于插座组件10中。终止挡板54也可在刺52和远端48之间形成在端子40的中间部分中。终止挡板54可径向延伸超出刺52，用于接触基座24和限制端子40的插入深度。
每个交流电源线导线可包括直接连接到线38的串联保险丝56。串联保险丝56可沿线38在接近端子40的位置被处置以便它可被插座组件10接收并且因此与交通工具充电入口集成。保险丝保护所有下行的接线(即，保险丝和OBC和/或电池之间)。因此，在充电入口(接收电流的地方，而不是在交通工具线束16中下游更远的地方)集成电源线保险丝能提供最佳的过电流保护。
根据一种或多种实施方式，串联保险丝56可平分线38，将线38分离成第一线部分58和第二线部分60。保险丝56可包括保险丝主体62和一对引线64。第一引线64a可被电连接到第一线部分58并且第二引线64b可被电连接到第二线部分60。第二线部分60可将串联保险丝56连接到端子40。第一线部分58可连接到交通工具线束16。引线64可使用焊接工艺附接到线38，比如电阻焊或超声波焊接，但是其它形式的附接也可被考虑。线38可包括焊后提供在暴露的引线上的热收缩件66。
根据一种或多种另外的实施方式，串联保险丝56可被直接连接到端子40，如图7所说明的。以这种方式，第二引线64b可形成线38的第一端42并且可通过机械方式直接附接到端子40的近端46，如压接法。如以上所描述的，第一引线64a可被附接到线38。
图4-6说明了插座组件10的后视图。如所示，插座组件10还可包括内部插座68。内部插座68可从基座24在朝向交通工具12的内部的第二方向延伸。内部插座68可界定内部腔70，用于接收附接到端子40并且从第一侧28供给穿过开口44的多根线38。在内部腔70中，插座组件10还可包括多个端子插座72，用于支撑端子40。端子插座72可同样地从基座24在朝向交通工具12的内部的第二方向延伸。每个端子插座72可围绕孔44中的一个并且一般与孔44中的一个同轴形成。每个端子插座72可界定端子腔74，用于接收端子40的一个的近端46。
插座组件10还可包括至少一个保险丝插座76，用于支撑串联保险丝56。保险丝插座76还可布置在内部插座68的内部腔70内并且可同样地从基座24在朝向交通工具12的内部的第二方向延伸。保险丝插座76可包括界定保险丝腔80以用于接收串联保险丝56的外围壁78。特别是，保险丝插座76可包括在保险丝腔80内的固定件82或类似支撑特征，用于接收保险丝主体62。一对槽84可在外围壁78中形成，每个在保险丝插座76的大体相对端，用于接收保险丝56的引线64。固定件82和槽84也可在装配期间协助定位保险丝56。
内部插座68可包括多个线通道86，用于将单根线38从端子插座72布线到它们可形成线束36的线出口88。包括串联保险丝56的每个交流电源线导线可被线通道86从端子插座72引导到保险丝插座76并且接着到线出口88。如所示，线束36可包括连接器90，用于与附接到交通工具线束16的另一连接器(未示出)匹配。一旦线38定位于内部插座68，每根线38的第二端50可以已知的方式附接到连接器90。
此外，内部插座68内的电气元件(例如，线38、串联保险丝56和端子40的近端46)可通过模制热塑性材料92使用灌封工艺封装(图6)。模制灌封材料92可帮助隔离和密封电气元件避免水分和机械损伤。因此，灌封材料92可在电气元件上方沉积到内部插座68中。接下来，插座组件10可被放在模具中以便灌封材料92被模制到插座组件，形成封闭内部插座68的覆盖物94。在内部插座68中形成的线通道86、端子插座72和保险丝插座76，连同灌封材料92，提供单根线电路之间的隔离。
根据一种或多种实施方式，保险丝插座76可包括保险丝覆盖物96，其在内部插座68用灌封材料92被二次模制前，在装配期间可被放在保险丝56上，如图5中所说明。通过将保险丝56包围在保险丝插座76内，保险丝覆盖物96可提供和维持在保险丝56周围的空气间隙以防止灌封材料92起吸热作用。虽然为了说明目的只有一个保险丝覆盖物96在图5中示出，但是保险丝覆盖物可与每个保险丝插座76一起使用。
相对于将所有电路连接到印刷电路板(PCB)、汇流条或柔性电路时，将保险丝56串联地与线38集成并且隔离每个线电路可在浸水试验中且在交通工具12可受到过多的水分的现实条件下提供更好的性能。特别是，在引脚处通过水泄漏路径产生的横穿PCB的短路可消除。另外，插座组件的内部电路不受在PCB制造期间普遍的潜在的制造杂质影响。
虽然以上描述了典型的实施方式，但是不意在这些实施方式描述了本发明的所有可能的形式。更确切的说，说明书中使用的文字是描述性的而不是限制性的文字，并且应理解可进行各种改变，而不偏离本文介绍的主题的精神和范围。此外，各种实施的实施方式的特征可被组合以形成本公开的另外的实施方式。

Claims (20)

1.一种插座组件，其用于交通工具充电入口，包括：
基座，其用于安装到交通工具板件，所述基座具有面对第一方向的第一侧、面对与所述第一方向相反的第二方向的第二侧，以及贯穿形成的用于接收端子的孔；
外部插座，其从所述基座沿所述第一方向延伸以用于接收充电电缆连接器；
至少一个端子插座，其从所述基座沿所述第二方向延伸，所述端子插座在所述孔中的一个的周围形成并且界定端子腔；
至少一个保险丝插座，其从所述基座沿所述第二方向延伸，所述保险丝插座界定保险丝腔；
至少一个端子，其具有布置在所述端子插座中的近端以及在所述外部插座内从所述基座沿所述第一方向延伸以用于与匹配的端子连接的远端；以及
线，其附接到所述端子的所述近端，所述线包括直接附接到所述线的串联保险丝，所述串联保险丝布置在所述保险丝插座中。
2.根据权利要求1所述的插座组件，其中所述串联保险丝包括直接连接到所述端子的所述近端的引线。
3.根据权利要求1所述的插座组件，其中所述线包括被所述串联保险丝分离的第一线部分和第二线部分，所述串联保险丝包括附接到所述第一线部分的第一引线和附接到所述第二线部分的第二引线，所述第二线部分将所述串联保险丝连接到所述端子的所述近端。
4.根据权利要求1所述的插座组件，其中所述插座组件将所述至少一个端子和所述串联保险丝直接连接到交通工具线束。
5.根据权利要求1所述的插座组件，还包括封闭所述保险丝插座中的所述串联保险丝的保险丝覆盖物。
6.根据权利要求1所述的插座组件，还包括形成于第二侧中以用于将所述线从所述端子插座布线到线束的线通道。
7.根据权利要求6所述的插座组件，还包括内部插座，所述内部插座从所述基座沿所述第二方向延伸，所述内部插座接收来自所述线束的多根线，所述内部插座界定内部腔，所述端子插座、所述保险丝插座以及所述线通道位于所述内部腔内。
8.一种插座组件，其用于交通工具充电入口，包括：
凸缘，其用于安装到交通工具板件；
基座，其具有面对第一方向的第一侧、面对与所述第一方向相反的第二方向的第二侧，以及贯穿形成的用于接收端子的孔；
外部插座，其从所述基座沿所述第一方向延伸以用于接收充电电缆连接器；以及
内部插座，其从所述基座沿所述第二方向延伸以用于接收来自线束的多根线，所述内部插座界定内部腔，所述内部腔具有至少一个保险丝插座以及在所述孔中的一个的周围形成的至少一个端子插座，所述端子插座和所述保险丝插座都从所述基座沿所述第二方向延伸，所述内部插座包括用于将线从所述端子插座布线到所述保险丝插座并且从所述保险丝插座布线到线出口的线通道。
9.根据权利要求8所述的插座组件，其中所述保险丝插座包括界定用于接收串联保险丝的保险丝腔的外围壁，所述外围壁具有一对槽，每个槽在所述保险丝插座的相对端，用于接收一对保险丝引线。
10.根据权利要求8所述的插座组件，还包括：
至少一个端子，其具有布置在所述端子插座中的近端以及在所述外部插座内从所述基座沿所述第一方向延伸以用于与匹配的端子连接的远端；
线，其包括第一线部分和第二线部分，所述第二线部分附接到所述端子的所述近端；以及
串联保险丝，其布置在所述保险丝插座中，将所述第一线部分与所述第二线部分分离，所述串联保险丝具有附接到所述第一线部分的第一引线以及附接到所述第二线部分的第二引线。
11.根据权利要求10所述的插座组件，还包括封闭所述保险丝插座中的所述串联保险丝的保险丝覆盖物。
12.根据权利要求10所述的插座组件，其中所述内部插座填充有灌封材料并且用所述灌封材料进行二次模制以形成封闭所述内部插座的覆盖物。
13.根据权利要求8所述的插座组件，还包括：
至少一个端子，其具有布置在所述端子插座中的近端以及在所述外部插座内从所述基座沿所述第一方向延伸以用于与匹配的端子连接的远端；
串联保险丝，其布置在所述保险丝插座中，所述串联保险丝具有第一引线和第二引线，所述第二引线直接附接到所述端子的所述近端；以及
线，其直接附接到所述第一引线并且穿过所述线通道被布线到所述线出口。
14.根据权利要求13所述的插座组件，还包括封闭所述保险丝插座中的所述串联保险丝的保险丝覆盖物。
15.根据权利要求13所述的插座组件，其中所述内部插座填充有灌封材料并且用所述灌封材料进行二次模制以形成封闭所述内部插座的覆盖物。
16.一种用于将线束装配到用于交通工具充电入口的插座组件的方法，所述方法包括：
提供所述插座组件，所述插座组件具有基座，所述基座具有面对第一方向的第一侧、面对与所述第一方向相反的第二方向的第二侧以及贯穿形成的多个孔，所述插座组件包括从所述基座沿所述第二方向延伸的保险丝插座；
提供包括多根线的所述线束，每根线具有附接到所述线的第一端的端子，至少一根线包括直接附接到其的串联保险丝；
穿过所述孔中的一个插入每根线的第二端；以及
将包括所述串联保险丝的至少所述线穿过形成在所述基座的所述第二侧上的线通道进行布线，以便所述串联保险丝被所述保险丝插座接收。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
将保险丝覆盖物放在所述串联保险丝上，将所述串联保险丝封闭在所述保险丝插座中。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
将每根线的所述第二端附接到连接器以用于将所述线束连接到交通工具线束。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述插座组件还包括从所述基座沿所述第二方向延伸的内部插座，所述内部插座界定内部腔，所述保险丝插座、所述孔和所述线通道位于所述内部腔内。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
在所述保险丝插座和所述多根线上方将灌封材料沉积到所述内部插座内；以及
将所述灌封材料模制到所述插座组件以将所述端子、所述串联保险丝和所述多根线密封到所述基座的所述第二侧。
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