CN104716520A - 电源线 - Google Patents

Abstract

一种电源线，其包括插头和连接到负载的负载连接部。该插头包括：多个插脚，其分别插入到电源插座的插脚插入孔中并且与电源插座连接；以及多个正温度系数热敏电阻，该多个正温度系数热敏电阻中的至少一个正温度系数热敏电阻是对于多个插脚中的各插脚而设置的，以检测对应的插脚的温度。多个PTC热敏电阻形成一个串联电路，并且电源线还包括切断装置，该切断装置被构造成在串联电路的电阻值等于或高于预定值的情况下，断开从多个插脚向负载连接部的通电。

Description

电源线

技术领域

本发明涉及一种电源线。

背景技术

传统上，提供了如下电源线，其中该电源线包括：插头，其连接到电源插座；温度传感器，其用于检测插头的温度；以及切断装置，其用于在利用温度传感器检测到异常的温度上升的情况下，停止从插头向负载的通电(例如，参见日本未审查专利申请公开7-67245)。插头具有多个插脚(plug pin)，各插脚被插入到电源插座中并且与电源插座中的引脚座(pin rest)接触导通。

根据这种类型的电源线，即使在由于插头的插脚在电源插座处的接触不良而导致异常发热的情况下，也可以通过停止通电来防止由于发热所引起的火灾或对插头造成的损坏。

在设置仅一个温度传感器的情况下，温度传感器的输出与多个插脚中的离该温度传感器最远的插脚的温度之间的相关性变得相对低。因此，针对该对应插脚处的温度上升的响应变慢，并且安全性可能降低。

另一方面，在设置多个温度传感器并且单独监视各温度传感器的输出的情况下，可能导致部件数量的增加和/或布线的复杂化。

发明内容

有鉴于上述情况，本发明提供一种能够提高安全性并且避免部件数量的增加和布线的复杂化的电源线。

根据本发明的一方面，提供一种电源线，其包括：插头，所述插头包括：多个插脚，所述多个插脚被适配成分别插入到电源插座的插脚插入孔并且与所述电源插座连接；以及多个正温度系数热敏电阻，对于所述多个插脚中的各插脚各自设置至少一个所述正温度系数热敏电阻，以检测对应的所述插脚的温度；以及负载连接部，所述负载连接部用于连接到负载。所述多个正温度系数热敏电阻形成一个串联电路。所述电源线还包括切断装置，所述切断装置被构造成在所述串联电路的电阻值等于或高于预定值的情况下，断开从所述多个插脚向所述负载连接部的通电。

根据本发明的另一方面，提供一种电源线，其包括：插头，所述插头包括：多个插脚，所述多个插脚被适配成分别插入到电源插座的插脚插入孔并且与所述电源插座连接；以及多个正温度系数热敏电阻，对于所述多个插脚中的各插脚各自设置至少一个所述正温度系数热敏电阻，以检测对应的所述插脚的温度。所述电源线还包括负载连接部，所述负载连接部用于连接到负载，所述负载包括控制电路，所述控制电路用于控制经由所述多个插脚和所述负载连接部所输入的电流的量。所述多个正温度系数热敏电阻形成一个串联电路。

所述电源线还包括通信电路，所述通信电路被构造成在所述串联电路的电阻值等于或高于预定值的情况下，向所述控制电路传输通知信号。

根据本发明的上述方面，与设置仅一个PTC(正温度系数(PositiveTemperature Coefficient))热敏电阻的情况相比，可以提高安全性。另外，由于使用PTC热敏电阻的串联电路的电阻值，因此不同于单独检测PTC热敏电阻的电阻值的情况，可以避免部件数量的增加或布线的复杂化。

附图说明

附图仅以示例的方式而非限制的方式描述了根据本教示的一个或多个实施方式。在附图中，相似的附图标记是指相同的或相似的元件。

图1是根据本发明的实施方式的电源线的示意图。

图2是根据本发明的实施方式的电源线的方框图。

图3是示出根据本发明的实施方式的电源线的插头的、沿着图4的线III-III’所截取的截面图。

图4是示出根据本发明的实施方式的插头的主视图。

图5A至图5C示出根据本发明的实施方式的插头，其中：图5A是沿着图5C的线VA-VA’截取的截面图，图5B是沿着图5A的线VB-VB’截取的截面图，图5C是沿着图5A的线VC-VC’截取的截面图。

图6是示出根据本发明的实施方式的插头的分解立体图。

图7是示出根据本发明的实施方式的温度传感器的侧视图。

图8A至图8D示出根据本发明的实施方式的传感器保持构件，其中：图8A是主视图，图8B是平面图，图8C是右侧视图，并且图8D是后视图。

图9是示出根据本发明的实施方式的张力止动件联接到传感器保持构件的状态的立体图。

图10是示出本发明的实施方式的主要部分的立体图。

图11是示出PTC热敏电阻的温度特性的示例的说明图。

图12是示出根据本发明的另一实施方式的电源线和负载的示意方框图。

具体实施方式

以下将参考附图来说明用于实施本发明的最佳模式。

(第一实施方式)

如图2所示，根据本实施方式的电源线包括：插头1，其连接到电源插座(未示出)；负载连接部2，其连接到负载；以及切断装置3，其用于接通/断开从插头1被供给至负载连接部2的通电。

负载连接部2可以是连接器、或者可以是连接到负载的端子结构(例如，螺杆端子)的电线。

插头1是日本工业标准(JIS)C8303的I类所规定的具有接地电极和两个极的插头。如图3至图6所示，插头1包括：一对插脚11，其分别构成电压侧极和接地侧极以用于电力的传输；以及接地脚12，其构成接地电极。插脚11和接地脚12中的每一个由诸如金属等的导电材料制成。

插脚11经由连接插头1与切断装置3的线缆4中所包括的电源线41被连接到切断装置3。切断装置3包括：诸如电磁继电器等的继电器31，其用于接通/断开插脚11中的一个或这两者与负载连接部2之间的电连接(通电)；以及驱动电路32，用于驱动继电器31。

此外，接地脚12经由线缆4中所包括的接地线42连接到负载连接部2。

这里，针对图4所示的状态，使用术语“上”、“下”、“左”和“右”。将图4的纸面的前侧(图3的下侧)被称为前侧。换句话说，插脚11排列所在的方向被称为左右方向(横向)，接地脚12相对于插脚11定位所在的方向被称为下方向，并且插脚11和接地脚12从插头1突出所在的方向被称为前方向。

插头1还包括芯部6和外壳7。芯部6由诸如合成树脂等的绝缘材料制成，其中该芯部6保持插脚11和接地脚12。壳体7由包围芯部6的合成树脂成型品形成。芯部6包括：主体8，插脚11和接地脚12插通主体8；以及传感器保持构件9，其连接到主体8以保持温度传感器5。主体8和传感器保持构件9由例如合成树脂制成。此外，主体8的前表面在插头1的前表面暴露，而没有被外壳7覆盖。

插头1还包括两个PTC(正温度系数)热敏电阻50。PTC热敏电阻501与插脚11一对一对应。各PTC热敏电阻50检测对应的插脚11的温度。具体地，各PTC热敏电阻50和对应的插脚11之间的距离小于插脚11之间的距离。因而，与各PTC热敏电阻50和对应的插脚11之间的距离大于插脚11之间的距离的情况相比，插脚11的温度和PTC热敏电阻50的输出(电阻值)之间的相关性变强。

如图7所示，各PTC热敏电阻50被保持在由金属制成的保持件51中，以构成温度传感器5。保持件51具有与众所周知的线耳式端子的结构相似的结构。保持件51包括圆环形状的固定部511、以及将PTC热敏电阻50收纳在内部的主体部512。PTC热敏电阻50经由信号线43连接到切断装置3。信号线43连同电源线41和接地线42一起构成线缆4。利用例如填充在保持件51的主体部512中的环氧树脂(未示出)来确保保持件51和PTC热敏电阻50之间的绝缘以及保持件51和信号线43之间的绝缘。

各插脚11包括扁平的突出部111，其中该突出部111在其厚度方向沿左右方向的状态下从芯部6向前突出。突出部111被插入到作为连接对象的电源插座中所形成的插脚插入孔(未示出)，并且突出部111与收纳于插脚插入孔的电压侧极和接地侧极的脚托(未示出)接触导通。各插脚11还包括保持部112，该保持部112在与突出部111从芯部6突出的方向垂直的上下方向(上下方向)上从突出部111突出。

接地脚12被形成为轴向沿前后方向的圆筒形状。接地脚12包括从芯部6向前突出的突出部121。使突出部121与作为连接对象的电源插座中所包括的接地脚托(未示出)接触导通。接地脚12还包括保持部122，该保持部122在与突出部121从芯部6突出的方向垂直的左右方向上从突出部121突出。

在主体8的后表面上，设置用以接收插脚11和接地脚12的一部分的凹部80。在凹部80的底表面设置：两个第一通孔81，插脚11的突出部111分别插通这两个第一通孔81；以及第二通孔82，接地脚12的突出部121插通该第二通孔82。通孔81和82具有如下尺寸和形状：仅可以插入突出部111和121，而不能插入保持部112和122。多个第一通孔81在左右方向上排列，第二通孔82设置在第一通孔81之间的位置的下方。

此外，在主体8中，在凹部80的内底表面(即，主体8的后表面)上，以从主体8向后方突出的方式安装T字形的分隔壁83，从而分隔插脚11之间以及接地脚12和插脚11之间。

如图5A至图6和图8A至图8D所示，传感器保持构件9包括：主体90，该主体9位于插脚11的下方；壁部93，该壁部93被形成为从主体90向上突出并且被夹在插脚11之间；以及夹持部95，该夹持部95被设置成从壁部93的上端沿左右两个方向突出，使得插脚11被夹持在主体90与夹持部95之间。

传感器保持构件9在前端部还包括：两个第一凸部91，各第一凸部91被插入到凹部80中并且夹持在分隔壁83与各插脚11之间；以及第二凸部92，该第二凸部92被插入到凹部80中并且被夹在接地脚12和分隔壁83之间。分隔壁83介于第二凸部92和两个第一凸部91中的相邻的两个部分之间，由此使主体8和传感器保持构件9相对于彼此定位。

传感器保持构件9还包括：弹簧基座941，该弹簧基座941从主体90的前端附近沿左右两个方向突出；以及弹簧片942，该弹簧片942分别从弹簧基座941向前突出。各弹簧片942在前后方向上具有扁平形状，并且各弹簧片942的前端部可能因弹性变形而横向移位。另外，在各弹簧片942的前端以沿左右方向向内突出的方式设置接合爪943。

以从主体8的左右两面突出的方式设置接合凸部84。通过主体8在左右方向上被夹在弹簧片942之间、使得接合爪943与接合凸部84接合(即，接合爪943位于接合凸部84的前侧)，来使主体8被联接至传感器保持构件9。在各接合凸部84的后端部，形成有突出尺寸向后逐渐减小的倾斜面。此外，在接合爪943的前端部，形成有使得突出尺寸向前逐渐减小的倾斜面。

在主体8与传感器保持构件9联接时，在接合凸部84的上下位置与接合爪943的上下位置对应的状态下，从传感器保持构件9的前侧将主体8推到弹簧片942之间。此时，倾斜面彼此滑动接触，因而弹簧片942弹性地变形。最终，接合凸部84到达接合爪943的背侧，并且弹簧片942弹性地恢复，使得接合爪943与接合凸部84接合。以从主体8的左右两面分别突出的方式设置一对限制凸部85，该一对限制凸部85用于在上下方向上限制传感器保持构件9的弹簧片942。

线缆4从芯部6向后延伸，使得线缆4的轴向沿前后方向。在传感器保持构件9的主体90的后端处，以向上突出的方式设置在左右方向(即，线缆4的径方向)夹着线缆4的两个螺纹夹持部96。

此外，根据本实施方式的插头1包括与芯部6(传感器保持构件9)协作夹持线缆4的张力止动件13，该张力止动件13连同芯部6一起被插入成型于外壳7。张力止动件13由例如合成树脂制成。另外，在传感器保持构件9的螺纹夹持部96中分别形成有螺纹孔960。在张力止动件13中，设置分别与螺纹孔960连通的两个螺纹插入孔130。张力止动件13经由分别插通螺纹插入孔130并且拧入螺纹孔960的两个螺钉14被固定到传感器保持构件9。

此外，在传感器保持构件9的螺纹夹持部96之间以及在张力止动件13处，分别以突出方式设置有在前后方向(线缆4的长度方向)上具有扁平形状的夹持部97和131(图6和图9等)。在传感器保持构件9和张力止动件13彼此联接的状态下，传感器保持构件9的夹持部97与张力止动件13的夹持部131之间的距离小于处于非变形状态下的线缆4的外径。因此，夹持部97和131夹持线缆4，并且抑制线缆4相对于芯部6的移位。

在外壳7被成型之前的阶段，利用主体8的通孔81和82的内表面来防止插脚11或接地脚12相对于芯部6的上下移位或左右移位。主体8的各通孔81和82具有如下尺寸和形状：不能插通插脚11和接地脚12的各自的保持部112和122。因而，通过保持部112和122与主体8的凹部80的内底表面接触，防止了插脚11或接地脚12相对于芯部6沿向前方向(即，突出部111和112的突出方向)移位(移动)。

另外，传感器保持构件9位于插脚11的保持部112和接地脚12的保持部122的后侧。因而，通过传感器保持构件9与保持部112和122接触，防止了插脚11或接地脚12相对于芯部6沿向后方向(即，与突出部111和112的突出方向相反的方向)移位。

此外，通过将各温度传感器5插入且装配至两个传感器收纳凹部930中的每一个，来将各温度传感器5保持在传感器保持构件9中，其中该两个传感器收纳凹部930在传感器保持构件9的壁部93的上侧和后侧开口。也就是，传感器保持构件9介于温度传感器5和插脚11之间。如图9所示，张力止动件13包括盖部132，该盖部132在该张力止动件13联接至传感器保持构件9的状态下覆盖传感器收纳凹部930。

利用传感器保持构件9可以提高温度传感器5(PTC热敏电阻50)和信号线43之间的绝缘性以及插脚11和电源线41之间的绝缘性。作为用于使主体8和传感器保持构件9彼此联接的手段，可以代替接合或者与接合组合地使用旋拧手段。此外，通过在各电源线41中设置通孔(未示出)并且将设置于各插脚11或传感器保持构件9的嵌塞突起(未示出)插入到该通孔中，可以将各电源线41固定到各插脚11或传感器保持构件9。

以下将说明本实施方式的特征。

在本实施方式中，如10图所示，两个PTC热敏电阻50被如下构造：使这两个PTC热敏电阻50的一侧端子彼此连接，并且使这两个PTC热敏电阻50的另一侧端子分别经由信号线43连接到切断装置3。换句话说，两个PTC热敏电阻50彼此串联连接以构成一个串联电路。切断装置3包括判断电路(DC)33，该判断电路33用于基于该串联电路的电阻值来判断插脚11是否处于插脚11具有异常高温的高温状态。

如图1所示，该串联电路的一端接地，并且另一端经由固定电阻器R1连接到恒压源Vc。判断电路33例如通过将该串联电路两端的电压(即，该串联电路和固定电阻器R1之间的连接点处的电压，以下称为“检测电压”)Vd与预定的判断电压进行比较，来判断插脚11是否处于高温状态。也就是说，如果检测电压Vd等于或大于判断电压(即，如果串联电路的电阻值等于或大于预定值)，则判断为插脚11处于高温状态，并且如果检测电压Vd小于判断电压，则判断为插脚11未处于高温状态。可以通过使用例如众所周知的比较器来实现判断电路33。

作为PTC热敏电阻50，使用如下的热敏电阻：如图11所示，该热敏电阻在温度特性方面具有从如曲线A所示的相对高的电阻值到如曲线B所示的相对低的电阻值的变化，并且在电阻值方面在90℃至图100℃的温度范围内存在急剧变化。即使在这两个PTC热敏电阻50均具有电阻值低的曲线B的温度特性的情况下，当PTC热敏电阻50中的至少一个的温度达到预定的判断温度时，检测电压Vd也变得等于或大于判断电压。该判断温度例如是如下的温度：该温度足够高使得在实际使用中不存在问题且低于外壳7的熔点。例如，在图11的曲线B的示例中，在判断温度为100℃的情况下，判断电压变为在串联电路的电阻值为2000Ω(图11中的虚线)的情况下的检测电压Vd。

在利用判断电路33判断出高温状态的情况下，驱动电路32通过断开继电器31来停止从插头1(插脚11)被供给至负载连接部2的通电。继电器31可以是用于接通/断开负载连接部2和插脚11中的仅一个之间的通电的所谓单极开关；或者可以是用于接通/断开负载连接部2和两个插脚11之间的通电的所谓双极开关。此外，继电器31可以具有用以在检测到过电流或漏电的情况下遮断通电的众所周知的断路器的功能。

根据上述结构，由于即使在PTC热敏电阻50中仅一个的温度升高的情况下也可以断开通电，因此与仅设置一个PTC热敏电阻50的情况相比，可以提高安全性。

另外，由于使用两个PTC热敏电阻50的串联电路的电阻值，因此不同于单独地检测多个PTC热敏电阻50的电阻值的情况，可以避免部件数量的增加或布线的复杂化。

(第二实施方式)

由于本实施方式的基本构造与第一实施方式的构造相同，因此将省略针对相同构造的例示和说明。

在本实施方式中，在PTC热敏电阻50的串联电路两端的电压(检测电压)Vd等于或大于判断电压、因而利用判断电路33判断出高温状态的情况下，驱动电路32没有断开继电器31，而是向外部的控制电路23发送通知信号。

具体地，如图12所示，假定诸如插电式混合动力车辆和电动车辆等的车辆20作为连接到负载连接部2的负载，其中该车辆20包括二次电池21、用于对二次电池21进行充电的充电电路22和用于控制充电电路22的控制电路23。在控制电路23的控制下，从充电电路22到二次电池21的充电电流增加或减少。因此，流过插脚11和负载连接部2的电流也增加或减少。

此外，切断装置3具有通信电路34，该通信电路34用于在利用判断电路33判断出高温状态的情况下，向控制电路23发送通知信号。控制电路23在接收到通知信号时，对充电电路22进行控制以减少或停止流向二次电池21的充电电流。结果，由于流向插脚11的电流减少或停止，因此可以预期温度的下降。此外，根据从已接收到通知信号的控制电路23所传输的信号，通信电路34可以控制驱动电路32以断开继电器31。

更具体地，例如，通信电路34被构造成将被称为CPLT(控制导频)信号的电压信号传输到车辆20的控制电路23/从车辆20的控制电路23接收被称为CPLT(控制导频)信号的电压信号。也就是说，在插头1连接到电源插座的情况下，利用经由插脚11的电力供给启动通信电路34，并且首先将CPLT信号的电压值设置为预定的第一电压(例如12V)。车辆20的控制电路23在其检测到CPLT信号的电压值为第一电压的情况下，使CPLT信号的电压值下降到比第一电压低的第二电压(例如9V)。

在检测到CPLT信号的电压值下降到第二电压的情况下，通信电路34将CPLT信号设定为预定频率(例如1kHz)的矩形波，并且将该矩形波的占空比(on-duty)(信号处于H电平的接通时间段的百分比)设置为与插脚11和负载连接部2之间的电路的电流容量对应的值。例如，如果电流容量为12A，则将占空比设定为20％，如果电流容量为20A，则将占空比设定为50％。在识别出该占空比所示的电流容量时，控制电路23进一步使CPLT信号的H电平的电压值下降到第三电压(例如6V)。

在检测到CPLT信号的H电平的电压值下降到第三电压的情况下，通信电路34控制驱动电路32以接通继电器31，并且开始从插脚11经由负载连接部2对充电电路22进行供电。因而，利用充电电路22开始对二次电池21进行充电。控制电路23对充电电路22进行控制，使得流向二次电池21的充电电流的最大值不超过在利用充电电路22对二次电池21进行充电期间的电流容量。此外，控制电路23在充电电路22的工作期间，根据CPLT信号的占空比的变化来改变从充电电路22流向二次电池21的充电电流的最大值。

此外，控制电路23监视二次电池21的电压，并且在二次电池21的电压达到预定的目标值的情况下，将CPLT信号的H电平的电压值从第三电压恢复为第二电压。在检测到CPLT信号的H电平的电压值恢复到第二电压的情况下，通信电路34控制驱动电路32以断开继电器31，并且将CPLT信号的电压值设定为第一电压。

在如上所述使用CPLT信号的情况下，可以通过改变CPLT信号的占空比以使得减少要通知的电流容量，来实现高温状态的通知。然而，为了实际减少电流，与利用改变后的CPLT信号的占空比所通知的电流容量对应的充电电流的最大值需要小于占空比刚要改变之前的充电电流的电流值。也就是说，至少启动时所通知的电流容量需要大于利用CPLT信号可以表示的电流容量的最小值。同时，在控制电路23被构造成在CPLT信号的占空比变为预定值(例如0)时、停止充电电路22的情况下，可以通过将CPLT信号的占空比设定为预定值来实现高温状态的通知。

本发明还适用于在插头1中具有三个插脚11的三相AC(交流)电源线。

尽管前述内容已说明被认为是最佳模式的情况和/或其它示例，但应该理解的是，这里可以进行各种变型，并且可以以各种形式和示例实施这里公开的主题，且这里公开的主题可以适用于多种应用，这里仅描述了其中的一部分。意图通过所附方案保护落在本教示的实际范围内的任何以及所有的变型和变化。

Claims (2)

1.一种电源线，其包括：

插头，所述插头包括：多个插脚，所述多个插脚被适配成分别插入到电源插座的插脚插入孔并且与所述电源插座连接；以及多个正温度系数热敏电阻，对于所述多个插脚中的各插脚各自设置至少一个所述正温度系数热敏电阻，以检测对应的所述插脚的温度；以及

负载连接部，所述负载连接部用于连接到负载，

其中，所述多个正温度系数热敏电阻形成一个串联电路，以及

所述电源线还包括切断装置，所述切断装置被构造成在所述串联电路的电阻值等于或高于预定值的情况下，断开从所述多个插脚向所述负载连接部的通电。

2.一种电源线，其包括：

插头，所述插头包括：多个插脚，所述多个插脚被适配成分别插入到电源插座的插脚插入孔并且与所述电源插座连接；以及多个正温度系数热敏电阻，对于所述多个插脚中的各插脚各自设置至少一个所述正温度系数热敏电阻，以检测对应的所述插脚的温度；以及

负载连接部，所述负载连接部用于连接到负载，所述负载包括控制电路，所述控制电路用于控制经由所述多个插脚和所述负载连接部所输入的电流的量，

其中，所述多个正温度系数热敏电阻形成一个串联电路，以及

所述电源线还包括通信电路，所述通信电路被构造成在所述串联电路的电阻值等于或高于预定值的情况下，向所述控制电路传输通知信号。