CN110040018A - 充电端口加热器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“充电端口加热器”。本公开的一个方面涉及一种电气化车辆，其包括至少部分与充电端口镶嵌模制的加热器元件。在本公开的另一个方面，所述充电端口包括导热率大于约10瓦/米‑开尔文(W/m‑K)的聚合物材料。还公开了一种方法。

Description

充电端口加热器

技术领域

本公开涉及一种用于电气化车辆的充电端口的加热器。

背景技术

减少汽车燃料消耗和排放的需求是众所周知的。因此，正在开发减少或完全消除对内燃发动机的依赖的车辆。电气化车辆是为此目的而开发的一种类型的车辆。通常，电气化车辆与传统的机动车辆不同，因为它们由电机选择性地驱动。相反，常规的机动车辆仅依靠内燃发动机来推进车辆。示例性电气化车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。

一些电气化车辆使用来自外部电源(诸如电网电源)的电力对其电池充电。通常，电力经由电动车辆供应设备(EVSE)(诸如充电线束)流到电池。特定地说，当充电线束的插头联接到电气化车辆的充电端口时，电力流到电池。

发明内容

根据本公开的示例性方面的电气化车辆尤其包括充电端口，所述充电端口具有至少部分与充电端口镶嵌模制的加热器元件。

在前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，充电端口包括模制在加热器元件上方的聚合物材料。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，所述聚合物的导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，所述聚合物的导热率为约14瓦/米-开尔文(W/m-K)。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，加热器元件包括至少一根电阻加热丝。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，所述至少一根电阻加热丝至少部分镶嵌模制到充电端口的插座中。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，加热器元件包括多根电阻加热丝，并且多根电阻加热丝中的每一根彼此间隔开。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，多根电阻加热丝中的每一根相对于彼此平行布置。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，多根电阻加热丝中的每一根布置在充电端口的外表面下方。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，多根电阻加热丝中的两根至少部分镶嵌模制到充电端口的插座中。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，电气化车辆包括控制器和电联接到控制器和加热器元件的电流源。电流源响应于来自控制器的指令以选择性地激活加热器元件。

根据本公开的另一个示例性方面的电气化车辆尤其包括具有加热器元件的充电端口。所述充电端口包括导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)的聚合物。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，所述聚合物的导热率为约14瓦/米-开尔文(W/m-K)。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，加热器元件包括镶嵌模制到充电端口中的至少一根电阻加热丝。

在任何前述电气化车辆的另一个非限制性实施例中，所述至少一根电阻加热丝至少部分镶嵌模制到充电端口的插座中。

根据本公开的示例性方面的方法尤其包括通过激活镶嵌模制到充电端口中的加热器元件来加热电气化车辆的充电端口。

在前述方法的另一个非限制性实施例中，充电端口包括模制在加热器元件上方的聚合物，所述聚合物的导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)，并且当插头联接到充电端口时，加热器元件经由充电端口加热插头。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，仅在激活降水传感器时执行加热充电端口的步骤。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，仅在温度下降至低于预定阈值时执行加热充电端口的步骤。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，基于来自车身温度传感器和与充电端口相邻的微处理器中的至少一者的输出来确定温度。

附图说明

图1是示例性电气化车辆的局部示意性侧视图。

图2示出了示例性充电端口和加热器元件。

图3是沿着线3-3截取的横截面视图。

图4是表示示例性方法的流程图。

具体实施方式

本公开的一个方面涉及一种电气化车辆，其包括至少部分与充电端口镶嵌模制的加热器元件。选择性地激活加热器元件以防止在充电端口附近积聚冰和雪。所公开的充电端口相对容易制造并有效地操作。在本发明的另一个方面，充电端口包括导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)的聚合物材料，其显著高于大多数聚合物的导热率。增加的导热率用于连接到充电端口(诸如充电线束的插头)的加热器元件，这在冬季条件下在室外长时间充电时特别有用。

参考附图，图1示出了示例性电气化车辆10。电气化车辆10包括电池14(例如，电池组)、电机18、控制器22、充电端口26和车轮30。电机18被配置成从电池14接收电力，并且将该电力转换为扭矩以驱动车轮30。在一个示例中，电池14是电压相对较高的牵引电池。

在图1中，一组示例性电动车辆供电设备(EVSE)38与充电端口26接合。在这个示例中，EVSE 38包括充电线束42。充电线束42是一种便携式EVSE 38。EVSE 38的其他示例可以包括固定住宅充电站或商业充电站。出于本公开的目的，EVSE 38包括与电气化车辆10分离的可以用于对电池14充电的任何装置。

为了对电池14充电，充电线束42将电池14电联接到车辆10外部的电源，诸如电网电源46。充电线束42包括插头50，插头50包括手柄，以将充电线束42连接到充电端口26。充电线束42包括另一个插头54，以将充电线束42连接到电网电源46。在图1中，插头50接收在充电端口26的插座中，这允许电力从电网电源46流到电池14。

应当理解，控制器22可以是整个车辆控制模块的一部分，诸如车辆系统控制器(VSC)或车身控制模块(BCM)。另选地，控制器22可以是与VSC和BCM分开的独立控制器。此外，控制器22可以被编程有可执行指令，以用于与电气化车辆10的各种部件介接并操作所述各种部件。控制器22另外包括处理单元和非瞬态存储器，以用于执行电气化车辆10的各种控制策略和模式。

电气化车辆10在这个示例中是全电动车辆，诸如电池电动车辆(BEV)。在其他示例中，电气化车辆10是插电式混合动力电动车辆(PHEV)，其可以使用内燃发动机(替代电机18或者是对电机18的补充)提供的扭矩选择性地驱动车轮。本公开不限于图1的电气化车辆10，并且本公开的教导可以尤其适用于包括充电端口的任何电气化车辆。此外，虽然图1中示出了轿车，但是本公开扩展到其他类型的车辆，诸如卡车、厢式货车、运动型多功能车(SUV)、轿车、跑车等。

图2是充电端口26的近视图。在图2中，插头50从充电端口26移除，并且盖60打开以便于参考。在盖60打开的情况下，充电端口26的插座62露出。插座62被配置成接收插头50以将电网电源46电联接到电池14。插座62可以具有与插头50的配置相对应的配置，诸如SAEJ1772或另一种类似配置。

插座62包括第一壁64，第一壁64对应于插头50的外轮廓。在第一壁64内，插座62包括第二壁66，在这个示例中，第二壁66是圆柱形的。在第二壁66内，插座62包括围绕多个针脚70的针脚区段68。在这个示例中，针脚区段68与第二壁66同心。

在与插座62相邻处，充电端口26包括外表面72。当盖60打开时，外表面72直接暴露于元件。在这个示例中，插座62的至少一部分与外表面72一体地形成。也就是说，插座62的至少一部分和外表面72由相同的材料(诸如聚合物)并且在单个制造步骤(诸如注塑成型)期间形成。在一个特定示例中，至少第二壁66与外表面72一体地形成。

在本公开中，充电端口26包括加热器元件74。加热器元件74电联接到电流源76，电流源76电联接到控制器22。电流源76响应于来自控制器22的指令以选择性地激活加热器元件74。下面将讨论示例性控制方案。

在一个示例中，加热器元件74包括至少一根电阻加热丝。在另一个示例中，加热器元件74包括多根电阻加热丝。在图2中示出的一个特定示例中，加热器元件74包括四根电阻加热丝78A至78D。电阻加热丝78A至78D可以由导电材料制成，所述导电材料也产生足够的电阻以产生热量，诸如镍铬合金(NiCr)。电阻加热丝78A至78D彼此间隔开，并且相对于彼此平行布置。

电阻加热丝78A至78D经由正端78P和负端78N联接到电流源76。电流源76可以是高电压电池、低电压电池或外部电源。当由控制器22命令时，电流源76使电流通过电阻加热丝78A至78D，这使得加热器元件74产生热量。由加热器元件74产生的热量用于防止在充电端口26附近积聚冰或雪，或者在已经存在冰或雪的情况下，将其融化。

加热器元件74与充电端口26至少部分镶嵌模制。镶嵌模制是在另一个部件周围模制或形成一个部件的过程。在这个示例中，电阻加热丝78A至78D提供镶块，并且插座62的至少一部分和外表面72围绕电阻加热丝78A至78D模制。在一个示例中，插座62和外表面72围绕电阻加热丝78A至78D注塑成型。在一个特定示例中，注塑成型材料完全包住电阻丝，如图3所示。在另一个示例中，注塑成型材料仅覆盖电阻加热丝78A至78D的外部，使得电阻加热丝78A至78D布置在外表面72下方。

加热器元件74布置成在整个外表面72上均匀地散热，同时还在插座62附近提供局部热量。为了加热插座62，至少一根电阻加热丝至少部分镶嵌模制到插座62中。在所示示例中，第一电阻加热丝78A部分镶嵌模制到第二壁64的一个区段中，并且第二电阻加热丝78B部分镶嵌模制到第二壁64的另一个区段中。

加热器元件74基本上提供栅格加热器元件。虽然图2中示出了多根间隔开的丝78A至78D，但是可以设想其他配置。例如，加热器元件74可以由单根曲折丝提供。

在一个示例中，为了更好地传导由加热器元件74产生的热量，充电端口26由导热聚合物材料制成。特定地说，外表面72和插座62的至少一些部分由导热聚合物材料形成。在特定示例中，外表面72、第一壁64和第二壁64由导热聚合物材料一体地形成。

导热聚合物的导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)。在特定示例中，导热聚合物的导热率为约14W/m-K。这些值与普通聚合物材料的导热率形成鲜明对比，普通聚合物材料的导热率通常为约0.5W/m-K或更低。一种已知的导热聚合物是可以从塞拉尼斯公司(Celanese Corporation)商购获得。

通过用导热聚合物在电阻加热丝78A至78B上模制来形成充电端口26容易地将电阻加热丝78A至78B产生的热量传导到整个充电端口26和相邻部件。例如，当将插头50连接到充电端口26时，热量被传导到插头50及其手柄。因此，当在冬季条件期间在外面对电气化车辆10充电时，例如，不仅防止在充电端口26上而且防止在插头50及其手柄上冰或雪的积聚。为此，现在将描述一个示例性控制方案。

图4是表示本公开的方法100的流程图。方法100是示例性控制方案，其中当条件使得可能在充电端口26附近形成冰或雪时，控制器22选择性地激活加热器元件74。应当理解，方法100将由控制器22和电气化车辆10的其他部件执行，诸如以上关于图1至图3所讨论的那些部件。此外，虽然描述了一个示例性方法100，但是应该理解，在本公开中可以设想用户超驰。也就是说，用户可以根据需要干预并手动地打开或关闭加热器元件74，从而超驰方法100。在一个示例中，经由电气化车辆10的信息娱乐系统中的一个或多个按钮来实现对加热器元件74的控制。

方法100在102处开始，其中控制器22确定插头50是否电联接到充电端口26。在一个示例中，当插头50未连接到充电端口26时，不需要激活加热器元件74。在另一个示例中，通过确定盖60是否打开来取代步骤102。有时，盖60无意中长时间保持打开，并且即使插头50未联接到充电端口26，在那些时间期间加热也是有益的。

继续参考图4，控制器22接下来在104处确定电气化车辆10的降水传感器是否被激活。降水传感器可以通俗地称为雨水传感器，并且一般而言，被配置成产生指示是否降雨或湿度是否高于特定水平的信号。降水传感器可以是任何已知类型的降水传感器，诸如用于控制自动挡风玻璃刮水器的那些传感器。来自降水传感器的信号也指示是否在降雪。如果控制器22确定既没在降雨也没在降雪(即，降水传感器未被激活)，则加热器元件74将不被激活。

然而，如果控制器22确定正在降雨或降雪(即，降水传感器被激活)，则方法100通过确定温度是否证明加热器元件74的操作是合理的来继续。在一个示例中，控制器22在106处通过考虑车身温度传感器的输出来确定温度。车身温度传感器可以是电气化车辆10上的任何已知类型的传感器，其被配置成检测车辆外部的环境温度条件。如果车身温度传感器的输出低于预定阈值，诸如40℉(约4℃)，则方法100继续。如果不是，则控制器确定不需要激活加热器元件74。

替代地，或作为对步骤106的补充，控制器22可以在108处考虑来自与充电端口26相关联的微处理器的温度读数。已知充电端口26包括多个电子部件，诸如灯(即，围绕充电端口26周向设置的灯环)、状态条等，并且那些部件包括微处理器。控制器22可以接收指示一个这样的部件的温度的信号。如果该温度低于预定阈值，诸如75℉(约24℃)，则控制器22在110处激活(即，打开)加热器元件74。方法100重复这些步骤，并且控制器22能够在112处根据需要停用(即，关闭)加热器元件74。使用来自现有微处理器的温度读数可以提供与充电端口26附近的条件非常接近的温度信息，同时还降低了成本。

应理解，诸如“约”、“基本上”和“大体上”的术语并非意图是无边界术语，并且应解释为与本领域的技术人员将解释那些术语的方式一致。此外，诸如“外部”、“向内”等方向术语仅用于解释的目的，而不应被解释为限制。

尽管不同示例将特定部件示出在图示中，但是本公开的实施例不局限于那些特定组合。可以将来自一个示例的一些部件或特征与来自另一个示例的特征或部件结合使用。此外，本公开的各个附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能会被放大或最小化以展示特定部件或布置的某些细节。

本领域的普通技术人员将理解，上述实施例是示例性而非限制性的。即，本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研习随附权利要求书来确定它们的真实范围和内容。

根据本发明，提供了一种电气化车辆，其具有充电端口，所述充电端口具有至少部分与充电端口镶嵌模制的加热器元件。

根据实施例，充电端口包括模制在加热器元件上方的聚合物材料。

根据实施例，聚合物的导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)。

根据实施例，聚合物的导热率为约14瓦/米-开尔文(W/m-K)。

根据实施例，加热器元件包括至少一根电阻加热丝。

根据实施例，至少一根电阻加热丝至少部分镶嵌模制到充电端口的插座中。

根据实施例，加热器元件包括多根电阻加热丝，多根电阻加热丝中的每一根彼此间隔开。

根据实施例，多根电阻加热丝中的每一根相对于彼此平行布置。

根据实施例，多根电阻加热丝中的每一根布置在充电端口的外表面下方。

根据实施例，多根电阻加热丝中的两根至少部分镶嵌模制到充电端口的插座中。

根据实施例，上述发明的特征还在于控制器；以及电流源，其电联接到控制器和加热器元件，所述电流源响应于来自控制器的指令以选择性地激活加热器元件。

根据本发明，提供了一种电气化车辆，其具有带有加热器元件的充电端口，所述充电端口包括导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)的聚合物。

根据实施例，聚合物的导热率为约14瓦/米-开尔文(W/m-K)。

根据实施例，加热器元件包括镶嵌模制到充电端口中的至少一根电阻加热丝。

根据实施例，至少一根电阻加热丝至少部分镶嵌模制到充电端口的插座中。

根据本发明，一种方法包括通过激活镶嵌模制到充电端口中的加热器元件来加热电气化车辆的充电端口。

根据实施例，充电端口包括模制在加热器元件上方的聚合物，所述聚合物的导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)，并且当插头联接到充电端口时，加热器元件经由充电端口加热插头。

根据实施例，仅在激活降水传感器时执行加热充电端口的步骤。

根据实施例，仅在温度下降至低于预定阈值时执行加热充电端口的步骤。

根据实施例，基于来自车身温度传感器和与充电端口相邻的微处理器中的至少一者的输出来确定温度。

Claims (15)

1.一种电气化车辆，其包括：

充电端口，其具有至少部分与所述充电端口镶嵌模制的加热器元件。

2.根据权利要求1所述的电气化车辆，其中所述充电端口包括模制在所述加热器元件上方的聚合物材料。

3.根据权利要求2所述的电气化车辆，其中所述聚合物的导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)。

4.根据权利要求3所述的电气化车辆，其中所述聚合物的导热率为约14瓦/米-开尔文(W/m-K)。

5.根据任一前述权利要求所述的电气化车辆，其中所述加热器元件包括至少一根电阻加热丝。

6.根据权利要求5所述的电气化车辆，其中所述至少一根电阻加热丝至少部分镶嵌模制到所述充电端口的插座中。

7.根据权利要求5或6所述的电气化车辆，其中所述加热器元件包括多根电阻加热丝，所述多根电阻加热丝中的每一根彼此间隔开。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的电气化车辆，其中所述多根电阻加热丝中的每一根布置在所述充电端口的外表面下方。

9.根据权利要求7所述的电气化车辆，其中所述多根电阻加热丝中的两根至少部分镶嵌模制到所述充电端口的插座中。

10.根据任一前述权利要求所述的电气化车辆，其还包括：

控制器；以及

电流源，其电联接到所述控制器和所述加热器元件，所述电流源响应于来自所述控制器的指令以选择性地激活所述加热器元件。

11.一种方法，其包括：

通过激活镶嵌模制到所述充电端口中的加热器元件来加热电气化车辆的充电端口。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述充电端口包括模制在所述加热器元件上方的聚合物，

所述聚合物的导热率大于约10瓦/米-开尔文(W/m-K)，并且

当插头联接到所述充电端口时，所述加热器元件经由所述充电端口加热所述插头。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中仅在激活降水传感器时执行加热所述充电端口的所述步骤。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中仅在温度下降至低于预定阈值时执行加热所述充电端口的所述步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其中基于来自车身温度传感器和与所述充电端口相邻的微处理器中的至少一者的输出来确定所述温度。