CN114079195A - 电动汽车充电连接器 - Google Patents

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T·马修斯
W·C·洛维茨
M·弗里迪克森
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Abstract

一种电连接器(10)，包括：与多条第一电缆(14)的端部连接的多个圆柱形电端子(12)；限定了多个壳体端子腔(16)的壳体(18)，多个圆柱形电端子(12)设置其中；以及附接到壳体(18)的盖(20)，具有与多个壳体端子腔(16)轴向对齐的多个盖腔(22)。多个盖腔(22)构造为在多个圆柱形电端子(12)插入多个壳体端子腔(16)内时接收多个圆柱形电端子(12)。

Description

电动汽车充电连接器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月21日提交的美国专利申请号16/999,776的优先权权益，其全部内容通过引用纳入本文。
技术领域
本发明总体上涉及电连接器，特别是涉及用于电动汽车充电应用的电连接器。
背景技术
电动汽车充电连接器，诸如那些符合汽车工程师学会(SAE)J1772、国际电工委员会(IEC)62196、日本汽车研究所CHAdeMO或Goubiao/T(GBT)20234.1标准的连接器，通常非常笨重，而且组装困难。图1所示的示例涉及加工许多独立的配线引线、端子、密封件、固定器和紧固件，从而导致复杂的组装。此外，这种电动汽车充电连接器为设计和构建为可维修的。
发明内容
鉴于电动汽车充电连接器在其使用寿命期间经历大量的配接/不配接周期，发明人认识到需要制造一种可维修和/或具有可替换的接触件和端子的电动汽车充电连接器。
根据本公开内容的一个或多个方面，一种电连接器包括：连接到多条第一电缆的端部的多个圆柱形电端子；限定多个壳体端子腔的壳体，该多个圆柱形电端子放置在其中；以及附接到壳体的盖，该盖具有与多个壳体端子腔轴向对齐的多个盖腔，该多个盖腔构造成在多个圆柱形电端子插入多个壳体端子腔内时接收多个圆柱形电端子。
在根据之前段落的电连接器的一个或多个实施例中，电连接器可以进一步包括围绕多条第一电缆的多个端子固定器，该端子固定器构造为与多个盖腔配合以将多个圆柱形电端子保持在多个壳体端子腔内。
在根据任何一个之前段落中的电连接器的一个或多个实施例中，该电连接器可以进一步包括围绕多个第一电缆的多个第一线缆密封件，该第一线缆密封件构造为在多个第一电缆、多个端子固定器和多个盖腔的内壁之间提供环境密封。
在根据之前段落中的任何一个的电连接器的一个或多个实施例中，电连接器可以进一步包括轭，该轭构造为分离多条第一电缆并且构造为将多个端子固定器固定在多个盖腔内。
在根据任何一个之前段落中的电连接器的一个或多个实施例中，盖可以限定多个盖端子腔，该盖端子腔构造为接收附接到多个第二电缆的多个平面电端子。多个平面电端子可以经由多个螺纹紧固件附接到设置在盖内的多个导电构件。
在根据任何一个之前段落的电连接器的一个或多个实施例中，多个平面电端子中的一个平面电端子可以从多个平面电端子中的另一个平面电端子侧向和纵向偏置。
在根据任何一个之前段落中的电连接器的一个或多个实施例中，盖可以限定接入端口(接入门户)，该接入端口的位置、尺寸和布置设置为允许工具访问多个螺纹紧固件。
在根据任何一个之前段落中的电连接器的一个或多个实施例中，电连接器可以进一步包括围绕多条第二电缆的多个第二线缆密封件，第二线缆密封件构造为在多个第二电缆和多个盖端子腔的内壁之间提供环境密封。
在根据任何一个之前段落中的电连接器的一个或多个实施例中，电连接器可以进一步包括多个第二线缆固定器，该第二线缆固定器构造为将多个第二线缆密封件保持在多个盖端子腔内。
在根据任何一个之前段落中的电连接器的一个或多个实施例中，电连接器可以进一步包括构造为密封接入端口的可移除的通路堵头。
在根据任何一个之前段落中的电连接器的一个或多个实施例中，盖可以被构造为在向右的方向、向左的方向或向下的方向上敷设多条第一电缆和多条第二电缆。
在根据任何一个之前段落中的电连接器的一个或多个实施例中，壳体可以包括印刷电路板组件，该印刷电路板组件限定多个电路板孔，多个圆柱形电端子穿过电路板孔延伸。
在根据任何一个之前段落的电连接器的一个或多个实施例中，印刷电路板组件可以包括连接器头，并且其中连接器头密封到盖。
根据本公开内容的一个或多个方面，组装电连接器的方法包括将连接到多条第一电缆的端部的多个圆柱形电端子插入连接器装置的多个壳体端子腔中，该连接器装置具有限定多个壳体端子腔的壳体和附接到壳体的盖，该盖具有与多个壳体端子腔轴向对齐的多个盖腔，其中多个盖腔在插入多个壳体端子腔内时接收多个圆柱形电端子。
在根据之前段落的方法的一个或多个实施例中，该方法还可以包括将多个端子固定器附接到多个第一电缆上，其中多个第一电缆与多个盖腔配合以将多个圆柱形电端子保持在多个壳体端子腔内。
在根据任何一个之前段落的方法的一个或多个实施例中，该方法还可以包括在由盖限定的多个盖端子腔内插入附接到多个第二电缆的多个平面电端子，并且经由多个螺纹紧固件将多个平面电端子附接到设置在盖内的多个导电构件。
在根据任何一个之前段落的方法的一个或多个实施例中，该方法还可以包括使多个平面电端子中的一个平面电端子从多个平面电端子中的另一个平面电端子侧向和纵向偏置。
在根据任何一个之前段落的方法的一个或多个实施例中，该方法还可以包括将可移除的通路堵头插入接入端口，该接入端口的位置、尺寸和布置设置为允许工具接入多个螺纹紧固件。
在根据任何一个之前段落的方法的一个或多个实施例中，该方法还可以包括将多个圆柱形电端子穿过多个电路板孔插入，多个电路板孔由设置在壳体内的印刷电路板组件限定。
附图说明
图1是根据现有技术的电动汽车充电连接器的分解立体图；
图2是根据一些实施例的电动汽车充电连接器的立体图；
图3是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的分解立体图；
图4是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的部分分解立体图；
图5A是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的线缆固定器的立体图；
图5B是根据一些实施例的图5B的线缆固定器部分地安装在电缆上的立体图；以及
图6是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的分解横截面视图；
图7是根据一些实施例的图6的电动汽车充电连接器的横截面视图；
图8是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的另一个分解视图；
图9是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的局部正视图；
图10是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的另外一个分解视图；
图11是根据一些实施例的图10的电动汽车充电连接器的X射线分解图；
图12是根据一些实施例的图10的电动汽车充电连接器的X射线组装视图；
图13是根据一些实施例的图12的电动汽车充电连接器的正视图；
图14是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的X射线视图；
图15是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的部分组装视图；
图16是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的横截面视图；
图17是根据一些实施例的图1的电动汽车充电连接器的连接器头的横截面视图；
图18是根据一些实施例的电动汽车充电连接器的立体图，其中线缆敷设在向右的方向上；
图19是根据一些实施例的电动汽车充电连接器的立体图，其中线缆敷设在向左的方向上；
图20是根据一些实施例的电动汽车充电连接器的立体图，其中线缆敷设在向下的方向上；
图21是根据一些实施例的图18的电动汽车充电连接器的正视图；以及
图22是根据一些实施例的组装电连接器的方法的流程图。
具体实施方式
电连接器的一个示例，诸如电动汽车充电连接器，展现在图2至图21中。该电连接器用于互连三条交流电(AC)电缆和两条高功率的直流电(DC)电缆，诸如在SAE J1772联合充电系统(CCS)中使用的那些电缆。
电连接器10包括多个圆柱形的AC电端子12，其与AC电缆14的端部连接。在组装时，AC端子12设置在由电连接器10的电介质壳体18限定的AC端子腔16内。电介质盖20附接到壳体18。盖20有多个盖腔22，盖腔22与AC端子腔16轴向对齐，并延伸穿过盖20。如图6和图7所示，盖腔22构造为在AC端子12插入AC端子腔16内时接收AC端子12。电连接器10进一步包括印刷电路板(PCB)组件24，如图15最佳所示，PCB组件24在壳体18内。PCB组件24限定了电路板孔，AC端子12穿过电路板孔延伸。PCB组件24包括密封到盖20的连接器端头(插头/插座)26。
电连接器10还包括在AC端子12和盖20之间提供环境密封的顺应性端子密封件28。端子密封件28位于壳体18和盖20之间。端子密封件28在美国专利申请号TBD中有更详细的描述，该申请的全部公开内容通过参考而被纳入。围绕AC电缆14的电介质端子固定器30与盖腔22配合，以将AC端子12固定在AC端子腔16内。围绕AC电缆14的AC线缆密封件32构造成在AC电缆14、端子固定器30和盖腔22的内壁之间提供环境密封。电介质轭36通过螺钉或其他紧固件紧固至盖20，并构造为分离AC电缆14并将端子固定器30固定在盖腔22内。
盖20还限定了多个盖端子腔38，见图10，这些盖端子腔构造成接收附接到DC电缆42的成对的平面DC电端子40或母线，DC电缆42的尺寸设置为比AC电缆14承载更大的功率。平面DC端子40附接到形成圆柱形DC电端子44的成对的导电构件上，如在图15中最佳示出的，这些导电部件设置在壳体18内。平面DC端子40通过螺纹紧固件，例如六角头或内六角头螺栓，附接到圆柱形DC端子4上。如图10所示，平面DC电端子40上的孔可与圆柱形DC端子44键合，以确保平面DC电端子40和圆柱形DC端子44之间正确对齐。如图12最佳所示，圆柱形DC端子44的位置、尺寸和布置设置成使平面DC端子40之一在侧向和纵向上相对另一个平面DC电端子40偏置。电连接器10包括成对的DC线缆密封件46，如图10所示，围绕着DC电缆42，该DC线缆密封件46构造为在DC电缆42和盖端子腔38的内壁之间提供环境密封。盖20具有成对的DC线缆固定器48，DC线缆固定器48构造为将DC线缆密封件46保持在盖端子腔38内。
盖20限定了接入端口(接入门户)50，该接入端口的位置、尺寸和布置允许工具，诸如螺丝刀触及螺纹紧固件。具有接入密封件54的可移除的通路堵头52用于覆盖和密封接入端口50。
如图18-20中所示，盖可被构造为在向右的方向(盖20)、向左的方向(盖20’)或向下的方向(盖20”)上敷设多条第一电缆和多条第二电缆。
电连接器10被设计为允许用户将插头端子12、40和连接器直接插入其中的“装置”，与制造图1所示的电动汽车充电连接器所需的构建工序相比，简化了线束组件的构建工序。这使得电连接器10成为“可插拔”的方案。AC端子12直接通过预组装装置插入，即壳体18、PCB组件24和端子密封件28。所有的低压信号，例如热敏电阻和/或车辆控制信号，都途径PCB组件24上的连接器端头26，这使得低压连接器可以直接插至PCB组件24。平面DC端子40与圆柱形DC端子44具有螺栓连接。AC端子12和平面DC端子40可以容易地从电连接器10拆下，允许更换电连接器10而不必更换附接到电连接器10的配线线束，从而减少维修和保修成本。该设计也是“模块化”的，允许产品仅通过改变盖20来适应多种电缆敷设定向，这对电连接器10的整体设计成本影响很小。
本文所述的电连接器10提供以下好处：
·通过减少50％以上的组装操作，显著简化了制造包括电连接器10的配线线束的构建工序。
·使得电连接器10可以维修；AC端子12和DC端子40可以从电连接器10移除并更换。
·使壳体子组件为“可插拔装置”，允许端子/连接器插入和通过。
·提供模块化的电连接器10、10’、10”，其仅通过改变盖20、20’、20”就可以适应多种线缆的敷设定向。
·消除了在电连接器10内管理复杂的低压导线布线的需求。
·消除了对磨砂密封件的需求，磨砂密封件增加了组装过程的复杂性和劳动成本。
·满足根据国际电工委员会标准60529的IP6K9K的入口保护代码等级。
图22中示出了组装电连接器，诸如电动汽车充电连接器的方法100的示例。该方法100包括下列步骤：
步骤102：将连接到多条第一电缆的端部的多个圆柱形电端子插入连接器装置的多个壳体端子腔中，该连接器装置具有限定多个壳体端子腔的壳体和附接到该壳体且具有多个盖腔的盖，该盖腔与多个壳体端子腔轴向对齐。该步骤102包括将连接到多条第一电缆14端部的多个圆柱形电端子12插入连接器装置10的多个壳体端子腔，该连接器装置10具有限定多个壳体端子腔16的壳体18和附接到壳体18且具有多个盖腔22的盖，多个盖腔22与多个壳体端子腔16轴向对齐。如图6所示，在多个盖腔22被插入多个壳体端子腔16内时，多个盖腔22接收多个圆柱形电端子12。
步骤104，“将多个圆柱形电端子通过多个电路板孔插入，多个电路板孔由设置在壳体内的印刷电路板组件24限定”，包括将多个圆柱形电端子12通过由设置在壳体18内的印刷电路板组件24限定的多个电路板孔插入，如图6中所示。
步骤106，“将多个端子固定器附接到多条第一电缆”，包括将多个端子固定器30附接到多条第一电缆14，如图5B所示。如图7所示，多条第一电缆与多个盖腔配合，以将多个圆柱形电端子保持在多个壳体端子腔内。
步骤108，“在由盖限定的多个盖端子腔内插入附接到多条第二电缆的多个平面电端子”，包括在由盖20限定的多个盖端子腔38内插入附接到多条第二电缆42的多个平面电端子40，如图10-12所示；
步骤110，“经由多个螺纹紧固件将多个平面电端子附接到设置在盖内的多个导电构件”，包括经由多个螺纹紧固件将多个平面电端子40附接到设置在盖20内的多个导电构件44，如图11和12所示；
步骤112，“从多个平面电端子中的一个平面电端子侧向和纵向偏置多个平面电端子中的另一个平面电端子”，包括从多个平面电端子中的一个平面电端子40侧向和纵向偏置多个平面电端子中的另一个平面电端子40，如图12所示；以及
步骤114，“将可移除的通路堵头插入接入端口，该接入端口的位置、尺寸和布置设置成允许工具接入多个螺纹紧固件”，包括将可移除的通路堵头52插入由盖20限定的接入端口50。如图10所示，接入端口50的位置、尺寸和布置设置成允许工具接入多个螺纹紧固件。
虽然本文描述的实施例被用作电动汽车充电连接器，但可以设想该电连接器的替代实施例用于其他连接应用中。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，本领域的技术人员应理解的是，可进行各种变化且其元件可由等同物替代而不脱离本发明的范围。此外，可以作各种修改以使得情形或材料适应本发明的教导，而不偏离其主要范围。因此，本发明并不旨在限制于所公开的实施例，而是会包括落在所附权利要求内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种电连接器(10)，包括：
多个圆柱形电端子(12)，所述多个圆柱形电端子(12)连接到多条第一电缆(14)的端部；
壳体(18)，所述壳体(18)限定多个壳体端子腔(16)，其中设置有所述多个圆柱形电端子(12)；以及
与所述壳体(18)附接的盖(20)，所述盖具有与多个壳体端子腔(16)轴向对齐的多个盖腔(22)，所述多个盖腔(22)构造为在所述多个圆柱形电端子(12)插入所述多个壳体端子腔(16)内时接收所述多个圆柱形电端子(12)。
2.根据权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，进一步包括端子密封件(28)，所述端子密封件(28)构造为在所述多个圆柱形电端子(12)和所述盖(20)之间提供环境密封，所述端子密封件(28)设置在所述壳体(18)和所述盖(20)之间。
3.根据权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，进一步包括围绕所述多条第一电缆(14)的多个端子固定器(30)，所述端子固定器(30)构造为配合所述多个盖腔(22)，以将所述多个圆柱形电端子(12)保持在所述多个壳体端子腔(16)内。
4.根据权利要求3所述的电连接器(10)，其特征在于，进一步包括围绕所述多条第一电缆(14)的多个第一线缆密封件(32)，所述第一线缆密封件(32)构造为在所述多条第一电缆(14)、所述多个端子固定器(30)和所述多个盖腔(22)的内壁之间提供环境密封。
5.根据权利要求3所述的电连接器(10)，进一步包括轭(36)，所述轭(36)构造为分离所述多条第一电缆(14)，并构造为将所述多个端子固定器(30)固定在所述多个盖腔(22)内。
6.根据权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，所述盖(20)限定了多个盖端子腔(22)，所述盖端子腔(22)构造为接收附接到多条第二电缆(42)的多个平面电端子(40)，并且其中所述多个平面电端子(40)经由多个螺纹紧固件附接到设置在所述盖(20)内的多个导电构件(44)。
7.根据权利要求6所述的电连接器(10)，其中所述多个平面电端子(40)中的一个平面电端子(40)相对所述多个平面电端子(40)中的另一个平面电端子(40)侧向和纵向偏置。
8.根据权利要求6所述的电连接器(10)，其特征在于，所述盖(20)限定了位置、尺寸和布置设置为允许工具接入所述多个螺纹紧固件的接入端口。
9.根据权利要求8所述的电连接器(10)，其特征在于，进一步包括围绕所述多条第二电缆(42)的多个第二线缆密封件(46)，所述多个第二线缆密封件(46)构造为在所述多条第二电缆(42)和所述多个盖端子腔(22)的内壁之间提供环境密封。
10.根据权利要求9所述的电连接器(10)，其特征在于，进一步包括多个第二线缆固定器(48)，构造为将所述多个第二线缆密封件(42)保持在所述多个盖端子腔(22)内。
11.根据权利要求9所述的电连接器(10)，其特征在于，进一步包括可移除的通路堵头(52)，所述可移除的通路堵头(52)构造用于密封所述接入端口。
12.根据权利要求6所述的电连接器(10、10’、10”)，其特征在于，所述盖(20、20’、20”)能构造为在向右的方向、向左的方向或向下的方向上敷设所述多条第一电缆(14)和所述多条第二电缆(42)。
13.根据权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，所述壳体(18)包括印刷电路板组件(24)，所述印刷电路板组件(24)限定了多个电路板孔，所述多个圆柱形电端子(12)通过所述多个电路板孔延伸。
14.根据权利要求13所述的电连接器(10)，其特征在于，所述印刷电路板组件(24)包括连接器头(26)，并且其中所述连接器头(26)密封至所述盖(20)。
15.一种组装电连接器(10)的方法(100)，包括：
将连接到多条第一电缆(14)的端部的多个圆柱形电端子(12)插入(102)连接器设备的多个壳体端子腔(16)，所述连接器设备具有限定所述多个壳体端子腔(16)的壳体(18)和附接到所述壳体(18)的盖(20)，所述盖具有与所述多个壳体端子腔(16)轴向对齐的多个盖腔(22)，其中所述多个盖腔(22)在所述多个圆柱形电端子(12)插入所述多个壳体端子腔(16)内时接收所述多个圆柱形电端子(12)。
16.根据权利要求15所述的方法(100)，其特征在于，进一步包括：
将所述多个圆柱形电端子(12)穿过由设置在所述壳体(18)内的印刷电路板组件(24)限定的多个电路板孔插入(104)。
17.根据权利要求15所述的方法(100)，其特征在于，进一步包括：
将多个端子固定器(30)附接(106)到所述多条第一电缆(14)，其中所述多条第一电缆(14)与所述多个盖腔(22)配合，将所述多个圆柱形电端子(12)保持在所述多个壳体端子腔(16)内。
18.根据权利要求15所述的方法(100)，其特征在于，进一步包括：
在由所述盖(20)限定的多个盖端子腔(22)内插入(108)附接到多条第二电缆(42)的多个平面电端子(40)；以及
将所述多个平面电端子(40)经由多个螺纹紧固件附接(110)到设置在所述盖(20)内的多个导电构件(44)上。
19.根据权利要求18所述的方法(100)，其特征在于，进一步包括：
使所述多个平面电端子(40)中的一个平面电端子(40)从所述多个平面电端子(40)中的另一个平面电端子(40)侧向和纵向偏置(112)。
20.根据权利要求19所述的方法(100)，其特征在于，进一步包括：
将可移除的通路堵头(52)插入(114)接入端口，所述接入端口的位置、尺寸和布置设置为允许工具进入所述多个螺纹紧固件。
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