CN117117540A - 无盖可互换ac电源插座 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“无盖可互换AC电源插座”。一种在车辆内部中使用的无盖AC电源插座具有可枢转面板，所述可枢转面板覆盖或暴露用于接收AC电源插头的插脚的电源端子。所述插座的内部端子封装在圆柱体中，所述圆柱体可在世界不同地区使用的多种插头样式之间互换。围绕所述面板，灯环指示激活或未激活端子的状态。

Description

无盖可互换AC电源插座

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年5月24日提交的名称为“Coverless Interchan geable ACPower Outlets”的美国临时申请序列号63/345,180的权益，所述申请以引用方式整体并入本文。

关于联邦政府赞助的研究的声明

不适用。

技术领域

本发明总体上涉及乘用车辆中的电源插座，并且更具体地，涉及一种用于AC功率逆变器的插座，该插座结合位置控制开关并且容易地适于与不同类型的电源插头和插口一起使用。

背景技术

诸如轿车、卡车和公共汽车的乘用车辆传统上已在其乘客舱中提供DC电源插座以供与各种电气附件一起使用。即使添加了用于移动电子产品的USB插座，插座的电压和功率水平也较低。为了扩展可在车辆中得到供电的装置的种类，常常在车辆中设置DC至AC功率逆变器，并且在乘客舱中设置对应的电源插座。来自AC逆变器的功率输送可包括150W、400W、2KW、2.3KW、2.4KW以及多达7.2KW。当不使用时，AC插座之上通常可设置盖。然而，盖占用另外的空间并且可能带来不便。

机动车辆(例如，轿车和卡车)内部中用于AC电源插座的安装位置通常包括装饰板，诸如中央控制台或仪表板。通常，电源插座被配置为与在销售和操作车辆的地区中使用的特定类型的标准插头布局一起使用。典型的盖或盖帽可通过铰链拴系到插座，从而允许盖卡扣在插座上和离开插座。然而，此类盖需要可用的相邻空间来进行其正常操作，以避免干扰其他部件或装饰板本身的部分。此外，拴系件可能会断裂，然后可能会丢失。

车辆制造商可生产特定型号的车辆以供在具有不同配置要求的不同地区销售。例如，用于AC逆变器的电源插座可能需要符合在不同地区使用的不同插头配置。制造同一车辆型号的两个略微不同的版本产生相关联的财务支出，但通常比针对两个地区制造两种完全不同的车辆型号少得多。尽管如此，出于生产效率和财务考虑，还是期望最小化不同地区要求的影响。

更具体地，特定型号的车辆的北美版本可包括配置有如由NEMA定义的插头/插口布局(例如，NEMA 5-15布局)的AC电源插座，所述插头/插口布局也由国际贸易管理局定义为B型插头。同一车辆的欧洲版本可使电源插座配置有根据如由国际贸易管理局定义的G型或C型或如由国际电工委员会定义的欧式插头的插头/插口布局。常规上，电源插座不可跨车辆型号的所有全球版本使用公共部件，这导致用于设计、开发和测试的财务支出增加。

发明内容

本发明提供了一种无盖AC插座，其具有可枢转面板，所述可枢转面板可选择地覆盖或暴露端子。内部端子可封装在圆柱体中，所述圆柱体可在不同插头样式(例如，美式或欧式插头)之间互换。集成开关或传感器根据面板位置来生成控制信号。围绕所述面板，灯环指示激活或未激活端子的状态。AC插座的大多数部件，尤其包括物理介接到车辆的其他零件诸如AC插座安装到的结构的部件，与预期用于相应地区的车辆版本的车辆设计兼容。AC插座还包括被配置为与所述地区中的相应一个地区匹配的可互换部分。AC插座的不可互换部分被配置为在不作修改的情况下与不同的可互换部分中的每一者配合。

在本发明的一个方面，一种车辆电源插座包括壳体，所述壳体限定凹陷部；以及电路基板，所述电路基板设置在所述凹陷部的底部处。所述电源插座具有内挡板和多个电源端子，所述多个电源端子附连到所述内挡板，每个电源端子具有适于接收负载装置的电源插头的外端并且具有被配置用于经由所述电路基板连接到功率源的内端。外挡板与所述内挡板嵌套在一起，其中所述外挡板限定固定面板，所述固定面板安装成与所述电源端子对准并且具有将所述电源插头导向成插入所述电源端子中的固定开口。控制端子由所述壳体承载并且在固定位置处限定前向接触表面。所述电源插座具有前装饰板。可旋转面板设置在所述固定面板的前侧与所述前装饰板的后侧之间。所述可旋转面板具有用于可选择地覆盖和露出所述固定面板中的所述固定开口的可移动开口。所述可旋转面板包括被配置为在所述可旋转面板处于预定位置时使所述控制端子之间的电气连接完整的导电元件。

附图说明

图1是具有北美式插座的电源插座的第一实施例的前透视图。

图2是图1的电源插座的后透视图。

图3是图1的电源插座的分解视图。

图4示出图1的壳体的前透视图。

图5示出图1的可旋转面板的后透视图。

图6示出位于壳体上的可旋转面板的前视图。

图7示出图1的可旋转面板和前装饰板的侧透视图。

图8和图9是没有挡板或电源端子的图1的电源插座的剖视图。

图10和图11是部分分解视图，其中可旋转面板和前装饰板未附接，使得壳体的内部凹陷部是可触及的。

图12是电源插座的用于具有欧式插座的实施例的可互换模块部分的分解视图。

图13示出具有欧式插座并且其中壳体被移除的电源插座的部分分解侧视图。

图14和图15分别是图12的欧式插座的内挡板的前透视图和后透视图。

图16和图17分别是图3所示的北美式插座的内挡板的前透视图和后透视图。

图18示出壳体的透视图，其中在凹陷部的底部处具有开孔，所述开孔被配置为可互换地接收北美式插座或欧式插座的电源端子。

图19和图20分别是根据另一实施例的可互换电源插座系统的前视图和后视图。

图21是图19的电源插座的分解视图。

图22描绘另一个实施例的壳体和可旋转面板，其中可旋转面板的旋转被限制于规定角度。

图23是根据又另一个实施例的电源插座的分解视图，其中可旋转面板的旋转被限制于规定角度。

图24是电源插座系统的框图。

图25是示出使用电源插座的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1至图11中示出电源插座10的第一实施例。电源插座10具有杯形壳体11和耦接到线束连接器13的电路总成或基板12。前装饰板或盖21附接到壳体11的前凸缘19以保持可互换插座模块的可旋转面板，所述可互换插座模块可配置用于任何特定的插座样式并且与电路基板12上的连接点介接以传输AC功率。可互换插座模块包括内挡板14、电源端子15、外挡板18和可旋转面板20。内挡板14是杯形的并且具有保持梁，所述保持梁用于将电源端子15对准并固定在一定取向上以在电源端子的前向端处捕获插入插座10中的电源线的插脚。电源端子15的后向端延伸穿过内挡板14中的孔以与电路基板12上的连接点连接。外挡板18是杯形的并且适配在内挡板14之上，并且嵌套的挡板插入壳体11中的导向狭槽中。外挡板18的前壁提供内部固定面板，所述内部固定面板具有与电源端子15对准以允许电源线的插脚穿过的开口。可旋转面板20可旋转地捕获在外挡板18与盖21之间。面板20可以是碟形的，其中中心部分向前延伸穿过盖21中的中心开口。凸起部分可优选地包括用于接收由用户手动地向可旋转面板20施加的扭转力的夹持突出部24。夹持突出部24可由凸起脊组成。可旋转面板20具有开口22，当期望利用电源插座10时，可手动地将所述开口旋转成与固定面板18中的开口对准。当未插入用于AC负载装置的电源插头时，可手动地将可旋转面板20旋转到其中开口未对准的位置，从而防止触及电源端子15。

壳体11还承载一对控制端子16和延伸到凸缘19中的开孔中的多色LED 17。盖21包括半透明插入件23，所述半透明插入件将来自LED 17的光漫射成环，所述环用于指示AC功率何时被激活以及发信号通知其他状态信息。也可使用其他照明布置和/或光源。电路基板12可由印刷电路板组成，所述印刷电路板承载集成电路、布线和用于传输功率和通信、操作LED 17以及检测面板20的旋转位置的其他电子部件，如下所述。

为了检测电源插座10的操作位置，控制端子16具有布置在壳体11的在其上可旋转面板20进行旋转的表面上的暴露衬垫30和31(图4)。可旋转面板20的后侧承载导电桥接衬垫32(图5和图7)，所述导电桥接衬垫用于在面板20处于暴露固定面板18中的插头孔的位置时在衬垫30与31之间进行电气接触。在任何其他位置中，在衬垫30与31之间不进行接触。图6示出当插头孔对准时桥接衬垫30和31的衬垫32的取向(以隐藏线表示)。控制端子16连接到电路基板12，在那里电路系统检测衬垫30和31的电耦接状态或解除耦接状态。

如图6和图7所示，装饰板盖21的后侧被模制为包括突片突起部34，所述突片突起部被配置用于插入壳体11的凸缘19中的狭槽35中。例如，为了保持可互换模块，突起部34和狭槽35的尺寸可被设定成提供压配合，或者突起部34可以是热铆接的。图8和图9示出可旋转面板20在形成于凸缘19的内周边处的通道40中的定位。面板20夹置在盖21的后侧与由通道40形成的圆形搁架之间。衬垫30和31在通道40的表面处暴露。图8和图9进一步示出壳体11中的凹陷部36，所述凹陷部具有用于安装控制端子16和导体条41的一体式夹子，所述导体条延伸穿过壳体11以与LED 17连接。如图10所示，壳体11的外部侧可包括用于将LED 17的一体式引线支撑在凸缘19与一体式引线与导体条41的焊接连接之间的安装块42。

上述第一实施例是以根据AC插头的美国标准的配置示出的。对于其他类型的插头，可互换最小数量的不同零件，以便适应其他标准。图12示出被配置用于欧洲(EU)标准插头的可互换模块43的第二实施例。可旋转面板25具有与面板20相同的总体占有面积(例如，用于在壳体11的通道40中旋转)，但具有符合EU标准的插头开口44。外挡板26是杯形的并且具有前壁，所述前壁提供具有固定开口45的固定面板，所述固定开口具有与安装在杯形内挡板28中的内部电源端子27对准的EU标准放置。挡板26和28的侧壁可具有D形轮廓，使得它们嵌套在一起时不可旋转。外挡板26具有侧导轨46，所述侧导轨滑入壳体11中的匹配的细长狭槽中，使得挡板不在壳体11内旋转。如图13所示，电源端子27具有内端47，所述内端延伸穿过内挡板28的底壁中的孔，与电路基板12上的与EU式可互换模块的布局相对应的连接点对准。图14和图15示出与电源端子27的布置相对应的内端47。图16和图17示出用于北美式插座的可互换模块的布置中的电源端子15的内端48。如图18所示，穿通孔设置在壳体11中以适应任一插座样式。孔50接收内端48，使得电源端子15可与对应连接点接合以根据北美标准进行功率输送。孔51接收内端47，使得电源端子27可与对应连接点接合以根据欧洲标准进行功率输送。可互换模块可针对任何其他标准或甚至任何非标准布置进行配置。

电路总成12中的电路系统可监测衬垫30与31之间的连续性以检测面板20的位置。当检测到活动位置时，可对LED 17通电。此外，可响应于面板位置来控制(例如，开启或关闭)功率逆变器。来自LED 17的照明的颜色和/或稳定或闪烁图案可用于指示其他状态信息，诸如操作错误。

图19至图22中示出电源插座60的另一个实施例，其中插座控制箱61用作电源插座和其他部件(诸如控制或电源电路)的壳体。箱61可被成形为与任何其他装饰部件或装饰板介接，从而使得插座能够无缝地集成到车辆内部中。箱61形成用于接收可互换模块63的杯62。安装突片74和对准柱75设置在箱61上以用于将电源插座60紧固在车辆内部中。前装饰板70安装到箱61的前侧。

可互换模块63包括内挡板64、电源端子65、外挡板66和可旋转面板67。前装饰板70具有用于接收面板67的凸起中心部分的开孔71，使得模块63由附接到箱61的前端的面板70保持在杯62中。面板70中的透光插入件72与LED 73对准以用于发信号目的。

在先前的实施例(图1至图18)中，可旋转面板可能够在360°旋转内连续旋转。为了便于使用，可能期望限制面板的旋转(例如，限制于180°或任何其他期望角度或范围)。例如，可旋转面板可包括在壳体中的带凹槽路径内滑动的销或其他特征。

如图22所示，可旋转面板67具有突起销76。箱61具有从其前侧向前延伸的套环77，并且通道搁架78接收面板67的后侧。凹陷凹槽79围绕搁架78的周边的一部分延伸并且接收销76。凹槽79被配置为允许面板67沿着弧线旋转，在弧线的一端处，所述面板对应于面板76上的可移动插头孔与外挡板66上的固定插头孔的对准。当位于弧线的此端处时，控制衬垫由面板67上的导电衬垫桥接，使得可开启逆变器。

图23示出旋转受限的另一个实施例。箱80包括围绕用于接收可互换模块的凹陷部设置的弧形通道81。面板82在其后侧上具有用于插入凹槽81中的突起销83。

图24示出结合本发明的电源插座85的车辆系统。电源插座85中的电路基板上的电路系统连接到车辆电子控制器86。控制器86根据当插座85的可旋转面板处于预定位置时面板上的导电元件(例如，桥接衬垫)是否使插座壳体上的控制端子之间的电气连接完整来监测可旋转面板的位置。逆变器87响应于来自控制器86的控制信号而向插座85中的电源端子供应AC功率。控制器86可选择地使电源插座85中的LED照明以指示逆变器87的接通/关断状态和/或其他状态状况或故障。

图25示出用于操作电源插座的用户方法。在步骤90中，想要获得用于AC负载装置(例如，具有根据可互换模块的插头样式的AC插头)的AC功率的用户将可旋转面板转动到旋转位置中，所述旋转位置将可旋转面板和外挡板的固定面板中的插头开口对准，使得安装在内挡板中的电源端子可接收电源插头。在步骤91中，控制器检测对准状况并激活AC逆变器以向电源插座供应AC功率。

在步骤92中，由控制器执行检查以确定逆变器是否正确运作。如果否，则在步骤93中，使LED闪烁并且可关断逆变器。控制器可识别特定类型的错误，并且对应的LED灯图案可传达所述错误的类型，使得用户可获得服务以纠正错误状况。

当逆变器正确运作时，在步骤94中，LED提供稳定照明以向用户指示可从插座获得AC功率。然后，在步骤95中，用户将AC负载装置插上电源。当完成负载装置的使用时，用户在步骤96中移除AC插头，然后在步骤97中将可旋转面板往回转动到未对准位置(即，关断位置)。然后，在步骤98中，控制器命令逆变器停止提供功率，并且它同时关闭LED。

Claims (15)

1.一种车辆电源插座，其包括：

壳体，所述壳体限定凹陷部；

电路基板，所述电路基板设置在所述凹陷部中；

内挡板；

多个电源端子，所述多个电源端子附连到所述内挡板，每个电源端子具有适于接收负载装置的电源插头的外端并且具有被配置用于经由所述电路基板连接到功率源的内端；

外挡板，所述外挡板与所述内挡板嵌套在一起，其中所述外挡板限定固定面板，所述固定面板安装成与所述电源端子对准并且具有将所述电源插头导向成插入所述电源端子中的固定开口；

控制端子，所述控制端子由所述壳体承载并且在固定位置处限定前向接触表面；

前装饰板；以及

可旋转面板，所述可旋转面板设置在所述固定面板的前侧与所述前装饰板的后侧之间，其中所述可旋转面板具有用于可选择地覆盖和露出所述固定面板中的所述固定开口的可移动开口，并且其中所述可旋转面板包括被配置为在所述可旋转面板处于预定位置时使所述控制端子之间的电气连接完整的导电元件。

2.如权利要求1所述的车辆电源插座，其中所述内挡板、所述电源端子和所述外挡板被配置为符合第一插座标准的第一可互换模块，其中所述电路基板限定第一连接点，所述第一连接点对准以接收所述电源端子的所述内端，并且其中所述电路基板适于连接到符合第二插座标准的第二可互换模块，所述第二可互换模块由第二内挡板、第二电源端子和第二外挡板组成，并且其中所述电路基板限定第二连接点，所述第二连接点对准以接收所述第二可互换模块的所述第二电源端子的第二内端。

3.如权利要求2所述的车辆电源插座，其中所述可旋转面板的所述可移动开口和所述外挡板的所述固定开口与所述第一插座标准匹配，并且其中所述前装饰板与所述外挡板之间的接收所述可旋转面板的空间被配置为可互换地接收具有与所述第一插座标准匹配的可移动开口的所述可旋转面板或具有与所述第二插座标准匹配的第二可移动开口的第二可旋转面板。

4.如权利要求1所述的车辆电源插座，其中所述控制端子的所述接触表面设置在接收所述可旋转面板的所述壳体的滑动表面上，其中所述控制端子在所述滑动表面处限定接触衬垫，并且其中当所述可旋转面板上的所述可移动开口露出所述固定面板上的所述固定开口时，所述可旋转面板上的所述导电元件桥接所述接触表面，否则不桥接所述接触表面。

5.如权利要求1所述的车辆电源插座，其还包括：

光发射器，所述光发射器被配置为响应于根据所述导电元件是否桥接所述接触表面确定的所述电源插座的激活或停用而通过所述前装饰板发射可控照明。

6.如权利要求5所述的车辆电源插座，其中所述前装饰板包括与所述光发射器对准的透光区。

7.如权利要求6所述的车辆电源插座，其中所述透光区沿着所述可旋转面板的周边的至少一部分布置为环。

8.如权利要求1所述的车辆电源插座，其中所述可旋转面板的前表面包括用于接收手动地向所述可旋转面板施加的转动力的多个夹持突出部。

9.如权利要求1所述的车辆电源插座，其中所述壳体和所述前装饰板限定用于卡扣在一起并将所述内挡板、所述外挡板和所述可旋转面板捕获在它们之间的互补特征。

10.如权利要求1所述的车辆电源插座，其中所述壳体限定弧形凹槽，其中所述可旋转面板限定被配置为插入所述弧形凹槽中的销，其中所述弧形凹槽和所述销被配置为将所述可旋转面板的旋转限制于介于所述固定开口的露出状态与所述固定开口的覆盖状态之间的范围，并且其中所述范围小于或等于约190°的旋转。

11.一种用于车辆的可互换电源插座系统，其包括:

壳体，所述壳体限定凹陷部；

电路基板，所述电路基板设置在所述凹陷部中；

控制端子，所述控制端子由所述壳体承载并且在固定位置处限定前向接触表面；

前装饰板，所述前装饰板紧固到所述壳体并且具有插座开孔；以及

可互换模块，所述可互换模块设置在所述凹陷部中并且与所述插座开孔对准，其中所述可互换模块包括：

内挡板；

多个电源端子，所述多个电源端子附连到所述内挡板，每个电源端子具有适于接收负载装置的电源插头的外端并且具有被配置用于经由所述电路基板连接到功率源的内端；

外挡板，所述外挡板与所述内挡板嵌套在一起，其中所述外挡板限定固定面板，所述固定面板安装成与所述电源端子对准并且具有将所述电源插头导向成插入所述电源端子中的固定开口；以及

可旋转面板，所述可旋转面板设置在所述插座开孔中并且保持在所述固定面板的前侧与所述前装饰板的后侧之间，其中所述可旋转面板具有用于可选择地覆盖和露出所述固定面板中的所述固定开口的可移动开口，并且其中所述可旋转面板包括被配置为在所述可旋转面板处于预定位置时使所述控制端子之间的电气连接完整的导电元件；

其中所述可互换模块可选择地被配置为符合第一插座标准的第一可互换模块或符合第二插座标准的第二可互换模块，其中所述电路基板限定第一连接点，所述第一连接点对准以接收所述第一可互换模块的所述电源端子的所述内端，并且其中所述电路基板限定第二连接点，所述第二连接点对准以接收所述第二可互换模块的所述电源端子的所述内端；并且

其中当所述可互换模块符合所述第一插座标准时，所述可旋转面板的所述可移动开口和所述外挡板的所述固定开口与所述第一插座标准匹配，并且其中当所述可互换模块符合所述第二插座标准时，所述可旋转面板的所述可移动开口和所述外挡板的所述固定开口与所述第二插座标准匹配。

12.如权利要求11所述的可互换电源插座系统，其中所述控制端子的所述接触表面设置在接收所述可旋转面板的所述壳体的滑动表面上，其中所述控制端子在所述滑动表面处限定接触衬垫，并且其中当所述可旋转面板上的所述可移动开口露出所述固定面板上的所述固定开口时，所述可旋转面板上的所述导电元件桥接所述接触表面，否则不桥接所述接触表面。

13.如权利要求11所述的可互换电源插座系统，其还包括：

光发射器，所述光发射器被配置为响应于根据所述导电元件是否桥接所述接触表面确定的所述电源插座的激活或停用而通过所述前装饰板发射可控照明。

14.如权利要求13所述的可互换电源插座系统，其中所述前装饰板包括与所述光发射器对准的透光区。

15.如权利要求14所述的可互换电源插座系统，其中所述透光区沿着所述可旋转面板的周边的至少一部分布置为环。