CN212303992U - 充电插头 - Google Patents

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Abstract

一种充电插头，包括充电插头壳体(110)、至少一个电源触头触针(10)和至少一个温度传感器单元(20)，其中：电源触头触针(10)包括电连接至至少一根电源线(121)的触头本体(11)，触头本体(11)包括与相应的连接装置的电源触头插座(30)电接触的至少一个接触面(12)，以及触头本体包括至少一个传感器容纳部(13)，在传感器容纳部中温度传感器单元(20)布置成与触头本体(11)热接触。本申请中的温度传感器单元允许以很少的延迟进行可靠的温度监控，这样的充电插头保护温度传感器单元不受外部影响，并且易于制造。

Description

充电插头
技术领域
本实用新型涉及一种用于与相应的连接装置联接并传输电能的充电插头，该充电插头包括充电插头壳体、至少一个电源触头触针和至少一个温度传感器单元。
背景技术
在充电过程中，高强度电流会流过充电插头。具体地，在给车辆充电时，直流电流可达到500A。设置这样高强度电流的前提是，即使在经过很多充电周期、具体而言几千个充电周期的长时间运行之后，充电插头和相应的例如车辆充电插头的连接装置也能可靠地运行。
由于磨损和/或损坏的材料或触头轮廓可导致触点上的接触电阻增加，因而电流流过的电源触头的触点构成潜在的危险源。过渡电阻的异常增加导致由于电流热量引起的功率损耗的增加。在特殊情况下，触点处的电流非常高，以至于过热的电源触头可熔化充电插头和/或与其相连的电缆周围的塑料，甚至起火。
为了检测充电插头和相应的连接装置特别是接触点的异常发热，已知通过温度传感器进行温度监控。响应于异常加热，例如可中断和/ 或断开充电过程，以避免损坏充电插头和/或相应的连接装置。
在测量高强度电流流过的电子部件尤其是电源触头的温度时，需要温度传感器的充分电绝缘。除了高强度电流外，充电插头还会在其中规范允许使用1000V电压的高电压下运行。这样的电压也导致必须通过足够的绝缘以保护电子部件，特别是温度传感器。为了精确地对电子部件的温度进行惯性测量，有利的是，同时实现温度传感器和触点之间的最佳热联接。例如，使温度传感器在空间上尽可能靠近电子部件定位，这转而导致电子绝缘劣化。
为了评估连接装置，特别重要的是温度传感器在电源触头处跟随温度变化的速度有多快，因为在接通满载电流后损坏的触头会导致电源触头的温度快速升高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有至少一个温度传感器单元的充电插头，该温度传感器单元允许以很少的延迟进行可靠的温度监控，其中这样的充电插头保护温度传感器单元不受外部影响，并且易于制造。
在从属权利要求的实施方式中描述了有利的实施方式。
更具体地，下面的目的是通过一种电源触头触针实现的，该电源触头触针包括电连接至至少一根电源线的触头本体，其中该触头本体包括与相应的连接装置的电源插座触头电接触的至少一个接触面，其中该触头本体具有至少一个传感器容纳部，在该传感器容纳部中温度传感器单元布置成与触头本体热接触。
当将充电插头插入相应的连接装置中时，通过电源触头触针的触头本体，在接触面上实现相应的连接装置的电源插座触头与充电插头的电源电缆之间的电接触。在充电时，电流通过接触面，由于接触面上的电接触电阻、特别是由于磨损和/或损坏的材料或触头轮廓可能导致温度升高。温度传感器单元在触头本体的传感器容纳部中的布置确保温度传感器单元可定位成尽可能靠近接触面。因此，与触头本体热接触的温度传感器单元能够尽可能接近接触面地确定触头本体的温度。通过温度传感器单元的这种布置，有利地实现可以以最小的可能延迟确定温度变化，特别是温度升高。
优选地，充电插头的温度传感器单元包括温度传感器，该温度传感器布置在传感器容纳部内，使得温度传感器布置成与触头本体的接触面相对。这确保了从接触面到温度传感器单元的温度传感器的热传导沿直线路径进行。有利地，这导致温度传感器在空间上靠近接触面，从而可以以最小的时间延迟来确定温度变化。
另外，优选地，温度传感器布置在由电绝缘且具有高导热率的材料组成的护套中。优选地，温度传感器的护套由合适的导热塑料或陶瓷组成。另外，传感器容纳部中的护套与触头本体至少部分地紧密接触。温度传感器单元的温度传感器在护套中的布置确保有效地保护温度传感器免受流过触头本体的电流、特别是在空间上靠近接触面的电流的影响。通过护套还实现了针对施加的电压的保护。同时通过护套的热导率实现了接触面和温度传感器之间的有效的热传导。为了有效地导热，护套也必须至少部分地与触头本体接触。因此，护套的形状适于传感器容纳部。有利地，通过护套实现温度传感器单元的可靠运行，并因而实现可靠的温度监控。
优选地，电源触头触针的触头本体具有圆柱形的接触面。另外，传感器容纳部具有圆柱形状，其纵向轴线平行于圆柱形接触面的纵向轴线。电源触头触针设计成与相应的连接装置的电源插座触头接触。为此，电源触头的触头本体具有圆柱形的接触面，该接触面具体地用于与电源插座触头的环形接触片产生电接触。平行布置的圆柱形传感器容纳部的优点在于：例如通过将温度传感器单元的温度传感器插入圆柱形传感器容纳部中，可相对于圆柱形接触面以简单的方式定位温度传感器单元的温度传感器。特别优选地的是，将温度传感器定位在圆柱形接触面的中心。
进一步优选地，充电插头的温度传感器单元包括圆柱形护套，其中该护套可插入圆柱形传感器容纳部中。为此，护套具有的横截面仅略小于圆柱形传感器容纳部的横截面。优选地，提供了这样的温度传感器单元，该温度传感器单元在充电插头、特别是电源触头触针的制造过程中可容易地插入传感器容纳部中。另外，合适的横截面确保在插入状态下，护套和触头本体之间存在热接触。
优选地，电源触头触针的传感器容纳部包括传感器容纳部开口，该传感器容纳部开口位于电源触头触针的面向充电插头壳体的后部区域中。因此，传感器容纳部开口位于充电插头壳体中。由此实现了保护布置在传感器容纳部内的温度传感器单元免受外部影响。具体地，防止污染或与液体接触。优选地，提高了温度监控的可靠性和使用寿命。
另外，优选地，电源触头触针的传感器容纳部是盲孔，其纵向轴线平行于电源触头的纵向轴线定向。另外，盲孔的开口位于电源触头触针的后部区域。有利地，可通过钻盲孔而以简单的方式生成圆柱形传感器容纳部。例如，相同的钻孔工具可用于电源线容纳部和传感器容纳部。
优选地，电源触头触针的传感器容纳部在电源触头的后部区域中由密封介质封闭。密封介质优选是密封剂，该密封剂注入传感器容纳部开口中并在该处硬化。优选地，通过密封介质实现温度传感器单元的密封，从而使得例如来自充电插头壳体的液体不能到达温度传感器。另外，通过密封介质实现了温度传感器单元在传感器容纳部内的永久固定。另一个优点是，密封介质起到温度传感器单元的传感器线的应力消除的作用。
优选地，充电插头的电源触头触针包括密封件，通过该密封件可密封充电插头壳体。特别优选地，其是环形密封件，位于触头本体的圆周上的凹槽中。优选地，还提供了这样的电源触头，该电源触头可作为单独的部件与充电插头壳体连接，使得诸如水或灰尘的外部影响不会渗透到充电插头壳体中。
优选地，电源触头触针的触头本体包括传感器线容纳部，温度传感器单元的传感器线穿过该传感器线容纳部。传感器线容纳部还在传感器容纳部和充电插头壳体的充电插头内部之间形成通道。由于额外的传感器线容纳部，温度传感器单元的传感器线在触头本体的电源线容纳部处引导至充电插头壳体中。因此，传感器线容纳部的充电插头壳体侧开口位于电源触头触针的密封件与电源线容纳部之间。优选地，确保传感器线不与电源线接触。
另外，优选地，电源触头触针的传感器线容纳部为这样的孔，其纵向轴线相对于电源触头触针的纵向轴线倾斜定向。优选地，可通过这种孔以简单的方式实现传感器线容纳部，传感器线缆可通过该孔从传感器容纳部延伸到充电插头内部。
另外，优选地，传感器线容纳部和/或传感器容纳部在电源触头触针的后部区域中由密封介质封闭。密封介质优选地位于传感器容纳部的部分中，其中传感器线开口通向传感器容纳部。特别优选地，密封介质是密封剂。优选地，通过密封介质实现温度传感器单元的密封和固定。另外，密封介质用作温度传感器单元的传感器线的应力消除。
优选地，充电插头的电源触头触针包括多个传感器容纳部，在每个传感器容纳部中均布置至少一个温度传感器单元。优选地，实现了可通过不同的温度传感器来监控不同的接触面或接触面部分。具体地，温度传感器单元可彼此独立地布置，由此可减小接触面与相应的温度传感器之间的距离，这有利地导致了温度监控中较小的时间延迟。
附图说明
从所示的实施方式中，本实用新型的其他优点、细节和特征将变得显而易见。具体地，在附图中：
图1：充电插头的立体示意图；
图2：图1的充电插头的立体分解图；
图3A：具有电源线的充电插头的电源触头触针的侧视图；
图3B：图3A的电源触头触针的纵向剖视图；
图3C：图3B的纵向截面的放大图；
图4：电源触头触针的立体示意图；
图5A：电源触头触针的触头体的纵向剖视图；
图5B：图5A的触头体的侧视图；
图6A：电源触头触针的侧视图，该电源触头触针插入相应的连接装置的电源触头插座中；
图6B：与电源触头插座接触的电源触头触针的纵向剖视图。
具体实施方式
在下面的描述中，相同的附图标记表示相同的部件或相同的特征，因而，针对一个附图对于一个部件进行的描述也适用于另一附图，从而避免重复描述。另外，结合一个实施方式描述的各个特征也可在其他实施方式中单独使用。
在图1中，示出充电插头100的立体示意图。充电插头100包括前部区域100_1，该正面区域旨在插入相应的连接装置中。在充电插头100的后部区域100_2设有把手114，把手114设置为用于操纵充电插头100。充电插头100包括充电插头壳体110，具有多个电源线121的充电电缆120插入充电插头壳体110中。充电插头100包括电源触头触针10，电源触头触针10连接至由充电插头壳体110限定的充电插头内部111中的电源线121。充电插头壳体110的前侧区域由前部元件112形成。充电插头壳体的后部区域由壳体本体113形成。
如图2的分解示意图所示，前部元件112例如通过螺钉连接连接至壳体本体113。在前部元件112的面对充电插头内部111的侧部上布置有触头板115，在其上布置有多个电触针触头。电源触头10电连接至充电插头内部111内的电源线121，其中电源触头触针10的、用于与相应的连接装置电接触的部分位于充电插头内部111的外部。为此，在充电插头100的组装状态下，引导电源触头触针10通过前部元件112。
如图2的分解示意图所示，前部元件112例如通过螺钉连接至壳体113。在前部元件112面对充电插头内部111的侧面上布置有触头板115，在其上布置有多个电触针触头。电源触头触针10在充电插头内部111中电连接至电源线121，其中电源触头触针10的用于与相应的连接装置电接触的一部分位于充电插头内部111之外。由此，在充电插头100的组装状态下，电源触头触针10穿过前部元件112。
图3A示出了电源触头触针10的侧视图，其中电源触头触针10 包括触头本体11。在电源触头触针10的、面对充电插头内部111的区域10_2中，触头本体11电连接至电源线121。为了密封充电插头内部111，电源触头触针10具有密封件17，该密封件在所示实施方式中设计为环形密封件。触头本体11在其前侧具有电源触头顶部19。
在电源触头触针10的、背离充电插头内部111的前侧区域10_1 中，触头本体11具有圆柱形的接触面12，该接触面旨在与相应的连接装置的电源插座触头30进行电接触(参见图6B)。为了给位于车辆中的电池充电，电流通过电源触头触针10和电源插座触头30流过电源线121。充电过程中所需的电流非常之高，以至于如果电源触头触针10和/或电源触头插座30损坏和/或磨损，则由于接触电阻的增加会导致热量的显着增加。为了检测到这一点，充电插头100设有温度传感器单元20。
如图3B所示，触头本体11具有传感器容纳部13，在该传感器容纳部13中布置有用于监控电源触头触针10的温度的温度传感器单元 20。因此，温度传感器单元20在空间上靠近接触面12，从而减小了温度监控中的时间延迟。位于电源触头触针10的传感器容纳部13设计为圆柱形，其中，圆柱形传感器容纳部13的纵向轴线平行于电源触头触针10的纵向轴线，并因而平行于触头本体11的纵向轴线。触头本体11和传感器容纳部13同心地布置，使得温度传感器单元20位于圆柱形接触面12内的中心。优选地，传感器容纳部13是盲孔，其纵向轴线与触头本体11的纵向轴线重合。
温度传感器单元20包括布置在护套中的温度传感器22，该护套由电绝缘但导热的材料构成。优选地，护套由陶瓷材料或导热塑料组成。温度传感器单元在后部区域具有传感器线21，该传感器线21连接至未示出的用于监控温度的控制器。温度传感器的护套设计成使得其可插入传感器容纳部13中，并且至少部分地与触头本体11热接触。在所示的圆柱形传感器容纳部13中，温度传感器单元20的护套也具有圆柱形形状，其中护套的横截面等于或略小于传感器容纳部的横截面。温度传感器22定位在护套中，使得当安装温度传感器单元20时，温度传感器与接触面12处于(见图6A)。
传感器容纳部13具有传感器容纳部开口14，该传感器容纳部开口位于电源触头触针10的后部区域10_2中，其中，传感器容纳部13 通向电源线容纳部16。传感器容纳部13和电源线容纳部16通向充电插头内部111，从而保护温度传感器单元20在传感器容纳部13中不受外部影响。为了实现更简单的生产，传感器容纳部13和电源线容纳部16同心。
图3C示出了电源触头触针10的纵向截面的放大示意图，其中具体示出在电源触头触针10内的传感器线21的引导。电源触头触针10 还具有传感器线容纳部15，传感器线21通过该传感器线容纳部从传感器容纳部13引导至充电插头内部111。优选地，传感器线容纳部15 由孔形成，该孔的纵向轴线相对于传感器容纳部13和触头本体11的纵向轴线倾斜。以此方式，引导传感器线21经过电源线容纳部16进入充电插头内部111。在传感器线容纳部15通向传感器容纳部13的区域中，存在密封介质18围绕传感器线21。优选地，密封介质18是可注入传感器容纳部13和/或传感器线容纳部15中的密封剂。密封介质18保护温度传感器单元20不受外部影响。另外，温度传感器单元 20通过密封介质18固定在传感器容纳部13内，从而具体使得温度传感器22相对于接触面12的位置不变。具体地，密封介质18还用作传感器线21的应变消除。
图4示出了电源触头触针10的立体图。在圆柱形触头本体11上，在电源触头触针10的前部区域10_1中布置有电源触头顶部19。在电源触头触针10的后部区域10_2中，触头本体11具有电源线容纳部 16，该电源线容纳部16设置为用于连接至电源线121。在安装状态下，电源触头触针10的后部区域10_2处于充电插头内部111中，而电源触头触针10的前部区域10_1位于充电插头内部111之外。为了密封形成充电插头内部111的充电插头壳体110，电源触头触针10具有密封件17，该密封件优选构造为环形密封件。因而，电源触头触针10 与充电插头壳体110形成单独的部件。
图5A示出没有温度传感器单元20和密封介质18的电源触头触针10的触头本体11的纵向剖视图。触头本体11、传感器容纳部13 和电源线容纳部16彼此同心，从而它们具有相同的纵向轴线。为了引导传感器线21通过电源线容纳部16，触头本体11具有传感器线容纳部15。传感器线容纳部优选地由孔形成，该孔的纵向轴线相对于传感器容纳部13的纵向轴线倾斜。为了更好地引入温度传感器单元20，在至传感器容纳部13的过渡处，传感器线容纳部16具有锥形倒角。在图5B中示出了具有密封件17和电源触头顶部19的触头本体11的侧视图。
首先通过在触头本体11中钻出传感器容纳部13、电源线容纳部 16和传感器线容纳部15来制造电源触头触针10。优选地，相同的钻孔工具可至少用于传感器容纳部13和电源线容纳部16。然后，将温度传感器单元20引导至传感器容纳部13中。然后，传感器线21通过传感器线容纳部15被横向引导出触头本体11。然后，将密封介质18 注入传感器容纳部13和/或传感器线容纳部15中。然后，电源触头触针10可电连接至电源线121，并安装在壳体中。
图6A和6B示出了处于接触状态的电源触头触针10，其中电源触头触针10插入电源触头插座30的电源触头插口31中。电源触头插座30具有弹性接触片32，该弹性接触片32设置成环形，并围绕触头本体11且施加压力。触头本体11的在电源触头触针10的插入状态下与电源触头插座30的接触片32电接触的区域限定了触头本体11的接触面12。温度传感器单元20的温度传感器22布置在传感器容纳部13 中，使得温度传感器22位于圆柱形接触面12的中心。这意味着在接触面12与温度传感器22之间存在最短的可能路径，从而减少了温度监控的延迟。
附图标记的说明
10 电源触头触针
10_1 (电源触头触针的)前部区域
10_2 (电源触头触针的)后部区域
11 触头本体
12 接触面
13 传感器容纳部
14 传感器容纳部开口
15 传感器线容纳部
16 电源线容纳部
17 密封件
18 密封介质
19 电源触头顶部
20 温度传感器单元
21 传感器线
22 温度传感器
30 电源触头插座
31 电源触头插口
32 接触片
100 充电插头
100_1 (充电插头的)前部区域
100_2 (充电插头的)后部区域
110 充电插头壳体
111 充电插头内部
112 (充电插头壳体的)前部元件
113 (充电插头壳体的)壳体本体
114 (充电插头壳体的)把手
115 (充电插头壳体的)触头板
120 (充电插头的)充电电缆
121 电源线

Claims (14)

1.一种用于与相应的连接装置联接并传输电能的充电插头(100)，包括充电插头壳体(110)、至少一个电源触头触针(10)和至少一个温度传感器单元(20)，其特征在于：
所述电源触头触针(10)包括电连接至至少一根电源线(121)的触头本体(11)，
所述触头本体(11)包括与相应的连接装置的电源触头插座(30)电接触的至少一个接触面(12)，以及
所述触头本体(11)包括至少一个传感器容纳部(13)，在所述传感器容纳部中，所述温度传感器单元(20)布置成与所述触头本体(11)热接触。
2.根据权利要求1所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述温度传感器单元(20)包括传感器线(21)和温度传感器(22)；以及
所述温度传感器单元(20)布置在所述传感器容纳部(13)内，使得所述温度传感器(22)布置成与所述触头本体(11)的所述接触面(12)相对。
3.根据权利要求2所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述温度传感器(22)布置在护套中，其中所述护套由电绝缘且导热的材料制成；以及
所述护套至少部分地与所述传感器容纳部(13)紧密接触。
4.根据权利要求1所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述电源触头触针(10)的触头本体(11)具有圆柱形的接触面(12)；以及
所述传感器容纳部(13)具有圆柱形状，其纵向轴线平行于圆柱形的所述接触面(12)的纵向轴线。
5.根据权利要求4所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述温度传感器单元(20)的护套是圆柱形的，并且能够插入圆柱形的所述传感器容纳部(13)中。
6.根据权利要求1所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述传感器容纳部(13)包括传感器容纳部开口(14)，所述传感器容纳部开口位于所述电源触头触针(10)的面向所述充电插头壳体(110)的后部区域(10_2)中。
7.根据权利要求6所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述传感器容纳部(13)为盲孔，其纵向轴线平行于所述电源触头触针(10)的纵向轴线定向；以及
所述盲孔的开口位于所述电源触头触针(10)的后部区域(10_2)中。
8.根据权利要求1所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述传感器容纳部(13)在所述电源触头触针(10)的后部区域(10_2)中由密封介质(18)封闭。
9.根据权利要求1所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述电源触头触针(10)包括密封件(17)，通过所述密封件能够密封所述充电插头壳体(110)。
10.根据权利要求1所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述电源触头触针(10)的触头本体(11)包括传感器线容纳部(15)，所述温度传感器单元(20)的传感器线(21)穿过所述传感器线容纳部(15)；以及
所述传感器线容纳部(15)在所述传感器容纳部(13)和所述充电插头壳体(110)的充电插头内部(111)之间形成通道。
11.根据权利要求10所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述传感器线容纳部(15)为纵向轴线相对于所述电源触头触针(10)的纵向轴线倾斜定向的孔。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述传感器线容纳部(15)和/或所述传感器容纳部(13)在所述电源触头触针(10)的后部区域(10_2)中由密封介质(18)封闭。
13.根据权利要求1所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述电源触头触针(10)包括多个传感器容纳部(13)，在所述传感器容纳部(13)中的每个中均布置至少一个温度传感器单元(20)。
14.根据权利要求3所述的充电插头(100)，其特征在于：
所述护套由导热塑料制成。
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