可加热充电插座

技术领域

本发明涉及一种用于连接到充电插头的电动或混合动力车辆的充电插座，以及用于提供充电插座的套件。

背景技术

当在低于冰点的温度下给电动或混合动力车辆充电时，当处于插入状态时，在充电过程已完成之后，存在充电插头结冰并冻结到充电插座的风险。这是因为在充电过程期间，流动的充电电流在充电插头与充电插座之间的连接处生成热量，例如融化车辆上的雪或冰。在充电过程完成之后，充电插头和充电插座冷却下来，并且融化的水可以使充电插座和充电插头结冰，使得充电插头不能再从充电插座中拔出。

取决于使用电动或混合动力车辆的地区，这种结冰可以不同的频率发生，尤其是在冬季。

因此，本发明的目的是改进现有的充电插座，以防止充电插头与充电插座之间结冰或消除现有的结冰。

发明内容

本发明为开头提到的充电插座解决了这个问题，因为充电插座具有至少一个适于接收加热模块的加热模块轴。

本发明还通过在电动或混合动力车辆的充电插座中使用加热模块来解决这个问题，其中充电插座具有至少一个适于接收加热模块的加热模块轴。

本发明还为用于提供电动或混合动力车辆的可加热充电插座的套件解决了这个问题，因为它包括充电插座，该充电插座具有数量为N的多个加热模块轴并且该充电插座任意配备有1至N个加热模块。

此外，本发明为电动或混合动力车辆解决了这个问题，因为车辆配备有根据本发明的充电插座。

这具有这样的优点，即充电插座可以在车辆上被加热，从而可以防止充电插头与充电插座之间结冰。也可以使用本发明来再次解冻结冰的充电插座并去除所结的冰。由于加热模块单独适配的事实，加热模块可以接收在至少一个加热模块轴中或者不接收在至少一个加热模块轴中，优选地取决于电动或混合动力车辆被使用的地区。因此，在较温暖的地区，例如葡萄牙，可以省去在充电插座的加热模块轴中使用加热模块，而在挪威销售的用于电动或混合动力车辆的充电插座可以配备有至少一个加热模块。

以这种方式适配的充电插座还具有这样的优点，即充电插座的加热可以独立于所使用的外部充电结构，因为至少一个加热模块在车辆侧被控制和操作。这也防止了当充电过程完成并且充电插头和充电插座在没有根据本发明的加热模块的情况下，在公共充电站的充电插头与充电插座之间结冰或者已经冷却时消除结冰。在车辆侧，这意味着至少一个加热模块通过车载能量存储装置(优选地牵引电池)操作。

本发明可以通过以下进一步的改进来提升，每个改进本身是优选的，并且可以根据需要彼此结合。

因此，特别优选的是，至少一个加热模块轴被铸造到充电插座的材料中。加热模块轴因此在充电插座的壁中形成轴状空腔。

充电插座可以具有用于插入充电插头的前侧和背离前侧的后侧，其中至少一个加热模块轴从充电插座的后侧延伸到前侧。优选地，至少一个加热模块轴可以朝向后侧开口。

因此，可以从充电插座的后侧将加热模块插入到加热模块轴中。优选地，恰好一个加热模块被插入到加热模块轴中，或者加热模块轴适于恰好接收一个加热模块。

这种结构的优点在于，热量可以通过加热模块在垂直于加热模块延伸的所有方向上引入到充电插座中，例如，不仅在一个后侧。这是优选的，因为充电插头与充电插座之间的结冰发生在充电插座的前侧。

充电插座可以具有接触插口，接触插口适于接收用于接触充电插头的配合触点的电触点。为了实现均匀的热量输入，在优选的配置中，至少一个加热模块轴可以在至少两个接触插口之间延伸。该加热模块轴也可以从后侧延伸到前侧，并且可以优选地朝向后侧开口并且朝向前侧封闭。这具有这样的优点，即热量也可以被引入到接触插口之间的充电插座中，而不仅是在其壁上。

在进一步优选的配置中，充电插座可以具有插座壁，插座壁包围接收接触元件的接触体，形成环形间隙，其中至少一个加热模块轴延伸到插座壁中。

接触体应理解为充电插座的一部分，其接收充电插座的电触点并形成插头面。接触体由此远离后侧延伸。与接触体间隔开，可以提供完全包围接触体的独立插座壁。环形间隙配置在该插座壁与接触体之间。因此，配合插头可以优选地对准和/或居中，并且进一步接收在环形间隙中。为此，环形间隙和/或接触体可以配置扁平区域，扁平区域防止充电插头与充电插座之间的不正确的配合。

优选地，至少一个加热模块轴设置在接触体中(这里进一步优选地在至少两个接触插口之间)和插座壁中，使得接触体和插座壁都可以被加热。

在另一配置中，在组装状态下，即当充电插座安装在电动或混合动力车辆中时，充电插座可以在充电插座的上三分之一处具有至少一个加热模块轴。这是优选的，因为在充电插头与充电插座之间的连接的越上侧发生越多的结冰。

为了接收加热模块，在充电插座的另一配置中，插座壁可以具有至少一个加厚部分，加热模块轴布置在加厚部分中。在其他配置中，可以在插座壁中提供若干加厚部分，每个加厚部分具有加热模块轴。优选地，这些加厚部分关于从顶部延伸到底部的轴线(关于充电插座的组装状态)是对称的，更优选地是镜像对称的。同样地，加厚部分可以沿插座壁旋转对称和等距地设置。取决于使用电动或混合动力车辆的地区，几乎可以提供任何数量的加厚部分，每个加厚部分有加热模块轴。例如，对于一些地区，如果每个加热元件接收在插座壁的上三分之一和/或接触体的上三分之一中的加热模块轴中就足够了，而在用于(例如)芬兰市场的电动或混合动力车辆的充电插座中，如果两个加热元件各自接收在接触体中的一个加热模块轴中，并且四个或更多加热元件各自接收在插座壁中的四个或更多加热模块轴中，则可能是优选的。

因此，充电插座可以以高度可变和通用的方式使用，而不必为不同的市场制造不同的充电插座，换句话说，有不同几何形状的充电插座。取决于应用的地区，加热模块轴可以以任意组合空闲或配备有加热模块。

自2011/2012年起，电动或混合动力车辆中可以使用组合充电插座。其中，充电插座可以适配有AC充电插座和DC充电插座。在优选的配置中，至少一个加热模块轴可以布置在AC充电插座上。

DC充电插座通常用于电动或混合动力车辆的快速充电，使得车辆在充电过程完成之后立即被再次使用，或者当车辆要被再次使用时快速充电过程被终止，因此在早期阶段被中断。在这些应用情况下，充电插头与充电插座之间结冰的可能性比通过AC充电插座慢速充电的情况小得多，AC充电插座用于通过例如私人家庭中的所谓充电桩为电动或混合动力车辆在夜间充电。这里，结冰的风险明显更大，因为充电插头在充电过程结束之后留在充电插座中。

特别地，根据本发明的充电插座可以适用为CCS充电插座(组合充电系统)并且符合例如IEC 62196标准。

取决于加热模块轴从后侧延伸到前侧多远，热量可以沿从后侧到前侧的方向以不同的均匀性从加热元件传递到充电插座中。在一种配置中，因此优选的是，至少一个加热模块轴在充电插座的后侧与前侧之间的深度的至少一半上延伸。这可以确保充电插座的更均匀加热。

加热模块轴的深度可以对应于加热模块的有源长度。有源长度是加热模块可以在其上生成和散发热量的长度。

因为结冰尤其可能发生在充电插座的前侧，所以在特别优选的配置中，接收的加热模块可以具有第一长度的有源区域和第二长度的无源区域。在有源区域中，加热元件在操作期间(即当电压(优选地由电动车辆的控制单元控制和/或调节)施加到其上时)生成热量，而无源区域中的加热元件在操作期间不生成任何热量。这可以例如通过加热元件在有源区域中比在无源区域中具有更高的电阻来实现，并且因此电流传导发生在无源区域中而没有显著的热损失(该热损失在有源区域中用于加热充电插座)。这尤其可以用于加热充电插座的面向前侧的区域，因为结冰更可能发生在该前侧而不是后侧，即，在充电插座的面向车辆或向车辆中偏移的区域。

这可以具有进一步的优点，即仅在充电插座的那些可能受结冰影响的点处生成热量。这避免了在充电插座的不受结冰影响的区域中以热量形式的不必要的能量输入。这节省了从电动或混合动力车辆的能量存储器(例如，从牵引电池)获取的电能。

在根据本发明的充电插座的优选配置中，多个加热模块轴设置在接触体中和/或插座壁中，其中加热模块轴朝向后侧开口。加热模块轴优选地关于从顶部延伸到底部的轴线(关于充电插座的组装状态)对称，并且进一步优选地镜像对称。同样地，加热模块轴可以是旋转对称的并且是等距的，即沿周向方向均匀分布地布置。取决于使用电动或混合动力车辆的地区，几乎任何数量的加热模块轴可以各配备或配有一个加热模块。

在进一步优选的配置中，至少一个加热模块轴可以具有将至少一个加热模块轴封闭到前侧的底部。

因此，加热模块轴可以在前侧封闭。在前侧，因此在加热模块轴的底部，在(触点载体的)充电插座的壁中延伸的腔因此可以终止，并且触点载体的加热模块轴的两个相对的壁可以结合以形成(触点载体的)充电插座的一个壁。

封闭的加热模块轴可以被防止异物和/或水进入，因为当安装充电插座时，从电动或混合动力车辆外部无法接取加热模块轴。如果没有加热模块插入到加热模块轴中，这可以例如随后由适当受训的服务人员插入到相应的加热模块轴中，这在之前是不可接取的，因此保持无污染。

为了在加热模块与充电插座之间，即在加热模块与加热模块轴的内壁之间实现良好的热传递，在充电插座的另一优选配置中，加热模块可以无间隙地或以压配合的方式接收在各自的加热模块轴中。优选地，加热模块被压配合到各自的加热模块轴中。这实现了从加热模块到插座壁或接触体的良好的热传递。

特别优选地，加热模块适于与加热模块轴互补。这具有空气间隙不损害热传递的优点。理想地，加热模块的材料紧贴加热模块轴的内壁的材料，从而可以通过热传导进行热传递。然而，一旦出现空气间隙，热传递不再仅通过热传导进行，还通过热辐射进行。然而，该过程将加热模块生成的热量传导到充电插座的效率低于热传导(空气间隙具有隔热作用而不是传递作用；参考隔热双层玻璃窗)。

在优选的配置中，根据本发明的上述套件包括相同或不同的加热模块。例如，与充电插座的下侧相比，有更大加热功率的加热模块可以在充电插座的上侧被接收在相应的加热模块轴中。这考虑了充电插座的上侧结冰的较高可能性，并且可以抵消这种情况。

加热模块可以包括接收在壳体中的加热电阻器。加热电阻器可以接收在两件式壳体中，或者接收在通过包覆成型制造的壳体中。特别地，加热电阻器可以具有电连接，其中当加热模块接收在各自的加热模块轴中时，电连接优选地面向充电插座的后侧。因此，至少一个加热模块只能从后侧接取和电接触。在后侧，充电插座可以具有印刷电路板，通过印刷电路板可以控制和接触一个或多个加热元件。例如，加热电阻器的弯曲部段或附接到加热电阻器的如接触弹簧或接触片的接触器件适合于此。

附图说明

在下文中，参考附图基于实施例通过示例的方式解释本发明。为了简单起见，相同的附图标记总是用于在功能和/或结构方面相互对应的元件。

根据以上实施例，如果特征的技术效果在特定应用中不重要，则该特征可以在以下任何实施例中省略。此外，根据以上实施例，可以添加其技术效果在特定应用中十分重要的特征。

表现为：

图1以透视前视图示出根据本发明的充电插座的示意图；

图2以透视后视图示出根据本发明的充电插座示意性分解图；

图3是沿图1中所示的平面A-A的截面图；

图4是沿图1中所示的平面B-B的透视截面图；

图5是沿图1中所示的平面C-C的放大截面图；以及

图6是根据本发明的加热模块的配置的分解图。

具体实施方式

在图1和图2中，充电插座1从不同方向以透视图显示。充电插座1适配为组合充电插座3，即它具有AC充电插座5和DC充电插座7。

充电插座1用在电动或混合动力车辆9中，以连接到充电插头11。例如，这在公共可用的充电站13或私人家用充电桩15处是可能的。

所示的充电插座1的配置具有五个加热模块轴17，这可以在图2中更清楚地看到。每个加热模块轴17适于接收加热模块19。在图1中，加热模块19接收在各自的加热模块轴17中，而在图2中，加热模块19被示出为从各自的加热模块轴17移除。此外，在图1中示出了印刷电路板20，加热模块19可以通过印刷电路板被供电。电路板20未在图2中示出。

以下解释参考图1和图2。

充电插座1具有用于插入充电插头11的前侧21和背离前侧21的后侧23。

在所示的充电插座1的配置中，加热模块轴17从充电插座1的后侧23延伸到前侧21。

如图2所示，加热模块轴17朝向后侧23开口。

所示的充电插座1满足放置在电动或混合动力车辆9上的几何形状和连接分配方面的需求。例如，接触体27的扁平形状25(以防止充电插头11的不正确插入)，其关于DC充电插座7的定向和定位被指定。

接触体27具有接触插口29，在充电插座1的组装状态下(该状态未示出)，电触头(未示出)被接收在接触插口中，用于接触充电插头11的配合触头(也未示出)。AC充电插座5具有七个这样的接触插口29，DC充电插座7具有两个这样的接触插口29。为了清楚起见，并不是所有的接触插口29都设有附图标记。

充电插座1具有插座壁31，其包围AC充电插座5的接触体27和DC充电插座7的接触体27，同时形成环形间隙33。围绕两个接触体27形成的环形间隙33在AC充电插座5与DC充电插座7之间合并。

所示的充电插座1的配置在插座壁31中具有四个加厚部分35。在其他配置中，可以提供任何数量的加厚部分35。同样地，充电插座1可以仅适配为AC充电插座5。在这种情况下，插座壁31完全地包围AC充电插座5，并且没有DC充电插座7。在这种情况下，插座壁31可以在AC充电插座5的下部区域37中围绕接触体27优选地以圆弧延伸。

参考图1和图2，示出了在图中所示的充电插座1的配置中，一个加热模块轴17位于AC充电插座5的接触体27中，并且四个加热模块轴17在AC充电插座5的插座壁31的加厚部分35中从后侧23朝向前侧21延伸。在充电插座1的其他配置(未示出)中，可以在AC充电插座5以及DC充电插座7上以任何布置提供任何数量的加热模块轴17。所示的数量和位置仅是示例性的。

同样地，相应的加热模块19可以以任何组合接收在加热模块轴17中，或者加热模块19也可以省略。换句话说，充电插座1所具有加热模块轴17的数量与可以接收在充电插座1中的加热模块19的数量(优选地，在每个相应的加热模块轴17中有一个加热模块19)一样多。

然而，另一方面，一些加热模块轴17可以是空闲的，即，没有加热模块19可以接收在这些加热模块轴17中。特别地，在使用电动或混合动力车辆9的较温暖的地区，可根本没有加热模块19接收在充电插座1中。在这种情况下，加热模块轴17是空的。

然而，相同的充电插座1可以用于每种应用，然后可以配备适当数量的加热模块19，以适应电动或混合动力车辆9将被使用的地区。因此，可以可变地设定充电插座1用于防止结冰的加热功率。因此，充电插座1是可变的和通用的，并且节省了制造成本。

在所示的配置中，加热模块轴17布置在两个接触插口29之间的接触体27中。此外，在所示的配置中，四个加热模块轴17在加厚部分35中(即在插座壁31中)从后侧23延伸到前侧21。所有的加热模块轴17向后侧23开口，使得加热模块19可以在每种情况下从后侧23插入到加热模块轴17中，优选地没有间隙地或者以压配合19a插入。

加热模块轴17在充电插座1的后侧23与前侧21之间的轴深度39上延伸(也参见图3至图5)。该轴深度39优选地大于后侧23与前侧21之间的深度41的一半。在图2中，表明了轴深度39。

在插座壁31中，加热模块轴17对称地布置(镜像对称)。在其他配置中(未示出)，加热模块轴17可以等距地布置在插座壁31上或插座壁31中。

加热模块轴17朝向前侧21由底部43封闭。加热模块19可以被接收到该底部43。优选地，至少一个加热模块19无间隙地或以压配合19a接收在各自的加热模块轴17中。这可以在例如图3、图4和图5的截面图中看出。截面图还示出了加热模块轴19适于与加热模块轴17互补。这改进了从加热模块19到充电插座1的热传递。

图3至5示出了沿图1所示的平面A-A、B-B和C-C的各种截面图。

图3和图5示出了接收在接触体27中的加热模块19。在图6中已分解图示出的加热模块19由两个加热模块半部19b组成，这两个加热模块半部通过任何数量的连接元件19c(例如销)彼此连接，并且包围电热丝19d。电热丝19d仅在接触侧45可接取。

加热模块19通过压配合19a插入到加热模块轴17中，并且几乎在整个轴深度39上延伸。还可以看到底部43，其在前侧21封闭加热模块轴17，使得加热模块轴17只能从后侧23接取。

在图6的分解图中，还示出了连接元件19c可以装配到相应的配合连接元件19f中。此外，示出了电热丝19d在加热模块19的接触侧45上具有弯曲部47。一方面，这确保了电热丝19d在两个加热模块半部19b之间的位置，另一方面，提供了足够大的接触面积以用于接触印刷电路板20。这种与印刷电路板20的接触示意性地显示在图5中。

在图4中，以截面图示出了四个加热模块19中的两个。这些加热模块19以压配合19a接收在插座壁31的加厚部分35中。加热模块轴17在每种情况下由底部43界定，使得加热模块轴17只能从后侧23接取。在该后侧，所示的加热模块19的电热丝19d也弯曲，即设有弯曲部47，以便与印刷电路板20(未示出，参见图5)电接触。

附图标记列表

1 充电插座

3 组合充电插座

5AC充电插座

7DC充电插座

9 电动或混合动力汽车

11 充电插头

13 公共充电站

15 私人充电桩

17 加热模块轴

19 加热模块

19a 压配合

19b 加热模块半部

19c 连接元件

19d 电热丝

20 印刷电路板

21 前侧

23 后侧

25 扁平形状

27 接触体

29 接触插口

31 插座壁

33 环形间隙

35 加厚部分

37 下部区域

39 轴深度

41 后侧与前侧之间的深度

43 底部

45 接触侧

47 电热丝的弯曲部

A-A平面

B-B 平面

C-C 平面