电动车辆充电插头的制作方法

1.本发明涉及电动车辆充电插头和包括这样的充电插头的充电器。

背景技术：

2.电动车辆充电插头的最常见故障之一是其外壳破裂。这通常由于机械震动而发生，例如由于用户掉落插头或者汽车的车轮在位于地面上的插头之上运行而发生。插头的机械损坏可能具有不同程度，从微裂纹开始到插头外壳的实质破坏结束。在所有情况下，插头完整性的破坏会给用户带来安全风险。特别地，可能导致设备电绝缘损失的小裂纹可能是非常危险的，该小裂纹很小以至于它们可能不被用户注意到。这样的缺陷可能对用户造成严重的触电风险。3.从韩国专利申请kr 20170093269中已知用于对电动车辆进行充电的电源插头，该电源插头包括：插头部分，其包括被配置为插入电源出口中的多个圆形插头引脚；以及传感器，其被设置为邻近插头部分并且被布置为感测插头部分的热量。此外，电源插头包括：外壳，其用于夹持插头部分并在其中支撑传感器；以及电缆，其一个端部被插入外壳中，并且其内部具有与插头部分连接的导线，并且其外周表面的一部分被固定到外壳。韩国申请提出了通过使用温度传感器来防止触电和起火的问题，该温度传感器被布置为检测与导致插头可能损坏的电流相关联的阈值。kr 20170093269未提及检测插头外壳中的裂纹。4.从pct专利申请wo 2018192805中已知用于机动车辆的充电连接器，该充电连接器包括连接模块和负载触点模块。连接模块被布置为连接到用于供电的供电线。负载触点模块包括用于传输充电电力的负载触点。负载触点模块被布置为可移除且可更换地固定到连接模块。此外，负载触点模块包括温度传感器。同样，上述韩国申请wo2018192805集中于在ev充电插头中发生的过热问题。5.wo 2018105809a1公开了用于电动汽车的便携式充电器，其包括被布置为与电源连接的插头以及与插头连接的控制箱。此外，插头包括双极插头引脚、中性极插头引脚、邻近正极插头引脚安装的第一温度传感器和邻近中性极插头引脚设置的第二温度传感器。控制箱被配置为接收来自第一温度传感器和第二温度传感器的信号、并且基于这些信号值中所计算的差来减少或停止从电源到电动汽车的电流传输。pct公开的目的在于：通过消除从仅使用一个温度传感器得到的错误信号的问题，来改进充电的连续性。它还解决了可能的插头过热问题并控制传送到汽车的电流值。6.de 102018120057公开了温度测量仪器，其具有由陶瓷材料(即，氧化铝－陶瓷衬底)或塑料制成的面板形盖元件、载体元件和包括导电带的温度测量单元。载体元件是玻璃纤维增强的印刷电路板。此外，导电带可以被布置在载体元件上、或在载体元件和盖元件之间。载体元件和盖元件可操作地彼此连接，使得载体元件和盖元件的连接借助玻璃焊料来执行。载体元件设置有凹部，该凹部被形成用于将插入单元保持在插头连接器的区域内，其中载体元件的材料厚度为0.15－5mm。铜弹簧加载的触点位于凹部的区域内。德国申请的目的在于：为插头连接器提供温度测量仪器，该温度测量仪器结构简单并且能够在现场(即，在彼此连接的插头连接器/配合连接器部分的区域中)精确地测量温度。结果是，解决了充电器在充电过程中过热的问题。7.us 2019126764a1公开了电动车辆充电插头，其包括用于容纳电力触点的外壳；用于电力传输的电力触点；冷却系统；以及用于检测从冷却系统泄漏并将液体收集在外壳内部的装置。用于检测液体的装置具有至少一个检测器元件，该至少一个检测器元件具有导体轨道结构。检测器元件被布置在外壳的内部，并且导体轨道结构形成用于检测液体的检测面。美国申请提出了由冷却系统的泄漏引起的充电插头损坏的问题，从而导致充电器操作者的可能伤害。由于这个原因，本发明提出了用于检测液体泄漏的装置，但是没有提及检测插头外壳中的裂纹。8.现有技术中已知的解决方案主要集中在防止插头由于插头过热而损坏的问题。上述文献均没有解决以下问题：缺少对插头外壳的机械完整性状态的连续监测，并且导致用户触电和随后的插头起火的风险增加以及其使用效率的降低。因此，本发明的目的是提供解决这些问题、并且具有本技术中公开的附加优点的充电插头。

技术实现要素：

9.本发明的目的是电动车辆充电插头，电动车辆充电插头包括：用于连接到电动车辆的外壳；主壳体；传感器，包括至少一个传导路径和控制单元，至少一个传导路径被嵌入在外壳的壁或主壳体的壁中或被布置在外壳的表面或主壳体的表面的上、该外壳用于连接到电动车辆以及，其中传感器被配置为检测主壳体和/或用于连接到电动车辆的外壳的裂纹。10.根据本发明的电动车辆充电插头确保了可以连续地监测插头的外壳(在本文中被理解为主壳体和/或连接至电动车辆的外壳)的机械完整性状态，并且由此防止其用户触电。它还允许保护设备免受灼伤或其他损坏，并且由于与现有解决方案相比电动车辆充电插头由于减少其必要的服务而停机时间而导致其更有效的使用。11.优选地，控制单元被配置为测量至少一个传导路径的至少一个特性，并且传感器被配置为使得：在至少一个传导路径至少部分断裂时，由控制单元测量的至少一个传导路径的至少一个特性改变，从而指示外壳和/或主壳体的裂纹。12.优选地，至少一个传导路径是电传导路径，并且控制单元被配置为测量电传导路径的电阻、阻抗、电感和/或电容。13.优选地，控制单元被配置为测量电阻，并且外壳和/或主壳体的裂纹由电阻的增加来指示。14.优选地，传感器还包括与rfid标签的天线连接的rfid标签、以及与rfid控制器的天线连接的rfid控制器，rfid控制器被配置为维持与rfid标签的通信，其中至少一个传导路径充当rfid天线或充当rfid控制器的天线，并且传感器被配置为使得在至少一个传导路径至少部分断裂时，rfid控制器和rfid标签之间的通信不再可能，从而指示外壳和/或主壳体的裂纹。15.优选地，传感器还包括rfid系统，该rfid系统包括与rfid标签的天线连接的rfid标签以及与rfid控制器的天线连接的rfid控制器。rfid系统被配置用于测量至少一个传导路径的至少一个特性，其中传感器被配置为使得：在至少一个传导路径至少部分断裂时，由rfid系统测量的至少一个传导路径的至少一个特性发生变化，从而指示外壳和/或主壳体的裂纹。16.优选地，至少一个传导路径是光传导路径，并且控制单元被配置为测量光传导路径中的光束的强度、调制和/或频率。17.优选地，至少一个传导路径由金属层、导电油墨、导电塑料或导电弹性体制成。18.优选地，至少一个传导路径是箔上的传导路径的形式。19.优选地，至少一个传导路径通过3d打印或通过激光直接成型技术而被布置在外壳的表面和/或主壳体的表面上。20.优选地，至少一个传导路径由至少一个导电线制成。21.应用至少一个导电线允许使得传导路径的至少部分断裂与变形区分开。此外，所述应用提高了电动车辆充电插头制造过程的效率。22.优选地，控制单元被配置为与充电设备通信。23.优选地，控制单元被配置为：在检测到外壳和/或主壳体的裂纹时，触发充电设备的控制信号，从而终止或防止充电设备的充电过程开始。24.优选地，至少一个传导路径被布置在外壳的内表面或外表面和/或主壳体的内表面或外表面上。25.优选地，传感器包括在层中布置的至少两个传导路径。26.本发明还涉及电动车辆充电器，电动车辆充电器包括电动车辆充电插头和充电设备。27.本发明的优点28.根据本发明的电动车辆充电插头允许检测出现在用于连接至电动车辆的外壳上和/或主壳体上的裂纹，从而防止其用户触电和随后的起火。29.根据本发明的电动车辆充电插头确保了可以连续地监测插头的外壳(在本文中被理解为主壳体和/或用于连接至电动车辆的外壳)的机械完整性状态，并且由此防止其用户触电。它还允许保护设备免受灼伤或其他损坏，并且由于与现有解决方案相比电动车辆充电插头由于减少其必要的服务而停机时间而导致其更有效的使用。30.与现有技术已知的解决方案相比，插头断裂的检测允许快速维修插头，这提供了充电器的更大可靠性并增加了寿命。31.插头的机械完整性监测允许估计插头内部的部件的老化。32.插头断裂的检测允许向充电设备发送关于插头损坏的信息，从而改变与充电设备相关联的在线软件中和/或直接在充电设备中的充电设备的实际状态。33.此外，根据本发明的电动车辆充电插头消除了对插头的物理检查的需要，并且允许预先计划插头或充电器的服务，尤其是当插头的损坏也不排除对充电器的使用时。34.导电线的应用通过其柔性能够更好地对传导路径变形与至少部分断裂进行区分。35.此外，导电线的应用提高了电动车辆充电插头制造过程的效率。36.包括箔层、传导路径和塑料的复合形式的应用确保了对传导路径的保护免受不利天气条件的影响。附图说明37.本发明的主题在附图中的实施例中示出，其中：38.图1a以正视透视图呈现了根据本发明的电动车辆充电插头；39.图1b以后透视图呈现了根据本发明的电动车辆充电插头；40.图2以透视图呈现了根据本发明的电动车辆充电插头用于连接至电动车辆的外壳，其中传导路径被布置在其外表面上；41.图3呈现了用于嵌入外壳中以连接到电动车辆的成形膜结构，其包括由施加在其上的油墨制成的传导路径；42.图4以透视图呈现了用于连接至电动车辆的外壳，外壳在其外表面中具有用于传导路径的凹槽；43.图5以透视图呈现了用于连接至电动车辆的外壳，其中传导路径被嵌入在其凹槽中；44.图6示意性地呈现了根据本发明的第一实施例的电动车辆充电插头的连接布置；45.图7示意性地呈现了根据本发明的第五实施例的电动车辆充电插头的连接布置；46.图8示意性地呈现了根据本发明的第六实施例的电动车辆充电插头的连接布置；47.图9以示意图呈现了本发明的第八实施例。具体实施方式48.本发明的第一实施例49.电动车辆充电插头1(图1a-图1b)包括用于连接到电动车辆的外壳2；主壳体3；以及传感器4，传感器4包括布置在外壳2的表面和主壳体3的表面内的电传导路径5以及控制单元6。50.电传导路径5可以具有通过喷墨或丝网印刷方法施加在柔性衬底(诸如例如箔)上的导电油墨形式。51.箔可以是聚碳酸酯箔或pet箔。备选地，电传导路径5可以从金属化箔层蚀刻。具有电传导路径5的箔被放置在模制工具中，使得电传导路径5被直接暴露于在注塑成型工艺中所注射的熔融塑料。在二次成型之前，电传导路径5被热成形，以获得所需的形状，从而配合到模制工具的插口(图3)。最后，具有电传导路径5的箔利用塑料被二次成型，以创建具有二次成型塑料的均匀复合物。52.箔可以通过如下方式而被定位在模制工具内：对箔进行静电充电(类似于模内贴标(iml)工艺)、或者通过在模制工具的壁中将要放置箔的区域处创建若干小开口而产生的负压。开口与装备有真空泵的通道连接。53.所公开的复合构造确保保护电传导路径5免受不利天气条件的影响。54.在本发明的其它实施例中，电传导路径5可以通过2k注塑成型工艺而被放置在外壳2和/或主壳体3内，该2k注塑成型工艺构成电传导路径5的两侧的二次成型。55.控制单元6被配置为测量电传导路径5的电阻，并且传感器4被配置为使得在电传导路径5至少部分断裂时，由控制单元6测量的电阻增加，从而指示外壳2和/或主壳体3的裂纹。电阻值的增加对应于断开的导电路径5的量，这进而允许确定外壳2和/或主壳体3中的裂缝的尺寸。56.在本发明的其他实施例中，控制单元6被配置为测量电传导路径5的阻抗、电感和/或电容，并且传感器4被配置为使得在至少一个传导路径5至少部分断裂时，由控制单元6测量的至少一个传导路径5的阻抗、电感和/或电容改变，从而指示外壳2和/或主壳体3的裂纹。57.此外，控制单元6被配置为与充电设备11通信，使得它在检测到外壳2的裂纹时，触发充电设备11的控制信号，该控制信号终止或防止充电设备11的充电过程开始。58.总之，外壳2和/或主壳体3中出现裂纹与电传导路径5的断裂相关联。电传导路径5的断裂导致所监测的电路中的电阻增加，这进而由与充电设备11通信的控制单元6检测。控制单元6可以向充电设备发送控制信号来终止或防止充电过程开始。59.应用具有传感器4(该传感器5包括电传导路径5)和控制单元6的电动车辆充电插头1确保了可以连续地监测外壳2和主壳体3的机械完整性状态，并且由此防止其用户触电和随后的起火，并且由于与现有解决方案相比，减少电动车辆充电插头1由于其维护而导致的停机时间，而导致其更有效的使用。可以非常快速地检测由于车轮在外壳2和/或主壳体3上行驶而导致的外壳2和/或主壳体3的损坏。60.外壳2和主壳体3可以由一种或多种聚合物材料或聚合物复合材料制成，包括但不限于基于缩醛和缩酮的聚合物和共聚物、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚醚砜(pesu)、聚苯砜(ppsu)、聚砜和聚四氟乙烯(ptfe)。也可以实现其它聚合物，包括但不限于聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚甲醛(pom)、酚醛树脂(pf)、不饱和聚酯(up)、聚氨酯(pur和pu)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈和聚亚烷基对氧基苯甲酸酯。在一些实施例中，复合材料可以包括各种类型的纤维，包括但不限于碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、羊毛、丝、棉、人造丝、纤维素、醋酸纤维素、亚麻、苎麻、黄麻和芳族聚酰胺纤维。在一些实施例中，添加剂可以被用来改进材料的品质，包括但不限于机械和热稳定性、耐化学性、绝缘性能和可燃性。添加剂可以包括但不限于陶瓷、氧化铝、硅酸钙、阻燃剂和粘土。61.在其它实施例中，电传导路径可以仅被布置在外壳2的表面或主壳体3的表面内。62.本发明的第二实施例63.电动车辆充电插头1的第二实施例与第一实施例相同，不同之处在于电传导路径5通过3d打印或通过激光直接成型技术而被布置在外壳2的外表面和主壳体3的外表面上。电传导路径5可以被布置为彼此相邻的层。在其他实施例中，电传导路径仅被布置在外壳2的外表面或主壳体3的外表面上。64.本发明的第三实施例65.电动车辆充电插头1的第三实施例与第一实施例或第二实施例相同，不同之处在于电传导路径5由编织成织物的导电线制成，并且通过在注塑成型工艺中使用注射塑料覆盖外壳2和主壳体3、或者通过将它们粘合到外壳2和主壳体3，而与外壳2和主壳体3集成。织物应足够松散，以允许塑料穿透织物。66.导电线的应用通过其柔性使得能够更好地区分传导路径5变形与至少部分断裂。此外，导电线的应用提高了电动车辆充电插头1的制造过程的效率。67.本发明的第四实施例68.电动车辆充电插头1的第四实施例与第一实施例相同，不同之处在于电传导路径5是嵌入在外壳2(图5所示)的凹槽和主壳体3的凹槽中的导电塑料的形式。69.导电塑料可以是导电热塑性塑料或它们的共混物，该共混物例如填充有导电或半导电颗粒，例如金属、炭黑、石墨、石墨烯和/或金属氧化物。类似地，导电塑料可以是导电弹性体或它们的共混物，该共混物例如填充有导电或半导电颗粒，例如金属、炭黑、石墨、石墨烯和/或金属氧化物。70.在本发明的另一实施例中，电传导路径5可以由固体形式(例如，带状或线状)的银、铜、铝或碳制成。71.本发明的第五实施例72.电动车辆充电插头1的第五实施例与第一实施例相同，不同之处在于，传感器4进一步包括rfid标签7和rfid控制器9，rfid标签7被连接到rfid标签的天线8，rfid控制器9被连接到rfid控制器的天线10，该rfid控制器9被配置为维持与rfid标签7的通信。在所示实施例中，电传导路径5充当rfid天线8。进而，传感器4被配置为使得在传导路径5至少部分断裂时，rfid控制器9与rfid标签7之间的通信不再可能，由此指示外壳2的裂纹。73.本发明的第六实施例74.电动车辆充电插头1的第六实施例包括用于连接到电动车辆的外壳2、主壳体3；以及传感器4，传感器4包括布置在外壳2的表面和主壳体3的表面内的电传导路径5以及控制单元6。75.电传导路径5可以具有上述实施例中公开的任何形式。76.外壳2和主壳体3可以由上述实施例中公开的一种或多种材料制成。77.传感器4还包括rfid系统，该rfid系统由与rfid标签的天线8连接的rfid标签7以及与rfid控制器的天线10连接的rfid控制器9组成。rfid控制器9被放置在主壳体3中，并且rfid标签7被放置在用于连接到电动车辆的外壳2中。在这样的系统中，rfid控制器9被配置为测量主壳体3中的电传导路径5的电阻，并且rfid标签7被配置为测量外壳2中的电传导路径5的电阻。此外，传感器4被配置为使得在外壳2和/或主壳体3中的至少一个电传导路径5至少部分断裂时，由rfid标签7和/或rfid控制器9测量的它们的电阻增加，由此指示外壳2和/或主壳体3的裂纹。电阻值的增加对应于断开的电传导路径5的量，这进而允许确定外壳2和/或主壳体3中的裂纹的尺寸。78.此外，如在以上提及的实施例中，控制单元6被配置为与充电设备11通信，具体地使得它在检测到外壳2和/或主壳体3的裂纹时，触发充电设备11的控制信号，从而终止或防止充电设备11的充电过程开始。79.总之，外壳2和/或主壳体3中出现裂纹与电传导路径5的断裂相关联。电传导路径5的断裂导致所监测的电路中的电阻增加。外壳2的表面内的传导路径5的断裂由rfid标签7检测，而主壳体3的表面内的传导路径5的断裂由rfid控制器9检测。由于rfid标签7与rfid控制器9通信、并且此外rfid控制器9与控制单元6通信，所以在所提及的外壳2、3中的任一个或两个中发生断裂的情况下，控制单元6接收与(多个)裂纹有关的适当信息、并且它可以向充电设备11发送控制信号来终止或防止充电过程开始。80.包括其自身的rfid天线的rfid系统被应用作为电动车辆充电插头1的附加部分，从而即使一个或多个电传导路径断开，也确保了控制单元6与rfid系统之间的通信的连续性。通信连续性的维持使得能够区分开控制器6的损坏与电传导路径5的损坏。81.本发明的第七实施例82.充电插头1的第七实施例与第一实施例相同，不同之处在于传导路径5是光传导路径，并且控制单元6被配置为测量光传导路径中的光束的强度、调制和/或频率。83.本发明的第八实施例84.本发明的第八实施例涉及充电器12，充电器12包括根据实施例1至7中任一项所述的充电插头1和充电设备11。