CN108886213A - 包含布置在接触元件上的热容元件的插式连接件 - Google Patents

Abstract

一种用于与对配插式连接件(3)连接的插式连接件(5)包括壳体(50)，所述壳体具有用于与对配插式连接件(3)插式连接的插接部(500，501)，以及至少一个布置在所述插接部(500，501)上、具有轴部(510)的用于与所述对配插式连接件(3)的配属的对配接触元件(31)电接触的接触元件(51A，51B)。此外，还设有布置在所述至少一个接触元件(51A，51B)的轴部(510)上、与所述轴部(510)固定连接的用于吸收所述至少一个接触元件(51A，51B)的热量的热容元件(54A，54B)。通过这种方式提供了一种包含接触元件的插式连接件，所述接触元件可具有例如用于电动车充电系统的较大载流容量。

Description

包含布置在接触元件上的热容元件的插式连接件

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于与对配插式连接件连接的插式连接件。

背景技术

此类插式连接件包括壳体，该壳体具有用于与对配插式连接件插式连接的插接部，以及至少一个布置在插接部上、具有轴部的用于与对配插式连接件的配属的对配接触元件电接触的接触元件。

此类插式连接件例如可用作用于为电力驱动车辆(亦称电动车)充电的充电插头或充电插座。此类充电插座例如布置在车辆上，并且能够以插接的方式，与连至充电站的线缆上的充电插头形式的配属对配插式连接件连接，由此在充电站和车辆之间建立电连接。

充电电流原则上可作为直流电流或交流电流传导，其中，尤其是直流电流形式的充电电流具有例如大于200A或者甚至大于300A或350A的较大电流强度，并且会导致线缆以及与线缆连接的插式连接件升温。

一种由DE 10 2010 007 975 B4公开的充电线缆具有冷却管，所述冷却管包括用于冷却剂的供给管和回流管，并且由此实现了冷却剂在充电线缆中的来回流动。根据DE 102010 007 975 B4的冷却管一方面用于排出车辆储能器处产生的热量损失，另一方面还用于冷却线缆自身。

对于用于为电动车充电的充电系统，热量不但在将充电插头例如与充电站连接的线缆上，而且还在充电插头和充电插头插入的充电插座上产生。当充电插头插入充电插座时，尤其在例如充电插座的接触元件上产生热量，通过此充电插座与例如充电插头侧的配属的对配接触元件建立电连接。此类由导电金属材料、例如铜材料制成的接触元件在充电电流流经接触元件时升温，其中原则上，根据需要传导的充电电流如此设计接触元件的尺寸，使得接触元件具有足够的载流容量，并且接触元件上的升温得到限制。其中，需要传导的充电电流越大，接触元件需要的设计尺寸就越大。

然而，接触元件大小随着充电电流提高的增加不但由于由此导致的结构空间需求、重量和成本而受到限制，而且有一些有关接触元件尺寸设计的标准规范禁止增加尺寸。因此需要借助尺寸相对较小的接触元件来传导较大的充电电流。

对于由WO 2015/119791 A1公开的用于为电动车充电的充电系统，在充电线缆内有冷却剂管道穿过，通过此冷却剂管道能将热量从连至充电线缆的插式连接件的区域排出。

对于由US 5,909,099公开的充电系统，借助变压器，通过布置在插式连接件中的芯件传导充电电流。用于散热的导热管道可在芯件中延伸。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种包含接触元件的插式连接件，所述接触元件可具有例如用于电动车充电系统的较大载流容量。

本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1所述特征的标的。

据此，所述插式连接件具有布置在至少一个接触元件的轴部上、与所述轴部固定连接的用于吸收所述至少一个接触元件的热量的热容元件。

由此，在接触元件上布置有热容元件，所述热容元件适于吸收接触元件的热量。所述热容元件具有较大的热容，并且与接触元件热连接，使得热量能从接触元件流入热容元件并在其中被吸收。

如此设计的思路为，在插式连接件上提供增大的热容，由此能至少减缓插式连接件，尤其是插式连接件的接触元件的升温。此举例如对于电动车上的充电插座形式的插式连接件是有利的，并且有效地防止了此类充电插座上的过度升温。

一般认为，电动车上的充电插座仅以不定期且时间上间断的方式被施加充电电流，故充电插座上的升温在相对较短的时间段内发生，而充电插座能在相对较长的时间段内再次冷却。充电过程、尤其是快速充电过程中的充电时间可短于1小时，例如在10分钟至30分钟的数量级内。充电后，车辆在重新充电并从而再次对充电插座施加充电电流之前会行驶较长的时间。充电站上的充电插头可能在持续运转的情况下，用于为多辆电动车依次充电，从而可能被几乎不间断地施加充电电流，而充电插座则可在充电过程后，在较长的时间段内再次冷却。

如果例如充电插座形式的插式连接件具有更大的热容，则减缓了插式连接件的升温。例如充电插座形式的插式连接件的热容元件在此可如此设计尺寸，使得在常规的充电过程中，升温保持低于预先指定的界限，如低于50K，从而避免了充电插座形式的插式连接件在充电过程中的过度的、不允许的升温。

通过使用此类热容元件，可以在不提供主动冷却功能的情况下，防止插式连接件的过度升温。此类热容元件能够以相对廉价且简单的方式提供。

所述插式连接件具有优选多个布置在插接部上的接触元件。其中，在每个接触元件上优选布置有(单独的)热容元件，使得热容元件能有针对性地吸收相应配属的接触元件的热量。

所述接触元件具有导电性，并且所述热容元件优选也由金属材料、例如铜或铝制成，以便在实现相对较大的热容的同时，获得良好的导热性。所述热容元件从而同样具有导电性，这要求不同接触元件的热容元件彼此电绝缘，从而防止电流通过热容元件在不同的接触元件之间流动。

为了实现电绝缘，例如可在两个接触元件的相邻热容元件之间布置由电绝缘材料、如塑料制成的壳体隔离壁。配属于不同接触元件的多个热容元件可以由此并列地布置在插式连接件的壳体中，并以成对的方式由壳体隔离壁彼此隔开，从而在热容元件之间实现了电绝缘，但热容元件仍能在插式连接件的壳体内在空间上彼此靠近地布置。

在一种方案中，所述配属于接触元件的热容元件借助一个附接件附接至配属的接触元件的轴部。所述轴部例如呈圆柱形。相应地，所述附接件具有凹面状的、与轴部的形状互补的附接面，使得所述附接件能以面的方式附接至圆柱形轴部并以面的方式与轴部连接。

所述热容元件与配属的接触元件的轴部固定连接。所述连接可以在例如使用螺纹元件的情况下以压紧配合的方式建立。热容元件还可以形状配合或材料接合方式，例如通过胶粘或焊接与轴部连接。

如果所述附接件例如通过与轴部螺接的方式，例如以压紧配合的方式与接触元件的轴部连接，则可有利地在附接件与轴部之间设置导热膏，通过所述导热膏为轴部和热容元件之间的热流实现了有利的热传导。

所述热容元件优选由实心主体构成。所述热容元件例如具有立方体形的形状，其中在所述热容元件上例如还可布置有冷却筋条，其用于将热量以有利的方式释放到环境中。

在一种改进方案中，所述热容元件可具有一个或多个开口，在所述开口中可布置具有用于吸热的特殊性质的材料。例如可在开口中布置相变材料，所述相变材料在升温时例如从固相变为液相，从而能够吸收大量的热能。此类相变材料利用了例如从固相变为液相以及从液相变为固相的储存介质的热力状态变化的焓。相变材料可使用例如盐或石蜡作为储存介质。此外还可使用低熔点的金属合金，例如所谓的菲尔德金属。

此类相变材料装填在热容元件的开口中，并且在初始状态下，在热容元件未升温时，例如处于固体形式。当所述热容元件由于所配属的接触元件的受热而升温时，所述相变材料从固相变为液相，并在此过程中吸收热量。在相反的相变过程中，相应地重新释放热量。

热容元件中的开口可由适合的闭合元件对外闭合，使得液态相变材料不会从开口漏出。

附图说明

下面参照图中所示的实施例，对本发明的基本思路进行进一步的说明。其中：

图1为充电站以及布置在其上的线缆的视图，

图2为充电插头形式的插式连接件的视图，

图3A为充电插座形式的插式连接件的正视图，

图3B为插式连接件的后视图，

图4A为插式连接件的接触元件以及布置在其上的热容元件的单独视图，

图4B为接触元件的另一视图，

图5A为充电插座形式的插式连接件的另一实施例的正视图，

图5B为插式连接件的后视图，

图6A为接触元件以及布置在其上的热容元件的单独视图，

图6B为接触元件的另一视图；以及

图7为接触元件的分解图。

具体实施方式

图1示出用于为电力驱动车辆4、亦称电动车充电的充电站1。充电站1适于提供交流电流或直流电流形式的充电电流，并具有线缆2，所述线缆一端201与充电站1，另一端200与充电插头形式的对配插式连接件3连接。

如图2的放大图所示，对配插式连接件3在壳体30上具有插接部300、301，其用于使对配插式连接件3以插接的方式，与车辆4上的充电插座形式的配属的插式连接件5卡合。通过这种方式，充电站1能与车辆4电连接，以便将充电电流从充电站1传导至车辆4。

为了实现所谓快充过程中对电动车4的快捷充电，传导的充电电流具有较大的电流强度，如大于200A，甚至可能在350A或更高的数量级。如此大的充电电流导致线缆2和充电插头3及充电插座5上的热损失，进而可能造成线缆2、充电插头3和充电插座40升温。

图3A和3B示出充电插座形式的插式连接件5的一个实施例。插式连接件5具有壳体50，在所述壳体上形成有插接部500、501，所述插接部能以插接的方式与充电插头形式的对配插式连接件3的插接部300、301卡合(见图2)。在第一上插接部500上布置有例如五个所谓负载触点形式的、用于传导(多相)交流电流的接触元件52以及额外的两个信号触点。在第二下插接部501上相应地布置有两个用于传导直流电流形式的充电电流的接触元件51A、51B。

充电插头形式的对配插式连接件3能沿插入方向E与充电插座形式的插接连接件5插接式卡合。在插入位置中，插接部300、301上的接触元件31与插式连接件5的插接部500、501的接触元件51A、51B、52接触，使得用于为电动车4充电的充电电流能流通。

在图3A、3B所示的实施例中，接触元件51A、51B在背离插接部501的端部分别与载荷导线53A、53B连接，通过所述载荷导线将充电电流导引至接触元件51A、51B。如图4A、4B的单独视图所示，这些载荷导线53A、53B分别插入配属的接触元件51A、51B的轴部510，并通过这种方式与配属的接触元件51A、51B电接触。

每个接触元件51A、51B具有大体上呈圆柱形的基本形状，并包含圆柱形的轴部510，通过所述轴部与配属的载荷导线53A、53B建立连接，以及包含伸入插接部501的接触销511，所述接触销用于与对配插式连接件3侧的配属的对配接触元件31电接触。

当充电电流从充电站1传导至车辆4并流经插式连接件5的接触元件51A、51B时，导致接触元件51A、51B升温。为了减缓接触元件51A、51B的升温，在每个接触元件51A、51B上布置有热容元件54A、54B，所述热容元件具有实心的、由具有良好导热性的材料(如铜或铝)制成的主体541，并提供了相对较大的热容用于吸收接触元件51A、51B的热量。

热容元件54A、54B通过附接件540与配属的接触元件51A、51B的轴部510连接。如图7所示，所述附接件为此具有附接面544，所述附接面以面的方式附接至配属的接触元件51A、51B的圆柱形轴部510，并通过与圆柱形轴部510互补的形状，以面的方式贴合至轴部510。

热容元件54A、54B在所示的实施例中通过螺纹元件56以压紧配合的方式与轴部510连接。在轴部510和附接件540的附接面544之间可设置导热膏，以便在轴部510和热容元件54A、54B之间提供有利的热传导。

电动车4的充电过程可能持续比如一小时，或可能远低于一小时，比如在10分钟至30分钟的数量级内。充电插头形式的插式连接件3可能会承受连续多次充电过程，而电动车4再次充电并且车辆4上的充电插座形式的插式连接件5再次被施加充电电流之前通常会经过一段时间。通过热容元件54A、54B的适合的尺寸设计，可以由此避免充电插座形式的插式连接件5在充电过程期间过度升温，例如升温50K。通过设置热容元件54A、54B，增大接触元件51A、51B的热容，延缓了接触元件51A、51B的升温，使得在常规的充电过程中，不会超过接触元件51A、51B的所允许的最大升温幅度。

如图3B所示，热容元件54A、54B彼此相邻地布置在壳体50上。为了建立向接触元件51A、51B的有利的热传导，热容元件54A、54B与接触元件51A、51B的轴部510直接接触，从而在热容元件54A、54B采用金属设计的情况下实现了与接触元件51A、51B的电接触。为了防止接触元件51A、51B之间通过热容元件54A、54B发生短路，热容元件54A、54B通过电绝缘的壳体隔离壁55彼此隔离，使得接触元件51A、51B彼此电绝缘。

图5A、5B以及6A、6B示出插式连接件5的另一实施例。与图3A、3B以及4A、4B所示的实施例不同的是，在本实施例中，在热容元件54A、54B上形成有盲孔形式的开口542，所述开口借助螺纹元件形式的闭合元件543对外封闭。在这些开口542中可设有提高对热容元件54A、54B的热能的吸收能力的材料。

此类材料例如可以是相变材料，所述相变材料例如能从固相变为液相以及从液相变为固相，并在此类相变过程中(例如从固相变为液相)吸收并储存热量。此类相变材料例如可包含盐或石蜡作为储存介质。此外还可使用低熔点的金属合金(如熔点低于60℃)，例如所谓的菲尔德金属。

在接触元件51A、51B未升温时，开口542中所含的材料在初始状态下例如处于固态聚集态，而这个材料能在升温时进行相变，并从固态变为液态聚集态，其中热能在此过程中被吸收并储存。冷却时可进行相反的相变，由此重新释放热量。

图5A、5B、6A、6B所示的实施例的其他部分与图3A、3B、4A、4B所示的实施例相同，因此请参阅前述内容。

图7为接触元件51A的分解图。在装配状态下，所配属的热容元件54A借助附接件540的附接面544附接至接触元件51A的轴部510，并通过螺纹元件56以压紧配合的方式与轴部510连接。螺纹元件56为此贯穿轴部510上的固定开口512，并嵌入附接件540上的配属的螺纹开口。

本发明的基本思路并非限于以上所示的实施例，而是也可以其他不同的方式实现。

原则上，可在用于为电动车充电的充电系统的充电插座或充电插头形式的插式连接件上采用本文所述类型的热容元件。但此外也可在用于为电动车充电的充电系统以外的其他类型的插式连接件中使用。

本文所述类型的热容元件不但可在接触元件上用于传导直流电流，还可在接触元件上用于传导交流电流。

在插式连接件上，可以所有接触元件均与热容元件连接，其中，也可以仅为一部分接触元件装配配属的热容元件。

附图标记说明

1充电站

2充电线缆

200,201端部

3充电插头

30壳体

300,301插接部

31对配接触元件

4车辆

5充电插座

50壳体

500,501插接部

51A,51B接触元件

510轴部

511接触销

512固定开口

52接触元件

53A,53B导线

54A,54B热容元件

540附接件

541主体

542开口

543闭合元件

544附接面

55壳体隔离壁

56固定元件

E插入方向

Claims (10)

1.一种用于与对配插式连接件(40)连接的插式连接件(5)，包含

壳体(50)，所述壳体具有用于与插式连接件(5)插式连接的插接部(500，501)，以及

至少一个布置在所述插接部(500，501)上、具有轴部(510)的用于与所述对配插式连接件(3)的配属的对配接触元件(31)电接触的接触元件(51A，51B)，

其特征在于布置在所述至少一个接触元件(51A，51B)的轴部(510)上、与所述轴部(510)固定连接的用于吸收所述至少一个接触元件(51A，51B)的热量的热容元件(54A，54B)。

2.根据权利要求1所述的插式连接件(5)，其特征在于，所述插式连接件(5)具有多个布置在所述插接部(500，501)上的接触元件(51A，51B)，其中在每个接触元件(51A，51B)上均布置有热容元件(54A，54B)。

3.根据权利要求1或2所述的插式连接件(5)，其特征在于，不同接触元件(51A，51B)的热容元件(54A，54B)彼此间电绝缘。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的插式连接件(5)，其特征在于，在两个接触元件(51A，51B)的相邻热容元件(54A，54B)之间布置有由电绝缘材料制成的壳体隔离壁(55)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的插式连接件(5)，其特征在于，所述热容元件(54A，54B)由金属，尤其是铜或铝制成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的插式连接件(5)，其特征在于，所述热容元件(54A，54B)借助一个附接件(540)附接至所述至少一个接触元件(51A，51B)的轴部(510)。

7.根据权利要求6所述的插式连接件(5)，其特征在于，所述至少一个接触元件(51A，51B)的轴部(510)呈圆柱形，并且所述附接件(540)具有凸起的、与轴部(510)的形状互补的附接面(544)，所述附接件借助所述附接面以面的方式附接至轴部(510)。

8.根据权利要求6或7所述的插式连接件(5)，其特征在于，所述附接件(540)以压紧配合、形状配合或材料接合的方式与所述轴部(510)连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的插式连接件(5)，其特征在于，所述热容元件(54A，54B)具有实心的立方体形主体(541)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的插式连接件(5)，其特征在于，所述热容元件(54A，54B)具有至少一个开口(542)，在所述开口中布置有相变材料。