CN110087936A - 用于将电缆与机动车的电气装置电连接的连接元件和连接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将电缆与机动车的电气装置电连接的一种连接元件(1)和一种连接设备。所述连接元件(1)具有壳体(2)，在所述壳体中至少部分地容纳有至少两个电触点(4、5)并且该壳体具有穿通部(7)，该穿通部从壳体(2)的第一开口(6)延伸穿过所述壳体直至壳体(2)的第二开口(10)并且可由冷却剂(8)穿流。为了能够实现满足较高要求的电连接，在此规定，电触点(4、5)为了借助冷却剂(8)主动冷却而与所述穿通部(7)热耦合。

Description

用于将电缆与机动车的电气装置电连接的连接元件和连接 设备
技术领域
本发明涉及用于将电缆与机动车的电气装置电连接的一种连接元件和一种连接设备。在此，所述连接元件包括壳体和至少两个电触点，所述电触点至少部分地容纳在壳体中。所述壳体具有穿通部或通道，所述穿通部或通道从壳体的第一开口延伸穿过壳体直至壳体的第二开口并且可由冷却剂穿流。
背景技术
由EP1870288B1已知一种用于机动车的电缆束，该电缆束具有用于连接安装在机动车中的电气装置的插头。在此，穿过所述插头和电缆束延伸有一条软管，电气装置可以通过该软管与机动车的冷却装置连接。该软管设有由绝热材料制成的热绝缘护套，从而可以防止为了冷却电气装置而引导通过软管的空气已经在冷却装置的路径上加热。
DE10323170A1描述一种插头，该插头具有围绕的插头壳体和至少部分集成的电子电路以及集成用于该电子电路的冷却装置。在此，所述冷却装置可以集成于所述插头壳体中，其中，该插头壳体可以这样实施，使得该插头壳体构成冷却体。
发明内容
本发明的任务是，给出一种用于将电缆与电气装置电连接的可能性，该可能性满足比传统的这种电连接更高的要求。
按照本发明，所述任务通过独立权利要求的技术方案来解决。本发明的有利实施方式是从属权利要求、说明书和附图的技术方案。
按照本发明的用于将电缆和机动车的电气装置电连接的连接元件包括壳体，在该壳体中至少部分地容纳有至少两个电触点。在此，所述壳体具有穿通部，该穿通部从壳体的第一开口延伸穿过壳体直至壳体的第二开口并且可由冷却剂穿流。为了能够实现满足特别高要求的电连接，按照本发明规定，连接元件的电触点为了借助冷却剂主动冷却而与所述穿通部热耦合。换句话说，所述连接元件由空腔或通道穿过，冷却剂可以涌流、流动或被输送穿过所述空腔或通道，以便冷却电触点以及因此冷却连接元件。因此，通过冷却剂将尤其是在电触点上出现的热量导出并且因此从电触点的区域中并且最后也从连接元件中整体被运走。
为了清晰性和直观，接下来在不限制一般性的情况下，所述第一开口应被理解成用于冷却剂的入口或流入开口，并且壳体的第二开口应相应地被理解成用于冷却剂的出口或流出开口。由此不排除，连接元件、尤其是壳体也可以具有一个或多个另外的开口。尤其是所述壳体可以具有用于冷却剂的一个或多个另外的流入开口和/或一个或多个流出开口。
电触点的热耦合或将电触点耦合到穿通部上在本发明的意义上可以这样理解和设计，使得冷却剂穿流穿通部时，通过连接元件或触点的按照规定的电运行产生的大部分热量可以借助冷却剂被导出。为此，所述穿通部例如可以在一个或所有电触点旁边延伸或设置。尤其是所述穿通部可以设置在紧邻的附近或紧邻或者说直接邻接于连接元件的一个、多个或所有电触点。此外，在相应一个电触点与穿通部或穿通部内部容积之间可以设置有导热元件，以便能够实现特别有效且高效地将热量从相应的电触点传导至穿通部、尤其是传导至冷却剂。在此，所述导热元件可以是壳体的附加构件或规定的以相应方式构造的局部区域。尤其是，所述导热元件或导热区域也可以构成或形成穿通部的壁。然而同样可能的是，壳体完全地或部分地由导热材料、即特别良好导热的材料制成，使得不直接布置在相应电触点与穿通部之间的壳体部分区域也可以有助于电触点的冷却。例如具有对于塑料来说高于平均导热率的塑料或金属材料(例如铝或铜)可被用作导热材料。
所述连接元件例如可以是插头或插头的一部分。同样可能的是和/或规定，所述连接元件构造成或构造用于引脚插口或中插板插口连接或触点接通或用于产生这种连接或触点接通。因此，连接元件可以构造成这样的连接或触点接通的一部分。但连接元件例如也可以构造用于将电缆与电气装置以螺丝触点或端侧触点或类似物形式电连接或通过它们电连接。如果连接元件构造用于作为插接连接使用或在插接连接中使用，则由此有利地能够实现特别简单地操作电缆和连接到第一开口上的冷却剂管路。如果连接元件用于建立螺纹连接，则该连接元件为此例如可以包括螺纹和/或卡箍或类似物。在此，用于制造或用于在螺纹连接中使用的连接元件的构型可以是特别有利的，这是因为因此可以产生电缆与装置特别可靠的并且特别良好受到保护以防无意或偶然松动的连接。因此，这尤其是特别有利的，因为可以特别可靠地避免冷却剂逸出，冷却剂逸出可能会导致损坏周围的构件。
通过本发明提出的主动冷却连接元件和电触点的可能性尤其是由于目前在机动车电气系统中所使用的电压和电流强度不断增加而特别有利。通过所述主动冷却可以有利地提高电触点的载流能力，这是因为通过主动冷却可以实现在运行中电触点的较低温度，这导致较低的电阻。附加地或替代地，通过主动冷却有利地在有效功率或载流能力相同时也可以减小电触点的尺寸、尤其是横截面。由此，例如在尺寸或结构空间要求未发生改变的情况下可以在连接元件中安放更多电触点。附加地或替代地，必要时连接元件本身也可以变小。
因此总体上，通过主动冷却电触点或通过按照本发明的连接元件，可以满足对载流能力或可传输电功率和/或结构尺寸或结构空间或包装的较高要求。这目前是特别有利的，因为基于多个组件和系统进一步增加了机动车的复杂性，并且结构空间在设计新系统时起着决定性作用。此外有利的是，必要时可以节省资源(例如用于电触点的铜)以及必要时相应的费用。
按照本发明的连接元件的另一个优点是，冷却剂在其穿流连接元件之后可以经由第二开口或出口开口直接被供应给电气装置。因此可实现特别简单的并且能够以低花费实现的串联冷却回路。换句话说，可以以简单的方式从例如本来为了冷却所述装置而存在的冷却回路中设置分支，连接元件通过该分支被提供冷却剂。由此，有利地不需要用于连接元件的额外的完整的或独立的冷却回路。
例如已知的液体介质(例如水或油)可被用作冷却剂，其中，原则上也可以使用气态的冷却剂或冷却介质。在此，在个别情况下可以根据相应的热学要求来选择冷却剂。
在本发明的另一种实施方案中规定，至少一个所述电触点直接与穿通部的可被穿流的内部容积连接并且由此可直接由冷却剂冲流。因此，术语“穿通部”也可以称作净容积或由冷却剂可穿流或穿流的容积并且无需强制包括壁或容积的壁或限制部。因此，所述热耦合在此通过所述至少一个电触点与内部容积或内部区域的直接接触或直接关联进行。因此，通过直接冲流使得相应电触点的至少一部分区域与冷却剂直接接触或由冷却剂环绕冲刷。由此，有利地可以特别有效且高效地以及快速地将热量从直接冲流的电触点传输到或传输至冷却剂。在一个、多个或所有电触点直接冲流的情况下，可以使用电绝缘的或非导电的冷却剂(例如油)。
在本发明的另一种有利实施方案中规定，穿通部在壳体中构造为分支成多个通道，这些通道又在壳体内汇合。换句话说，所述穿通部在其在壳体内的第一开口处开始之后可以被分开，使得冷却剂在多个不同路径上穿过或穿流壳体。通过所述多个不同的通道或流动路径仍然在壳体内设定的汇合或归一，可以有利地特别简单地保持连接元件的外部结构或连接布置结构。换句话说，由此例如唯一的流出开口可以足以让穿过连接元件的整个冷却剂流能通过所述流出开口逸出。因此，例如装置方面的冷却剂供应的相应要求和复杂性可以保持尽可能低。当然仍然可以可能的是，在连接元件上设置多个用于冷却剂的出口。在此，每个所述排出开口可以被供应给任意数量的所述多个通道。尤其是，仅多个通道中的一些或一个子集可以在壳体内汇合，而一个或多个另外的通道在另一个汇合中会聚，或者也可以单独延伸至另一个排出开口。
穿通部分支成的各个通道可以具有相同的尺寸和结构，从而能够实现均匀的冷却。然而也可以规定，一个或多个所述通道具有不同的尺寸、形状或横截面，从而能够实现有针对性地分配可用的制冷功率。例如，相应通道的尺寸、形状、横截面和/或走向可以根据分别(至少主要)在相应通道上冷却的电触点的尺寸和/或可期待的热产生被确定尺寸或设计。根据电触点的具体布置结构，也可以设置有穿通部的多个分叉点或分支点，分别一个或多个通道在所述分叉点或分支点处分支。由此可以有利地实现穿通部和/或冷却剂引导最佳地适配电触点的相应布置结构。通过穿通部的分叉，可以有利地增大可供用于冷却或用于在一方面连接元件或电触点和另一方面与冷却剂之间进行热交换的表面，从而可以改善冷却或有效的制冷功率。
在本发明的另一种有利实施方案中规定，所述多个通道中的至少一个通道在连接元件的相应两个并排设置的电触点之间延伸。由此可以有利地实现特别有效且高效的冷却或散热。
在本发明的另一种有利实施方案中规定，壳体的第一开口构造成用于冷却剂管路的接口并且与用于电缆的壳体侧接口部位间隔开距离设置，使得连接元件能够实现将冷却剂管路和电缆独立地连接到连接元件上。换句话说，冷却剂管路和电缆因此可以在不同的路径上被引导至连接元件。由此有利地实现特别大的灵活性以及连接元件的多样可替换性。此外例如使更换或修理电缆和/或冷却剂管路或相应的连接点或联接点变得容易。也可以通过巧妙的布置结构(例如考虑到典型的安装位置)，避免在冷却剂管路接口部位处排出的冷却剂与电缆接触，从而提高用电安全。
在本发明的另一种有利实施方案中规定，所述连接元件和电触点设计用于将电缆与机动车的高压装置和/或高压消耗器连接。高压装置、高压消耗器或高压机组例如可以是牵引电池、电驱动器或机动车充电系统的组件。在本发明的意义上，例如50V至1000V之间的电压范围应被理解为高压电压或高压范围。在此基于与高电压和相应高功率有关的显著热产生，可以特别有益地且有利地使用按照本发明的连接元件。
原则上，在任意类型的电连接中可以使用按照本发明的连接元件。
在本发明的另一种有利实施方案中规定，壳体的第一开口和第二开口沿至少一个方向或维度设置在至少一个所述电触点的不同侧上。由此实现，冷却剂沿相应的方向或维度例如沿相应电触点的纵向方向或横向方向完全流动经过所述电触点旁边或越过所述电触点。因此，冷却剂需要用于流经相应电触点旁边的接触面和/或持续时间可以最大化。由此可以改进相应电触点散热的有效性和/或效率。
在本发明的另一种有利实施方案中规定，所述连接元件附加地具有至少一个尤其是设置在壳体外侧上或穿通部上的冷却元件。所述冷却元件例如可以形成或具有一个或多个散热片并且因此进一步提高有效地在连接元件中或上可用于冷却电触点的制冷功率。在此可能的是，附加的冷却元件根据被动工作原理或冷却原理将从连接元件中吸收的热量排放到周围环境。然而同样也可能的是，通过将冷却元件布置在穿通部上而增大由冷却剂环流的或冲流的表面，从而可以改进给冷却剂的热量传输。
按照本发明的用于将电缆与机动车的电气装置电连接的连接设备包括按照本发明的连接元件。此外，所述连接设备包括与连接元件对应的、设置用于装置侧的布置结构的联接元件，该联接元件具有至少一个连接元件侧的入口开口和装置侧的出口开口。在此，联接元件的入口开口和出口开口(类似于连接元件的第一开口和第二开口)同样通过穿通部相互连接，其中，所述穿通部也可由冷却剂穿流。在此，入口开口在按照规定的接触位置中(在该接触位置中连接元件与联接元件连接)设置在连接元件的第二开口上，使得连接元件的穿通部和联接元件的穿通部可由连续的冷却剂流穿流。
换句话说，为了建立将电缆与电气装置的电连接，连接元件可以与联接元件连接或耦联。在当前的接触位置中，连接元件和联接元件的穿通部有效地形成一个唯一的(至少除耦连器或类似物之外)连续的相应较长的穿通部，该穿通部从连接元件的第一开口延伸直到联接元件的出口开口。联接元件的出口开口可以与相应电气装置的冷却回路形成连接部或接口。通过具有连接元件和联接元件的连接设备的两件式或多件式的实施方案可以有利地确保，存在或者说能够以简单的方式建立不仅电组件而且对于冷却剂可渗透的组件的紧密、安全且可靠的连接。所述连接设备例如可以构造成连接元件与联接元件之间的插接连接或螺纹连接。
按照本发明的连接元件的至今以及接下来以及在从属权利要求中给出的实施方案以及相应的优点分别相应符合意义地也可转用于按照本发明的连接设备，反之亦然。出于这个原因，对于按照本发明的连接设备没有再次明确阐明相应的特征和特性。
在任何情况下，按照本发明的连接元件以及按照本发明的连接设备的相应的应用领域不局限于应用在车辆的电缆束中。相反，按照本发明的连接元件和按照本发明的连接设备例如可被用于固定设备或装置或其它应用领域中。
本发明的其它特征由权利要求、附图和附图说明得出。在上文中在说明中提到的特征和特征组合以及在下文中在附图说明中提到的和/或仅在附图中仅示出的特征和特征组合不仅可以以分别给出的组合、而且也能够以其它的组合或者独自地应用。
附图说明
现在借助一种优选实施例以及参考附图详细阐述本发明。其中：
图1以示意图示出根据本发明一种实施形式的连接元件的后视图，该连接元件用于将电缆与机动车的电气装置电连接；并且
图2以示意图示出图1中的连接元件的剖分的侧视图。
具体实施方式
相同或功能相同的元件在图1和图2中分别通过相同附图标记来标识。为了更好地表明方向，不仅在图1中而且在图2中标绘有辅助线AA。
在图1中以示意性后视图示出的用于将电缆与机动车的电气装置电连接的连接元件1包括壳体2。在当前情况中既没有示出电缆也没有示出电气装置。连接元件1或者说壳体2的在图1中示出的侧是电缆侧的侧，使得实际上与连接元件1连接的电缆在此例如从图示平面中伸出。为了将电缆与连接元件1连接或将电缆连接到连接元件1上，所述连接元件在当前情况中具有电缆连接件3。在电缆连接件3中或上例如可以设置有在此未示出的空隙部、夹子或类似器件以用于容纳、保持和/或固定电缆或电缆的各条导线。在电缆连接件3的区域中设置有连接元件1的两个电触点4、5。在按照规定使用连接元件1时，通过所述电触点4、5在电缆与电气装置之间建立电连接。
在电缆连接件3上方，壳体2在沿横向方向居中的区域中具有第一开口，该第一开口在此被称作流入开口6。所述流入开口6构成了在壳体侧连接到流入开口6上的穿通部7的起始点，该穿通部构成或形成穿过壳体2的空腔。所述穿通部7的横截面例如可以对应于流入开口6的横截面，尽管这对于连接元件1的按照规定的正常运转是不必要的。在当前示例中，不仅流入开口6而且穿通部7的横截面是圆的，但其它形状也是可能的。
当在运行或使用连接元件1时，电流流过电触点4、5，在那里产生热量。由于所述热产生，通过电触点4、5或连接元件1可无损运输的电功率会受到限制。为了能够提高电触点4、5的所述功率或载流能力和/或能够减少电触点4、5和/或壳体2的尺寸，规定：穿通部7为了主动冷却电触点4、5而可由冷却剂穿流。为此，电触点4、5与穿通部7热耦合。
图2以示意性的并且剖分的侧视图示出图1中的连接元件1。在此清楚可见的是，穿通部7完全穿过连接元件1或壳体2并且为此从流入开口6延伸直到流出开口10。在此，所述流出开口10设置在壳体2的与图1示出的壳体2背侧相对置的装置侧上。穿通部7在当前情况中由冷却剂流8穿流以用于主动冷却电触点4、5。在此，冷却剂流8的流动方向通过相应的箭头示出并且从流入开口6穿过穿通部7从旁边经过电触点4、5延伸直到流出开口10，在那里冷却剂流8离开连接元件1。
所述冷却剂流8例如可以通过相应的在此未示出的冷却剂管路或相应的冷却剂软管被引导至连接元件1上并且被引导远离所述连接元件。为此，连接元件1具有相应的包围流入开口6和流出开口10的管路接口9、11。例如相应的冷却剂管路可以被推到所述管路接口9、11上，以建立与穿通部7的可靠且紧密的连接。
穿通部7可以这样延伸经过电触点4、5旁边，使得在冷却剂与电触点4、5之间存在穿通部7的至少一个壁。由此，电触点4、5因此可与冷却剂电绝缘。替代地，然而电触点4、5也可以伸入到穿通部7中或至少在部分区域中形成穿通部的壁。在所述情况下，冷却剂可以直接冲流电触点4、5。
由于尤其是流入开口6以及因此配设给所述流入开口的管路接口9与电缆连接件3间隔开距离地设置，相应的冷却剂管路和电缆可以有利地灵活地并且彼此无关地被引导。管路接口9可以实施成圆的，以便实现与用于冷却剂软管的已知且常见连接系统的尽可能好的兼容性。为了将冷却剂软管连接到管路接口9、11上，例如可以设置有螺纹连接件、夹紧件或类似物。在管路接口9、11上也可以设置有在此未示出的密封元件，例如橡胶唇或橡胶环或类似物。
然而原则上不仅对于管路接口9、11而且对于开口6、10和穿通部7来说，不同于在此明确提到的形状、横截面和尺寸或尺寸比例也是可能的。尤其是，所述特性可以在没有作用到电缆引导装置上或冷却剂软管的引导装置上的情况下被选择。尤其是穿通部7的尺寸、横截面和/或走向可以根据连接元件1或壳体2的结构空间要求和/或电触点4、5的尺寸和/或布置结构来确定。在此也可以选择穿通部7以及开口6、10的流动优化的造型或布置结构。
为了进一步增加可由电触点4、5导出的热量，在此未示出的冷却元件可以设置在连接元件1上。为了优化所述热量导出而同样可以规定，壳体2相应完全地或部分地或局部地由塑料或特别好的导热材料如铝制成。
为了说明并且更好地分类而可以说，开口6、10以及穿通部7例如可以具有10mm至20mm的直径。原则上，连接元件1或连接元件1的示出及其它实施形式的布置结构或构造在尺寸方面可扩展。因此，连接元件1及其组成部分的尺寸可以在极不同的应用领域中适配于相应的使用目的和相应的要求。
总体上，通过本发明，具有提高载流能力和/或较小结构空间需求的电连接可以通过较小的电触点或总体上较小的接触系统来实现。在此有利地，可能为了冷却电气装置而本来就存在的冷却回路可被一起用于冷却电触点。此外，通过改进的冷却可以有利地实现装置方面或组件方面的能量节约。
附图标记列表
1 连接元件
2 壳体
3 电缆连接件
4、5 电触点
6 流入开口
7 穿通部
8 冷却剂流
9、11 管路接口
10 流出开口

Claims (9)

1.用于将电缆与机动车的电气装置电连接的连接元件(1)，该连接元件具有壳体(2)，在所述壳体中至少部分地容纳有至少两个电触点(4、5)并且该壳体具有穿通部(7)，该穿通部从壳体(2)的第一开口(6)延伸穿过所述壳体直至壳体(2)的第二开口(10)并且能由冷却剂(8)穿流，
其特征在于，所述电触点(4、5)为了借助冷却剂(8)主动冷却而与穿通部(7)热耦合。
2.根据权利要求1所述的连接元件(1)，其特征在于，至少一个所述电触点(4、5)与所述穿通部(7)的能被穿流的内部容积直接连接并且由此能直接由冷却剂(8)冲流。
3.根据上述权利要求之一所述的连接元件(1)，其特征在于，穿通部(7)在壳体(2)中构造为分支成多个通道，这些通道又在壳体(2)内汇合。
4.根据权利要求3所述的连接元件(1)，其特征在于，所述多个通道中的至少一个通道在连接元件(1)的相应两个并排设置的电触点(4、5)之间延伸。
5.根据上述权利要求之一所述的连接元件(1)，其特征在于，壳体(2)的第一开口(6)构造成用于冷却剂管路的接口(9)并且与用于电缆的壳体侧的接口位置(3)间隔开距离地设置，使得连接元件(1)能够实现将冷却剂管路和电缆独立地连接到连接元件(1)上。
6.根据上述权利要求之一所述的连接元件(1)，其特征在于，所述连接元件(1)和电触点(4、5)设计成用于将电缆与机动车的高压装置和/或高压消耗器连接。
7.根据上述权利要求之一所述的连接元件(1)，其特征在于，壳体(2)的第一开口(6)和第二开口(10)沿至少一个方向设置在至少一个所述电触点(4、5)的不同侧上。
8.根据上述权利要求之一所述的连接元件(1)，其特征在于，所述连接元件(1)附加地具有至少一个尤其是设置在壳体(2)外侧上或穿通部(7)上的冷却元件。
9.用于将电缆与机动车的电气装置电连接的连接设备，该连接设备具有根据在先权利要求之一所述的连接元件(1)和与所述连接元件对应的、设置用于装置侧的布置结构的联接元件，该联接元件具有至少一个连接元件侧的入口开口和装置侧的出口开口，所述入口开口和出口开口通过穿通部相互连接，其中，所述入口开口在按照规定的将连接元件(1)与联接元件连接的接触位置中设置在连接元件(1)的第二开口(10)上，使得连接元件(1)的穿通部(7)和联接元件的穿通部能由连续的冷却剂流(8)穿流。
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