CN114709659A - 一种功率插针冷却组件、充电连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一功率插针冷却组件、充电连接器，包括冷却单元封装壳体，冷却单元，功率插针单元，限位固定单元，所述冷却单元封装壳体具有安装腔，在所述安装腔的两侧设有导向斜面；所述冷却单元设置在所述安装腔内；与所述冷却单元封装壳体固定连接；两个所述功率插针单元设置在所述安装腔内且位于所述冷却单元两侧；两个所述限位固定单元分别通过所述导向斜面设置在所述安装腔内，用于将两侧的所述功率插针单元挤压到与所述冷却单元相贴合。

Description

一种功率插针冷却组件、充电连接器
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体涉及一种功率插针冷却组件、充电连接器。
背景技术
随着新能源电动汽车行业的不断发展，电动汽车的续航里程提高，动力电池容量越来越大，需要提升充电功率实现快速充电来解决充电速度的问题。而目前电动汽车的电压平台因多种因素无法通过提升充电电压来提升充电功率，只能通过提升充电电流来提升充电功率。
充电电流的大幅提升至几百安培时，将要求端子承载更大的电流，在进行这样的大电流充电过程中，根据欧姆定律充电端子将产生大量的热量，这样随着充电端子热量的不断积聚将使整个连接系统的温度升高，从而使充电的过程变得非常危险，甚至无法持续进行充电。
针对以上问题，本发明提出电动汽车大电流充电过程中对端子进行液冷方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功率插针冷却组件、充电连接器，以期解决背景技术中存在的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种功率插针冷却组件，包括：冷却单元封装壳体，所述冷却单元封装壳体具有安装腔，在所述安装腔的两侧设有导向斜面；冷却单元，所述冷却单元设置在所述安装腔内；与所述冷却单元封装壳体固定连接；功率插针单元，两个所述功率插针单元设置在所述安装腔内且位于所述冷却单元两侧；限位固定单元，两个所述限位固定单元分别通过所述导向斜面设置在所述安装腔内，用于将两侧的所述功率插针单元挤压到与所述冷却单元相贴合。
在一些实施例中，所述导向斜面上开设有导向筋，所述限位固定单元为楔形限位块，所述楔形限位块在与所述导向斜面相对的一侧设有相适配的斜面，楔形限位块上设有与所述导向筋相适配的导向槽。
在一些实施例中，所述功率插针单元包括插针和电缆，所述插针的一端具有扁平部，所述电缆与扁平部远离冷却单元一侧的连接，插针的另一端延伸出所述冷却单元封装壳体的一侧，电缆的另一端伸出所述冷却单元封装壳体的另一侧。
在一些实施例中，在所述扁平部的末端两侧分别具有第一平台和第二平台，所述冷却单元通过两个相对设置的第一平台支撑；所述楔形限位块通过第二平台支撑。
在一些实施例中，所述冷却单元包括水箱单元、绝缘导热块、绝缘垫，所述绝缘垫的两侧具有第一折弯限位部，所述水箱单元的底部设有与所述第一折弯限位部相对设置的第一匹配槽，所述水箱单元通过所述第一匹配槽设置在两第一折弯限位部之间，使得第一折弯限位部与所述水箱单元的侧壁相平齐；所述绝缘导热块设置在水箱单元两侧。
在一些实施例中，所述绝缘导热块的两侧具有第二折弯限位部，所述水箱单元和绝缘垫的侧棱设有与所述第二折弯限位部相对设置的第二匹配槽，所述水箱单元和绝缘垫通过所述第二匹配槽设置在两第二折弯限位部之间，使得绝缘导热块与所述水箱单元和第一折弯限位部相贴合。
在一些实施例中，在冷却单元封装壳体上设计了滑槽结构，预留作为拓展功能PCBA板的安装位置。
本实施例还提供了一种充电连接器，包括充电枪头壳体、温度传感器、低压信号插针组件A、低压信号插针组件B、PCBA主控板和所述的功率插针冷却组件，所述低压信号插针组件A通过信号插针固定件A固定在充电枪头壳体内；低压信号插针组件B通过信号插针固定件B固定在充电枪头壳体内，所述PCBA主控板与低压信号插针组件A、低压信号插针组件B以及温度传感器连接；所述功率插针冷却组件将PCBA主控板固定在所述充电枪头壳体内。
在一些实施例中，所述温度传感器设置在功率插针单元与冷却单元封装壳体之间形成的容纳腔内。
在一些实施例中，所述PCBA主控板包括PCBA基板，所述PCBA基板上设置有接触弹片、多芯信号插件和弹簧针，PCBA基板通过接触弹片与信号插针组件B 可靠接触；通过弹簧针与信号插针组件A可靠接触；所述多芯信号插件用于将低压信号插针组件A、低压信号插针组件B传递到PCBA基板的信号输出。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括但不限于：
1、通过在冷却单元封装壳体内设置导向斜面和导向筋，使得在将冷却单元以及功率插针单元放入到冷却单元封装壳体内时，通过限位固定单元与导向斜面和导向筋的配合使得功率插针单元与所述冷却单元贴合的更紧。
2、PCBA主控板的使用减少信号线之间的并、串联接，使内部信号线的转接更简洁、美观，工艺方面更简捷。
3、通过在功率插针单元附件设置冷却单元并使得两者相互贴合，提高了功率插针单元的散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本实施例的充电连接器的爆炸图；
图2：本实施例的PCBA主控板的示意图；
图3：本实施例的功率插针冷却组件的爆炸图；
图4：本实施例的功率插针冷却组件剖面图；
图5：本实施例的功率插针冷却组件的示意图；
图6：本实施例的插针和却单元的爆炸图；
图7：金属水箱的截面图。
图中标记：1-充电枪头壳体，21-低压信号插针组件A，22-低压信号插针组件B，31-信号插针固定件A，32-信号插针固定件A，4-PCBA主控板，41-接触弹片，42-PCBA基板，43-多芯信号插件，44-弹簧针，5-功率插针冷却组件，51- 冷却单元封装壳体，52-超声波焊接功率插针，53-楔形限位块，54-PT1000温度传感器，55-金属水箱组件，56-绝缘导热块，57-电缆，58-塑料绝缘垫，59-紧固螺钉，6-拓展功能PCBA板。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的优选实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三” (如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或显示器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或显示器固有的其它步骤或单元。
如图1-图7所示，一种功率插针冷却组件，包括：冷却单元封装壳体51，冷却单元，功率插针单元，限位固定单元，所述冷却单元封装壳体51具有安装腔，在所述安装腔的两侧设有导向斜面；所述冷却单元设置在所述安装腔内；与所述冷却单元封装壳体51固定连接；两个所述功率插针单元设置在所述安装腔内且位于所述冷却单元两侧；两个所述限位固定单元分别通过所述导向斜面设置在所述安装腔内，用于将两侧的所述功率插针单元挤压到与所述冷却单元相贴合。
所述功率插针单元包括插针和电缆57，所述插针一般为可以为超声波焊接功率插针52。所述插针的一端具有扁平部，所述电缆57与扁平部远离冷却单元一侧的连接，插针的另一端延伸出所述冷却单元封装壳体51的一侧，电缆57的另一端伸出所述冷却单元封装壳体51的另一侧。插针和电缆57通常用超声波焊接在一起。
在本实施例中，所述冷却单元包括水箱单元、绝缘导热块56、绝缘垫，所述绝缘垫的两侧具有第一折弯限位部，所述水箱单元的底部设有与所述第一折弯限位部相对设置的第一匹配槽，所述水箱单元通过所述第一匹配槽设置在两第一折弯限位部之间，使得第一折弯限位部与所述水箱单元的侧壁相平齐；所述绝缘导热块56设置在水箱单元两侧。
所述绝缘导热块56的两侧具有第二折弯限位部，所述水箱单元和绝缘垫的侧棱设有与所述第二折弯限位部相对设置的第二匹配槽，所述水箱单元和绝缘垫通过所述第二匹配槽设置在两第二折弯限位部之间，使得绝缘导热块56与所述水箱单元和第一折弯限位部相贴合。
其中，水箱单元为了起到更好的导热效果优选为金属水箱，绝缘垫为了起到更好的绝缘效果优选为塑料绝缘垫58，金属水箱与绝缘导热块56、塑料绝缘垫 58之间均设计相互配合定位的特征，可将金属水箱与绝缘导热块56、塑料绝缘垫58预装为相对稳定的整体，以减少将与电缆57焊接后的两个超声波焊接功率插针52以及金属水箱与绝缘导热块56、塑料绝缘垫58等零件装入冷却单元封装壳体51内时所有零件之间的滑动，使装配更高效、便捷。
另外绝缘导热块56、塑料绝缘垫58与金属水箱之间设计嵌入式配合定位特征增加了金属水箱与超声波焊接功率插针52之间的爬电距离及电气间隙，充分保证产品安全性能，同时也增加了金属水箱与与绝缘导热块56之间的接触面积，增加导热效率。
在电流传输过程中，超声波焊接功率插针52由于接触电阻和与电缆57的连接电阻以及相对与常规充电更高的电流会产生更多的焦耳热，该热量会通过夹持在超声波焊接功率插针52与金属水箱组件55之间的具有较高导热效率的绝缘导热块56传导至金属水箱，而同时冷却液经过金属水箱的一个水嘴进入金属水箱内并经过金属水箱内的循环流道从金属水箱的另一个水嘴中流出，如此反复从而将超声波焊接功率插针52产生的焦耳热导出。
超声波焊接功率插针52与金属水箱之间采用绝缘导热块56以保证绝缘，且超声波焊接功率插针52与绝缘导热块56之间、绝缘导热块56与金属水箱之间仍存在围观间隙，须采用导热硅脂等有助于热传导的绝缘物质进行填充以提高导热效率。另外、如需进一步提升超声波焊接功率插针52的电流传输能力，进一步提升冷却单元的导热效率，可将塑料绝缘垫58设计成绝缘导热块56同材质，使其同时具备绝缘和导热的作用。
绝缘导热块56长度应大于金属水箱的高度，以保证金属水箱和超声波焊接功率插针52之间具有足够的电气间隙和爬电距离。
金属水箱分为带有两个金属水嘴和接线柱的水箱基体和水箱底板，两部分采用焊接工艺进行连接密封，已保证结构紧凑，密封可靠。其中金属水箱基体的两个水嘴可以分体加工然后和基体焊接，也可以用成型刀铣削加工一体成型。金属水箱应设计型腔隔离板，以保证冷却液在型腔内循环流动。
在一些实施例中，所述导向斜面上开设有导向筋，所述限位固定单元为楔形限位块53，所述楔形限位块53在与所述导向斜面相对的一侧设有相适配的斜面，楔形限位块53上设有与所述导向筋相适配的导向槽。
将金属水箱、导热绝缘板、塑料绝缘板预装成一个整体，然后将与电缆57 焊接后的超声波焊接功率插针52贴在其两侧，最后将其余楔形限位块53同时装入冷却单元封装壳体51中，最后用紧固螺钉59将冷却单元封装壳体51、塑料绝缘板、金属水箱锁紧固定，楔形限位块53在往冷却单元封装壳体51的装入过程中，通过导向槽和导向筋的配合，其斜面与冷却单元封装壳体51的内侧面预留的导向斜面配合将产生与装入方向垂直的位移，从而使两侧的超声波焊接功率插针52从金属水箱两侧往中间夹紧，使超声波焊接功率插针52与绝缘导热块56、金属水箱之间贴合更紧密。
在一些实施例中，在所述扁平部的末端两侧分别具有第一平台和第二平台，所述冷却单元通过两个相对设置的第一平台支撑；所述楔形限位块53通过第二平台支撑。确保整体的结构更加稳定。
本实施例还提供了一种充电连接器，包括充电枪头壳体1、温度传感器、低压信号插针组件A21、低压信号插针组件B22、PCBA主控板4和所述的功率插针冷却组件5，所述低压信号插针组件A21通过信号插针固定件A3231固定在充电枪头壳体1内；低压信号插针组件B22通过信号插针固定件B固定在充电枪头壳体1内，所述PCBA主控板4与低压信号插针组件A21、低压信号插针组件B22以及温度传感器连接；所述功率插针冷却组件5将PCBA主控板4固定在所述充电枪头壳体1内。所述温度传感器设置在功率插针单元与冷却单元封装壳体51之间形成的容纳腔内。具体设置在扁平部与冷却单元封装壳体51之间形成的容纳腔内。
所述PCBA主控板4包括PCBA基板42，所述PCBA基板42上设置有接触弹片 41、多芯信号插件43和弹簧针44，PCBA基板42通过接触弹片41与信号插针组件B可靠接触；通过弹簧针44与信号插针组件A可靠接触；所述多芯信号插件 43用于将低压信号插针组件A21、低压信号插针组件B22传递到PCBA基板42的信号输出。
将功率插针冷却组件5、低压信号插针组件A21；低压信号插针组件B22、信号插针固定件A3231、信号插针固定件B、PCBA主控板4有机组合并装入充电枪头壳体1中形成具备满足充电产品相关国家标准要求功能的充电连接器。其中 PCBA主控板4使用弹簧针44(Pogopin)及接触弹片41与低压信号插针组件A21、低压信号插针组件B22接触，将电信号采集到PCBA主控板4上来，同时PCBA主控板4可选配CAN通讯芯片对PT1000温度传感器54等模拟量进行处理后以CAN 通讯方式反馈至充电机端，同时PCBA主控板4的使用减少信号线之间的并、串联接，使内部信号线的转接更简洁、美观，工艺方面更简捷。
本发明使用PCBA主控板4，PCBA主控板4上采用贴片工艺将接触弹片41、多芯信号插件43、弹簧针44贴装在PCBA基板42上。在装配时先将信号插针组件A以及信号插针固定件A3231依次装入充电枪头壳体1中并固定，再将PCBA 主控板4、信号插针组件B以及信号插针固定件B依次装入并固定，接触弹片41 与信号插针组件B可靠接触；弹簧针44与信号插针组件A可靠接触，将除低压辅助电源外的电压信号插针及PE插针转接至PCBA主控板4,并在PCBA主控板4 上设计电路，使低压信号插针与PE插针之间按照标准定义的电路原理进行并、串连接，在信号电路串并联后从多芯信号插件43输出，以此规避信号线之间的并、串联，使内部走线更简洁、美观。
在一些实施例中，在冷却单元封装壳体51上设计了滑槽结构，预留作为拓展功能PCBA板6的安装位置，如射频模块等。内部设计预留PCBA主控板4可减少内部线缆和电阻等元器件的并、串联，简化内部走线，使其更简洁、美观，装配过程更便捷，同时预留拓展功能PCBA板6，可拓展如射频模块等功能，使产品具有更多兼容性。
本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率插针冷却组件，其特征在于，包括：
冷却单元封装壳体，所述冷却单元封装壳体具有安装腔，在所述安装腔的两侧设有导向斜面；
冷却单元，所述冷却单元设置在所述安装腔内；与所述冷却单元封装壳体固定连接；
功率插针单元，两个所述功率插针单元设置在所述安装腔内且位于所述冷却单元两侧；
限位固定单元，两个所述限位固定单元分别通过所述导向斜面设置在所述安装腔内，用于将两侧的所述功率插针单元挤压到与所述冷却单元相贴合。
2.根据权利要求1所述的一种功率插针冷却组件，其特征在于，所述导向斜面上开设有导向筋，所述限位固定单元为楔形限位块，所述楔形限位块在与所述导向斜面相对的一侧设有相适配的斜面，楔形限位块上设有与所述导向筋相适配的导向槽。
3.根据权利要求2所述的一种功率插针冷却组件，其特征在于，所述功率插针单元包括插针和电缆，所述插针的一端具有扁平部，所述电缆与扁平部远离冷却单元一侧的连接，插针的另一端延伸出所述冷却单元封装壳体的一侧，电缆的另一端伸出所述冷却单元封装壳体的另一侧。
4.根据权利要求3所述的一种功率插针冷却组件，其特征在于，在所述扁平部的末端两侧分别具有第一平台和第二平台，所述冷却单元通过两个相对设置的第一平台支撑；所述楔形限位块通过第二平台支撑。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种功率插针冷却组件，其特征在于，所述冷却单元包括水箱单元、绝缘导热块、绝缘垫，所述绝缘垫的两侧具有第一折弯限位部，所述水箱单元的底部设有与所述第一折弯限位部相对设置的第一匹配槽，所述水箱单元通过所述第一匹配槽设置在两第一折弯限位部之间，使得第一折弯限位部与所述水箱单元的侧壁相平齐；所述绝缘导热块设置在水箱单元两侧。
6.根据权利要求5所述的一种功率插针冷却组件，其特征在于，所述绝缘导热块的两侧具有第二折弯限位部，所述水箱单元和绝缘垫的侧棱设有与所述第二折弯限位部相对设置的第二匹配槽，所述水箱单元和绝缘垫通过所述第二匹配槽设置在两第二折弯限位部之间，使得绝缘导热块与所述水箱单元和第一折弯限位部相贴合。
7.根据权利要求1-4任一所述的一种功率插针冷却组件，其特征在于，在冷却单元封装壳体上设计了滑槽结构，预留作为拓展功能PCBA板的安装位置。
8.一种充电连接器，其特征在于，包括充电枪头壳体、温度传感器、低压信号插针组件A、低压信号插针组件B、PCBA主控板和权利要求1-7任一所述的功率插针冷却组件，所述低压信号插针组件A通过信号插针固定件A固定在充电枪头壳体内；低压信号插针组件B通过信号插针固定件B固定在充电枪头壳体内，所述PCBA主控板与低压信号插针组件A、低压信号插针组件B以及温度传感器连接；所述功率插针冷却组件将PCBA主控板固定在所述充电枪头壳体内。
9.根据权利要求8所述的一种充电连接器，其特征在于，所述温度传感器设置在功率插针单元与冷却单元封装壳体之间形成的容纳腔内。
10.根据权利要求9所述的一种充电连接器，其特征在于，所述PCBA主控板包括PCBA基板，所述PCBA基板上设置有接触弹片、多芯信号插件和弹簧针，PCBA基板通过接触弹片与信号插针组件B可靠接触；通过弹簧针与信号插针组件A可靠接触；所述多芯信号插件用于将低压信号插针组件A、低压信号插针组件B传递到PCBA基板的信号输出。
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