CN114709680A - 一种具有固态冷却介质的连接器总成及一种车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有固态冷却介质的连接器总成及一种车辆，包括至少一根电连接骨架和与所述电连接骨架两端连接的连接器，电连接骨架外周套接具有屏蔽效能的保护壳，所述电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间至少部分填充固态或半固态的冷却介质。本发明能够降低电连接骨架和连接端子因通电产生高温导致的失效，降低电连接骨架的直径，延长连接器总成的使用寿命，提高整车安全性，同时起到屏蔽电磁干扰的作用。

Description

一种具有固态冷却介质的连接器总成及一种车辆
技术领域
本发明涉及汽车电器技术领域，更具体地，涉及一种具有固态冷却介质的连接器总成及一种车辆。
背景技术
随着新能源汽车的越来越普及，为新能源汽车实现电连接的设备和设施也随之发展起来，新能源汽车上的连接器总成由于要达到快速传输电流的要求，传输电流都比较大，连接器总成上的线缆的直径也随之增大，在车身上的装配也只能手工安装，浪费人力成本及时间成本。
另外，在正常使用的过程中，新能源汽车的线缆会流经非常大的电流，因此线缆和连接接头都会产生大量的热量，由于热量过大将导致高温，充电线缆连接位置以及周边的连接件、固定件会因为高温而失效，影响连接器总成的正常使用，产生短路及断路，甚至产生触电危险，危及生命。
新能源汽车的线缆由于电流较大，会产生很强的电磁干扰，为了降低电磁干扰的影响，线缆通常采用屏蔽网进行电磁干扰的屏蔽，目前常用的屏蔽网是采用金属丝编制而成，需要在线缆生产设备中增加屏蔽编织机，设备价格高，占地面积大，导致连接器总成的屏蔽线缆价格居高不下。并且目前对连接器的屏蔽技术还没有特别完善，会导致车内电器受到干扰而无法使用。
以上问题目前还没有切实的解决方案，因此，汽车电器技术领域急需一种线径较小，线缆发热量较低，可以实现自动化生产和装配的连接器总成。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有固态冷却介质的连接器总成及一种电动车辆的新技术方案。本发明的具有固态冷却介质的连接器总成能够降低电连接骨架和连接端子因通电产生高温导致的失效，降低电连接骨架的直径，延长连接器的使用寿命，提高整车安全性，同时起到屏蔽电磁干扰的作用。
根据本发明的第一方面，提供了一种具有固态冷却介质的连接器总成，包括至少一根电连接骨架和与所述电连接骨架两端连接的连接器，所述电连接骨架外周套接具有屏蔽效能的保护壳，所述电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间至少部分填充固态或半固态的冷却介质。
可选地，所述连接器内包含连接端子，所述电连接骨架通过焊接或压接的方式与所述连接端子电连接。
可选地，所述电连接骨架的材质含有刚性的实心导体材料。
可选地，所述电连接骨架的部分区域为柔性。
可选地，所述电连接骨架包括至少一个弯折部。
可选地，所述电连接骨架的横截面形状为多边形，所述多边形的角全部倒角或倒圆。
可选地，所述电连接骨架横截面形状为圆形、椭圆形、矩形、多边形、A形、B形、D形、M形、P形、N形、O形、S形、E形、F形、H形、K形、L形、T形、U形、V形、W形、X形、Y形、Z形、半弧形、弧形、波浪形中的一种或几种。
可选地，所述电连接骨架的横截面积为0.3mm2-240mm2。
可选地，所述保护壳的材质含有导电金属或导电塑胶。
可选地，所述连接器内部还包含屏蔽内壳，所述屏蔽内壳的材质含有导电金属或导电塑胶。
可选地，所述导电金属或所述导电塑胶的转移阻抗小于100mΩ。
可选地，所述导电塑胶为包含导电颗粒的高分子材料，所述导电颗粒材质含有金属、导电陶瓷、含碳导体、固体电解质、混合导体的一种或几种；所述高分子材料的材质含有四苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚对苯二甲酸、聚氨酯弹性体、苯乙烯嵌段共聚物、全氟烷氧基烷烃、氯化聚乙烯、聚亚苯基硫醚、聚苯乙烯、交联聚烯烃、乙丙橡胶、乙烯/醋酸乙烯共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氯硫橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、氢化丁腈橡胶、聚硫橡胶、交联聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、聚酯、酚醛树脂、脲甲醛、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚甲醛树酯中的一种或几种。
可选地，所述金属的材质含有镍、镉、锆、铬、钴、锰、铝、锡、钛、锌、铜、银、金、磷、碲、铍中的一种或几种。
可选地，所述含碳导体含有石墨粉、碳纳米管材料、石墨烯材料、石墨银或石墨烯银中的一种或多种。
可选地，所述保护壳通过压接或焊接的方式与所述屏蔽内壳电连接。
可选地，所述保护壳与所述屏蔽内壳之间的阻抗小于80mΩ。
可选地，所述保护壳的厚度占所述电连接骨架外径的1％-15％。
可选地，所述冷却介质的体积，占所述电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间的体积的百分比大于1.1％。
可选地，所述冷却介质在所述电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间呈不均匀状态分布。
可选地，所述冷却介质为热传导胶带、导热绝缘弹性橡胶、柔性导热垫、导热填充剂和导热绝缘灌封胶。
可选地，所述冷却介质采用注塑、挤塑、浸塑、发泡、缠绕、编织、灌注或包卷的方式设置在所述电连接骨架外周上。
可选地，所述冷却介质中包含石英玻璃、碳化硅、云母、砂石、金刚石、硅、石墨烯及衍生物或硅脂中的一种或几种。
可选地，所述冷却介质对所述电连接骨架的冷却速率为0.05K/s-10K/s。
可选地，其中一个所述连接器为充电座。
本申请还提供一种车辆，包括上述的具有固态冷却介质的连接器总成。
本发明的有益效果是：
1、解决了目前充电线束线径较粗的问题，使用固态冷却的技术，降低电连接骨架的发热量，使电连接骨架的能够以较小的线径导通较大的电流。
2、解决了目前充电线束使用柔性线缆，无法实现自动化生产及装配的问题，使用至少部分硬质的电连接骨架，可以实现线束的自动化装配和组装。
3、解决目前液冷线束冷却效率低的问题，目前的液冷线束都是通过液冷管进行冷却，本发明是固态冷却介质直接与电连接骨架接触，能够迅速降低电连接骨架的温度，实现大电流导通。
4、解决了柔性线缆与车壳接触摩擦，导致绝缘层破损短路的问题，电连接骨架能够跟随车身形状布置，但又可以与车身有一定距离，能够保证不与车壳摩擦，从而保证电连接骨架的使用寿命。
5、连接器内部设置屏蔽内壳，可以有效的阻止连接器的端子产生的电磁干扰，导电塑料制成的屏蔽内壳，可以采用一体注塑的方式与连接器一体成型，节省加工时间，提高生产效率，降低生产成本。
6、电连接骨架还设置了柔性部分和弯曲部分，可以根据车身的安装环境，合理设计连接器总成的结构，使连接器总成在车身上的安装更加容易，节省装配时间。
7、采用保护壳套接电连接骨架的形式，保护壳既起到了构建腔体的作用，又能起到屏蔽层的作用，有效的屏蔽电连接骨架通电产生的电磁干扰。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明具有固态冷却介质的连接器总成的结构示意图。
图2为本发明具有固态冷却介质的连接器总成的屏蔽内壳的结构示意图。
图中标示如下：
1-连接器、2-电连接骨架、3-连接端子、4-屏蔽内壳、5-保护壳。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
如图1-图2所示，一种具有固态冷却介质的连接器总成，包括至少一根电连接骨架2和与所述电连接骨架2两端连接的连接器1，所述电连接骨架22外周套接具有屏蔽效能的保护壳5，所述电连接骨架2的外壁与所述保护壳5的内壁之间至少部分填充固态或半固态的冷却介质。
目前大部分连接器总成上的充电线缆都使用多芯的铜线缆，重量大，价格高，成为限制新能源汽车普及的障碍。另外，多芯的线缆虽然较柔软，能够方便加工和布线，都是由于线径过粗，重量较大，在汽车行驶过程中线缆会频繁摩擦车壳，导致线缆的绝缘层破损，造成高压放电，轻则损坏车辆，重则会造成严重的交通事故。因此，可以使用电连接骨架2的线缆形式替代多芯线缆结构，使线缆能够固定在车壳上，不会随着汽车振动与车壳摩擦，延长连接器总成的使用寿命，减少事故发生率。在汽车充电时，流经电连接骨架2的电流非常的大，电连接骨架2的温度快速升高，具有屏蔽效能的保护壳和电连接骨架2之间填充固态或半固态的冷却介质对电连接骨架2起到冷却作用，从而对发热的电连接骨架2进行降温，使连接器总成能在安全的温度下工作。
在一些实施例中，所述连接器1内包含连接端子3，所述电连接骨架2通过焊接或压接的方式与所述连接端子3电连接。连接端子3和电连接骨架2通过焊接连接，所采用的焊接方式，包括电阻焊接、摩擦焊接、超声波焊接、弧焊、激光焊接、电子束焊接、压力扩散焊接、磁感应焊接的一种或几种，是采用集中热能或压力，使连接端子3和电连接骨架2接触位置产生熔融连接，焊接方式连接稳固。
另外，铜的金属惰性要大于铝，铜与铝之间的电极电位差为1.9997V，这两种金属连接通电后会发生电化学反应，导致铝线逐渐被氧化，降低铝线的机械强度和导电性，采用焊接的方式可以实现异种材料的连接，由于接触位置相融，导电效果更好。
电阻焊接方式，是指一种利用强大电流通过电极和工件间的接触点，由接触电阻产生热量而实现焊接的一种方法。
摩擦焊方式，是指利用工件接触面摩擦产生的热量为热源，使工件在压力作用下产生塑性变形而进行焊接的方法。
超声波焊接方式，是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。
弧焊方式，是指以电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的，主要方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。
激光焊接方式，是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。
摩擦焊接方式，是指利用工件接触面摩擦产生的热量为热源，使工件在压力作用下产生塑性变形而进行焊接的方法。
电子束焊接方式，是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊接面，使被焊工件熔化实现焊接。
压力焊接方式，是对焊件施加压力，使接合面紧密地接触产生一定的塑性变形而完成焊接的方法。
磁感应焊接方式，是两个被焊工件在强脉冲磁场作用下，产生瞬间高速碰撞，材料表层在很高的压力波作用下，使两种材料的原子在原子间距离内相遇，从而在界面上形成稳定的冶金结合。是固态冷焊的一种，可以将属性相似或不相似的传导金属焊接在一起。
压接方式，压接是将电连接骨架1和连接端子5装配后，使用压接机，将两者冲压为一体的生产工艺。压接的优点是量产性，通过采用自动压接机能够迅速大量的制造稳定品质的产品。
在一些实施例中，所述连接端子3的材质含有铜或铜合金。铜或铜合金导电率高，并且耐摩擦，而且目前大多数的用电装置的接电部分材质都是铜，因此需要使用材质含有铜或铜合金的连接端子3进行插拔连接，连接端子3可以广泛应用于各种电传输场景。
在一些实施例中，所述电连接骨架2的材质含有刚性的实心导体材料。即电连接骨架2由一根实心导体构成，具体材质可以为导电性能优良的铜或铜合金，铝或铝合金。
在一些实施例中，所述电连接骨架2的部分区域为柔性，柔性体能够保证电连接骨架2上能够做出较大的折弯角度，以方便设置在拐角比较大的车体内。同时，柔性体能够吸收电连接骨架2的振动，使电连接骨架2的振动不会影响到连接器以及对应的车身上的其他用电装置。
在一些实施例中，所述电连接骨架2包括至少一个弯折部，以满足电连接骨架2安装在车体的需要。
在一些实施例中，所述电连接骨架2横截面形状为圆形、椭圆形、矩形、多边形、A形、B形、D形、M形、N形、O形、S形、E形、F形、H形、K形、L形、P形、T形、U形、V形、W形、X形、Y形、Z形、半弧形、弧形、波浪形中的一种或几种。可以根据实际需求选择不同形状横截面的电连接骨架2。
在一些实施例中，所述电连接骨架2的截面形状为多边形，所述多边形的角全部倒角或倒圆。当电连接骨架2具有棱角时，可以对棱角进行倒圆或者倒角，防止其尖锐的部分对与其接触的部分造成损伤。
在一些实施例中，所述电连接骨架2的材质含有铝或铝合金。采用铝或铝合金材质的电连接骨架2，具有刚性好、质量轻、传输效率高的优点，特别适合大电流的传输。
在一些实施例中，所述电连接骨架2的横截面积为0.3mm2-240mm2。电连接骨架2的截面积决定电连接骨架2所能导通的电流，一般情况下，实现信号导通的电连接骨架2，电流较小，电连接骨架2截面积也较小，例如用于传输信号的电连接骨架2最小截面积可达到0.3mm2，而实现电源导通的电连接骨架2，电流较大，电连接骨架2截面积也较大，例如汽车蓄电池线束，导体最大截面积达到240mm2。
在一些实施例中，所述保护壳5的材质含有导电金属或导电塑胶。导电塑胶为含有金属颗粒的导电塑料或导电橡胶。采用导电塑胶的好处是可以方便注塑成型，使用者可以根据需要选择合适材质的保护壳5。
在一些实施例中，所述连接器1内部还包含屏蔽内壳4，所述屏蔽内壳4的材质含有导电金属或导电塑胶。导电塑胶为含有金属颗粒的导电塑料或导电橡胶。采用导电塑胶的好处是可以方便注塑成型，使用者可以根据需要选择合适材质的屏蔽内壳4。为了降低电磁干扰的影响，导电线缆通常采用屏蔽网进行电磁干扰的屏蔽，目前常用的屏蔽网是采用金属丝编制而成，需要在线缆生产设备中增加屏蔽编织机，设备价格高，占地面积大，导致连接器1的屏蔽线缆价格居高不下。而本发明中采用导电材料制成的屏蔽内壳4与具有屏蔽效能的保护壳电连接形成一个完全的屏蔽装置。可以起到屏蔽层的作用，有效的屏蔽电连接骨架2通电产生的电磁干扰，节省了屏蔽网的使用，降低了连接器总成的成本。
由于电连接骨架2导通大电流，而具有屏蔽效能的保护壳5为了达到屏蔽效果需要接电，因此电连接骨架2与具有屏蔽效能的保护壳5之间不能电连接，否则会导致短路。因此流通在电连接骨架2与具有屏蔽效能的保护壳5之间腔体6内的冷却介质必须是绝缘的。
在一些实施例中，所述导电金属或所述导电塑胶的转移阻抗小于100mΩ。屏蔽材料通常用转移阻抗来表征保护壳5的屏蔽效果，转移阻抗越小，屏蔽效果越好。保护壳5的转移阻抗定义为单位长度屏蔽体感应的差模电压U与屏蔽体表面通过的电流Is之比，即：ZT＝U/IS，所以可以理解为，保护壳5的转移阻抗将保护壳5电流转换成差模干扰。转移阻抗越小越好，即减小差模干扰转换，可以得到较好的屏蔽性能。
为了验证不同转移阻抗值的保护壳5对屏蔽效果的影响，发明人选用相同规格的电连接骨架2、连接器1和连接端子3，采用不同转移阻抗值的保护壳5，制作了一系列的样件，分别测试屏蔽效果，实验结果如下表1所示，在本实施例中，屏蔽性能值大于40dB为理想值。
屏蔽性能值测试方法为：测试仪器对电连接骨架22输出一个信号值(此数值为测试值2)，在电连接骨架22外侧设置探测装置，此探测装置探测到一个信号值(此数值为测试值1)。屏蔽性能值＝测试值2-测试值1。
表1：保护壳5的转移阻抗对屏蔽性能的影响
Figure BDA0003545826010000091
从上表1可以看出，当保护壳5的转移阻抗值大于100mΩ时，保护壳5的屏蔽性能值小于40dB，不符合理想值要求，而保护壳5的转移阻抗值为小于100mΩ时，保护壳5的屏蔽性能值全部符合理想值要求，而且趋势越来越好，因此，发明人设定保护壳5的转移阻抗为小于100mΩ。
在一些实施例中，所述导电塑胶为包含导电颗粒的高分子材料，所述导电颗粒材质含有金属、导电陶瓷、含碳导体、固体电解质、混合导体的一种或几种。所述高分子材料的材质含有四苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚对苯二甲酸、聚氨酯弹性体、苯乙烯嵌段共聚物、全氟烷氧基烷烃、氯化聚乙烯、聚亚苯基硫醚、聚苯乙烯、交联聚烯烃、乙丙橡胶、乙烯/醋酸乙烯共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氯硫橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、氢化丁腈橡胶、聚硫橡胶、交联聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、聚酯、酚醛树脂、脲甲醛、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚甲醛树酯中的一种或几种。可以根据需要选择含有不同颗粒的导电塑胶。
进一步的，所述金属的材质含有镍、镉、锆、铬、钴、锰、铝、锡、钛、锌、铜、银、金、磷、碲、铍中的一种或几种。为了论证不同金属的材质对屏蔽内壳4的导电率的影响，发明人进行了试验，使用相同规格尺寸、不同材质的金属颗粒制作屏蔽内壳4的样件，分别测试屏蔽内壳4的导电率，实验结果如下表2所示，在本实施例中，屏蔽内壳4的导电率大于99％为理想值。
表2：不同材质的金属颗粒对屏蔽内壳4的导电率的影响
Figure BDA0003545826010000101
从上表2可以看出，选用的不同金属颗粒制作的导电塑料，导电率都在理想值范围内，另外，磷是非金属材料，不能直接作为导电镀层的材质，但是可以添加到其他金属中形成合金，提高金属本身的导电和机械性能。因此，发明人设定金属颗粒的材质含有镍、镉、锆、铬、钴、锰、铝、锡、钛、锌、铜、银、金、磷、碲、铍中的一种或几种。
进一步的，所述含碳导体含有石墨粉、碳纳米管材料、石墨烯材料、石墨银或石墨烯银中的一种或多种。石墨粉是一种矿物粉末，主要成分为碳单质，质软，黑灰色；石墨粉是很好的非金属导电物质。碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。石墨烯更是具有极高的电学性能，含有这三种材料的含碳导体导电率高，屏蔽性能好，能够很好的实现对电连接骨架2的电磁屏蔽。
在一些实施例中，所述保护壳5通过压接或焊接的方式与屏蔽内壳4电连接。铝或铝合金材质的导电性能好，重量轻，价格较低。用铝或铝合金制作屏蔽内壳4，可以起到很好的屏蔽效果，防止连接端子3和电连接骨架2的电磁辐射影响其他设备。
压接是将屏蔽内壳4与具有屏蔽效能的保护壳5装配后，使用压接机，将两者冲压为一体的生产工艺。压接的优点是量产性，通过采用自动压接机能够迅速大量的制造稳定品质的产品。
焊接的方式与连接端子3和电连接骨架2的焊接方式基本相同，不再赘述。
在一些实施例中，所述保护壳5与所述屏蔽内壳4之间的阻抗小于80mΩ。
保护壳5与屏蔽内壳4之间的阻抗要尽可能小，这样屏蔽内壳4产生的电流才会无阻碍的流回能量源或接地位置，如果保护壳5与屏蔽内壳4之间的阻抗较大，则会在保护壳5与屏蔽内壳4之间产生较大的电流，从而使线缆连接处产生较大的辐射。
为了验证保护壳5与屏蔽内壳4之间的阻抗值对屏蔽效果的影响，发明人选用相同规格的电连接骨架2、连接器1、和连接端子3，选用不同的保护壳5与屏蔽内壳4之间的阻抗，制作了一系列的样件，分别测试屏蔽效果，实验结果如下表所示，在本实施例中，屏蔽性能值大于40dB为理想值。
屏蔽性能值测试方法为：测试仪器对电连接骨架2输出一个信号值(此数值为测试值2)，在电连接骨架2外侧设置探测装置，此探测装置探测到一个信号值(此数值为测试值1)。屏蔽性能值＝测试值2-测试值1。
表3：保护壳5与屏蔽内壳4之间的阻抗对屏蔽性能的影响
Figure BDA0003545826010000111
从表3可以看出，当保护壳5与屏蔽内壳4之间的阻抗值大于80mΩ时，屏蔽性能值小于40dB，不符合理想值要求，而保护壳5与屏蔽内壳4之间的阻抗值为小于80mΩ时，屏蔽性能值全部符合理想值要求，而且趋势越来越好，因此，发明人设定保护壳5与屏蔽内壳4之间的阻抗为小于80mΩ。
在一些实施例中，所述保护壳5的厚度占所述电连接骨架2外径的1％-15％。如果保护壳5的厚度太小，导电率则不足，屏蔽效果不能够满足要求。如果保护壳5的厚度太大，则会浪费材料增加车身重量。为了论证不同的保护壳5占所述电连接骨架2外径的比对保护壳5导电率的影响，发明人使用不同厚度、相同材质的材料制作保护壳5样件，分别测试导电率，实验结果如表4所示，在本实施例中，保护壳5的导电率大于等于99％为理想值。
表4：不同的保护壳5占所述电连接骨架2外径的比对导电率的影响
Figure BDA0003545826010000112
从表4可以看出，当保护壳5占所述电连接骨架2外径的百分比小于1％后，保护壳5的导电率小于99％，为不合格，当保护壳5占所述电连接骨架2外径的比大于15％，导电率已经没有明显增加，屏蔽效果也就不会进一步增强，且更厚的保护壳5会增加成本和车体重量，因此发明人优选所述保护壳5的厚度占所述电连接骨架2外径的1％-15％。
在一些实施例中，所述冷却介质的体积，占所述电连接骨架2的外壁与所述保护壳5的内壁之间的体积的百分比大于1.1％。电连接骨架2的发热位置一般集中在弯曲部或接头处，这些位置的电阻较大、发热量高，冷却介质可以集中设置在发热位置，减小连接器总成的重量，降低冷却介质的用量，节约成本。
发明人为了验证冷却介质的体积占电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间的体积的百分比对连接器总成温升的影响，选用了相同的电连接骨架2和保护壳5，在电连接骨架2和保护壳5之间填充不同体积比例的冷却介质，然后通相同的大电流，测试连接器总成的温升。在本实施例中，连接器总成的温升小于50K为合格值。
表5：冷却介质的体积占电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间的体积的百分比对连接器总成温升的影响
Figure BDA0003545826010000121
从上表可以看出，当冷却介质的体积占电连接骨架2的外壁与保护壳5的内壁之间的体积的百分比小于等于1.1％时，连接器总成发热位置的温升超过50K，不满足使用需要。因此发明人选择冷却介质的体积占电连接骨架2的外壁与保护壳5的内壁之间的体积的百分比大于1.1％。
在一些实施例中，所述冷却介质在所述电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间呈不均匀状态分布。在车体空间中，不同位置的发热量不一致，需要更好散热效果的部位，电连接骨架2外壁和保护壳内壁之间可以多填充冷却介质，在电连接骨架2处于弯折状态时，弯折部位的发热量较大，则需要填充更多的冷却介质，当在电连接骨架的直线部分时，发热量很小，可以填充较少的冷却介质，甚至不填充，减小连接器总成的重量，降低冷却介质用量，节约成本。
在一些实施例中，所述冷却介质为热传导胶带、导热绝缘弹性橡胶、柔性导热垫、导热填充剂和导热绝缘灌封胶。具有固态冷却介质的连接器总成能够降低电连接骨架2和连接端子3因通电产生高温导致的失效，降低电连接骨架2的直径，延长连接器1的使用寿命，提高整车安全性。
热传导胶带以高导热橡胶为导热基材，单面或双面背有压敏导热胶，粘接可靠、强度高。导热胶带厚度薄，柔韧性好，非常易于贴合器件和散热器表面。热传导胶带还能适应冷、热温度的变化，保证性能的一致和稳定。
导热绝缘弹性橡胶采用硅橡胶基材，氮化硼、氧化铝等陶瓷颗粒为填充剂，导热效果非常好。同等条件下，热阻抗要小于其它导热材料。具有柔软，干净，无污染和放射性，高绝缘性的特点，玻璃纤维加固提供了良好的机械性能，能够防刺穿、抗剪切、抗撕裂，可带导热压敏背胶。
柔性导热垫是一种有厚度的的导热材料,目前使用的基材基本上是硅橡胶和发泡橡胶，硅橡胶的特点是弹性好，发泡橡胶的特点是形变范围大，导热效果好，耐压等级更高。
导热填充剂是添加在基体材料中用来增加材料导热系数的填料，常用的导热填料有氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。
导热灌封胶是一款以硅橡胶主要原料装备而成的电子胶，它本身具备卓越的耐高低温功能，能够在-60度～200度的温度度范围内保持弹性，灌封后可以有用的增加电子设备防水抗震功能，确保电子设备的应用可靠性。
在一些实施例中，所述冷却介质采用注塑、挤塑、浸塑、发泡、缠绕、编织、灌注或包卷的方式设置在所述电连接骨架外周上。
注塑工艺是指将熔融的原料通过加压、注入、冷却、脱离等操作制作一定形状的半成品件的工艺过程。
挤塑是一种高效、连续、低成本的成型加工方法，是高分子材料加工中出现较早的一门技术，挤出成型是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。
浸塑工艺是指通过工件电加热后，达到一定的温度，然后浸到浸塑液里面去，让浸塑液固化在工件上的工艺过程。
发泡工艺是指在发泡成型过程或发泡聚合物材料中，通过物理发泡剂或化学发泡剂的添加与反应，形成了蜂窝状或多孔状结构。发泡成型的基本步骤是形成泡核、泡核生长或扩大以及泡核的稳定。在给定的温度与压力条件下，气体的溶解度下降，以致达到饱和状态，使多余的气体排除并形成气泡，从而实现成核。
缠绕是直接将热传导胶带缠绕在电连接骨架2的外周。
编织是将多个条状的冷却介质互相交错或钩连而组织起来，再填充到电连接骨架2和外壳5之间。
灌注是将未成型的冷却介质灌注在电连接骨架2和外壳5之间后等待凝固成型。
包卷是热传导胶带整体包卷在电连接骨架2的外周。
在一些实施例中，所述冷却介质中包含石英玻璃、碳化硅、云母、砂石、金刚石、硅、石墨烯及衍生物或硅脂中的一种或几种。可以根据实际需要选择冷却介质的种类。
石英玻璃是由各种纯净的天然石英(如水晶、石英砂等)熔化制成。
碳化硅是一种无机物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。
云母是一种造岩矿物，呈现六方形的片状晶形，是主要造岩矿物之一。
砂石，指砂粒和碎石的松散混合物。
金刚石是一种由碳元素组成的矿物，是自然界中天然存在的最坚硬的物质。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。
硅主要以熔点很高的氧化物和硅酸盐的形式存在。也是一种半导体用的材料。
石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。
硅脂是由硅油作为基础油稠化无机稠化剂精制而成，具有良好的防水密封性、防水、抗溶剂性和抗爬电性能。
在一些实施例中，所述冷却介质对所述电连接骨架2的冷却速率为0.05K/s-10K/s。发明人为了验证冷却介质的冷却速率对电连接骨架2温升的影响，选用10根相同截面积、相同材质、相同长度的电连接骨架2，并通相同的电流，采用不同冷却速率的冷却介质，对电连接骨架2进行冷却，并读取各个电连接骨架2的温升值，记录在表5中。
实验方法是在封闭的环境中，将采用不同冷却速率的冷却介质的电连接骨架2导通相同的电流，记录通电前的温度和通电后温度稳定时的温度，并作差取绝对值。在本实施例中，温升小于50K为合格值。
表5：不同冷却速率的冷却介质对电连接骨架2温升的影响
Figure BDA0003545826010000151
从上表5中可以看出，当冷却介质的冷却速率小于0.05K/s时，电连接骨架2的温升值不合格，冷却介质的冷却速率越大，电连接骨架2的温升值越小。但是当冷却液的冷却速率大于10K/s后，电连接骨架2的温升没有明显降低，而更高的冷却速率意味着更高的价格和更复杂的工艺，因此，发明人将冷却介质的冷却速率设定为0.05K/s-10K/s。
在一些实施例中，其中一个所述连接器1为充电座。电连接骨架2的两端分别连接一个连接器1，在一些情况下，其中一个连接器1可以为充电座，通过利用电连接骨架2为另一端的连接器1进行充电。
本发明还提供了一种车辆，包括如上所述的具有固态冷却介质的连接器总成。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (25)

1.一种具有固态冷却介质的连接器总成，包括至少一根电连接骨架和与所述电连接骨架两端连接的连接器，其特征在于，所述电连接骨架外周套接具有屏蔽效能的保护壳，所述电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间至少部分填充固态或半固态的冷却介质。
2.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述连接器内包含连接端子，所述电连接骨架通过焊接或压接的方式与所述连接端子电连接。
3.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述电连接骨架的材质含有刚性的实心导体材料。
4.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述电连接骨架的部分区域为柔性。
5.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述电连接骨架包括至少一个弯折部。
6.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述电连接骨架的横截面形状为多边形，所述多边形的角全部倒角或倒圆。
7.根据权利要求1所述的连接器总成，其特征在于，所述电连接骨架横截面形状为圆形、椭圆形、矩形、多边形、A形、B形、D形、M形、P形、N形、O形、S形、E形、F形、H形、K形、L形、T形、U形、V形、W形、X形、Y形、Z形、半弧形、弧形、波浪形中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述电连接骨架的横截面积为0.3mm2-240mm2。
9.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述保护壳的材质含有导电金属或导电塑胶。
10.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述连接器内部还包含屏蔽内壳，所述屏蔽内壳的材质含有导电金属或导电塑胶。
11.根据权利要求9或10所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述导电金属或所述导电塑胶的转移阻抗小于100mΩ。
12.根据权利要求9或10所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述导电塑胶为包含导电颗粒的高分子材料，所述导电颗粒材质含有金属、导电陶瓷、含碳导体、固体电解质、混合导体的一种或几种；所述高分子材料的材质含有四苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚对苯二甲酸、聚氨酯弹性体、苯乙烯嵌段共聚物、全氟烷氧基烷烃、氯化聚乙烯、聚亚苯基硫醚、聚苯乙烯、交联聚烯烃、乙丙橡胶、乙烯/醋酸乙烯共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氯硫橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、氢化丁腈橡胶、聚硫橡胶、交联聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、聚酯、酚醛树脂、脲甲醛、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚甲醛树酯中的一种或几种。
13.根据权利要求12所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述金属的材质含有镍、镉、锆、铬、钴、锰、铝、锡、钛、锌、铜、银、金、磷、碲、铍中的一种或几种。
14.根据权利要求12所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述含碳导体含有石墨粉、碳纳米管材料、石墨烯材料、石墨银或石墨烯银中的一种或多种。
15.根据权利要求10所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述保护壳通过压接或焊接的方式与所述屏蔽内壳电连接。
16.根据权利要求10所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述保护壳与所述屏蔽内壳之间的阻抗小于80mΩ。
17.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述保护壳的厚度占所述电连接骨架外径的1％-15％。
18.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述冷却介质的体积，占所述电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间的体积的百分比大于1.1％。
19.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述冷却介质在所述电连接骨架的外壁与所述保护壳的内壁之间呈不均匀状态分布。
20.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述冷却介质为热传导胶带、导热绝缘弹性橡胶、柔性导热垫、导热填充剂和导热绝缘灌封胶。
21.根据权利要求20所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述冷却介质采用注塑、挤塑、浸塑、发泡、缠绕、编织、灌注或包卷的方式设置在所述电连接骨架外周上。
22.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述冷却介质中包含石英玻璃、碳化硅、云母、砂石、金刚石、硅、石墨烯及衍生物或硅脂中的一种或几种。
23.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，所述冷却介质对所述电连接骨架的冷却速率为0.05K/s-10K/s。
24.根据权利要求1所述的具有固态冷却介质的连接器总成，其特征在于，其中一个所述连接器为充电座。
25.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-24任一项所述的具有固态冷却介质的连接器总成。
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