CN115939815A - 流体隔离冷却的充电结构及具有其的充电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体隔离冷却的充电结构及具有其的充电连接器，属于充电连接器设计技术领域，其中充电结构，包括导电组件及绝缘导热筒体，所述导电组件包括通电导体，所述通电导体具有沿其长度方向延伸的中空腔，所述绝缘导热筒体包括第一筒部，所述第一筒部覆盖于所述中空腔的腔壁上，所述绝缘导热筒体具有第一入口及第一出口，冷却流体能够通过所述第一入口进入所述第一筒部内且通过所述第一出口流出所述第一筒部。本发明冷却流体可以为非绝缘流体，能够极大程度的降低冷却成本，同时提高了冷却结构的绝缘性能及充电结构的安全性。

Description

流体隔离冷却的充电结构及具有其的充电连接器

技术领域

本发明属于充电连接器设计技术领域，具体涉及一种液体冷却的充电结构及具有其的充电连接器。

背景技术

在新能源汽车不断普及的过程中，伴随着电动汽车技术不断完善及国家政策的支持、充电基础设施建设逐步加强和完善。但存在的问题也不断体现出来，其中续航里程、充电效率、充电时长是影响新能源汽车推广的主要原因，也是车主使用过程中感受最突出的问题。目前，我国市面上主流的直流充电桩充电功率为(80～120)kW，而主流的电动车乘用车电池能量为(60～90)kWh，故实际充电时间约为(1～2)h，绝大多数人不能忍受长时间的等待。而燃油车加油只需要(10～20)min，从补充能源的便利性方面来说，电动车不能与燃油车相比。采用大电流充电能缩短充电时间，实现充电4分钟续航200公里，满足用户的充电需求。充电连接器需要承受更高的电流负载。因为充电连接器自然散热的能力有限，现有的充电连接器可以支持的电流负载是有限的。

为了能够有提高充电连接器的电流负载，现有技术中通过绝缘流体主动液冷散热的方式来提升散热能力，但绝缘流体与通电导体直接接触的非隔离液冷结构复杂成本高，流体绝缘性下降会带来安全性隐患。因此，需要新的隔离流体隔离冷却的充电结构来解决上述问题。

发明内容

因此，本发明提供一种流体隔离冷却的充电结构及具有其的充电连接器，能够解决现有技术中主动液冷的充电结构中，绝缘流体与通电导体直接接触的非隔离液冷结构成本高，在绝缘流体绝缘性下降后存在安全隐患的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种流体隔离冷却的充电结构，包括导电组件及绝缘导热筒体，所述导电组件包括通电导体，所述通电导体具有沿其长度方向延伸的中空腔，所述绝缘导热筒体包括第一筒部，所述第一筒部覆盖于所述中空腔的腔壁上，所述绝缘导热筒体具有第一入口及第一出口，冷却流体能够通过所述第一入口进入所述第一筒部内且通过所述第一出口流出所述第一筒部。

在一些实施方式中，所述第一筒部的一端具有开口，所述第一筒部的一端与所述通电导体的插入段的自由端相对应，所述开口处可拆卸地组装有堵头。

在一些实施方式中，所述第一筒部的筒腔内设有流路隔离片，所述流路隔离片朝向所述插入段的自由端的一端形成有过流结构，所述第一入口及第一出口分别处于所述流路隔离片的相对两侧且皆处于所述流路隔离片远离所述插入段的自由端的一端所在区域。

在一些实施方式中，所述导电组件还包括电性连接于所述通电导体的尾段的通电导线以及用于穿行所述通电导线的穿线块，所述通电导体的尾段、通电导线及穿线块形成第一组合体，所述绝缘导热筒体还包括第二筒部，所述第二筒部处于所述第一组合体的外侧。

在一些实施方式中，所述通电导体的尾段上还连接有温度传感器，所述第二筒部还包裹于所述温度传感器的外侧。

在一些实施方式中，所述充电结构还包括外筒体，所述外筒体套装于所述第二筒体的外侧，以在所述第二筒体的外侧与所述外筒体之间形成环绕所述第二筒体设置的冷却空间，所述冷却空间与所述第一出口连通。

在一些实施方式中，所述外筒体上构造有第二入口及第二出口，所述第二入口的位置与所述第一入口的位置连通。

在一些实施方式中，所述绝缘导热筒体与所述中空腔的腔壁和所述导电组件的部分外表面一体注塑成型。

在一些实施方式中，所述绝缘导热筒体与所述导电组件一体注塑成型后形成第二组合体，所述外筒体的第一端直径大于所述外筒体的第二端直径，所述第二组合体与所述插入段相对应的一端经由所述第一端插装于所述外筒体的筒腔内并与所述第二端之间形成轴向限位，所述第二组合体与所述尾段相对应的一端通过锁紧件与所述第一端可拆卸连接。

本发明还提供一种充电连接器，包括正极充电结构及负极充电结构，所述正极充电结构、负极充电结构中的至少一个为上述的流体隔离冷却的充电结构。

在一些实施方式中，所述正极充电结构具有的第二入口和第二出口分别接入第一流体冷却管路，组成所述正极充电结构的冷却通道，所述负极充电结构具有的第二入口和第二出口分别接入第二流体冷却管路，组成所述负极充电结构的冷却通道。

在一些实施方式中，所述正极充电结构具有的第二入口与所述负极充电结构具有的第二入口分别与第一三通管的两个管口中的一个连通；和/或，所述正极充电结构具有的第二入口与所述负极充电结构具有的第二出口分别与第二三通管的两个管口中的一个连通。

本发明提供的一种流体隔离冷却的充电结构及具有其的充电连接器，在通电导体与冷却流体之间增加设置第一筒体，由于第一筒体具有绝缘导热的功能，因此，冷却流体在选择上可以为非绝缘流体，例如冷却油、冷却水、冷却气流等，能够极大程度的降低冷却成本，同时提高了冷却结构的绝缘性能及充电结构的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的流体隔离冷却的充电结构的立体结构示意图；

图2为图1的内部结构剖视图；

图3为本发明实施例的流体隔离冷却的充电结构的冷却流体的流动示意图；

图4为图2中的导电组件与绝缘导热筒体形成组合体后的剖视图；

图5为图4的结构分解图；

图6为本发明一实施例的充电连接器中部分部件的一种实现方式示意图；

图7为本发明另一实施例的充电连接器中部分部件的一种实现方式示意图；

图8为本发明另一实施例的充电连接器中部分部件的另一种实现方式示意图；

图9为本发明另一实施例的充电连接器中部分部件的再一种实现方式示意图。

附图标记表示为：

11、通电导体；12、通电导线；13、穿线块；14、温度传感器；2、绝缘导热筒体；21、第一入口；22、第一出口；23、堵头；24、流路隔离片；241、过流结构；25、轴向限位结构；3、外筒体；31、第二入口；32、第二出口；4、锁紧件；5、绝缘帽；6、密封圈；100、正极充电结构；200、负极充电结构；301、第一三通管；302、第二三通管。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种流体隔离冷却的充电结构，包括导电组件及绝缘导热筒体2，该绝缘导热筒体2的材料具体可以为绝缘导热的材料即可，导电组件包括通电导体11，通电导体11具有沿其长度方向延伸的中空腔，绝缘导热筒体2包括第一筒部，第一筒部覆盖于中空腔的腔壁上，绝缘导热筒体2具有第一入口21及第一出口22，冷却流体能够通过第一入口21进入第一筒部内且通过第一出口22流出第一筒部，能够理解的是，冷却流体具体由相应的冷却源提供，该冷却源能够通过第一入口21及第一出口22形成冷却流体的吸热-冷却循环，从而能够将通电导体11处的热量及时带走散除，第一筒部的筒体外壁与中空腔的腔壁之间紧密贴合形成绝缘且导热的结构。该技术方案中，在通电导体11与冷却流体之间增加设置第一筒体，由于第一筒体具有绝缘导热的功能，因此，冷却流体在选择上可以为非绝缘流体，例如冷却油、冷却水、冷却气流等，能够极大程度的降低冷却成本，同时提高了冷却结构的绝缘性能及充电结构的安全性，当然，冷却流体亦可以采用绝缘流体，如此能够在绝缘流体的绝缘性能降低后也保证冷却结构的绝缘性能，保证充电结构的安全需求。

在一些实施方式中，第一筒部与通电导体11的插入段的自由端(也即在充电结构的通电导体11插入充电母座的一段)相应的一端具有开口(图中未标引)，也即，第一筒部的一端具有开口，第一筒部的一端与通电导体11的插入段的自由端相对应，开口处可拆卸地组装有堵头23，该技术方案中，第一筒部被构造成为具有开口的盲孔结构，便于该第一筒部的制作的同时，还能够通过该开口对第一筒部的内部组装必要的其他结构部件，堵头23例如可以以过盈或者螺纹连接的方式封堵该开口，其材质也为绝缘且导热，可以与绝缘导热筒体2的材质选择一致。如图2所示，作为一种较优的实施方式，第一筒部的筒腔内设有流路隔离片24，流路隔离片24朝向插入段的自由端的一端形成有过流结构241，第一入口21及第一出口22分别处于流路隔离片24的相对两侧且皆处于流路隔离片24远离所述插入段的自由端的一端所在区域，前述的过流结构241例如在流路隔离片24的一端形成的通孔，也可以是有流路隔离片24的一端与相应的堵头23之间形成的过流间隙。如此，具体参见图3所示，流路隔离片24将第一筒部的筒腔分隔为第一冷却腔与第二冷却腔，外部的冷却流体从第一入口21进入第一冷却腔后，由右往左流动至过流结构241处进入第二冷却腔，并反向流至第一出口22处流出第一筒部的筒腔，如此实现了冷却流体在第一筒部内的充分流动，实现对通电导体11的充分冷却。

导电组件还包括电性连接于通电导体11的尾段的通电导线12以及用于穿行通电导线12的穿线块13，优选的，穿线块13能够同时对多根通电导线12形成引导与限位，一般而言，穿线块13与通电导线12之间应该密封配合连接，为了便于描述，将通电导体11的尾段、通电导线12及穿线块13形成的组合体定义为第一组合体，绝缘导热筒体2还包括第二筒部，第二筒部处于第一组合体的外侧，具体而言，第二筒部包裹于第一组合体的外侧，如此通过第二筒部将通电导体11的尾段部件形成有效包裹，使结构紧凑、可靠的同时，还能够利用其绝缘导热的作用将对应部分的部件形成绝缘防护与接触导热。为了能够实时检测通电导体11的温度，能够及时监测冷却结构的冷却效果，通电导体11的尾段上还连接(具体可以通过粘连胶胶接)有温度传感器14，第二筒部还包裹于温度传感器14的外侧，第二筒部将温度传感器14包裹封装于其内，也具有绝缘防护与接触导热散热的效果。

在一些实施方式中，所述充电结构还包括外筒体3，外筒体3套装于第二筒体的外侧，以在第二筒体的外侧与外筒体3之间形成环绕第二筒体设置的冷却空间，冷却空间与第一出口22连通，继续参见图3所示，从第一筒部的筒腔内流出的冷却流体进入该冷却空间，能够散除该处的通电导线12、通电导体11的尾段以及温度传感器14产生的热量，从而实现本发明的冷却结构对充电结构整体的有效冷却。外筒体3上构造有第二入口31及第二出口32，第二入口31的位置与第一入口21的位置连通，具体而言，第二入口31与第一入口21可以同心设置，也即外部冷却流体从该第二入口31直接进入第一入口21，简化了冷却流体的进入流道的设计。第二入口31以及第二出口32处连接有相应的管路，在连接配合位置应设置相应的密封圈6(例如O型密封圈)以保证连接的密封性。

绝缘导热筒体2可以采用组装的方式形成，但是采用内部绝缘和外部绝缘组装的位置存在密封方面的较高要求，且存在冷却介质外泄带来的绝缘失败的风险，同时采用组装的方式存在与相应的冷却部件之间接触不紧密导致热传导的不畅的不足，因此，在一些实施方式中，绝缘导热筒体2与中空腔的腔壁和导电组件的部分外表面一体注塑成型，采用一体注塑成型的方式形成该绝缘导热筒体2，能够使绝缘导热筒体2与导电组件的通电导体11以及其尾段的各个部件之间的连接更加紧密，这利于热量的传导。在具体制作方面，先将固定有通电导线12与温度传感器14固定于通电导体11的尾段形成一体放入到相应的模具中，以穿线块13的外轮廓固定出线端，以通电导体11筋条的外轮廓固定导体端，将绝缘导热的筒体材料通过模内注塑工艺生成前述的绝缘导热筒体2，绝缘导热筒体2包裹所述充电结构的全部发热部位，包括通电导体11和通电导线12；之后，将流路隔离片24通过前述开口插入到第一筒部的筒腔内，将堵头23塞入开口中形成对筒腔的封闭，最后在通电导体11的中空腔开口处固定上绝缘帽5，形成了一个由绝缘导热筒体2与导电组件一体注塑成型的组合体。同时能够理解的是，如图2所示，通电导体11的相对两侧分别具有与第一入口21及第一出口22对应的孔道。

为了便于描述，将绝缘导热筒体2与导电组件一体注塑成型后形成的组合体定义为第二组合体，外筒体3的第一端直径大于外筒体3的第二端直径，第二组合体与插入段相对应的一端经由第一端插装于外筒体3的筒腔内，且第二组合体与第二端之间形成轴向限位，例如图4所示的轴向限位结构25，其具体可以为一个锥台面，其能够与第一端与第二端的直径变化台阶位置形成配合，从而实现前述的轴向限位，组合体与尾段相对应的一端通过锁紧件4与第一端可拆卸连接，结合参见图1及图2所示，该锁紧件4可以为一个套环，该套环可以与外筒体3的第一端端口之间螺纹连接或者卡扣连接，从而实现对第二组合体与外筒体3之间的轴向位移的最终限定。该技术方案中，组合体以插装的方式组装于外筒体3之内且仅通过一端的锁紧件4便能够实现该充电结构的最终定位，组装简单、方便且可靠。

需要说明的是，在组合体的外周侧与所述外筒体3套接配合的位置处皆设置有相应的密封圈6，以能够有效防止两者形成的冷却流体的流道的密封性。

结合参见图6至图9所示，根据本发明的实施例，还提供一种充电连接器，包括正极充电结构100(DC+)及负极充电结构200(DC-)，正极充电结构100、负极充电结构200中的至少一个为上述的流体隔离冷却的充电结构，作为一种具体的示例，以正极充电结构100、负极充电结构200皆采用了上述的充电结构为例，如图6所示。为了能够简化外部冷却流体的管路设计，结合参见图6至图9所示，正极充电结构100具有的第二入口31和第二出口32分别接入第一流体冷却管路，组成正极充电结构100的冷却通道，负极充电结构200具有的第二入口31与第二出口32分别接入第二流体冷却管路，组成负极充电结构200的冷却通道。第一流体冷却管路与第二流体冷却管路各自独立；正极充电结构100具有的第二入口31与负极充电结构200具有的第二入口31分别与第一三通管301的两个管口中的一个连通；和/或，正极充电结构100具有的第二入口31与负极充电结构200具有的第二出口32分别与第二三通管302的两个管口中的一个连通，从而满足冷却流路的两进两出、两进一出、一进两出或者一进一出的管路设计需求。

需要说明的是，本发明的充电结构可以被应用到电动或者混合动力车辆的充电环境中，其也可以被应用到其他的有此需求的工况下。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种流体隔离冷却的充电结构，其特征在于，包括导电组件及绝缘导热筒体(2)，所述导电组件包括通电导体(11)，所述通电导体(11)具有沿其长度方向延伸的中空腔，所述绝缘导热筒体(2)包括第一筒部，所述第一筒部覆盖于所述中空腔的腔壁上，所述绝缘导热筒体(2)具有第一入口(21)及第一出口(22)，冷却流体能够通过所述第一入口(21)进入所述第一筒部内且通过所述第一出口(22)流出所述第一筒部。

2.根据权利要求1所述的充电结构，其特征在于，所述第一筒部的一端具有开口，所述第一筒部的一端与所述通电导体(11)的插入段的自由端相对应，所述开口处可拆卸地组装有堵头(23)。

3.根据权利要求1或2所述的充电结构，其特征在于，所述第一筒部的筒腔内设有流路隔离片(24)，所述流路隔离片(24)朝向所述插入段的自由端的一端形成有过流结构(241)，所述第一入口(21)及第一出口(22)分别处于所述流路隔离片(24)的相对两侧且皆处于所述流路隔离片(24)远离所述插入段的自由端的一端所在区域。

4.根据权利要求2所述的充电结构，其特征在于，所述导电组件还包括电性连接于所述通电导体(11)的尾段的通电导线(12)以及用于穿行所述通电导线(12)的穿线块(13)，所述通电导体(11)的尾段、通电导线(12)及穿线块(13)形成第一组合体，所述绝缘导热筒体(2)还包括第二筒部，所述第二筒部处于所述第一组合体的外侧。

5.根据权利要求4所述的充电结构，其特征在于，所述通电导体(11)的尾段上还连接有温度传感器(14)，所述第二筒部还包裹于所述温度传感器(14)的外侧。

6.根据权利要求4所述的充电结构，其特征在于，还包括外筒体(3)，所述外筒体(3)套装于所述第二筒体的外侧，以在所述第二筒体的外侧与所述外筒体(3)之间形成环绕所述第二筒体设置的冷却空间，所述冷却空间与所述第一出口(22)连通。

7.根据权利要求6所述的充电结构，其特征在于，所述外筒体(3)上构造有第二入口(31)及第二出口(32)，所述第二入口(31)的位置与所述第一入口(21)的位置连通。

8.根据权利要求6所述的充电结构，其特征在于，所述绝缘导热筒体(2)与所述中空腔的腔壁和所述导电组件的部分外表面一体注塑成型。

9.根据权利要求8所述的充电结构，其特征在于，所述绝缘导热筒体(2)与所述导电组件一体注塑成型后形成第二组合体，所述外筒体(3)的第一端直径大于所述外筒体(3)的第二端直径，所述第二组合体与所述插入段相对应的一端经由所述第一端插装于所述外筒体(3)的筒腔内，且所述第二组合体与所述第二端之间形成轴向限位，所述第二组合体与所述尾段相对应的一端通过锁紧件(4)与所述第一端可拆卸连接。

10.一种充电连接器，包括正极充电结构(100)及负极充电结构(200)，其特征在于，所述正极充电结构(100)、负极充电结构(200)中的至少一个为权利要求1至9中任一项所述的流体隔离冷却的充电结构。

11.根据权利要求10所述的充电连接器，其特征在于，所述正极充电结构(100)具有的第二入口(31)和第二出口(32)分别接入第一流体冷却管路，组成所述正极充电结构(100)的冷却通道，所述负极充电结构(200)具有的第二入口(31)和第二出口(32)分别接入第二流体冷却管路，组成所述负极充电结构(200)的冷却通道。

12.根据权利要求10所述的充电连接器，其特征在于，所述正极充电结构(100)具有的第二入口(31)与所述负极充电结构(200)具有的第二入口(31)分别与第一三通管(301)的两个管口中的一个连通；和/或，所述正极充电结构(100)具有的第二入口(31)与所述负极充电结构(200)具有的第二出口(32)分别与第二三通管(302)的两个管口中的一个连通。

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