CN115989618A - 包括冷却风扇的连接器 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一种大电流连接器可以包括：端子构件，大电流能够流过所述端子构件；连接器外罩，所述端子构件被接收在所述连接器外罩中；温度传感器，所述温度传感器被附接到所述端子构件；风扇单元，所述风扇单元被置放在所述连接器外罩中，并且被设置成当所述端子构件的温度高于预定阈值温度时运行；和排气盖，所述排气盖被置放在所述连接器外罩的一侧处，并且当所述风扇单元运行时通过风压被打开/关闭。

Description

包括冷却风扇的连接器
技术领域
本公开涉及一种连接器，更特别地，本公开涉及一种如下连接器：所述连接器中包括冷却风扇，并且通过自动控制所述冷却风扇而能够在连接器端子的温度升高时冷却所述连接器端子。
本申请要求2020年10月20日在韩国提交的韩国专利申请10-2020-0136066号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
近来，二次电池不仅已经广泛地用作用于小型装置(诸如便携式电子装置)的驱动或能量存储，而且还用作用于大型和中型装置(诸如电动车辆)的驱动或能量存储。二次电池被设置在电池组中，并且被安装在大型或中型装置上。在此情形中，为了增加该电池组的容量和输出，在该电池组中大量二次电池被电连接。多个二次电池被容纳在一个模块外壳中以构成一个电池模块，并且一个或多个电池模块被容纳在一个电池组外壳中以构成一个电池组。
电池组通过连接器被连接到负载或者充电器。负载指的是从该电池组接收电力的装置，例如电动车辆的马达或者逆变器。电动车辆要求300V或更高的高电压和几十到几百安培(A)的大电流。相应地，能够承受高热量的用于电力供应的连接器被用于将电池组连接到负载。
然而，随着大电流被连续地供应，热量可能在用于电力供应的连接器的接触部分处加剧，这可能导致电力效率降低和火灾风险。相应地，需要一种适当地管理用于电力供应的连接器的温度的方法。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种包括冷却装置的连接器，当所述连接器的温度升高时，所述冷却装置能够冷却用于大电流传输的所述连接器。
然而，本公开所要解决的技术问题不限于上文描述的技术问题，并且根据以下描述，本领域普通技术人员将理解其他技术问题。
技术方案
根据本公开实施例所述的用于大电流的连接器包括：端子构件，所述端子构件能够进行大电流传输；连接器外罩，所述端子构件被容纳在所述连接器外罩中；温度传感器，所述温度传感器被附接到所述端子构件；风扇单元，所述风扇单元被设置在所述连接器外罩中，并且被构造成当所述端子构件的温度高于预设阈值温度时运行；和排气盖，所述排气盖被设置在所述连接器外罩一侧上，并且当所述风扇单元运行时通过风压被打开/关闭。
控制器可以位于所述连接器外罩中，所述控制器被连接到所述温度传感器和所述风扇单元，并且被构造成基于由所述温度传感器感测的温度数据来接通/关断所述风扇单元。
所述控制器可以进一步被构造成：当所述端子构件的温度达到被设定为危险水平的危险温度时，所述控制器将警告声音或者危险信号传输到外部装置。
所述控制器可以被设置成印刷电路板。
所述连接器外罩可以包括：底盖，所述底盖包括在其中设置所述端子构件和位于所述端子构件下方的所述风扇单元的空间；和顶盖，所述顶盖被联接到所述底盖的顶部，并且具有内表面，所述印刷电路板被固定地安装在所述内表面上。
所述用于大电流的连接器可以进一步包括指示灯，所述指示灯被电连接到所述印刷电路板，所述指示灯位于被形成在所述顶盖中的孔中，并且所述指示灯指示所述端子构件的温度状态。
所述底盖可以在与所述风扇单元的下部相对应的部分中包括通风孔，并且所述排气盖可以被构造成覆盖所述通风孔。
所述排气盖可以通过阻尼器铰链被联接到所述底盖。
所述阻尼器铰链可以被构造成：在关闭所述排气盖的方向上施加转矩，并且具有小于在所述风扇单元的最低速度下的风压的值。
所述用于大电流的连接器可以进一步包括抽吸构件，所述抽吸构件被设置在所述通风孔的外部中，在所述通风孔的外部处，所述排气盖的边缘接触所述底盖。
根据本公开的另一方面，提供一种电池组，所述电池组包括所述用于大电流的连接器。
有利效果
根据本公开的方面，可以提供一种用于大电流的连接器，所述连接器包括冷却装置，当所述连接器的温度升高时，所述冷却装置能够冷却所述用于大电流传输的连接器。
根据本公开所述的用于大电流的连接器包括温度传感器、冷却风扇以及能够控制所述温度传感器和所述冷却风扇的印刷电路板(控制器)，并且当端子达到一定温度时，所述冷却风扇自动地运行，以冷却所述端子。而且，当所述端子的温度等于或高于危险温度时，所述印刷电路板可以将信号传输到外部装置(例如，电池管理系统(BMS))，以切断电力供应并且确保安全性。
本公开的效果不限于上文提到的效果，并且根据说明书和附图，本领域普通技术人员将清楚地理解未提到的其他效果。
附图说明
图1是示出根据本公开实施例所述的用于大电流的连接器的立体图。
图2是示出沿着图1的I-I’线截取的用于大电流的连接器的横截面视图。
图3是示出沿着图1的II-II’线截取的用于大电流的连接器的纵截面视图。
图4是示出根据本公开实施例所述的用于大电流的连接器的冷却结构的视图。
图5是示出图4的部分A的放大视图。
图6是示出根据本公开实施例所述的用于大电流的连接器的主要元件的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应被理解为被限制于一般的和词典的含义，而是在允许本发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。因此，本文中提出的描述只是仅仅为了说明的目的的优选示例，而非旨在限制本公开的范围，从而应该理解，能够在不偏离本公开的范围的情况下对其做出其他等同和修改。
提供这些实施例使得该公开将是彻底的且完整的，并且将向本领域普通技术人员充分地传达本公开的范围。相应地，为了清楚起见，附图中所示的每个元件的厚度和尺寸可能被夸大、省略或者示意性地绘制。相应地，每个元件的尺寸不完全反应实际尺寸或比率。
根据本公开所述的用于大电流的连接器是应用于电池组的部件，其可以用于向电动车辆的逆变器或马达供应电池组的电力。基于以下假设来给出以下说明：用于大电流的连接器用于将电池组的高电压和大电流供应至电动车辆的负载。
然而，根据本公开所述的用于大电流的连接器不应限于被用作电池组的部件中的一个。即，根据本公开所述的用于大电流的连接器可以被用于将电源和装置电连接、将装置和装置电连接或者电连接装置的内部单元，而不是电连接电池组。
图1是示出根据本公开实施例所述的用于大电流的连接器的立体图。图2是示出沿着图1的I-I’线截取的用于大电流的连接器的横截面视图。图3是示出沿着图1的II-II’线截取的用于大电流的连接器的纵截面视图。
参考图1到图3，根据本公开所述的实施例的用于大电流的连接器包括端子构件10、连接器外罩20、温度传感器30、风扇单元40、控制器50和排气盖23。
所述端子构件10包括正电极端子11和负电极端子12，所述端子构件10被电连接到电池组的其它连接器的端子，并且所述端子构件10用作大电流流过的通道。虽然本实施例所述的端子构件10是以插入式方法被连接到所述电池组的端子或者从所述电池组的端子断开连接的笔直引脚形构件，但是这仅仅是一个示例，所述端子构件10可以根据配对的公/母连接器的连接方法被改变为任意不同形状。
形成用于大电流的连接器的外部的连接器外罩20中可以容纳所述端子构件10，并且可以允许连接到所述端子构件10的高压线缆C被向后拉出。
本实施例所述的连接器外罩20包括底盖21、顶盖27和凸缘28。
所述底盖21可以被设置成安置并固定所述端子构件10，所述顶盖27可以被联接到所述底盖21的顶部。所述底盖21和顶盖27可以以卡扣装配的方式紧固，并且粘结剂可以位于所述底盖21和顶盖27之间的界面处。
所述风扇单元40可以被设置在所述端子构件10与底盖21的底表面之间的空间中，并且通风孔22可以被形成在所述底盖21的底表面中。在正常情况下，所述通风孔22由所述排气盖23关闭。
所述顶盖27可以被设置成使得所述控制器50被安装在与所述端子构件10的竖直上部相对应的内表面的一部分上。例如，所述控制器50可以被实施为印刷电路板，并且所述顶盖27的、与所述端子构件10的竖直上部相对应的部分27a可以具有匹配于所述印刷电路板的形状。
所述凸缘28可以被联接到所述底盖21和顶盖27的前部。所述凸缘28可以包括：阻挡部，所述正电极端子11和负电极端子12被固定地插入到所述阻挡部中；和托架部，所述托架部包围所述底盖22和顶盖27的前部。螺栓可以被插入其中的孔H可以被形成在所述托架部的角部区域中。例如，用于大电流的连接器可以被连接到所述电池组的其它连接器，然后，通过可以被插入所述凸缘28的孔H中的螺栓，可以将用于大电流的连接器固定到其它连接器的外罩(未示出)。
用于监测所述端子构件10的温度变化的温度传感器30可以包括其电阻随着温度增加而增加的正温度系数(PTC)热敏电阻器，或者其电阻随着温度增加而降低的负温度系数(NTC)热敏电阻器。
所述热敏电阻器用作用于将热信号转换成电信号的传感器，这在本技术领域中是为人熟知的，因此将省略其详细描述。
所述温度传感器30被附接到所述端子构件10。在本实施例中，可以设置两个温度传感器30，所述两个温度传感器30可以被分别附接为包围所述正电极端子11和负电极端子12的至少一些部分，并且可以通过导线被连接到所述控制器50。所述温度传感器30感测当大电流流动时的正电极端子11和负电极端子12的温度，并且将有关温度的信息传输到所述控制器50。
所述控制器50可以被构造成执行如下控制功能：基于由温度传感器30感测的温度数据来接通/关断所述风扇单元40。
例如，所述控制器50可以通过导线(未示出)连接到所述风扇单元40，以传输电力和信号，并且可以被构造成将由所述温度传感器30感测的温度数据与预设阈值温度进行比较，并且当温度数据高于所述阈值温度时，将用于运行所述风扇单元40的驱动电力和信号施加到所述风扇单元40。
所述阈值温度是电力效率可能随着端子温度的升高而降低的温度，可以根据所述端子构件10的材料和尺寸、大电流的幅值等通过试验来确定所述阈值温度。
而且，所述控制器50可以被构造成：当所述端子构件10的温度达到被设定为危险水平的危险温度时，将警告声音或危险信号传输到外部装置。
被设定为危险水平的危险温度是所述连接器外罩20可能由于所述端子构件10的热量而着火的高温，可以根据所述端子构件10和连接器外罩20的材料等通过试验来确定所述危险温度。
例如，当所述正电极端子11和负电极端子12的温度连续地升高并且达到危险温度(例如，100℃)时，所述控制器50可以将危险信号传输到电池管理系统(BMS)，使得BMS基于危险信号而打开主继电器装置的接触点，以阻挡大电流的流动。
所述控制器50可以被实施为印刷电路板，并且在本技术领域中已知的处理器、专用集成电路(ASIC)、其它芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和数据处理装置可以被选择性地设置在该印刷电路板上。
指示灯51a、51b可以被设置在所述顶盖27上。用于指示所述端子构件10的温度状态的指示灯51a、51b可以被电连接到所述印刷电路板，并且可以位于被形成在所述顶盖27中的孔中。
例如，所述指示灯51a、51b可以包括红色指示灯51a和绿色指示灯51b，所述绿色指示灯51b可以被控制成：当所述端子构件10的温度低于预设阈值温度时，所述绿色指示灯51b发光；所述红色指示灯51a可以被控制成：当所述端子构件10的温度等于或高于预设阈值温度时，所述红色指示灯51a发光。通过查看所述指示灯51a、51b是否发光，用户可以知道所述端子构件10的温度当前是否处于正常范围或异常范围中。当即使所述红色指示灯52a发光、但所述风扇单元40也不运行时，所述控制器50或风扇单元40存在问题，因此应该快速地采取必要的措施。
在根据本公开所述的用于大电流的连接器中，为了当高电压/大电流流动时通过使用所述风扇单元40来更有效地且快速地冷却所述端子构件10，所述风扇单元40位于所述连接器外罩20中。
这样，当所述风扇单元40位于所述连接器外罩20中时，需要通风孔22，所述通风孔22用于当所述风扇单元40运行时将热空气排放到外部。相应地，在本实施例中，所述通风孔22被设置在所述底盖21的、与所述风扇单元40的下部相对应的部分中。
然而，所述通风孔22可能用作流体或尘土可能由此被引入所述连接器外罩20中的通道。相应地，本公开所述的用于大电流的连接器包括排气盖23，所述排气盖23被构造成通常关闭所述通风孔22，并且当所述风扇单元40运行时被选择性地打开。
例如，所述排气盖23可以被构造成通过利用阻尼器铰链24被联接到所述底盖21，从而在正常情况期间维持关闭状态，而当所述风扇单元40运行时，所述排气盖23则如图4中所示地通过风压被打开。
所述阻尼器铰链24可以包括阻尼器和两个金属件。所述阻尼器可以包括形成外部的主体、设置在所述主体中的叶片、硅油以及被连接到所述叶片并且延伸到所述主体的内部和外部的旋转轴，并且可以被构造成将一定幅值的转矩施加到所述旋转轴。所述两个金属件可以被连接到所述阻尼器的旋转轴，并且可以被构造成在施加转矩的方向上旋转。
所述阻尼器铰链24的两个金属件中的一个金属件被固定地联接到所述底盖21的外表面，并且其余一个金属件被固定地联接到所述排气盖23。在此情形中，当所述阻尼器铰链24的转矩方向被设定为所述排气盖23被关闭的方向时，在正常情况期间，由于所述阻尼器铰链24的转矩而可以通常地维持所述通风孔22由所述排气盖23关闭的状态。
当所述阻尼器铰链24的最大转矩被设定为小于在所述风扇单元40的最低速度下的风压时，当所述风扇单元40运行时，所述排气盖23可以被风压打开，因此所述连接器外罩20中的热空气可以通过所述通风孔22被排放到外部。接着，当所述端子构件10的温度恢复正常温度时，可以停止所述风扇单元40的运行，在此情形中，所述排气盖23可以由于所述阻尼器铰链254的转矩而恢复其初始位置，以再次关闭所述通风孔22。
如图4和图5中所示，可以在所述通风孔22的外部进一步设置抽吸构件60，在所述外部处，所述排气盖23的边缘接触所述底盖21。所述抽吸构件60可以保持所述排气盖23，以在冲击或振动期间防止所述排气盖23的反复打开/关闭。
所述抽吸构件60可以由硅树脂材料形成，并且可以被设置成能够进行真空抽吸的抽吸杯形状。为了确保用于所述抽吸构件60的空间并且改进对应的部分的密封性质，所述通风孔22的外部可以具有阶形表面T1、T2，并且所述排气盖23的边缘可以被形成为对应于所述阶形表面T1、T2。
这样，虽然本实施例中使用所述阻尼器铰链24并且当所述风扇单元40运行时所述排气盖23被风压打开/关闭，但是可以考虑使用卷簧而不是所述阻尼器铰链24的方法。
接着，将参考图6简要地描述根据本公开实施例所述的用于大电流的连接器的运行机制。
用于大电流的连接器可以被连接到设置在电池组的一侧上的其它电力连接器100。所述电力连接器100与本实施例所述的用于大电流的连接器形成母/公对，并且可以包括可以被分别电连接到所述正电极端子11和负电极端子12的正电极插头101和负电极插头102。
所述正/负电极插头和正/负电极端子11、12被连接，高电压/大电流流过所述正/负电极端子11、12，并且所述正/负电极端子11、12之间的接触部分的温度开始升高。
所述正/负电极端子11、12的温度变化由所述温度传感器30感测，并且被发送到所述控制器50。所述控制器50可以实时监测所述正/负电极端子11、12的温度变化，并且可以将温度变化传输到外部装置或BMS。在此情形中，所述控制器50和外部装置或BMS可以被构造成有线或无线地传输和接收信号。
当所述正/负电极端子11、12的温度等于或高于一定温度、即预设阈值温度时，通过所述控制器50使所述风扇单元40运行。在此情形中，所述风扇单元40的旋转速度可以被设定为基于温度数据由所述控制器50增加或降低。
相应地，所述正/负电极端子11、12的温度可以被再次降低到低于阈值温度，因此可以减小电阻损失，并且可以提高供应到负载(诸如电动车辆)的电力的效率。
而且，当尽管所述风扇单元40运行、但所述正/负电极端子11、12的温度仍然快速地增加或者连续地增加并且达到危险温度时，为了安全，所述控制器50将电流阻挡信号传输到BMS。在此情形中，BMS通过控制继电器装置等来阻挡电流流动到用于大电流的连接器。
根据如上所述的根据本公开实施例所述的用于大电流的连接器的构造和操作，所述端子构件10可以在大电流的传输期间被冷却至适当温度，由此减小电阻损耗并且提高电力效率。而且，在异常情况中，用于大电流的连接器可以通过将危险信号施加到外部装置(例如，BMS)来采取必要的措施，诸如阻挡电流。
根据本公开所述的电池组可以包括一个或多个上文描述的用于大电流的连接器。除了所述用于大电流的连接器之外，所述电池组还可以包括：电池模块，所述电池模块包括彼此电连接的多个电池单体；电池组外壳，一个或多个电池模块可以被容纳在所述电池组外壳中；和用于控制电池模块的充电/放电的各种装置，诸如BMS、继电器、电流传感器和熔断器。
所述电池组可以被应用于车辆，诸如电动车辆或者混合动力车辆。所述电池组还可以被应用于电力存储装置或者其他IT产品。
虽然已经参考附图描述了本公开的一个或多个实施例，但是本公开不限于上文描述的具体实施例，并且本领域普通技术人员将会理解，在不偏离如由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在其中做出形式和细节的各种变化。
本领域普通技术人员将会理解，当使用诸如上、下、左和右的指示方向的术语时，这些术语仅仅是为了解释方便，并且可以根据目标物体的位置、观察者的位置等而改变。

Claims (11)

1.一种用于大电流的连接器，包括：
端子构件，所述端子构件能够进行大电流传输；
连接器外罩，所述端子构件被容纳在所述连接器外罩中；
温度传感器，所述温度传感器被附接到所述端子构件；
风扇单元，所述风扇单元被设置在所述连接器外罩中，并且被构造成当所述端子构件的温度高于预设阈值温度时运行；和
排气盖，所述排气盖被设置在所述连接器外罩一侧上，并且当所述风扇单元运行时通过风压被打开/关闭。
2.根据权利要求1所述的用于大电流的连接器，其中，控制器位于所述连接器外罩中，所述控制器被连接到所述温度传感器和所述风扇单元，并且被构造成基于由所述温度传感器感测的温度数据来接通/关断所述风扇单元。
3.根据权利要求2所述的用于大电流的连接器，其中，所述控制器进一步被构造成：当所述端子构件的温度达到被设定为危险水平的危险温度时，所述控制器将警告声音或者危险信号传输到外部装置。
4.根据权利要求2所述的用于大电流的连接器，其中，所述控制器被设置成印刷电路板。
5.根据权利要求4所述的用于大电流的连接器，其中，所述连接器外罩包括：
底盖，所述底盖包括在其中设置所述端子构件和位于所述端子构件下方的所述风扇单元的空间；和
顶盖，所述顶盖被联接到所述底盖的顶部，并且具有内表面，所述印刷电路板被固定地安装在所述内表面上。
6.根据权利要求5所述的用于大电流的连接器，进一步包括指示灯，所述指示灯被电连接到所述印刷电路板，所述指示灯位于被形成在所述顶盖中的孔中，并且所述指示灯指示所述端子构件的温度状态。
7.根据权利要求5所述的用于大电流的连接器，其中，所述底盖在与所述风扇单元的下部相对应的部分中包括通风孔，并且所述排气盖被构造成覆盖所述通风孔。
8.根据权利要求7所述的用于大电流的连接器，其中，所述排气盖通过阻尼器铰链被联接到所述底盖。
9.根据权利要求8所述的用于大电流的连接器，其中，所述阻尼器铰链被构造成：在关闭所述排气盖的方向上施加转矩，并且具有小于所述风扇单元的最低速度下的风压的值。
10.根据权利要求7所述的用于大电流的连接器，进一步包括抽吸构件，所述抽吸构件被设置在所述通风孔的外部中，在所述通风孔的外部处，所述排气盖的边缘接触所述底盖。
11.一种电池组，包括根据权利要求1到10中的任一项所述的用于大电流的连接器。
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