CN117545654A - 用于电动车辆的充电连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括接触元件(26)的电动车辆充电连接器(10)。接触元件(26)电连接到电缆(22)，其中接触元件包括块状部分(34)和从块状部分(34)延伸的至少一个接触手指(38)，其中充电连接器还包括用于强制冷却的冷却管(42)，冷却管(42)包括用于至少冷却接触元件(26)的液体冷却剂。冷却管(42)被流体地连接到接触元件(26)的内部冷却通道(30)，其中冷却通道(30)从块状部分(34)延伸进入接触手指(38)，从而两部分都由冷却剂冷却。

Description

用于电动车辆的充电连接器
发明领域
本发明涉及用于电动车辆和充电站的电动车辆充电连接器。
背景技术
用于电动车辆的充电电缆的一个限制因素是大电流从充电站流经电缆和电连接器到车辆电池时产生的热量。热量可以使用液体而被主动地引导远离热源。通过这种方式，可以实现超过500A的电流速率。对于这种冷却，需要包括并引导液体从热源到散热器并且返回的布置。附加的设备诸如泵是必要的。备选地，被动冷却是可能的。然而，现有设计的情况下只能实现高达200A的额定电流。被动冷却需要在外壳或者外壳材料中设计空心，以不隔离外壳中的热量。这样的设计可能不会有效或者导致充电电缆的重量很高。
现有技术US2019/0315239 A1公开了用于车辆充电插头连接器的电接触元件。该电接触元件具有接触部件和连接部件，其中连接部件可以被连接到电缆的电导体。冷却剂可以被输送到接触元件。因此，接触元件上产生的热量被直接提取出来。
US10,109,395B2涉及用于液冷电缆的连接单元和由插入式连接器、液冷电缆和连接单元组成的系统。连接单元包括具有电缆连接开口、液体入口开口和液体出口开口的外壳。
US2019/0074628 A1涉及用于插入式连接到配套插入式连接器部件的插入式连接器部件。
现有技术DE 10 2011 100 389 A1公开了用于向电动或者混动车辆的储能设备传输电能的充电电缆。充电电缆包括被安排在电缆护套内部的冷却剂引导设备。
发明内容
本发明的目的可以是提供具有电接触件的改进的充电连接器，通过该改进的充电连接器可以实现高电流速率。
问题通过具有权利要求1的特征的电动车辆充电连接器来解决。在从属权利要求中规定了本发明的有利实施例。
根据本发明，提出了一种包括接触元件的电动车辆充电连接器。接触元件被电连接到电缆。接触元件包括块状部分和从块状部分延伸的至少一个接触手指。电动充电连接器还包括用于强制冷却的冷却管，该冷却管包括用于至少冷却接触元件的液体冷却剂。
冷却管被流体地连接到接触元件的内部冷却通道，其中冷却通道从块状部分延伸进入接触手指，从而两部分都由冷却液体冷却。
充电连接器向电动车辆的电池提供来自充电站的充电电流。因此，“充电连接器”被理解为诸如充电枪或充电喷嘴的手持设备。与车载充电连接器相对应的被称为插座。接触元件优选地被提供在由外套壳包围的内套壳中。在外套壳和内套壳之间，可以存在自由空间或空气，使得连接器的重量减少了，从而提供了方便的手持和连接器的形状。接触元件是导电的元件并且与对电动车辆进行充电的插座接触件电连接。
根据本发明的块状部分是相对于接触手指具有显著更大体积的部件。因此，块状部分被设计为与电缆电连接。此外，块状部分被设计为附加地与冷却管连接并且提供接触手指。优选地，块状部分具有长方体形状。为了在充电站和车辆之间提供电连接，接触手指与车辆插座的配套接触件进行接触。因此，接触手指被引入母插座。为了避免人类的手指进入插座，接触手指的宽度小于人类的手指。为了增加接触面积，优选地提供至少两个接触手指。
根据本发明的冷却管是输送冷却液的管道。通过为块状部分提供冷却通道，块状部分可以被有效冷却。由于这些手指的厚度小，导致更高的热量损失密度，这部分比块状部分更热。随着这些管道进一步延伸到手指，手指也可以被有效冷却。优选地，管道延伸到手指的前端。因此，接触手指不仅仅经由导热冷却，这比经由冷却通道中的冷却液来冷却手指的效率低。因此，在不超过接触元件的允许温度范围的情况下，以更高的电压和电流操作接触元件是可能的。因此，减少重载车辆的充电时间是可能的。
在本发明的优选实施例中，块状部分的冷却通道的出口被连接到电缆的电缆护套，从而冷却液在回流处冷却电缆。因此，冷却液在电缆护套和电缆之间流动。因此，它也可以冷却电缆，从而电缆的直径与非冷却的电缆相比可以被减少。此外，用于回流的附加冷却管可以被省略，由此可见，与非冷却的电缆和附加冷却管相比，电缆所需的空间也可以被减少。
在本发明的进一步优选实施例中，在块状部分中的冷却管提供通信通道，冷却液通过通信通道部分地绕过接触手指的冷却通道。因此，通信通道是将块状部分中的入口区域和出口区域直接连接的通道。这样，冷却介质就不会流经接触手指的冷却通道。具有这样的通信通道，优化接触元件中的压力降是有可能的。由于不是所有的冷却液都进入接触手指，进入电缆护套的冷却液有较低的温度。因此，可以增加对电缆的冷却效果。
有利地，通信通道具有比块状部分和/或接触手指的冷却通道更小的横截面。通过适配通信通道的横截面，可以在接触元件的设计阶段调节流入接触手指的冷却液。因此，可以为接触手指和电缆提供最佳冷却，从而提高冷却系统的效率。
在进一步的有利发展中，接触元件是3D打印部件。因此，3D打印部件是经由3D打印过程制造的部件。在3D打印过程中，部件通过将每一层打印在前一层的顶部来制造。因此，用普通方法难以加工的复杂部件可以被制造。特别是，这种方法便于在接触手指中提供冷却通道。提供无法用普通方法制造的冷却通道设计也是可能的。
优选地，冷却通道具有圆形、水滴形、菱形或椭圆形的横截面。水滴形和菱形与圆形相对比具有的优点是，可以在3D打印过程中打印冷却通道，而无需使用用于冷却通道的支撑结构。因此，3D打印过程可以被简化并且制造接触元件的时间可以被减少。此外，用于支撑结构的材料可以被节省，从而这些横截面可以被经济地制造。与此相反，在普通制造过程中更容易制造圆形设计。椭圆形截面具有优点是，如果小椭圆轴被安排与接触手指的厚度配合，用于冷却通道的高横截面积可以被提供。因此，接触手指内中压力降可以被降低，从而冷却系统的效率被提高。
备选地，接触元件包括通过钎焊或焊接结合在一起的至少两件。通过提供这两件，冷却通道可以经由例如CNC制造方法被制造。这也使得能够在接触手指中产生冷却通道。之后，两个部件都被制造，它们经由钎焊或焊接结合。
在有利实施例中，手指中的冷却通道具有曲折或螺旋设计。具有这样的设计，接触手指中的大面积可以经由冷却液冷却。因此，高冷却效果可以被实现。
优选地，接触手指具有扁平化设计。因此，扁平化设计的特征在于接触手指的厚度远小于宽度和长度。通过提供扁平化设计可以提供高表面积，从而改善散热，此外可以确保人类的手指不会进入用于接触手指的插座。因此，具有高人身安全性的高功率传输可以被提供。
根据进一步的方面，提供一种包括如上文所述的电动车辆充电连接器的充电站。因此，所描述的电动车辆充电连接器可以是充电站的一部分。具有这样的充电站，上述优势就被实现。
参考附图和下面的描述，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好地理解。相同或等效的元件原则上被提供相同的参考符号。
附图说明
本发明的主题将在以下附图图示的描述中进行更详细的说明，如下所示：
图1根据本发明的一个实施例的电动车辆充电连接器，
图2根据本发明的一个实施例的具有冷却通道的接触元件，
图3a根据一个实施例的接触手指的冷却通道设计，
图3b根据进一步实施例的接触手指的冷却通道设计，以及
图4冷却通道横截面的实施例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的电动车辆充电连接器10。这样的电动车辆充电连接器10可以主要包括分别为外套壳或外壳14、分别为内套壳或内壳18、用于将充电电流从充电站(未示出)引导到电池充电插座的电缆22。电缆22被链接到内壳18内部的接触元件26。在电缆22的相对端，接触元件26与车辆的相应插座进行接触。内壳18的作用是确保电气绝缘，以提供机械强度并且以防止电动车辆充电连接器10被侵入的水和污垢污染。出于这个原因，内壳18被大规模密封，并且在一些设计中也展示了几乎完整的密封结构。该结构进一步封闭在外壳14中。该结构的目的是为用户和与用户交互的其他功能提供途径。将外壳14和18分开的原因之一是减轻重量。
图2示出了根据本发明的实施例的具有冷却通道30的接触元件26。由例如铜材料制成的接触元件26包括块状部分34和从块状部分34延伸的扁平接触手指38。为了在接触元件26中提供冷却通道30，该部件可以经由3D打印被制造，也可以通过将接触元件部件26的两半分别焊接在一起被制造。在该实施例中，接触元件26提供两个彼此平行并且间隔开的接触手指38。接触手指38提供与车辆插座的配套接触件(未示出)的电接触。电动车辆充电连接器10还包括流体地连接到接触元件26的块状部分34的冷却管42。因此，冷却管42的冷却液可以进入块状部分34的冷却通道30。块状部分的冷却通道30与接触手指38的冷却通道30连接，其延伸到手指30的尖端。在该示例中，接触手指38的冷却通道30具有U形。
块状部分34和接触手指38通过冷却液可以被冷却，在冷却通道30的出口处，它们被分成三个分支来进入电缆22的电缆护套46。因此，电缆22被附加地冷却。在该实施例中，在块状部分34中提供通信通道50，以将入口区域54中的冷却通道30与出口区域58中的冷却通道50连接。因此，接触手指38的冷却通道30可以部分地被绕过。在未示出的实施例中，也可以提供没有通信通道54的接触元件。因此，整个冷却液通过接触手指38强制循环。为了循环和冷却冷却液，充电站(未示出)提供液体泵和用于冷却冷却液的设备。
图3a示出了根据本发明的实施例的接触手指38的冷却通道设计。在该实施例中，接触手指38中的冷却通道在接触手指38的纵向方向上形成若干个环路。因此，接触手指38中的大面积可以被冷却，从而接触手指38的热量可以被有效地去除。图3b示出了接触手指38的冷却通道设计的进一步实施例。在该实施例中，在手指38中的冷却通道30在接触手指38横向方向上形成若干个环路。采用这种设计，高冷却效果也可以被实现。
图4示出了冷却通道30横截面的实施例。第一实施例示出了冷却通道30的圆形设计。在第二实施例中，横截面具有菱形的横截面。该设计具有的好处是，如果接触元件26通过3D打印过程被制造，则不需要在冷却通道30中的支撑结构。如果冷却通道30沿着椭圆的纵向轴线被打印，则椭圆设计也是如此。椭圆设计还具有的好处是，由于椭圆的一个轴线的较小高度，也可以在像接触手指38这样的扁平部件中提供这种冷却通道。
附图标记清单
10 电动车辆充电连接器
14 外壳
18 内壳
22 电缆
26 接触元件
30 冷却通道
34 块状部分
38 接触手指
42 冷却管
46 电缆护套
50 通信通道
54 入口区域
58 出口区域

Claims (10)

1.一种电动车辆充电连接器(10)，包括接触元件(26)；
其中所述接触元件(26)电连接到电缆(22)，其中所述接触元件包括块状部分(34)和从所述块状部分(34)延伸的至少一个接触手指(38)，其中所述电动充电连接器(10)还包括用于强制冷却的冷却管(42)，所述冷却管(42)包括用于至少冷却所述接触元件(26)的液体冷却剂，
其特征在于，
所述冷却管(42)被流体地连接到所述接触元件(26)的内部冷却通道(30)，其中所述冷却通道(30)从所述块状部分(34)延伸进入所述接触手指(38)，从而两部分都由所述冷却剂冷却。
2.根据权利要求1所述的电动车辆充电连接器(10)，其特征在于所述块状部分(34)的所述冷却通道(30)的出口被连接到所述电缆(22)的电缆护套(46)上，从而所述冷却液在回流处冷却所述电缆(22)。
3.根据权利要求1或2中所述的电动车辆充电连接器(10)，其特征在于所述块状部分(34)中的所述冷却通道(30)提供通信通道(50)，所述冷却液通过所述通信通道(50)部分地绕过所述接触手指(38)的所述冷却通道(30)。
4.根据权利要求3所述的电动车辆充电连接器(10)，其特征在于所述通信通道(50)具有比所述块状部分(34)的所述冷却通道(30)和/或所述接触手指(38)的所述冷却通道(30)更小的横截面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电动车辆充电连接器(10)，其特征在于所述冷却通道(30)具有圆形、水滴形、菱形、方形或椭圆形的横截面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电动车辆充电连接器(10)，其特征在于所述接触元件(26)是单个3D打印部件。
7.根据权利要求1至5中所述的电动车辆充电连接器(10)，其特征在于所述接触元件(26)包括至少两件，所述至少两件通过钎焊或焊接结合在一起。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电动车辆充电连接器(10)，其特征在于在所述手指(38)中的所述冷却通道(30)具有曲折设计或螺旋设计。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电动车辆充电连接器(10)，其特征在于所述接触手指(38)具有扁平化设计。
10.一种充电站，包括根据权利要求1至9中任一项所述的电动车辆充电连接器(10)。
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