CN117937136A - 具有布置在负载导线上的热容元件的用于电插接连接器的接触组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电插接连接器(100)的接触组件，具有：至少一个接触元件(3，3′)，该接触元件具有第一端部区域(31，31′)和背离所述第一端部区域(31，31′)的第二端部区域(33，33′)，所述第一端部区域被构造用于与对应的插接连接器连接；负载导线(2，2′)，其中，负载导线(2，2′)的无绝缘套的区域(21，21′)的端部区段可与至少一个接触元件(3，3′)的第二端部区域(33，33′)连接；和热容元件(7，7′)，该热容元件能够至少局部地布置在负载导线(2，2′)的无绝缘套的区域(21，21′)上。此外，本发明提出一种电插接连接器，尤其是用于给电动车辆充电的充电装置的充电插接连接器。

Description

具有布置在负载导线上的热容元件的用于电插接连接器的接 触组件

技术领域

本发明涉及一种用于电插接连接器的接触组件和一种电插接连接器，特别是一种用于给电动车辆充电的充电装置的充电插接连接器。

背景技术

这种用于电插接连接器的接触组件具有至少一个接触元件，该接触元件具有第一端部区域和背离第一端部区域的第二端部区域，该第一端部区域构造为用于与对应的插接连接器连接。该接触组件具有负载导线，该负载导线的无绝缘套区域的一个端部区段可连接到至少一个接触元件的第二端部区域。

特别是在电动车领域中，对于插接连接器和与其连接的导线组在载流能力和与其相关的热负荷方面存在高要求。除了线缆，插接连接器通常承受高的充电电流，例如800安培或更高。这些高电流应当以尽可能小的损耗功率传输。损耗功率随着电流平方地上升。

对于利用直流电的快速充电，充电时间通常在10分钟和30分钟之间，其中充电时间在未来应该进一步缩短。由于导电部件的质量大，因此加热曲线表现为，使得即使在较高的电流下也部分地在几分钟之后才出现平衡温度。对此，标准值规定，在充电的每个时间点上在插接连接部内没有构件允许经历大于50开尔文的温度升高。由于插接连接器在电动车的范围内的标准化定义，而不可能缩放接触元件的几何形状，以便由此实现更大的载流能力和更小的温度升高。相反，利用现有的标准化插接连接器几何形状应实现尽可能大的功率传输，并且同时可控制插接连接器中出现的焦耳热。

这迄今常常成功地利用主动冷却的插接连接器和充电电缆来实现。但是，为此通常必须运行的技术耗费反映在用于制造对应的充电装置的主动冷却的部件的成本和耗费中。DE 10 2016 107 409 A1例如提出一种具有主动冷却的插接连接器。

文献DE 10 2016 105 308 A1和US10 535 940 B2描述了具有接触元件的接触组件，在接触元件上设置有热容元件。这些热容元件，如在现有技术中常见的那样，与接触元件导热地且导电地连接。

热容元件通常由既导热又导电的材料构成。为此，通常使用金属或基于石墨的材料。

然而，由于接触元件通常必须具有用于连接热容元件的特定几何形状，因此将现有技术中已知的热容元件连接至接触元件通常是复杂的。在电插接连接器中可用的安装空间也经常受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有热容元件的接触组件，该热容元件能够导出由通过接触元件的电流产生的热量，并且能够与大量不同地设计的接触元件一起使用，并且在此能够实现简单且节省空间的结构。

该目的通过具有权利要求1的特征的主题来实现。

根据本发明的用于电插接连接器的接触组件具有至少一个接触元件，该接触元件具有第一端部区域和背离第一端部区域的第二端部区域，第一端部区域构造用于与对应的插接连接器连接。接触组件还具有负载导线，其中，负载导线的无绝缘套的区域的端部区段能够与至少一个接触元件的第二端部区域连接。接触组件还具有热容元件，该热容元件可至少局部地布置在负载导线的无绝缘套的区域上。

至少一个接触元件可以一件式地或多件式地由导电材料构成并且至少局部地具有圆柱形的横截面。第一端部区域可以被构造为接触销或接触套筒，用于与对应的插接连接器的对应的接触套筒或对应的接触销连接。第二端部区域可以具有容纳部，以便连接构造为负载导线的电导线。例如，接触元件可以被构造用于传输大于300A的电流，例如直至800A的电流。

负载导线在此也可以称为负载电缆或仅称为电缆并且具有由导电材料、例如铜制成的导体。导体可以构造为由固定的股线构成的实心导体，或者构造为由多个绞合线构成的绞合导体，所述绞合线也可以称为芯线，并且组合为复合结构。导体横截面可以至少局部地柱形地、正方形地、矩形地或扁平地构造。

导体可包括由塑料材料例如PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PUR(聚氨酯)等制成的绝缘套。

负载导线的无绝缘套的区域可以是导体的这样一个区域，在该区域上至少局部地不设置绝缘套，或者绝缘套完全或局部地被去除。为了建立电连接，无绝缘套的区域的一个端部区段可与接触元件的第二端部区域连接。无绝缘套区域的端部区段也可以是导体的端部区段或者端部。

热容元件可以块状地并且一体地由金属或基于石墨的材料构成。热容元件可以具有相变材料或者由相变材料构成。热容元件可以由唯一的材料或者也可以由多种不同的材料构成。热容元件被配置为从接触元件接收热量。热容元件通过负载导线与接触元件热连接，从而热量可以从接触元件流入热容元件中并且在那里被吸收。这基于以下构思，即，在电插接连接器上提供增大的热容量，由于该增大的热容量，电插接连接器的加热、特别是电插接连接器的接触元件的加热能够至少被减缓。这例如在用于为电动车辆充电的充电装置的电插接连接器中是有意义的并且有效地防止在这种充电装置上的过度加热。

为了将热容元件布置在负载导线的无绝缘套的区域上，热容元件可以具有一个连接面，该连接面基本上与负载导线的一个连接面、例如负载导线的导体几何形状相对应地构造。热容元件例如可以借助保持元件，如弹性的张紧元件或夹紧元件保持在负载导线上。例如，热容元件可被保持在负载导线上，与导体的端部间隔开，使得当负载导线的无绝缘套区域的端部区段连接至至少一个接触元件的第二端部区域时，热容元件不接触接触元件。热容元件不接触接触元件的这种布置也可被称为热容元件与接触元件间隔开的布置。例如，在接触组件的安装位置上，在接触元件的第二端部区域和热容元件的朝向接触元件的一侧之间可以存在几毫米至几厘米的间距，例如在1mm至2cm范围内的间距。

在安装位置上，负载导线的无绝缘套区域的端部区段与至少一个接触元件的第二端部区域连接，并且热容元件至少局部地设置在负载导线的无绝缘套区域上。

通过热容元件在负载导线上的布置，可以有效地将热量从接触元件散发出去，而热容元件不直接与接触元件相连。

在一种设计方案中，负载导线的无绝缘套的区域具有第一连接面，并且热容元件具有与第一连接面相对应的第二连接面。

通过彼此对应地设计的连接面，可以在负载导线和热容元件之间实现稳定的连接。

在一种设计方案中，第一连接面和第二连接面平坦地或弯曲地构造。

在一种设计方案中，第一连接面和第二连接面构造为圆柱形，负载导线的无绝缘套区域至少部分地插入热容元件的开口中。

在一种设计方案中，接触组件具有绝缘材料，其可布置在第一连接面与第二连接面之间，用于使热容元件相对于负载导线电绝缘。

绝缘材料被构造为电绝缘但是是导热的。为此绝缘材料优选具有足够高的电阻和足够低的热阻。通过借助于负载导线上的绝缘材料来设置热容元件，可在热容元件与负载导线可靠、抗击穿地电绝缘的情况下良好地导出所产生的热量。

绝缘材料例如可以构造为薄膜，尤其构造为聚酰亚胺薄膜，其中，薄膜具有在0.01mm至0.1mm范围内的、尤其在0.02mm至0.08mm范围内的材料厚度。绝缘材料例如可以具有0.1W/(mK)至0.3W/(mK)范围内的、尤其0.2W/(mK)的热导率。该薄膜也可以具有至少一个粘接层，其中，该粘接层布置在薄膜的至少一侧上、尤其是整面地布置。该薄膜还可以管状地构造，并且至少局部地围绕热容元件延伸。

绝缘材料也可以层状地构造，其具有直至5W/(mK)的热导率，并且尤其是具有硅橡胶材料。此外，绝缘材料可以构造为由导热的热塑性塑料材料制成的注塑件，或者构造为涂层，尤其是构造为漆层或粉末涂层。

在一种设计方案中，接触组件具有保持元件，用于将热容元件保持在负载导线上。

在安装位置，保持元件例如可围绕负载导线和热容元件呈带状延伸。例如，保持元件可以由弹性回弹材料制成，并且可以将热容元件与负载导线夹紧，使得热容元件在弹性预应力下抵靠负载导线。弹性回弹材料例如可以包括金属弹簧或者弹性体。

因此，保持元件可以用作夹紧装置，并且通过提供足够的夹紧力，可以实现热容元件和负载导线的持久连接。由此热容元件可以在负载导线上占据一个固定的位置。此外，通过对热容元件施加作用力，即使有外部振动，也可以保证固定的配合。

在一种设计方案中，保持元件具有带有另一连接面的夹紧元件。

夹紧元件可以与热容元件连接，以便在与热容元件连接的状态下将负载导线夹紧地保持在热容元件的第二连接面与所述另一个连接面之间。

在一种设计方案中，另一连接面在面向负载导线的一侧上至少局部地设计成与负载导线的无绝缘套的区域互补。

在一种设计方案中，所述保持元件具有至少一个连接元件，尤其是至少一个螺栓，用于将夹紧元件与热容元件连接起来。

在一种设计方案中，热容元件具有实心的、方形的主体。

通过这种设计方案可以实现大的热容量。此外，在一种设计方案中，散热片也可以布置在热容元件上，热量通过散热片可以散发到环境中。

在一种设计方案中，热容元件具有相变材料和/或金属，尤其是铜或铝。

热容元件可由金属材料制成，例如铜或铝，以获得大的热容量和良好的导热性。

替代地，热容元件也可以由相变材料制成或具有相变材料。相变材料在此理解为这样一种材料，其在从固态到液态的相变中可以在恒定的温度和相对小的体积下储存大量的热。相变材料例如可以由石墨和石蜡的复合材料构成。

通过使用相变材料，可以实现单位体积的高的能量存储密度。

此外，本发明还涉及一种电插接连接器，特别是用于给电动车辆充电的充电装置的充电插接连接器，其具有至少一个在此所述的接触组件。

在一种设计方案中，电插接连接器具有两个接触组件，其中由电绝缘材料制成的壳体分隔壁布置在相邻的热容元件之间。

作为在第一连接面和第二连接面之间布置绝缘材料的替代或补充，由电绝缘材料制成的壳体分隔壁可以布置在相邻的热容元件之间，以便使相邻的接触组件彼此电绝缘。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施方式详细解释基于本发明的构思。其中：

图1A-1D示出了根据第一实施方式的接触组件的示意图；

图2A-2D示出了根据第二实施方式的接触组件的示意图；和

图3A-3C示出了根据本发明的实施方式的电插接连接器的示意图。

具体实施方式

图1A示出了接触组件1的分解图，即在将热容元件7设置在根据第一实施方式的负载导线2的无绝缘套区域21之前。所示的接触元件3构造为插销式触头并且具有第一端部区域31，用于与对应的插接连接器(未示出)的对应的插座连接。背离第一端部区域31的第二端部区域33可与负载导线2连接。

如图所示，负载导线2的无绝缘套区域21具有第一连接面25，该第一连接面与热容元件7的所示第二连接面75对应地构造。在所示的实施方式中，第一连接面25构造成圆柱形的，或者通过导体的圆柱形的结构来构造。在另外的实施方式中，第一连接面也能够以其他方式构造，例如平坦地构造。例如，平坦的连接面可以通过平坦的导体来实现。此外，在实施方式中，具有第一连接面的元件可以设置在负载导线2的在图1A中示出的无绝缘套的区域21上。

在所示的实施方式中还示出了绝缘材料5，该绝缘材料可布置在热容元件7和负载导线2的无绝缘套的区域21之间以使热容元件7与负载导线2电绝缘。在图1B所示的接触组件1的安装位置中，绝缘材料5的第一侧与负载导线2的无绝缘套的区域21连接或平放在其上，并且绝缘材料5的与第一侧相对的第二侧与热容元件7的连接面75连接或平放在其上。在所示的实施例中，绝缘材料5局部地呈盆状地构造，并且绝缘材料5的沿绝缘材料5的延伸方向延伸的且相对而置的边缘区域朝向热容元件7的方向弯折，以便由此防止滑动以及实现热容元件7的边缘区域的良好的绝缘。

在图1A和图1B所示的实施方式中，还示出了保持元件9，其能够至少部分地围绕负载导线2和热容元件7布置，以将热容元件7保持在负载导线2上。在所示的实施方式中，保持元件9被设计为带状的弹性弹簧材料的连续带，其可以在热容元件7和负载导线上在接触元件3或负载导线2的延伸方向上滑动，以便使热容元件7与负载导线2夹紧，从而热容元件7在弹性预紧的情况下抵靠负载导线2。在所示的实施例中，保持元件9的几何形状已经适配于热容元件7和负载导线2的待环绕的外表面。

在图1C和图1D中，示出了通过图1A和图1B中所示的实施例的截面图。图1C示出了穿过图1A中示出的接触组件1的分解视图的方向的剖视图。在所示的实施例中，负载导线2上的连接面25和热容元件7上的连接面75均彼此对应地、圆柱形地实施。此外，还示出了热容元件7经由保持元件9布置在负载导线2上。

在图1C所示的实施例中，第一连接面25和第二连接面75也构造为圆柱形，其中负载导线2的无绝缘套的区域21可至少部分地引入热容元件7的开口71中。

图1D示出了图1B所示的接触组件1在安装位置的截面图。

图2A示出根据第二实施例的接触组件1′的分解图。

所示的接触组件1′与之前在图1A至图1D中所示的接触组件1的区别在于，保持元件9′具有带另一连接面95′的夹紧元件91′。在所示的实施方式中，夹紧元件91′由与热容元件7相同的材料构成。如图所示，另一连接面95′在面向负载导线2′的一侧上至少局部地与负载导线2′的无绝缘套的区域21′互补地设计。

在所示的实施方式中，保持元件9′具有两个设计为螺栓的连接元件93A′、93B′，以将夹紧元件91′连接至热容元件7′。

在图2B中所示的接触组件1′的安装位置中，保持元件9′连接至热容元件7′并且将负载导线2′保持或者夹紧在热容元件7′的连接面与夹紧元件的另一连接面之间。

在图2C和图2D中，示出了穿过图2A和图2B中所示的实施例的截面图。图2C示出了穿过图2A的接触组件1′的分解视图的方向的剖视图。在所示的实施方式中，在负载导线2′上的连接面25′和在热容元件7′上的连接面75′分别彼此对应地、圆柱形地实施。此外示出，保持元件91′的另一连接面95′在朝向负载导线2′的一侧上至少局部与负载导线2′的无绝缘套的区域21′互补地设计。

在图2D中，示出了穿过在图2B中示出的在安装位置中的接触组件1′截面图。

图3A至图3C示出了具有根据图1A至图1D中所示的本发明的第一实施方式的接触组件1、1的电插接连接器100的示意图。插接连接器100作为用于给电动车辆充电的充电装置的充电插接连接器示出。特别地，充电插接连接器被示出为组合式充电系统CCS的插头，其也可以被称为组合式插头。

如图所示，充电插接连接器被分成两个区域：上部对应于所谓的2型端子。下部用于以直流电进行充电。

在所示实施例中，在下部中使用根据图1A至图1D所示实施例的两个单极接触组件1。此外，在图3A和图3B中，示出了由电绝缘材料制成的壳体分隔壁101，其布置在相邻的热容元件7、7之间。

附图标记说明

1、1′接触组件

2、2′负载导线

21、21′无绝缘套的区域

3、3′接触元件

31、31′第一端部区域

33、33′第二端部区域

25、25′、75、95′连接面

5绝缘材料

7、7′热容元件

71开口

9、9′保持元件

91′夹紧元件

93A′、93B′连接元件

100电插接连接器

101壳体分隔壁

Claims (15)

1.一种用于电插接连接器(100)的接触组件，具有：

至少一个接触元件(3，3′)，所述接触元件具有第一端部区域(31，31′)和背离所述第一端部区域(31，31′)的第二端部区域(33，33′)，所述第一端部区域构造用于与对应的插接连接器连接；和

负载导线(2，2′)，其中所述负载导线(2，2′)的无绝缘套的区域(21，21′)的端部区段能够与所述至少一个接触元件(3，3′)的第二端部区域(33，33′)连接，其特征在于

热容元件(7，7′)，其能够至少局部地布置在负载导线(2，2′)的无绝缘套的区域(21，21′)上。

2.根据权利要求1所述的接触组件，其特征在于，所述负载导线(2，2′)的所述无绝缘套的区域(21，21′)具有第一连接面(25，25′)，并且所述热容元件(7，7′)具有与所述第一连接面(25，25′)相对应的第二连接面(75，75′)。

3.根据权利要求2所述的接触组件，其特征在于，所述第一连接面(25，25′)和所述第二连接面(75，75′)构造为平坦的或弯曲的。

4.根据权利要求2或3所述的接触组件，其特征在于，所述第一连接面(25)和所述第二连接面(75)构造为圆柱形的，其中，所述负载导线(2)的无绝缘套的区域(21)至少局部地插入所述热容元件(7)的开口(71)中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的接触组件，其特征在于绝缘材料(5)，该绝缘材料能够布置在第一连接面(25)和第二连接面(75)之间，以便将热容元件(7)与负载导线(2)电绝缘。

6.根据前述权利要求中任一项所述的接触组件，其特征在于用于在所述负载导线(2，2′)上保持所述热容元件(7，7′)的保持元件(9，9′)。

7.根据权利要求6所述的接触组件，其特征在于，所述保持元件(9)在安装位置中以带状方式围绕所述负载导线(2)和所述热容元件(7)延伸。

8.根据权利要求6或7所述的接触组件，其特征在于，所述保持元件(9)由弹性回弹材料构造。

9.根据权利要求6所述的接触组件，其特征在于，所述保持元件(9′)具有带有另外的连接面(95′)的夹紧元件(91′)。

10.根据权利要求9所述的接触组件，其特征在于，所述另外的连接面(95′)在面向负载导线(2′)的一侧上至少局部地与负载导线(2′)的无绝缘套的区域(21′)互补地构造。

11.根据权利要求9或10所述的接触组件，其特征在于，所述保持元件(9′)具有至少一个连接元件(93A′，93B′)，尤其是至少一个螺栓，以便将所述夹紧元件(91′)与所述热容元件(7′)连接。

12.根据前述权利要求中任一项所述的接触组件，其特征在于，所述热容元件(7，7′)具有实心的方形的主体。

13.根据前述权利要求中任一项所述的接触组件，其特征在于，所述热容元件(7，7′)具有相变材料或金属，特别是铜或铝。

14.一种电插接连接器，尤其是用于对电动车辆充电的充电装置的充电插接连接器，具有至少一个根据前述权利要求之一所述的接触组件(1，1′)。

15.根据权利要求14所述的电插接连接器，其特征在于两个接触组件(1，1)，其中由电绝缘材料制成的壳体分隔壁(101)布置在相邻的热容元件(7，7)之间。