DE102021115991B3 - Connector for installation in an electrical component, electrical component and vehicle with an electrical component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement (6) zum Einbau in eine elektrische Komponente (2, 3, 4), mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement (8), insbesondere einem elektrisch leitfähigen Kontaktbolzen, und mit einem Aufnahmeraum (9) der dazu eingerichtet ist, ein fließfähiges, dielektrisches Kühlmedium derart aufzunehmen, dass dieses in unmittelbarem Kontakt zumindest mit einem Teil des Kontaktelements (8) oder mit einem Teil einer Stromschiene (16) des Verbindungselements (6) steht, die unmittelbar mit dem Kontaktelement (8) verbunden ist, wobei das Kontaktelement (8) oder gegebenenfalls die Stromschiene (16) einen Kühlmediumkanal (15) aufweist, der mindestens zwei Öffnungen umfasst, die in den Aufnahmeraum (9) münden, wobei der Kühlmediumkanal (15) mindestens einen Abschnitt mit einem linearen Verlauf entlang einer Kanallängsachse aufweist, wobei die Kanallängsachse schräg zu einer Längsachse des Kontaktelements (8) bzw. der Stromschiene (16) angeordnet ist.The invention relates to a connecting element (6) for installation in an electrical component (2, 3, 4), with an electrically conductive contact element (8), in particular an electrically conductive contact bolt, and with a receiving space (9) which is set up for this purpose flowable, dielectric cooling medium in such a way that it is in direct contact with at least part of the contact element (8) or with part of a busbar (16) of the connecting element (6), which is directly connected to the contact element (8), the Contact element (8) or optionally the busbar (16) has a cooling medium channel (15) which comprises at least two openings which open into the receiving space (9), the cooling medium channel (15) having at least one section with a linear course along a channel longitudinal axis , wherein the channel longitudinal axis is arranged obliquely to a longitudinal axis of the contact element (8) or the busbar (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Einbau in eine elektrische Komponente, mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement, insbesondere einem elektrisch leitfähigen Kontaktbolzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Komponente, insbesondere ein Wechselrichter, eine Batterie oder eine elektrische Maschine, mit einem eingebauten Verbindungselement, welches ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement, insbesondere einen elektrisch leitfähigen Kontaktbolzen aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.The invention relates to a connecting element for installation in an electrical component, with an electrically conductive contact element, in particular an electrically conductive contact bolt according to the preamble of patent claim 1. Another subject of the invention is an electrical component, in particular an inverter, a battery or an electrical machine , with a built-in connecting element, which has an electrically conductive contact element, in particular an electrically conductive contact bolt, according to the preamble of patent claim 9.

In der Druckschrift DE 10 2019 132 390 A1 wird eine Kontaktanordnung für Steckverbindungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben. Diese bekannte Kontaktanordnung für Steckverbindungen weist eine Einrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung und wenigstens eine Einrichtung zur Kühlung auf. Die Kühlung erfolgt über die Wärmeabfuhr, der aus einer Übertragung elektrischer Leistung der leitenden Verbindung entstehenden Wärme, wobei die Kühlwirkung infolge des wenigstens teilweise direkten körperlichen Kontaktes der elektrisch leitenden Einrichtung und des Kühlmediums unterstützt wird.In the pamphlet DE 10 2019 132 390 A1 a contact arrangement for plug connections according to the preamble of patent claim 1 is described. This known contact arrangement for plug connections has a device for producing an electrically conductive connection and at least one device for cooling. The cooling takes place via the heat dissipation, the heat arising from a transmission of electrical power of the conductive connection, the cooling effect being supported as a result of the at least partially direct physical contact between the electrically conductive device and the cooling medium.

Anwendung finden kann die Erfindung beispielsweise bei elektrischen Komponenten, die in einem Antriebssystem eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs verbaut sind. Solche Antriebssysteme umfassen typischerweise eine Batterie, eine Leistungselektronik sowie eine elektrische Maschine. Zur elektrischen Verbindung der elektrischen Komponenten kommen in der Regel elektrische Leiter zum Einsatz, die über elektrische Verbinder, wie beispielsweise Schraub- oder Steckverbinder, lösbar mit den elektrischen Komponenten verbunden werden können. Die Leiter werden, meist über ein mit dem Leiter verbundenes erstes Verbindungselement mit einem zweiten Verbindungselement gekoppelt, welches fest in der jeweiligen elektrischen Komponente eingebaut ist. Dieses Verbindungselement der elektrischen Komponente umfasst typischer weise ein leitfähiges Kontaktelement, über welches bei bestehender Verbindung ein elektrischer Strom geführt wird.The invention can be used, for example, in electrical components that are installed in a drive system of an electric or hybrid vehicle. Such drive systems typically include a battery, power electronics and an electric machine. For the electrical connection of the electrical components, electrical conductors are generally used, which can be releasably connected to the electrical components via electrical connectors, such as screw connectors or plug connectors. The conductors are usually coupled via a first connecting element connected to the conductor to a second connecting element, which is permanently installed in the respective electrical component. This connection element of the electrical component typically includes a conductive contact element via which an electric current is passed when there is a connection.

Insbesondere Steckverbinder weisen oftmals einen hohen elektrischen Widerstand auf, so dass im Betrieb eine erhebliche Verlustwärme erzeugt wird, die zur Beschädigung des jeweiligen elektrischen Verbinders führen kann. Die Ableitung der entstehenden Wärme erfolgt dabei hauptsächlich über den mit dem Verbinder, insbesondere mit dem Kontaktelement des Verbinders, elektrisch leitend verbundenen elektrischen Leiter. Beispiele für bereits offenbare Vorrichtungen stellen die Druckschriften DE 10 2019 111 749 A1 , JP 2019 - 121 476 A , DE 10 2017 122 662 A1 und DE 10 2015 119 338 A1 dar, wobei in diesen mindestens ein an dem Ladeprozess eines elektrischen Fahrzeuges teilnehmendes Bauteil gekühlt wird.Plug connectors in particular often have a high electrical resistance, so that considerable heat loss is generated during operation, which can lead to damage to the respective electrical connector. The dissipation of the resulting heat takes place mainly via the electrical conductor that is electrically conductively connected to the connector, in particular to the contact element of the connector. The publications provide examples of already disclosed devices DE 10 2019 111 749 A1 , JP 2019 - 121 476 A , DE 10 2017 122 662 A1 and DE 10 2015 119 338 A1 represents, in which at least one participating in the charging process of an electric vehicle component is cooled.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, das durch Verlustwärme bedingte Ausfallrisiko zu verringern.Against this background, the task is to reduce the risk of failure caused by heat loss.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verbindungselement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie ferner durch eine elektrische Komponente gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9 in einem Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10.The object is achieved by a connecting element according to the features of patent claim 1, and also by an electrical component according to the features of patent claim 9 in a vehicle according to the features of patent claim 10.

Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement ein Aufnahmeraum für das fließfähige, dielektrische Kühlmedium vorgesehen ist, wird es möglich, dass in dem Kontaktelement entstehende Verlustwäre entweder direkt an das Kühlmedium oder über die Stromschiene an das Kühlmedium abgegeben werden kann. Das fließfähige, dielektrische Kühlmedium kann einen im Vergleich zu dem elektrischen Leiter vergleichsweise hohen Wärmefluss ermöglichen und somit die Ableitung von Verlustwärme stark verbessern. Infolge dessen kann das Ausfallrisiko des Verbindungselements verringert werden.The fact that a receiving space for the flowable, dielectric cooling medium is provided in the connection element according to the invention makes it possible for heat loss occurring in the contact element to be discharged either directly to the cooling medium or via the busbar to the cooling medium. The flowable, dielectric cooling medium can enable a comparatively high heat flow in comparison to the electrical conductor and thus greatly improve the dissipation of heat loss. As a result, the risk of failure of the connector can be reduced.

Bevorzugt umfasst das Verbindungselement ein fließfähiges, dielektrisches Kühlmedium, das in dem Aufnahmeraum derart aufgenommen ist, dass es in unmittelbarem Kontakt zumindest mit dem Teil des Kontaktelements oder mit dem Teil der Stromschiene steht.The connecting element preferably comprises a flowable, dielectric cooling medium, which is accommodated in the receiving space in such a way that it is in direct contact at least with the part of the contact element or with the part of the busbar.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmeraum dazu eingerichtet ist, dass das Kühlmedium den Teil des Kontaktelements oder der Stromschiene umströmen kann. Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass erwärmte Teilvolumina des Kühlmediums durch die Strömung abgeführt werden können. Hierdurch kann die Wärmeabfuhr weiter verbessert werden. Besonders bevorzugt umfasst der Aufnahmeraum mindestens einen Einlass zum Einströmen des Kühlmediums und mindestens einen Auslass zum Ausströmen des Kühlmediums. Bevorzugt ist das Kontaktelement in einem Strömungspfad zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet.A preferred embodiment of the invention provides that the receiving space is set up so that the cooling medium can flow around the part of the contact element or the busbar. Such a configuration offers the advantage that heated partial volumes of the cooling medium can be carried away by the flow. As a result, the heat dissipation can be further improved. The receiving space particularly preferably comprises at least one inlet for the inflow of the cooling medium and at least one outlet for the outflow of the cooling medium. The contact element is preferably arranged in a flow path between the inlet and the outlet.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei welcher das Verbindungselement als Steckverbinder ausgestaltet ist.An embodiment in which the connecting element is designed as a plug connector is advantageous.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Verbindungselement ein Gehäuse umfasst, aus welchem das Kontaktelement herausstehend angeordnet ist. Auf den herausstehenden Teil des Kontaktelements kann ein Steckverbindungselement aufgesteckt werden. Das Steckverbindungselement kann beispielsweise ein Federblech aufweisen. Bevorzugt steht das Kontaktelement senkrecht aus dem Gehäuse heraus.A preferred embodiment provides that the connecting element comprises a housing from which the contact element is arranged protruding. A plug connection element can be plugged onto the protruding part of the contact element. The plug-in connection element can have a spring plate, for example. The contact element preferably protrudes perpendicularly from the housing.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Aufnahmeraum mindestens einen Durchlass mit einer Abdichtung zum Durchführen des Kontaktelements oder der Stromschiene aufweist. Der Außerhalb des Aufnahmeraums angeordnete Abschnitt des Kontaktelements kann als Kontaktbereich zum Anschließen eines Leiters verwendet werden. Der innenliegende Abschnitt des Kontaktelements kann den Teil des Kontaktelements umfassen bzw. bilden, der mit dem Kühlmedium in Kontakt steht. Bei der Abdichtung kann es sich beispielsweise um ein Dichtelement, insbesondere einen Dichtring handeln. Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung bei welcher der Aufnahmeraum genau einen Durchlass aufweist, durch welchen das Kontaktelements hindurchgeführt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann sich ein Ende des Kontaktelements außerhalb des Aufnahmeraums und ein weiteres Ende des Kontaktelements innerhalb des Aufnahmeraums befinden. Alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Aufnahmeraum genau zwei Durchlässe aufweist, durch welche das Kontaktelement hindurchgeführt ist. Eine solche Ausgestaltung bietet die Möglichkeit, dass zwei gegenüberliegende Enden des Kontaktelements außerhalb des Aufnahmeraums angeordnet sind und ein Abschnitt des Kontaktelements zwischen den beiden Enden innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist. Über den innerhalb des Aufnahmeraums angeordneten Abschnitt des Kontaktelements kann Wärme an das Kühlmedium abgegeben werden. Gleichzeitig ist es möglich, einen elektrischen Leiter mit einem ersten Ende des Kontaktelements zu verbinden und das zweite Ende elektrisch mit einem Leiter innerhalb der elektrischen Komponente.A preferred embodiment provides that the receiving space has at least one passage with a seal for the passage of the contact element or the busbar. The section of the contact element arranged outside the receiving space can be used as a contact area for connecting a conductor. The inner section of the contact element can comprise or form that part of the contact element which is in contact with the cooling medium. The seal can be, for example, a sealing element, in particular a sealing ring. An embodiment is advantageous in which the receiving space has precisely one passage through which the contact element is guided. In such a configuration, one end of the contact element can be located outside the receiving space and another end of the contact element can be located inside the receiving space. Alternatively, it is advantageous if the receiving space has exactly two passages through which the contact element is passed. Such a configuration offers the possibility that two opposite ends of the contact element are arranged outside the receiving space and a section of the contact element is arranged between the two ends inside the receiving space. Heat can be released to the cooling medium via the section of the contact element arranged within the receiving space. At the same time it is possible to connect an electrical conductor to a first end of the contact element and the second end electrically to a conductor within the electrical component.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Kontaktelement oder die Stromschiene einen Hohlraum mit mindestens einer Öffnung umfasst, die in den Aufnahmeraum mündet. In den Hohlraum kann Kühlmedium aus dem Aufnahmeraum eindringen und somit zu einer weiter verbesserten Ableitung von Wärme aus dem Kontaktelement bzw. der Stromschiene beitragen.A preferred embodiment provides that the contact element or the busbar includes a cavity with at least one opening that opens into the receiving space. Cooling medium from the receiving space can penetrate into the cavity and thus contribute to a further improved dissipation of heat from the contact element or the busbar.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass das Kontaktelement oder die Stromschiene einen Kühlmediumkanal aufweist, der mindestens zwei Öffnungen umfasst, die in den Aufnahmeraum münden. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird es möglich, dass das in dem Aufnahmeraum aufgenommene fließfähige, dielektrische Kühlmedium durch den Kühlmediumkanal strömt. Durch einen solchen Kühlkanal kann die Ableitung von Wärme nochmals verbessert werden.An embodiment according to the invention provides that the contact element or the busbar has a cooling medium channel that includes at least two openings that open into the receiving space. With such a configuration, it is possible for the free-flowing, dielectric cooling medium accommodated in the accommodation space to flow through the cooling medium channel. Such a cooling channel can further improve the dissipation of heat.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass der Kühlmediumkanal mindestens einen Abschnitt mit einem linearen Verlauf entlang einer Kanallängsachse aufweist, wobei die Kanallängsachse schräg zu einer Längsachse des Kontaktelements bzw. der Stromschiene angeordnet ist, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 5° bis 45°. Durch den im Verhältnis zu der Längsachse des Kontaktelements bzw. der Stromschiene schrägen Verlauf kann die Wechselwirkungsfläche zwischen Kontaktelement bzw. Stromschiene und Kühlmedium erhöht werden. Besonders bevorzugt weist der Kühlmediumkanal einen mäanderförmigen Verlauf auf. Hierdurch kann die Wechselwirkungsfläche weiter erhöht werden.An embodiment according to the invention provides that the cooling medium channel has at least one section with a linear course along a channel longitudinal axis, the channel longitudinal axis being arranged at an angle to a longitudinal axis of the contact element or the busbar, in particular at an angle in the range of 5° to 45°. The interaction surface between the contact element or busbar and cooling medium can be increased by the oblique course in relation to the longitudinal axis of the contact element or busbar. The cooling medium channel particularly preferably has a meandering course. As a result, the interaction surface can be further increased.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Außenkontur des Teils des Kontaktelements oder des Teils der Stromschiene eine Strukturierung zur Erhöhung der Oberfläche aufweist. Hierdurch kann der Wärmeaustausch zwischen dem Kontaktelement und dem Kühlmedium nochmals verbessert werden.A preferred embodiment provides that the outer contour of the part of the contact element or of the part of the busbar has a structure to increase the surface area. As a result, the heat exchange between the contact element and the cooling medium can be further improved.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Innenkontur des Hohlraums bzw. des Kühlmediumkanals eine Strukturierung zur Erhöhung der Oberfläche aufweist. Hierdurch kann der Wärmeaustausch zwischen dem Kontaktelement und dem Kühlmedium nochmals verbessert werden.A preferred embodiment provides that the inner contour of the cavity or the cooling medium channel has a structure to increase the surface area. As a result, the heat exchange between the contact element and the cooling medium can be further improved.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Komponente, mit einem eingebauten Verbindungselement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9.Another subject of the invention is an electrical component with a built-in connection element according to the features of patent claim 9.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug, insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einer vorstehend beschriebenen elektrischen Komponente.Another subject matter of the invention is a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, with an electrical component as described above.

Bei der elektrischen Komponente und dem Fahrzeug können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im Zusammenhang mit dem Verbindungselement beschrieben worden sind.The same advantages that have already been described in connection with the connection element can be achieved in the electric component and the vehicle.

Die elektrische Komponente kann beispielsweise als Wechselrichter, als Batterie oder als elektrische Maschine ausgebildet sein.The electrical component can be designed, for example, as an inverter, as a battery or as an electrical machine.

Nachfolgend soll anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung erläutert werden. Hierin zeigt:

  • 1 ein Fahrzeug mit einem Antriebssystem in einem schematischen Blockdiagramm;
  • 2 ein erstes nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Komponente mit einem eingebauten Verbindungselement in einer schematischen Schnittdarstellung;
  • 3 ein zweites nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Komponente mit einem eingebauten Verbindungselement in einer schematischen Schnittdarstellung;
  • 4 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Komponente mit einem eingebauten Verbindungselement in einer schematischen Schnittdarstellung; und
  • 5 ein drittes nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Komponente mit einem eingebauten Verbindungselement in einer schematischen Schnittdarstellung.
Further advantages and features of the invention will be explained below with reference to the exemplary embodiment of the invention shown in the drawing. Herein shows:
  • 1 a vehicle with a drive system in a schematic block diagram;
  • 2 a first non-inventive embodiment of an electrical component with a built-in connector in a schematic sectional view;
  • 3 a second non-inventive embodiment of an electrical component with a built-in connection element in a schematic sectional view;
  • 4 an inventive embodiment of an electrical component with a built-in connection element in a schematic sectional view; and
  • 5 a third exemplary embodiment, not according to the invention, of an electrical component with a built-in connecting element in a schematic sectional view.

Die Darstellung in 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1, welches als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet sein kann. Das Fahrzeug 1 umfasst mehrere elektrische Komponenten 2, 3, 4, die als Batterie 2, Wechselrichter 3 und elektrische Maschine 4 ausgebildet sind. Die elektrischen Komponenten 2, 3, 4 umfassen jeweils mindestens ein, bevorzugt mehrere, eingebaute Verbindungselemente 6, die ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement, beispielsweise einen Kontaktbolzen, umfassen. Über diese Verbindungselemente 6 sind elektrische Leiter 5 an den elektrischen Komponenten 2, 3, 4 angebunden, so dass die die elektrischen Komponenten 2, 3, 4 untereinander elektrisch verbunden sind.The representation in 1 shows an exemplary embodiment of a vehicle 1 according to the invention, which can be designed as an electric or hybrid vehicle. The vehicle 1 includes several electrical components 2, 3, 4, which are designed as a battery 2, an inverter 3 and an electric machine 4. The electrical components 2, 3, 4 each comprise at least one, preferably several, built-in connection elements 6, which comprise an electrically conductive contact element, for example a contact bolt. Electrical conductors 5 are connected to the electrical components 2, 3, 4 via these connecting elements 6, so that the electrical components 2, 3, 4 are electrically connected to one another.

Erfindungsgemäße und nicht erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dieser für den Einbau in einer elektrischen Komponente 2, 3, 4 geeigneten Verbindungselemente 6 sollen nachfolgend anhand der Darstellungen in 1 bis 5 erläutert werden. Die gezeigten Verbindungselemente 6 sind alle als Steckverbinder ausgestaltet. Abweichend davon sind aber auch Ausgestaltungen denkbar, in denen das Verbindungselement als Schraubverbinder ausgestaltet ist.Inventive and non-inventive exemplary embodiments of these connecting elements 6 suitable for installation in an electrical component 2, 3, 4 are described below with reference to the illustrations in 1 until 5 be explained. The connecting elements 6 shown are all designed as plug connectors. Deviating from this, however, configurations are also conceivable in which the connecting element is designed as a screw connector.

Die Darstellung in 2 zeigt ein erstes nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbindungselements 6 gemäß der Erfindung, welches in einem Gehäuse 7 einer elektrischen Komponente 2, 3, 4 eingebaut ist. Das Verbindungselement 6 umfasst ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement 8, welches gemäß dem ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel als elektrisch leitfähiger Kontaktbolzen ausgestaltet ist. Das Kontaktelement 8 steht senkrecht aus einem Gehäuse 10 des Verbindungselements heraus. Ein weiterer Teil des Verbindungselements 6 ist ein Aufnahmeraum 9, der dazu eingerichtet ist, ein fließfähiges, dielektrisches Kühlmedium derart aufzunehmen, dass dieses in unmittelbarem Kontakt zumindest mit einem Teil des Kontaktelements 8 steht. Der Aufnahmeraum 9 kann bei dem ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet sein, dass das Kühlmedium den innenliegenden Teil des Kontaktelements 8 umströmen kann. Alternativ kann das Kühlmedium stillstehend in dem Aufnahmeraum 9 aufgenommen sein. Bei dem in Kontakt mit dem Kühlmedium stehenden Teil des Kontaktelements 8 handelt es sich bei diesem ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel um ein innerhalb eines Gehäuses 10 des Verbindungselements 6 bzw. innerhalb des Gehäuses 7 der elektrischen Komponente 2, 3, 4 angeordnetes Ende des Kontaktelements 8.The representation in 2 shows a first non-inventive embodiment of an electrical connecting element 6 according to the invention, which is installed in a housing 7 of an electrical component 2, 3, 4. The connecting element 6 comprises an electrically conductive contact element 8 which, according to the first exemplary embodiment not according to the invention, is designed as an electrically conductive contact bolt. The contact element 8 protrudes perpendicularly from a housing 10 of the connecting element. A further part of the connecting element 6 is a receiving space 9 which is set up to receive a free-flowing, dielectric cooling medium in such a way that it is in direct contact with at least part of the contact element 8 . In the first exemplary embodiment, which is not according to the invention, the receiving space 9 can be set up in such a way that the cooling medium can flow around the inner part of the contact element 8 . Alternatively, the cooling medium can be accommodated in the accommodation space 9 in a stationary manner. In this first exemplary embodiment, the part of the contact element 8 that is in contact with the cooling medium is an end of the contact element 8 that is arranged inside a housing 10 of the connecting element 6 or inside the housing 7 of the electrical component 2, 3, 4.

Der Aufnahmeraum 9 umfasst bei dem ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel genau einen Durchlass 11 mit einer Abdichtung 12, durch welches das Kontaktelement 8 verlaufend angeordnet ist. Die Abdichtung 12 ist als Dichtelement, beispielsweise als Dichtring, ausgebildet und ist zwischen dem innenliegenden Ende des Kontaktelements 8 und dem nach außen herausstehenden Ende des Kontaktelements 8 angeordnet. Auf den herausstehenden Teil des Kontaktelements 8 ist ein Steckverbindungselement 20 aufgesteckt. Das Steckverbindungselement weist hier ein Federblech 21 auf, welches das Kontaktelement 8 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung kontaktiert. Zudem ist als weiterer Teil des Steckverbindungselements 20 ein Gehäuse 22 vorgesehen, welches durch eine Abdichtung 23 gegenüber dem Gehäuse 10 des Verbindungselements 6 der elektrischen Komponente 2, 3, 4 abgedichtet ist.In the first exemplary embodiment not according to the invention, the receiving space 9 comprises exactly one passage 11 with a seal 12, through which the contact element 8 is arranged to run. The seal 12 is designed as a sealing element, for example as a sealing ring, and is arranged between the inner end of the contact element 8 and the end of the contact element 8 protruding to the outside. A plug connection element 20 is attached to the protruding part of the contact element 8 . The plug connection element here has a spring plate 21 which contacts the contact element 8 to produce an electrical connection. In addition, a housing 22 is provided as a further part of the plug connection element 20, which is sealed by a seal 23 with respect to the housing 10 of the connection element 6 of the electrical component 2, 3, 4.

Die Darstellung in 3 zeigt ein zweites nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbindungselements 6 gemäß der Erfindung, welches in einem Gehäuse 7 einer elektrischen Komponente 2, 3, 4 eingebaut ist. Das Verbindungselement 6 gemäß dem zweiten nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Verbindungselement 6 gemäß dem ersten nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, so dass auf die Beschreibung zu 2 verwiesen wird.The representation in 3 12 shows a second exemplary embodiment of an electrical connecting element 6 according to the invention, which is installed in a housing 7 of an electrical component 2, 3, 4. The connecting element 6 according to the second embodiment not according to the invention essentially corresponds to the connecting element 6 according to the first embodiment not according to the invention, so that the description 2 is referenced.

Im Unterschied zu dem ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist bei dem Verbindungselement 6 gemäß dem zweiten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Aufnahmeraum 9 derart ausgebildet, dass er genau zwei Durchlässe 11, 11' für das Kontaktelement 8 aufweist. Das Kontaktelement 8 erstreckt sich insofern von einer Außenseite des Verbindungselements 6 durch einen ersten Durchlass 11 in den Aufnahmeraum 9 und dann durch einen zweiten Durchlass 11' bis auf eine Innenseite des Verbindungselements 6, die in einem Innenraum der elektrischen Komponente 2, 3, 4 angeordnet ist.In contrast to the first exemplary embodiment, not according to the invention, in the connecting element 6 according to the second exemplary embodiment, the receiving space 9 is designed in such a way that it has exactly two passages 11 , 11 ′ for the contact element 8 . The contact element 8 extends from an outside of the connecting element 6 through a first opening 11 into the receiving space 9 and then through a second opening 11' to an inside of the connecting element 6, which is arranged in an interior of the electrical component 2, 3, 4 is.

Ferner umfasst der Aufnahmeraum 9 einen Einlass 13 zum Einströmen des Kühlmediums und einen Auslass 14 zum Ausströmen des Kühlmediums. Das Kontaktelement ist in einem Strömungspfad zwischen dem Einlass 13 und dem Auslass 14 angeordnet und kann von dem Kühlmedium umströmt werden.Furthermore, the receiving space 9 comprises an inlet 13 for the inflow of the cooling medium and an outlet 14 for the outflow of the cooling medium. The contact element is arranged in a flow path between the inlet 13 and the outlet 14 and the cooling medium can flow around it.

Die Darstellung in 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbindungselements 6 gemäß der Erfindung, welches in einem Gehäuse 7 einer elektrischen Komponente 2, 3, 4 eingebaut ist. Das Verbindungselement 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Verbindungselement 6 gemäß dem zweiten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, so dass auf die Beschreibung zu 3 verwiesen wird.The representation in 4 shows an inventive embodiment of an electrical connection element 6 according to the invention, which is installed in a housing 7 of an electrical component 2,3,4. The connecting element 6 according to the exemplary embodiment essentially corresponds to the connecting element 6 according to the second exemplary embodiment which is not according to the invention, so that the description here 3 is referenced.

Im Unterschied zu dem zweiten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel umfasst das Kontaktelement 8 bei dem Verbindungselement 6 gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einen Hohlraum 15 mit mindestens einer Öffnung, die in den Aufnahmeraum 9 mündet. Der Hohlraum 15 hier als Kühlmediumkanal ausgestaltet, der genau zwei Öffnungen umfasst, die in den Aufnahmeraum 9 münden. Der Kühlmediumkanal weist hier zwei Abschnitte mit einem linearen Verlauf auf, die zueinander angewinkelt angeordnet sind. Die Abschnitte mit linearem Verlauf sind jeweils schräg zu einer Längsachse des Kontaktelements 8 angeordnet, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 5° bis 45°.In contrast to the second exemplary embodiment, which is not according to the invention, the contact element 8 in the connection element 6 according to the exemplary embodiment according to the invention comprises a cavity 15 with at least one opening which opens into the receiving space 9 . The hollow space 15 is designed here as a cooling medium channel that includes exactly two openings that open into the receiving space 9 . The coolant channel here has two sections with a linear course, which are arranged at an angle to one another. The sections with a linear profile are each arranged obliquely to a longitudinal axis of the contact element 8, in particular at an angle in the range from 5° to 45°.

Gemäß einer Abwandlung des in 4 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels kann vorgesehen sein, dass die Innenkontur des Hohlraums 15 bzw. des Kühlmediumkanals eine Strukturierung zur Erhöhung der Oberfläche aufweist.According to a modification of the 4 In the exemplary embodiment according to the invention shown, it can be provided that the inner contour of the cavity 15 or of the cooling medium channel has a structuring to increase the surface area.

Die Darstellung in 5 zeigt ein drittes nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines elektrischen Verbindungselements 6 gemäß der Erfindung, welches in einem Gehäuse 7 einer elektrischen Komponente 2, 3, 4 eingebaut ist. Das Verbindungselement 6 gemäß dem dritten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Verbindungselement 6 gemäß dem ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, so dass auf die Beschreibung zu 2 verwiesen wird.The representation in 5 12 shows a third exemplary embodiment of an electrical connecting element 6 according to the invention, which is installed in a housing 7 of an electrical component 2, 3, 4. The connecting element 6 according to the third embodiment not according to the invention essentially corresponds to the connecting element 6 according to the first embodiment not according to the invention, so that the description 2 is referenced.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Kontaktelement 8 bei dem Verbindungselement 6 gemäß dem dritten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel unmittelbar mit einer Stromschiene 16 verbunden. Die Stromschiene 16 bildet insofern eine Verlängerung des Kontaktelements 8, welche bis in den Aufnahmeraum 9 für das Kühlmedium reicht. Anders als bei den vorherig genannten erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen steht das Kühlmedium nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem Kontaktelement 8 sondern mit der Stromschiene 16. Der Aufnahmeraum 9 umfasst bei dem dritten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel genau einen Durchlass 11 mit einer Abdichtung 12, durch welches die Stromschiene 16 verlaufend angeordnet ist.In contrast to the first exemplary embodiment, the contact element 8 in the connecting element 6 according to the third exemplary embodiment, which is not according to the invention, is connected directly to a busbar 16 . In this respect, the busbar 16 forms an extension of the contact element 8, which extends into the receiving space 9 for the cooling medium. In contrast to the above-mentioned exemplary embodiments according to the invention and not according to the invention, the cooling medium is not in direct contact with the contact element 8 but with the busbar 16. In the third exemplary embodiment, which is not according to the invention, the receiving space 9 comprises exactly one passage 11 with a seal 12, through which the Busbar 16 is arranged to run.

Bei dem vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements 6 ist der Aufnahmeraum 9 dazu eingerichtet, ein fließfähiges, dielektrisches Kühlmedium derart aufzunehmen, dass dieses in unmittelbarem Kontakt zumindest mit einem Teil des Kontaktelements 8 oder mit einem Teil einer Stromschiene 16 steht, die unmittelbar mit dem Kontaktelement 8 verbunden ist. Optional kann vorgesehen sein, die Außenkontur des Teils des Kontaktelements 8 oder des Teils der Stromschiene 16 eine Strukturierung zur Erhöhung der Oberfläche aufweist.In the exemplary embodiment of a connecting element 6 according to the invention explained above, the receiving space 9 is set up to receive a flowable, dielectric cooling medium in such a way that it is in direct contact with at least part of the contact element 8 or with part of a busbar 16 that is directly connected to the contact element 8 is connected. Provision can optionally be made for the outer contour of part of the contact element 8 or part of the busbar 16 to have a structure to increase the surface area.

BezugszeichenlisteReference List

11
Fahrzeugvehicle
22
Batteriebattery
33
Wechselrichterinverter
44
elektrische Maschineelectric machine
55
elektrischer Leiterelectrical conductor
66
Verbindungselementfastener
77
GehäuseHousing
88th
Kontaktelementcontact element
99
Aufnahmeraumrecording room
1010
GehäuseHousing
11, 11'11, 11'
Durchlasspassage
1212
Abdichtungseal
1313
Einlassinlet
1414
Auslassoutlet
1515
Kühlmediumkanalcooling medium channel
1616
Stromschiene power rail
2020
Steckverbindungselementconnector element
2121
Federblechspring plate
2222
GehäuseHousing
2323
Abdichtungseal

Claims (10)

Verbindungselement (6) zum Einbau in eine elektrische Komponente (2, 3, 4), mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement (8), insbesondere einem elektrisch leitfähigen Kontaktbolzen, und mit einem Aufnahmeraum (9) der dazu eingerichtet ist, ein fließfähiges, dielektrisches Kühlmedium derart aufzunehmen, dass dieses in unmittelbarem Kontakt zumindest mit einem Teil des Kontaktelements (8) oder mit einem Teil einer Stromschiene (16) des Verbindungselements (6) steht, die unmittelbar mit dem Kontaktelement (8) verbunden ist, wobei das Kontaktelement (8) oder gegebenenfalls die Stromschiene (16) einen Kühlmediumkanal (15) aufweist, der mindestens zwei Öffnungen umfasst, die in den Aufnahmeraum (9) münden, wobei der Kühlmediumkanal (15) mindestens einen Abschnitt mit einem linearen Verlauf entlang einer Kanallängsachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanallängsachse schräg zu einer Längsachse des Kontaktelements (8) bzw. gegebenenfalls der Stromschiene (16) angeordnet ist.Connecting element (6) for installation in an electrical component (2, 3, 4), with an electrically conductive contact element (8), in particular an electrically conductive contact bolt, and with a receiving space (9) which is designed to contain a flowable, dielectric cooling medium be received in such a way that it is in direct contact with at least part of the contact element (8) or with part of a busbar (16) of the connecting element (6), which is directly connected to the contact element (8), the contact element (8) or optionally the conductor rail (16) has a cooling medium channel (15) which comprises at least two openings which open into the receiving space (9), the cooling medium channel (15) having at least one section with a linear course along a channel longitudinal axis, characterized in that that the longitudinal axis of the channel is arranged obliquely to a longitudinal axis of the contact element (8) or, if applicable, the busbar (16). Verbindungselement (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (9) dazu eingerichtet ist, dass das Kühlmedium den Teil des Kontaktelements (8) oder gegebenenfalls der Stromschiene (16) umströmen kann.Connecting element (6) after claim 1 , characterized in that the receiving space (9) is set up so that the cooling medium can flow around the part of the contact element (8) or optionally the busbar (16). Verbindungselement (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (6) als Steckverbinder ausgestaltet ist.Connecting element (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element (6) is designed as a plug connector. Verbindungselement (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (6) ein Gehäuse (10) umfasst, aus welchem das Kontaktelement (8), insbesondere senkrecht, herausstehend angeordnet ist.Connecting element (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element (6) comprises a housing (10) from which the contact element (8) is arranged protruding, in particular vertically. Verbindungselement (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (9) mindestens einen Durchlass (11, 11') mit einer Abdichtung zum Durchführen des Kontaktelements (8) oder gegebenenfalls der Stromschiene (16) aufweist.Connecting element (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving space (9) has at least one passage (11, 11') with a seal for passing through the contact element (8) or optionally the busbar (16). Verbindungselement (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanallängsachse in einem Winkel im Bereich von 5° bis 45° zu der Längsachse des Kontaktelements (8) bzw. der Stromschiene (16) angeordnet ist.Connecting element (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the channel longitudinal axis is arranged at an angle in the range from 5° to 45° to the longitudinal axis of the contact element (8) or the conductor rail (16). Verbindungselement (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Teils des Kontaktelements (8) oder gegebenenfalls des Teils der Stromschiene (16) eine Strukturierung zur Erhöhung der Oberfläche aufweist.Connecting element (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer contour of part of the contact element (8) or, if appropriate, part of the conductor rail (16) has a structure to increase the surface. Verbindungselement (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur des Kühlmediumkanals (15) eine Strukturierung zur Erhöhung der Oberfläche aufweist.Connecting element (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner contour of the coolant channel (15) has a structure to increase the surface area. Elektrische Komponente (2, 3, 4), insbesondere Wechselrichter, Batterie oder elektrische Maschine, mit einem eingebauten Verbindungselement (6), welches ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement (8), insbesondere einen elektrisch leitfähigen Kontaktbolzen, wobei das Verbindungselement (6) einen Aufnahmeraum (9) umfasst, der dazu eingerichtet ist, ein fließfähiges, dielektrisches Kühlmedium derart aufzunehmen, dass dieses in unmittelbarem Kontakt zumindest mit einem Teil des Kontaktelements (8) oder mit einem Teil einer Stromschiene (16) des Verbindungselements (6) steht, die unmittelbar mit dem Kontaktelement (8) verbunden ist, wobei das Kontaktelement (8) oder gegebenenfalls die Stromschiene (16) einen Kühlmediumkanal (15) aufweist, der mindestens zwei Öffnungen umfasst, die in den Aufnahmeraum (9) münden, wobei der Kühlmediumkanal (15) mindestens einen Abschnitt mit einem linearen Verlauf entlang einer Kanallängsachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanallängsachse schräg zu einer Längsachse des Kontaktelements (8) bzw. gegebenenfalls der Stromschiene (16) angeordnet ist.Electrical component (2, 3, 4), in particular an inverter, battery or electrical machine, with a built-in connecting element (6) which has an electrically conductive contact element (8), in particular an electrically conductive contact bolt, the connecting element (6) having a receiving space ( 9) which is set up to receive a flowable, dielectric cooling medium in such a way that it is in direct contact with at least part of the contact element (8) or with part of a busbar (16) of the connecting element (6) which is directly connected to is connected to the contact element (8), the contact element (8) or, if applicable, the busbar (16) having a cooling medium duct (15) which comprises at least two openings which open into the receiving space (9), the cooling medium duct (15) having at least has a section with a linear progression along a longitudinal channel axis, characterized in that the longitudinal channel axis is inclined is arranged to a longitudinal axis of the contact element (8) or optionally the busbar (16). Fahrzeug (1), insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einer elektrischen Komponente (2, 3, 4) nach Anspruch 9.Vehicle (1), in particular an electric or hybrid vehicle, with an electrical component (2, 3, 4). claim 9 .
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