EP2104183A1 - Electrical connection device and connector - Google Patents

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Publication number
EP2104183A1
EP2104183A1 EP08152900A EP08152900A EP2104183A1 EP 2104183 A1 EP2104183 A1 EP 2104183A1 EP 08152900 A EP08152900 A EP 08152900A EP 08152900 A EP08152900 A EP 08152900A EP 2104183 A1 EP2104183 A1 EP 2104183A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connector
coolant
contacting element
contacting
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08152900A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Sacher
Wolfgang Knapp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Schweiz AG filed Critical ABB Schweiz AG
Priority to EP08152900A priority Critical patent/EP2104183A1/en
Priority to KR1020090021060A priority patent/KR101520969B1/en
Priority to CN2009101275320A priority patent/CN101540448B/en
Priority to US12/405,277 priority patent/US7641506B2/en
Priority to RU2009109695/07A priority patent/RU2481680C2/en
Priority to JP2009066233A priority patent/JP5350033B2/en
Publication of EP2104183A1 publication Critical patent/EP2104183A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases

Definitions

  • the invention relates to an electrical connection device and a connector, in particular for producing electrical connections for carrying high currents.
  • Electrical connectors are widely used. They allow the connection of electrical equipment or assemblies by manually joining mutually complementary fasteners. So that the joining can be performed without much effort, the necessary insertion forces are designed as low as possible. However, this leads to the fact that the contact force in such connectors is lower than, for example, in the case of screwed connections or clamping connections.
  • a lower contact force in plug connections leads to a higher contact resistance at the contact point, at which a power flow due to the voltage drop results in power loss. This leads to a heating at the contact point of the connector, which can lead to an accelerated contact degradation by oxidation or structural change of the contact materials used and ultimately to a thermal destruction of the contacts.
  • a disadvantage is that when disconnecting the connector in addition to the current path and the coolant channel is opened so that the liquid coolant must be removed before the separation.
  • a connecting device in particular a high-current connector
  • the connecting device comprises a first connector and a second connector, each having a contacting element in order to establish an electrical connection in the connected state of the connector.
  • the connectors abut each other in the connected state at a connection area.
  • At least one of the connectors comprises a coolant line with one or more entrances for the supply and removal of a coolant.
  • the coolant line is coupled to the contacting element to dissipate heat from a contact point between the contacting elements. All accesses of the coolant line are arranged outside the connection area.
  • One idea of the invention is to provide a coolant line in at least one of the connectors for the connection device, which is not impaired by a separation and joining of the connection device, so that regardless of whether the connection device is in a connected or disconnected state Coolant remains within the respective connector.
  • the coolant line is arranged near the contact point of the connecting device, so that heat generated there is removed by a coolant moved through the coolant line.
  • first connector may be formed as a female connector and the second connector as a pin connector.
  • the coolant line is arranged in a separate cooling unit, which is fastened to the contacting element of the at least one connector.
  • the first connector comprises a housing having a contacting element received therein, between which a portion of the coolant line is formed.
  • the housing has a passage for receiving the contacting element of the second connector, wherein the passage is formed so that it is closed in the connected state by the contacting element of the second connector against leakage of the coolant. It is further provided a closure element to close the passage in the disconnected state against leakage of the coolant.
  • closure element may be biased by a spring element which presses the closure element in the non-connected state against a stop in the passage in order to close it.
  • the contacting element of the second connector may for example have a cylindrical shape.
  • the passage may be provided with a sealing member to seal the passage against leakage of the coolant.
  • a further section of the coolant line is formed within the contacting element.
  • an electrical connector for establishing an electrical connection.
  • the electrical connector comprises a contacting element for contacting a further contacting element of a further connector in a connected state for establishing the electrical connection.
  • a connection region is provided in order, in the connected state, to abut against a corresponding further connection region of the further connector.
  • the connector further includes a coolant line having one or more ports for supplying and discharging a coolant.
  • the coolant line is coupled to the contacting element to dissipate heat from a contact point on the contacting element. All accesses of the coolant line are arranged outside the connection area.
  • the coolant line can be arranged in a separate cooling unit, which is attached to the contacting element.
  • a housing is provided with a contacting element accommodated therein, between which a section of the coolant line is formed, wherein the housing has a passage for receiving the contacting element of the further connector.
  • closure element may be biased by a spring element which presses the closure element in the non-connected state against a stop in the passage.
  • connection module is provided with the one or more of the above electrical connectors coupled via coolant lines to a coolant pump and a heat exchanger.
  • FIGS. 1a and 1b is a connector 1 having a first connector (connector) 2 and a second connector 3 in a mated (connected) state ( Fig. 1a ) and in a separate (unconnected) state ( Fig. 1 b) shown.
  • the first connecting element 2 has two mutually opposite contact arms 4, which are arranged around a recess 5.
  • the contact arms 4 have two Contacting areas 7, which are arranged as oppositely directed elevations on the two contact arms 4.
  • the second connecting element 3 has a contact pin 6.
  • the contact pin 6 of the second connection element 3 can be inserted into the recess 5 of the first connection element 3, so that the contacting regions 7 of the contact arms 4 slide along the contact pin 6 and bear against respective contact surfaces of the contact pin 6 in the fully connected state.
  • the contact arms 4 are elastically deflected upon mating of the two connecting elements 2, 3, so that the contacting regions 7 are pressed with a specific contact force against the respective contact surface of the contact pin 6. As a result, an electrical connection is established at a contact point between the contact arms 4 and the contact pin 6 of the two connection elements 2, 3 in a connection region.
  • the connecting elements 2, 3, i. the distance between the contacting regions 7, the elasticity of the contact arms 4 and the thickness of the contact pin 6, designed so that a manual mating of the two connecting elements 2, 3 without great effort is possible.
  • the contact force at the contact point between the contacting region 7 and the contact pin 6 decisively determines the contact resistance, which in turn essentially influences the total resistance of the plug connection. Therefore, in particular at the contact point at a high current flow through the connector creates a significant power loss in the form of heat. Thus, the heat does not lead to a degradation or destruction of the contacting region 7 and / or the contact pin 6, it must therefore be derived in a suitable manner.
  • the coolant line 8 has an inlet opening 9 and an outlet opening 10, via which the coolant is supplied or removed. The coolant is passed during operation of the connector 1 through the coolant line 8, so that located in the second connecting element heat is dissipated.
  • the inlet opening 9 and the outlet opening 10 are arranged on the second connecting element 3 such that they are accessible independently of the connection state of the plug connection 1. That is, upon mating of the connectors 2, 3, neither the inlet port 9 nor the outlet port 10 of the coolant pipe 8 located in the second connector 3 is covered or received in the first connector 2. Furthermore, no coolant line is created, which extends from the first connecting element 2 to the second connecting element 3. In this way it is possible to disconnect the connector without first stop the coolant circuit and / or drain the coolant from the connecting element 3.
  • the inlet opening 9 and the outlet opening 10 are arranged on a side surface of the second connecting element 3, which extends substantially parallel to the direction of joining of the connecting elements 2, 3. It is also possible to arrange the inlet opening 9 and the outlet opening 10 on respectively different side surfaces of the second connecting element 3 and on a rear side of the second connecting element 3, which lies opposite the contact pin 6.
  • the coolant line 8 may be arranged in the second connecting element 3 in loops, so that the coolant line 8 extends in a meandering manner in the second connecting element 3. As a result, the interface between the coolant line 8 and the surrounding material is increased, so that a better heat dissipation is possible.
  • both connecting elements 2, 3 may be equipped with corresponding coolant channels 8, so that cooling can take place both via the contact pin 6 of the second connecting element 3 and via the contact arms 4 of the first connecting element 2.
  • the coolant channels 8 may be formed identically or differently.
  • FIGS. 3a and 3b is another variant of a connector 14 in the assembled state ( Fig. 3a ) and in the separated state ( Fig. 3b ).
  • a cooling device is shown in the form of a separate cooling element 15 made of a good thermal conductivity material.
  • the cooling element 15 is attached to one of the connecting elements 2, 3, so that heat can be removed from the contact point between the contact arm 4 and the contact pin 6 via the cooling element 21.
  • the cooling element 15 has a coolant line 16 through which coolant is introduced via an inlet opening 17 and coolant is led out via an outlet opening 18.
  • the coolant line 16 may have loops to increase the interface between the coolant line 16 and the material of the cooling element 15, so that the heat dissipation from the material of the cooling element 15 is improved.
  • further measures may be taken to increase the interface between the coolant conduit 16 and the material of the cooling element 15, such as e.g. Slats and the like may be provided.
  • the cooling element 15 is attached to the second connecting element 3 with the lowest possible thermal resistance.
  • the attachment may e.g. by gluing or some other mechanical connection, e.g. done by a clamp connection or a screw 19.
  • the connector 14, which in the FIGS. 3a and 3b is shown, also on both connecting elements 2, 3 carry a corresponding cooling element 15.
  • the further plug connection 20 comprises a first connection element 21, which can be connected to a complementary second connection element 22.
  • the first connection element 21 comprises a housing 23, in which an electrically conductive conductor element 24 is fixedly arranged.
  • the cross section of the housing 23 may be circular cylindrical or square or have another shape.
  • the conductor element 24 has contact arms 25 which are each provided with a contacting region 26.
  • the contact arms 25 surround a recess in which a contact pin 29 of the second connecting element in the connected state the additional connector 20 is received.
  • the contacting region 26 contacts the contact pin 29 at a contact point and thereby establishes the electrical connection.
  • the surfaces on which the connecting elements 21, 22 abut each other in the connected state represent the connecting region.
  • a first coolant line section 27 is provided for conducting a coolant.
  • a clearance between an inner wall of the housing 23 and the conductor member 23 further serves as a second coolant passage portion 28 through which the coolant is passed.
  • the second coolant line section 28 may be provided circumferentially (tangentially with respect to the connection direction) or only at certain areas.
  • a part of the second coolant conduit section 28 is formed between the housing 23 and one or more of the contact arms 25 in order to be able to dissipate the heat generated at the contact point as efficiently as possible.
  • the first coolant conduit section 27 and the second coolant conduit section 28 are portions of the coolant conduit through which a coolant is directed to remove heat generated at the contact site.
  • the flow direction of the coolant in the coolant pipe sections 27, 28 is substantially arbitrary.
  • the housing 23 has a passage in the form of a receiving opening 34, through which the contact pin 29 of the second connecting element 22 during mating of the connecting elements 21, 22 can be received in the recess.
  • the receiving opening 34 has substantially the cross section of the contact pin 29, so that the contact pin 29 can be received in the receiving opening 34 with little play.
  • the receiving opening 34 may be further provided with a sealing member 35 to seal the receiving opening 34 against loss of coolant when the contact pin 29 is received therein.
  • the contact pin 29 extends in the connected state of the further connector 20 through the receiving opening 34 between the contact arms 25 so that the contacting portions 26 of the contact arms 25 contact the contact pin 29 and press them with a certain contact force laterally (with respect to the connection direction) on the contact pin 29.
  • the contact force can be generated, for example, by an elastic deflection of the contact arms 25 when the contact pin 29 is received.
  • a closure element 36 is provided which has a closure portion 37 and a stop 38.
  • the closure element 36 serves as a closure for the receiving opening in the separated state of the further connector 20.
  • the closure portion 37 is pressed by means of a spring 39 into the receiving opening 34 of the housing 23, wherein the stop 38 of the closure element 36 ensures that the closure element 36 remains in the housing 23.
  • the stop 38 can rest in the non-coupled state of the further connector 20, for example by a suitable retaining element on the conductor element 24.
  • the contacting region 26 of one or both contact arms 25 can serve as a retaining element for the closure element 36.
  • the spring 39 is arranged between the closure element 36 and a retaining edge 40 on the conductor element 24 and preferably biased.
  • the retaining edge 40 may be formed, for example, by a stepped enlargement of the cross section of the first coolant conduit section 27.
  • the connecting elements 21, 22 presses an end face of the contact pin 29 on an end face of the closure element 36 and pushes it into the recess of the first connecting element 21 against the force exerted by the spring 39 spring force.
  • the faces are flush with each other.
  • the contact pin 29 replaces the closure element 36 in the receiving opening 34 of the housing 23, wherein at no time can coolant flow out of the housing 23 through the receiving opening 34.
  • the end faces of the closure element 36 and the contact pin 29 may be provided with a mutually complementary topology, in particular complementary conical shapes, in order to avoid slipping of the end faces when mating.
  • the closure element 36 as well as the housing 23 is formed of a non-electrically conductive material, so that a sufficient isolation in the disconnected state of the further connector 20 can be achieved.
  • connection system 50 is provided with multiple connectors.
  • First connection elements 51 are provided in a first connection module 52 and second connection elements 53 are provided in a second connection module 54.
  • Each of the first and second connecting members 51, 53 may be constructed in any of the manners described above.
  • the connection elements 51, 53 are arranged in the respective connection modules 52, 54 so that they can be connected to a complementary connection module by insertion in a connection direction.
  • the first connection elements 51 are coupled via first coolant lines 60 to a first coolant pump 55, so that the coolant channels in the individual first connection elements 51 of the first connection module 52 are connected in series with respect to the coolant circuit.
  • the first coolant pump 55 may be disposed within or separate from the first connection module 52.
  • the first coolant line 60 passes through a first heat exchanger 62 to dissipate the heat dissipated from the first connecting elements 51.
  • the second connection elements 53 are coupled via second coolant lines 61 to a second coolant pump 56, so that the coolant channels in the individual second connection elements 53 of the second connection module 54 are also connected in series with respect to the coolant circuit.
  • the second coolant pump 56 may be disposed within the second connection module 52 or separately.
  • the second coolant line 61 leads through a second heat exchanger 63 to dissipate the heat dissipated from the second connecting elements 53.
  • non-conductive or sufficiently insulated from the connecting elements coolant lines 60, 61 and a non-conductive coolant are used.
  • electrically insulating liquids such as e.g. Water, oils, fluorinates and the like can absorb a lot of heat while isolating high electrical voltages.
  • connection module 52, 54 of the connection system 50 can be provided with cooling devices or a coolant pump.
  • only one coolant pump 55 or 56 can ensure the circulation of the coolant through both connection modules 52, 54.
  • the coolant pump 55 can then be arranged separately from the connection modules 52, 54 or in one of the two connection modules 52, 54.
  • the connection modules 52, 54 then have as interfaces corresponding, additional separation points in the coolant line (flow and return) for complete separation.

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

When connected, first (2) and second (3) connectors abut each other on a connecting area. One or more of the connectors includes a coolant pipe (8) with one or more access points (9,10) for supplying or draining a coolant. The coolant pipe fits on a contacting element so as to dissipate heat from a contact point between contacting elements (4,6). All access points for the coolant pipe fit outside the connecting area. Independent claims are also included for the following: (1) An electrical connector/high-current connector for producing an electrical connection; (2) A connecting module with one or more electrical connectors.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungseinrichtung und einen Verbinder, insbesondere zum Herstellen von elektrischen Verbindungen zum Führen hoher Ströme.The invention relates to an electrical connection device and a connector, in particular for producing electrical connections for carrying high currents.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Steckverbindungen werden vielfach verwendet. Sie ermöglichen das Anschließen von elektrischen Geräten oder Baugruppen durch manuelles Zusammenfügen von zueinander komplementären Verbindungselementen. Damit das Zusammenfügen ohne großen Kraftaufwand durchgeführt werden kann, werden die notwendigen Steckkräfte möglichst gering ausgelegt. Dies führt jedoch dazu, dass die Kontaktkraft in derartigen Steckverbindungen niedriger ist, als es beispielsweise bei Schraubverbindungen oder Klemmverbindungen der Fall ist.Electrical connectors are widely used. They allow the connection of electrical equipment or assemblies by manually joining mutually complementary fasteners. So that the joining can be performed without much effort, the necessary insertion forces are designed as low as possible. However, this leads to the fact that the contact force in such connectors is lower than, for example, in the case of screwed connections or clamping connections.

Eine geringere Kontaktkraft in Steckverbindungen führt zu einem höheren Übergangswiderstand an der Kontaktstelle, an der bei einem Stromfluss aufgrund des Spannungsabfalls Verlustleistung entsteht. Diese führt zu einer Erwärmung an der Kontaktstelle der Steckverbindung, die zu einer beschleunigten Kontaktdegradation durch eine Oxidation oder Gefügeveränderung der verwendeten Kontaktmaterialien und letztlich zu einer thermischen Zerstörung der Kontakte führen kann.A lower contact force in plug connections leads to a higher contact resistance at the contact point, at which a power flow due to the voltage drop results in power loss. This leads to a heating at the contact point of the connector, which can lead to an accelerated contact degradation by oxidation or structural change of the contact materials used and ultimately to a thermal destruction of the contacts.

Eine Möglichkeit, die Nachteile einer zu starken Erwärmung der Kontaktstelle zu vermeiden, besteht in einer Kühlung des Steckverbinders. Beispielsweise ist in der Druckschrift US 2006/035488 ein luftgekühlter Stecker angegeben, der die Erwärmung der Kontaktstelle reduzieren soll. Der Stecker weist Kühllamellen auf, die mit den Kontakten in thermischer Verbindung stehen. Nachteilig ist, dass die Kühllamellen sich einerseits negativ auf die Baugröße des Steckers auswirken und andererseits eine Isolierung des Steckers erschweren.One way to avoid the disadvantages of excessive heating of the contact point, consists in a cooling of the connector. For example, in the document US 2006/035488 an air-cooled plug specified, which should reduce the heating of the contact point. The plug has cooling fins that are connected to the contacts to be in thermal communication. The disadvantage is that the cooling fins on the one hand have a negative effect on the size of the plug and on the other hand make it difficult to isolate the plug.

Eine bessere Kühlung der Kontaktstelle wird erreicht, wenn die Steckverbindung mit einem flüssigen Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, gekühlt wird. Aus der Druckschrift EP 0 401 640 ist eine solche flüssigkeitsgekühlte Steckverbindung mit komplementären Verbindungselementen bekannt. Beim Zusammenfügen wird sowohl eine elektrische Verbindung als auch eine Kühlmittelverbindung zwischen den Verbindungselementen geschaffen. Die Kühlmittelverbindung besteht im verbundenen Zustand als Kühlmittelleitung durch die Steckverbindung hindurch.Better cooling of the contact point is achieved when the connector is cooled with a liquid coolant, preferably water. From the publication EP 0 401 640 is such a liquid-cooled connector with complementary connecting elements known. When joining both an electrical connection and a coolant connection between the connecting elements is created. The coolant connection is in the connected state as a coolant line through the connector.

Ein Nachteil ist jedoch, dass beim Auftrennen der Steckverbindung neben dem Strompfad auch der Kühlmittelkanal geöffnet wird, so dass vor dem Auftrennen das flüssige Kühlmittel entfernt werden muss.A disadvantage, however, is that when disconnecting the connector in addition to the current path and the coolant channel is opened so that the liquid coolant must be removed before the separation.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verbindungseinrichtung vorzusehen, die eine ausreichende Kühlung an einer Kontaktstelle eines Verbinders aufweist, einen geringen Platzbedarf hat und ohne vorbereitende Maßnahmen zusammengefügt und aufgetrennt werden kann.It is an object of the present invention to provide an improved connection device which has sufficient cooling at a contact point of a connector, has a small footprint and can be assembled and separated without preparatory measures.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Verbinder gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.This object is achieved by a connecting device according to claim 1 and by a connector according to the independent claim.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Verbindungseinrichtung, insbesondere eine Hochstrom-Steckverbindung, vorgesehen. Die Verbindungseinrichtung umfasst einen ersten Verbinder und einen zweiten Verbinder, die jeweils ein Kontaktierungselement aufweisen, um im verbundenen Zustand der Verbinder eine elektrische Verbindung herzustellen. Die Verbinder liegen im verbundenen Zustand an einem Verbindungsbereich aneinander an. Mindestens einer der Verbinder umfasst eine Kühlmittelleitung mit einem oder mehreren Zugängen zum Zu- bzw. Abführen eines Kühlmittels. Die Kühlmittelleitung ist mit dem Kontaktierungselement gekoppelt, um Wärme von einer Kontaktstelle zwischen den Kontaktierungselementen abzuführen. Alle Zugänge der Kühlmittelleitung sind außerhalb des Verbindungsbereiches angeordnet.According to a first aspect, a connecting device, in particular a high-current connector, is provided. The connecting device comprises a first connector and a second connector, each having a contacting element in order to establish an electrical connection in the connected state of the connector. The connectors abut each other in the connected state at a connection area. At least one of the connectors comprises a coolant line with one or more entrances for the supply and removal of a coolant. The coolant line is coupled to the contacting element to dissipate heat from a contact point between the contacting elements. All accesses of the coolant line are arranged outside the connection area.

Eine Idee der Erfindung besteht darin, in mindestens einem der Verbinder für die Verbindungseinrichtung eine Kühlmittelleitung vorzusehen, die durch ein Auftrennen und Zusammenfügen der Verbindungseinrichtung nicht beeinträchtigt wird, so dass unabhängig davon, ob sich die Verbindungseinrichtung in einem verbundenen oder nicht verbundenen Zustand befindet, das Kühlmittel innerhalb des jeweiligen Verbinders verbleibt. Die Kühlmittelleitung ist nahe der Kontaktstelle der Verbindungseinrichtung angeordnet, so dass dort erzeugte Wärme durch ein durch die Kühlmittelleitung bewegtes Kühlmittel abtransportiert wird.One idea of the invention is to provide a coolant line in at least one of the connectors for the connection device, which is not impaired by a separation and joining of the connection device, so that regardless of whether the connection device is in a connected or disconnected state Coolant remains within the respective connector. The coolant line is arranged near the contact point of the connecting device, so that heat generated there is removed by a coolant moved through the coolant line.

Weiterhin kann der erste Verbinder als Buchsenverbinder und der zweite Verbinder als Stiftverbinder ausgebildet sein.Furthermore, the first connector may be formed as a female connector and the second connector as a pin connector.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Kühlmittelleitung in einer separaten Kühleinheit angeordnet, die an dem Kontaktierungselement des mindestens einen Verbinders befestigt ist.According to one embodiment, the coolant line is arranged in a separate cooling unit, which is fastened to the contacting element of the at least one connector.

Der erste Verbinder umfasst ein Gehäuse mit einem darin aufgenommenen Kontaktierungselement, zwischen denen ein Abschnitt der Kühlmittelleitung ausgebildet ist. Das Gehäuse weist einen Durchlass zur Aufnahme des Kontaktierungselementes des zweiten Verbinders auf, wobei der Durchlass so ausgebildet ist, dass er im verbundenen Zustand durch das Kontaktierungselement des zweiten Verbinders gegen ein Austreten des Kühlmittels verschlossen wird. Es ist weiterhin ein Verschlusselement vorgesehen, um den Durchlass im nicht verbundenen Zustand gegen ein Austreten des Kühlmittels zu verschließen.The first connector comprises a housing having a contacting element received therein, between which a portion of the coolant line is formed. The housing has a passage for receiving the contacting element of the second connector, wherein the passage is formed so that it is closed in the connected state by the contacting element of the second connector against leakage of the coolant. It is further provided a closure element to close the passage in the disconnected state against leakage of the coolant.

Weiterhin kann das Verschlusselement mit einem Federelement vorgespannt sein, das das Verschlusselement im nicht verbundenen Zustand gegen einen Anschlag in den Durchlass drückt, um diesen zu verschließen.Furthermore, the closure element may be biased by a spring element which presses the closure element in the non-connected state against a stop in the passage in order to close it.

Das Kontaktierungselement des zweiten Verbinders kann beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen.The contacting element of the second connector may for example have a cylindrical shape.

Der Durchlass kann mit einem Dichtungselement versehen sein, um den Durchlass gegen ein Austreten des Kühlmittels abzudichten.The passage may be provided with a sealing member to seal the passage against leakage of the coolant.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein weiterer Abschnitt der Kühlmittelleitung innerhalb des Kontaktierungselementes ausgebildet.According to a further embodiment, a further section of the coolant line is formed within the contacting element.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein elektrischer Verbinder, insbesondere ein Hochstromstecker, zum Herstellen einer elektrischen Verbindung vorgesehen. Der elektrische Verbinder umfasst ein Kontaktierungselement, um in einem verbundenen Zustand zum Herstellen der elektrischen Verbindung ein weiteres Kontaktierungselement eines weiteren Verbinders zu kontaktieren. Es ist ein Verbindungsbereich vorgesehen, um im verbundenen Zustand an einem entsprechenden weiteren Verbindungsbereich des weiteren Verbinders anzuliegen. Der Verbinder weist weiterhin eine Kühlmittelleitung mit einem oder mehreren Zugängen zum Zu- bzw. Abführen eines Kühlmittels auf. Die Kühlmittelleitung ist mit dem Kontaktierungselement gekoppelt, um Wärme von einer Kontaktstelle an dem Kontaktierungselement abzuführen. Alle Zugänge der Kühlmittelleitung sind außerhalb des Verbindungsbereiches angeordnet.According to a further aspect, an electrical connector, in particular a high-current plug, is provided for establishing an electrical connection. The electrical connector comprises a contacting element for contacting a further contacting element of a further connector in a connected state for establishing the electrical connection. A connection region is provided in order, in the connected state, to abut against a corresponding further connection region of the further connector. The connector further includes a coolant line having one or more ports for supplying and discharging a coolant. The coolant line is coupled to the contacting element to dissipate heat from a contact point on the contacting element. All accesses of the coolant line are arranged outside the connection area.

Weiterhin kann die Kühlmittelleitung in einer separaten Kühleinheit angeordnet sein, die an dem Kontaktierungselement befestigt ist.Furthermore, the coolant line can be arranged in a separate cooling unit, which is attached to the contacting element.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Gehäuse mit einem darin aufgenommenen Kontaktierungselement vorgesehen, zwischen denen ein Abschnitt der Kühlmittelleitung ausgebildet ist, wobei das Gehäuse einen Durchlass zur Aufnahme des Kontaktierungselementes des weiteren Verbinders aufweist. Mit Hilfe eines Verschlusselements kann im nicht verbundenen Zustand der Durchlass gegen ein Austreten des Kühlmittels verschlossen werden.According to one embodiment, a housing is provided with a contacting element accommodated therein, between which a section of the coolant line is formed, wherein the housing has a passage for receiving the contacting element of the further connector. With the aid of a closure element can be closed in the non-connected state, the passage against leakage of the coolant.

Weiterhin kann das Verschlusselement mit einem Federelement vorgespannt sein, das das Verschlusselement im nicht verbundenen Zustand gegen einen Anschlag in den Durchlass drückt.Furthermore, the closure element may be biased by a spring element which presses the closure element in the non-connected state against a stop in the passage.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verbindungsmodul mit dem einen oder den mehreren obigen elektrischen Verbindern vorgesehen, die über Kühlmittelleitungen mit einer Kühlmittelpumpe und einem Wärmetauscher gekoppelt sind.In another aspect, a connection module is provided with the one or more of the above electrical connectors coupled via coolant lines to a coolant pump and a heat exchanger.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • Figs 1a und 1b eine schematische Darstellung einer Steckverbindung, bei der ein Verbindungselement mit einer Kühlmittelleitung versehen ist, in einem verbundenen und einem nicht verbundenen Zustand;
  • Figs 2a und 2b eine schematische Darstellung einer Steckverbindung, bei der zwei komplementäre Verbindungselemente mit Kühlmittelleitungen versehen sind, in einem verbundenen und einem nicht verbundenen Zustand;
  • Figs 3a und 3b eine schematische Darstellung einer Steckverbindung, bei der eine Kühleinheit mit einer Kühlmittelleitung als separates Element auf einem Verbindungselement aufgebracht ist, in einem verbundenen und einem nicht verbundenen Zustand;
  • Figs 4a und 4b eine schematische Darstellung einer Steckverbindung, bei der das Kühlmittel die Kontaktstelle direkt umfließt, in einem verbundenen und einem nicht verbundenen Zustand;
  • Fig. 5 eine Darstellung eines Steckverbindungssystems mit mehreren Steckverbindungen, die jeweils mit einer Kühlmittelpumpe verbunden sind.
Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • FIGS. 1a and 1b a schematic representation of a connector in which a connecting element is provided with a coolant line, in a connected and a non-connected state;
  • FIGS. 2a and 2b a schematic representation of a connector in which two complementary connecting elements are provided with coolant lines, in a connected and a non-connected state;
  • FIGS. 3a and 3b a schematic representation of a connector in which a cooling unit is mounted with a coolant line as a separate element on a connecting element, in a connected and a non-connected state;
  • FIGS. 4a and 4b a schematic representation of a connector in which the coolant flows around the contact point directly, in a connected and a non-connected state;
  • Fig. 5 an illustration of a connector system with multiple connectors, which are each connected to a coolant pump.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente gleicher oder ähnlicher Funktion.In the drawings, like reference numerals designate elements of like or similar function.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

In den Figuren 1a und 1b ist eine Steckverbindung 1 mit einem ersten Verbindungselement (Verbinder) 2 und einem zweiten Verbindungselement 3 in einem zusammengesteckten bzw. zusammengefügten (verbundenen) Zustand (Fig. 1a) und in einem getrennten (nicht verbundenen) Zustand (Fig. 1 b) gezeigt.In the FIGS. 1a and 1b is a connector 1 having a first connector (connector) 2 and a second connector 3 in a mated (connected) state ( Fig. 1a ) and in a separate (unconnected) state ( Fig. 1 b) shown.

Das erste Verbindungselement 2 weist zwei einander gegenüberliegende Kontaktarme 4 auf, die um eine Ausnehmung 5 angeordnet sind. Die Kontaktarme 4 weisen zwei Kontaktierungsbereiche 7 auf, die als gegeneinander gerichtete Erhebungen an den zwei Kontaktarmen 4 angeordnet sind. Das zweite Verbindungselement 3 weist einen Kontaktstift 6 auf.The first connecting element 2 has two mutually opposite contact arms 4, which are arranged around a recess 5. The contact arms 4 have two Contacting areas 7, which are arranged as oppositely directed elevations on the two contact arms 4. The second connecting element 3 has a contact pin 6.

Der Kontaktstift 6 des zweiten Verbindungselementes 3 kann in die Ausnehmung 5 des ersten Verbindungselementes 3 eingeführt werden, so dass die Kontaktierungsbereiche 7 der Kontaktarme 4 an dem Kontaktstift 6 entlang gleiten und im vollständig verbundenen Zustand an jeweiligen Kontaktflächen des Kontaktstiftes 6 anliegen. Die Kontaktarme 4 werden beim Zusammenstecken der beiden Verbindungselemente 2, 3 elastisch ausgelenkt, so dass die Kontaktierungsbereiche 7 mit einer bestimmten Kontaktkraft an die jeweilige Kontaktfläche des Kontaktstiftes 6 gedrückt werden. Dadurch wird in einem Verbindungsbereich eine elektrische Verbindung an einer Kontaktstelle zwischen den Kontaktarmen 4 und dem Kontaktstift 6 der beiden Verbindungselemente 2, 3 hergestellt.The contact pin 6 of the second connection element 3 can be inserted into the recess 5 of the first connection element 3, so that the contacting regions 7 of the contact arms 4 slide along the contact pin 6 and bear against respective contact surfaces of the contact pin 6 in the fully connected state. The contact arms 4 are elastically deflected upon mating of the two connecting elements 2, 3, so that the contacting regions 7 are pressed with a specific contact force against the respective contact surface of the contact pin 6. As a result, an electrical connection is established at a contact point between the contact arms 4 and the contact pin 6 of the two connection elements 2, 3 in a connection region.

Üblicherweise sind die Verbindungselemente 2, 3, d.h. der Abstand zwischen den Kontaktierungsbereichen 7, die Elastizität der Kontaktarme 4 und die Dicke des Kontaktstiftes 6, so ausgelegt, dass ein manuelles Zusammenstecken der beiden Verbindungselemente 2, 3 ohne großen Kraftaufwand möglich ist. Dies begrenzt jedoch die mögliche Kontaktkraft zwischen den Kontaktierungsbereichen 7 und dem Kontaktstift 6.Usually, the connecting elements 2, 3, i. the distance between the contacting regions 7, the elasticity of the contact arms 4 and the thickness of the contact pin 6, designed so that a manual mating of the two connecting elements 2, 3 without great effort is possible. However, this limits the possible contact force between the contacting regions 7 and the contact pin 6.

Die Kontaktkraft an der Kontaktstelle zwischen dem Kontaktierungsbereich 7 und dem Kontaktstift 6 bestimmt maßgeblich den Kontaktwiderstand, der wiederum den Gesamtwiderstand der Steckverbindung im Wesentlichen beeinflusst. Daher entsteht insbesondere an der Kontaktstelle bei einem hohen Stromfluss durch die Steckverbindung eine erhebliche Verlustleistung in Form von Wärme. Damit die Wärme nicht zu einer Degradation oder Zerstörung des Kontaktierungsbereichs 7 und/oder des Kontaktstiftes 6 führt, muss diese daher in geeigneter Weise abgeleitet werden.The contact force at the contact point between the contacting region 7 and the contact pin 6 decisively determines the contact resistance, which in turn essentially influences the total resistance of the plug connection. Therefore, in particular at the contact point at a high current flow through the connector creates a significant power loss in the form of heat. Thus, the heat does not lead to a degradation or destruction of the contacting region 7 and / or the contact pin 6, it must therefore be derived in a suitable manner.

Um die Wärme abzuführen, ist bei der Steckverbindung der Figs 1a und 1b vorgesehen, in dem zweiten Verbindungselement 3 eine Kühleinrichtung zu integrieren, die in Form einer Kühlmittelleitung 8 ausgebildet ist. Die Kühlmittelleitung 8 weist eine Einlassöffnung 9 und eine Auslassöffnung 10 auf, über die das Kühlmittel zugeführt bzw. abgeführt wird. Das Kühlmittel wird beim Betrieb der Steckverbindung 1 durch die Kühlmittelleitung 8 geleitet, so dass im zweiten Verbindungselement befindliche Wärme abgeleitet wird.To dissipate the heat is in the connector of the FIGS. 1a and 1b provided, in the second connecting element 3 to integrate a cooling device, which is designed in the form of a coolant line 8. The coolant line 8 has an inlet opening 9 and an outlet opening 10, via which the coolant is supplied or removed. The coolant is passed during operation of the connector 1 through the coolant line 8, so that located in the second connecting element heat is dissipated.

Die Einlassöffnung 9 und die Auslassöffnung 10 sind so an dem zweiten Verbindungselement 3 angeordnet, dass diese unabhängig von dem Verbindungszustand der Steckverbindung 1 zugänglich sind. D.h., beim Zusammenstecken bzw. Zusammenfügen der Verbindungselemente 2, 3 werden weder die Einlassöffnung 9 noch die Auslassöffnung 10 der in dem zweiten Verbindungselement 3 befindlichen Kühlmittelleitung 8 abgedeckt oder in dem ersten Verbindungselement 2 aufgenommen. Weiterhin wird auch keine Kühlmittelleitung geschaffen, die von dem ersten Verbindungselement 2 zum zweiten Verbindungselement 3 verläuft. Auf diese Weise ist es möglich, die Steckverbindung zu trennen, ohne zuvor den Kühlmittelkreislauf anzuhalten und/oder das Kühlmittel aus dem Verbindungselement 3 abzulassen.The inlet opening 9 and the outlet opening 10 are arranged on the second connecting element 3 such that they are accessible independently of the connection state of the plug connection 1. That is, upon mating of the connectors 2, 3, neither the inlet port 9 nor the outlet port 10 of the coolant pipe 8 located in the second connector 3 is covered or received in the first connector 2. Furthermore, no coolant line is created, which extends from the first connecting element 2 to the second connecting element 3. In this way it is possible to disconnect the connector without first stop the coolant circuit and / or drain the coolant from the connecting element 3.

In der in den Figs 1a und 1b gezeigten Ausführungsform sind die Einlassöffnung 9 und die Auslassöffnung 10 an einer Seitenfläche des zweiten Verbindungselementes 3 angeordnet, die sich im Wesentlichen parallel zu der Richtung des Zusammenfügens der Verbindungselemente 2, 3 erstreckt. Auch ist es möglich, die Einlassöffnung 9 und die Auslassöffnung 10 an jeweils verschiedenen Seitenflächen des zweiten Verbindungselementes 3 bzw. an einer Rückseite des zweiten Verbindungselementes 3, die dem Kontaktstift 6 gegenüber liegt, anzuordnen.In the in the FIGS. 1a and 1b In the embodiment shown, the inlet opening 9 and the outlet opening 10 are arranged on a side surface of the second connecting element 3, which extends substantially parallel to the direction of joining of the connecting elements 2, 3. It is also possible to arrange the inlet opening 9 and the outlet opening 10 on respectively different side surfaces of the second connecting element 3 and on a rear side of the second connecting element 3, which lies opposite the contact pin 6.

Die Kühlmittelleitung 8 kann in dem zweiten Verbindungselement 3 in Schleifen angeordnet sein, so dass sich die Kühlmittelleitung 8 mäanderförmig in dem zweiten Verbindungselement 3 erstreckt. Dadurch wird die Grenzfläche zwischen der Kühlmittelleitung 8 und dem umgebenden Material erhöht, so dass eine bessere Wärmeabführung möglich ist.The coolant line 8 may be arranged in the second connecting element 3 in loops, so that the coolant line 8 extends in a meandering manner in the second connecting element 3. As a result, the interface between the coolant line 8 and the surrounding material is increased, so that a better heat dissipation is possible.

Wie in Figuren 2a und 2b gezeigt ist, können beide Verbindungselemente 2, 3 mit entsprechenden Kühlmittelkanälen 8 ausgestattet sein, so dass eine Kühlung sowohl über den Kontaktstift 6 des zweiten Verbindungselementes 3 als auch über die Kontaktarme 4 des ersten Verbindungselementes 2 erfolgen kann. Die Kühlmittelkanäle 8 können gleichartig oder verschieden ausgebildet sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, nur das erste Verbindungselement 2 mit der Kühleinrichtung zu versehen. Bei Vorsehen nur einer Kühleinrichtung sollte diese in dem Verbindungselement 2, 3 vorgesehen sein, in dem eine bessere Wärmeabführung von der Kontaktstelle zur Kühleinrichtung gewährleistet ist.As in FIGS. 2a and 2b is shown, both connecting elements 2, 3 may be equipped with corresponding coolant channels 8, so that cooling can take place both via the contact pin 6 of the second connecting element 3 and via the contact arms 4 of the first connecting element 2. The coolant channels 8 may be formed identically or differently. Of course, it is also possible to provide only the first connecting element 2 with the cooling device. When only one cooling device is provided, it should be provided in the connecting element 2, 3, in which better heat dissipation from the contact point to the cooling device is ensured.

In den Figuren 3a und 3b ist eine weitere Variante einer Steckverbindung 14 im zusammengesteckten Zustand (Fig. 3a) und im getrennten Zustand (Fig. 3b) gezeigt. In der Steckverbindung 14 der Figuren 3a und 3b ist eine Kühleinrichtung in Form eines separaten Kühlelementes 15 aus einem gut wärmeleitfähigen Material dargestellt. Das Kühlelement 15 ist an einem der Verbindungselemente 2, 3 befestigt, so dass über das Kühlelement 21 Wärme von der Kontaktstelle zwischen dem Kontaktarm 4 und dem Kontaktstift 6 abgeführt werden kann.In the FIGS. 3a and 3b is another variant of a connector 14 in the assembled state ( Fig. 3a ) and in the separated state ( Fig. 3b ). In the connector 14 of FIGS. 3a and 3b a cooling device is shown in the form of a separate cooling element 15 made of a good thermal conductivity material. The cooling element 15 is attached to one of the connecting elements 2, 3, so that heat can be removed from the contact point between the contact arm 4 and the contact pin 6 via the cooling element 21.

Das Kühlelement 15 weist eine Kühlmittelleitung 16 auf, durch die über eine Einlassöffnung 17 Kühlmittel eingeleitet wird und über eine Auslassöffnung 18 Kühlmittel herausgeleitet wird. Die Kühlmittelleitung 16 kann Schleifen aufweisen, um die Grenzfläche zwischen der Kühlmittelleitung 16 und dem Material des Kühlelements 15 zu erhöhen, so dass die Wärmeabfuhr aus dem Material des Kühlelements 15 verbessert wird. Alternativ oder zusätzlich können weitere Maßnahmen zur Vergrößerung der Grenzfläche zwischen der Kühlmittelleitung 16 und dem Material des Kühlelements 15, wie z.B. Lamellen und dergleichen vorgesehen sein.The cooling element 15 has a coolant line 16 through which coolant is introduced via an inlet opening 17 and coolant is led out via an outlet opening 18. The coolant line 16 may have loops to increase the interface between the coolant line 16 and the material of the cooling element 15, so that the heat dissipation from the material of the cooling element 15 is improved. Alternatively or additionally, further measures may be taken to increase the interface between the coolant conduit 16 and the material of the cooling element 15, such as e.g. Slats and the like may be provided.

Das Kühlelement 15 ist mit einem möglichst geringen thermischen Widerstand an dem zweiten Verbindungselement 3 befestigt. Die Befestigung kann z.B. durch Kleben oder eine sonstige mechanische Verbindung wie z.B. durch eine Klemmverbindung oder eine Schraubverbindung 19 erfolgen.The cooling element 15 is attached to the second connecting element 3 with the lowest possible thermal resistance. The attachment may e.g. by gluing or some other mechanical connection, e.g. done by a clamp connection or a screw 19.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Steckverbindung 14, die in den Figuren 3a und 3b gezeigt ist, auch an beiden Verbindungselementen 2, 3 ein entsprechendes Kühlelement 15 tragen.In a further embodiment, the connector 14, which in the FIGS. 3a and 3b is shown, also on both connecting elements 2, 3 carry a corresponding cooling element 15.

In den Figuren 4a und 4b ist eine weitere Steckverbindung 20 dargestellt. Die weitere Steckverbindung 20 umfasst ein erstes Verbindungselement 21, das mit einem komplementären zweiten Verbindungselement 22 verbunden werden kann. Das erste Verbindungselement 21 umfasst ein Gehäuse 23, in dem ein elektrisch leitfähiges Leiterelement 24 fest angeordnet ist. Der Querschnitt des Gehäuses 23 kann kreiszylindrisch oder viereckig sein oder eine sonstige Form aufweisen.In the FIGS. 4a and 4b is another connector 20 shown. The further plug connection 20 comprises a first connection element 21, which can be connected to a complementary second connection element 22. The first connection element 21 comprises a housing 23, in which an electrically conductive conductor element 24 is fixedly arranged. The cross section of the housing 23 may be circular cylindrical or square or have another shape.

Das Leiterelement 24 weist Kontaktarme 25 auf, die jeweils mit einem Kontaktierungsbereich 26 versehen sind. Die Kontaktarme 25 umgeben eine Ausnehmung, in der ein Kontaktstift 29 des zweiten Verbindungselementes im verbundenen Zustand der weiteren Steckverbindung 20 aufgenommen wird. Der Kontaktierungsbereich 26 kontaktiert im verbundenen Zustand der weiteren Steckverbindung 20 den Kontaktstift 29 an einer Kontaktstelle und stellt dadurch die elektrische Verbindung her. Bei der Ausführungsform der Figs. 4a und 4b stellen die Flächen, an denen die Verbindungselemente 21, 22 im verbundenen Zustand aneinander anliegen, den Verbindungsbereich dar.The conductor element 24 has contact arms 25 which are each provided with a contacting region 26. The contact arms 25 surround a recess in which a contact pin 29 of the second connecting element in the connected state the additional connector 20 is received. In the connected state of the further plug connection 20, the contacting region 26 contacts the contact pin 29 at a contact point and thereby establishes the electrical connection. In the embodiment of the Figs. 4a and 4b the surfaces on which the connecting elements 21, 22 abut each other in the connected state represent the connecting region.

In dem Leiterelement 24 ist ein erster Kühlmittelleitungsabschnitt 27 zum Leiten eines Kühlmittels vorgesehen. Ein Zwischenraum zwischen einer Innenwand des Gehäuses 23 und dem Leiterelement 23 dient weiterhin als ein zweiter Kühlmittelleitungsabschnitt 28, durch den das Kühlmittel geleitet wird. Der zweite Kühlmittelleitungsabschnitt 28 kann umlaufend (tangential bezüglich der Verbindungsrichtung) oder nur an bestimmten Bereichen vorgesehen sein. Vorzugsweise wird ein Teil des zweiten Kühlmittelleitungsabschnittes 28 zwischen dem Gehäuse 23 und einem oder mehreren der Kontaktarme 25 ausgebildet, um die an der Kontaktstelle erzeugte Wärme möglichst effizient abführen zu können. Der erste Kühlmittelleitungsabschnitt 27 und der zweite Kühlmittelleitungsabschnitt 28 sind Teile der Kühlmittelleitung, durch die ein Kühlmittel geleitet wird, um an der Kontaktstelle entstehende Wärme abzuführen. Die Flussrichtung des Kühlmittels in den Kühlmittelleitungsabschnitten 27, 28 ist im Wesentlichen beliebig.In the conductor element 24, a first coolant line section 27 is provided for conducting a coolant. A clearance between an inner wall of the housing 23 and the conductor member 23 further serves as a second coolant passage portion 28 through which the coolant is passed. The second coolant line section 28 may be provided circumferentially (tangentially with respect to the connection direction) or only at certain areas. Preferably, a part of the second coolant conduit section 28 is formed between the housing 23 and one or more of the contact arms 25 in order to be able to dissipate the heat generated at the contact point as efficiently as possible. The first coolant conduit section 27 and the second coolant conduit section 28 are portions of the coolant conduit through which a coolant is directed to remove heat generated at the contact site. The flow direction of the coolant in the coolant pipe sections 27, 28 is substantially arbitrary.

Das Gehäuse 23 weist einen Durchlass in Form einer Aufnahmeöffnung 34 auf, durch die der Kontaktstift 29 des zweiten Verbindungselementes 22 beim Zusammenstecken der Verbindungselemente 21, 22 in die Ausnehmung aufgenommen werden kann. Die Aufnahmeöffnung 34 weist im Wesentlichen den Querschnitt des Kontaktstiftes 29 auf, so dass der Kontaktstift 29 mit wenig Spiel in der Aufnahmeöffnung 34 aufgenommen werden kann. Die Aufnahmeöffnung 34 kann weiterhin mit einem Dichtungselement 35 versehen sein, um die Aufnahmeöffnung 34 gegen einen Kühlmittelverlust abzudichten, wenn der Kontaktstift 29 darin aufgenommen ist.The housing 23 has a passage in the form of a receiving opening 34, through which the contact pin 29 of the second connecting element 22 during mating of the connecting elements 21, 22 can be received in the recess. The receiving opening 34 has substantially the cross section of the contact pin 29, so that the contact pin 29 can be received in the receiving opening 34 with little play. The receiving opening 34 may be further provided with a sealing member 35 to seal the receiving opening 34 against loss of coolant when the contact pin 29 is received therein.

Der Kontaktstift 29 reicht im verbundenen Zustand der weiteren Steckverbindung 20 durch die Aufnahmeöffnung 34 zwischen die Kontaktarme 25, so dass die Kontaktierungsbereiche 26 der Kontaktarme 25 den Kontaktstift 29 kontaktieren und diese mit einer bestimmten Kontaktkraft seitlich (bezüglich der Verbindungsrichtung) auf den Kontaktstift 29 drücken. Die Kontaktkraft kann beispielsweise durch eine elastische Auslenkung der Kontaktarme 25 bei aufgenommenem Kontaktstift 29 erzeugt werden.The contact pin 29 extends in the connected state of the further connector 20 through the receiving opening 34 between the contact arms 25 so that the contacting portions 26 of the contact arms 25 contact the contact pin 29 and press them with a certain contact force laterally (with respect to the connection direction) on the contact pin 29. The contact force can be generated, for example, by an elastic deflection of the contact arms 25 when the contact pin 29 is received.

Um im getrennten Zustand der weiteren Steckverbindung 20 ein Ausströmen von in der Kühlmittelleitung vorhandenen Kühlmittels zu vermeiden, ist ein Verschlusselement 36 vorgesehen, das einen Verschlussabschnitt 37 und einen Anschlag 38 aufweist. Das Verschlusselement 36 dient als ein Verschluss für die Aufnahmeöffnung im getrennten Zustand der weiteren Steckverbindung 20.In order to prevent leakage of coolant present in the coolant line in the separated state of the further connector 20, a closure element 36 is provided which has a closure portion 37 and a stop 38. The closure element 36 serves as a closure for the receiving opening in the separated state of the further connector 20.

Der Verschlussabschnitt 37 wird mithilfe einer Feder 39 in die Aufnahmeöffnung 34 des Gehäuses 23 gedrückt, wobei der Anschlag 38 des Verschlusselementes 36 gewährleistet, dass das Verschlusselement 36 in dem Gehäuse 23 verbleibt. Der Anschlag 38 kann im nicht gekoppelten Zustand der weiteren Steckverbindung 20 beispielsweise durch ein geeignetes Rückhalteelement an dem Leiterelement 24 anliegen. Alternativ kann der Kontaktierungsbereich 26 eines oder beider Kontaktarme 25 als Rückhalteelement für das Verschlusselement 36 dienen.The closure portion 37 is pressed by means of a spring 39 into the receiving opening 34 of the housing 23, wherein the stop 38 of the closure element 36 ensures that the closure element 36 remains in the housing 23. The stop 38 can rest in the non-coupled state of the further connector 20, for example by a suitable retaining element on the conductor element 24. Alternatively, the contacting region 26 of one or both contact arms 25 can serve as a retaining element for the closure element 36.

Die Feder 39 ist zwischen dem Verschlusselement 36 und einer Haltekante 40 an dem Leiterelement 24 angeordnet und vorzugsweise vorgespannt. Die Haltekante 40 kann beispielsweise durch eine stufige Vergrößerung des Querschnittes des ersten Kühlmittelleitungsabschnittes 27 gebildet sein.The spring 39 is arranged between the closure element 36 and a retaining edge 40 on the conductor element 24 and preferably biased. The retaining edge 40 may be formed, for example, by a stepped enlargement of the cross section of the first coolant conduit section 27.

Beim Zusammenstecken der Verbindungselemente 21, 22 drückt eine Stirnfläche des Kontaktstiftes 29 auf eine Stirnfläche des Verschlusselementes 36 und drückt dieses in die Ausnehmung des ersten Verbindungselementes 21 gegen die von der Feder 39 ausgeübte Federkraft. Dabei liegen die Stirnflächen bündig aneinander an. Dadurch ersetzt der Kontaktstift 29 das Verschlusselement 36 in der Aufnahmeöffnung 34 des Gehäuses 23, wobei zu keinem Zeitpunkt Kühlmittel aus dem Gehäuse 23 durch die Aufnahmeöffnung 34 ausströmen kann. Alternativ können die Stirnflächen des Verschlusselementes 36 und des Kontaktstiftes 29 mit einer zueinander komplementären Topologie versehen sein, insbesondere komplementäre konisch Formen aufweisen, um beim Zusammenstecken ein Abrutschen der Stirnflächen voneinander zu vermeiden.When mating the connecting elements 21, 22 presses an end face of the contact pin 29 on an end face of the closure element 36 and pushes it into the recess of the first connecting element 21 against the force exerted by the spring 39 spring force. The faces are flush with each other. As a result, the contact pin 29 replaces the closure element 36 in the receiving opening 34 of the housing 23, wherein at no time can coolant flow out of the housing 23 through the receiving opening 34. Alternatively, the end faces of the closure element 36 and the contact pin 29 may be provided with a mutually complementary topology, in particular complementary conical shapes, in order to avoid slipping of the end faces when mating.

Vorzugsweise ist das Verschlusselement 36 ebenso wie das Gehäuse 23 aus einem nicht elektrisch leitenden Material ausgebildet, so dass eine ausreichende Isolierung im getrennten Zustand der weiteren Steckverbindung 20 erreicht werden kann.Preferably, the closure element 36 as well as the housing 23 is formed of a non-electrically conductive material, so that a sufficient isolation in the disconnected state of the further connector 20 can be achieved.

In Fig. 5 ist ein Verbindungssystem 50 mit mehreren Steckverbindungen vorgesehen. Erste Verbindungselemente 51 sind in einem ersten Verbindungsmodul 52 und zweite Verbindungselemente 53 sind in einem zweiten Verbindungsmodul 54 vorgesehen. Jedes der ersten und zweiten Verbindungselemente 51, 53 kann in einer der zuvor beschriebenen Weisen aufgebaut sein. Die Verbindungselemente 51, 53 sind in den jeweiligen Verbindungsmodulen 52, 54 so angeordnet, dass sie mit einem komplementären Verbindungsmodul durch Stecken in einer Verbindungsrichtung verbindbar sind.In Fig. 5 a connection system 50 is provided with multiple connectors. First connection elements 51 are provided in a first connection module 52 and second connection elements 53 are provided in a second connection module 54. Each of the first and second connecting members 51, 53 may be constructed in any of the manners described above. The connection elements 51, 53 are arranged in the respective connection modules 52, 54 so that they can be connected to a complementary connection module by insertion in a connection direction.

Die ersten Verbindungselemente 51 sind über erste Kühlmittelleitungen 60 mit einer ersten Kühlmittelpumpe 55 gekoppelt, so dass die Kühlmittelkanäle in den einzelnen ersten Verbindungselementen 51 des ersten Verbindungsmoduls 52 bezüglich des Kühlmittelkreislaufs seriell verbunden sind. Die erste Kühlmittelpumpe 55 kann innerhalb des ersten Verbindungsmoduls 52 oder separat davon angeordnet sein. Die erste Kühlmittelleitung 60 führt durch einen ersten Wärmetauscher 62, um die aus den ersten Verbindungselementen 51 abgeführte Wärme abzuleiten.The first connection elements 51 are coupled via first coolant lines 60 to a first coolant pump 55, so that the coolant channels in the individual first connection elements 51 of the first connection module 52 are connected in series with respect to the coolant circuit. The first coolant pump 55 may be disposed within or separate from the first connection module 52. The first coolant line 60 passes through a first heat exchanger 62 to dissipate the heat dissipated from the first connecting elements 51.

Die zweiten Verbindungselemente 53 sind über zweite Kühlmittelleitungen 61 mit einer zweiten Kühlmittelpumpe 56 gekoppelt, so dass die Kühlmittelkanäle in den einzelnen zweiten Verbindungselementen 53 des zweiten Verbindungsmoduls 54 bezüglich des Kühlmittelkreislaufs ebenfalls seriell verbunden sind. Die zweite Kühlmittelpumpe 56 kann innerhalb des zweiten Verbindungsmoduls 52 oder separat davon angeordnet sein. Die zweite Kühlmittelleitung 61 führt durch einen zweiten Wärmetauscher 63, um die aus den zweiten Verbindungselementen 53 abgeführte Wärme abzuleiten.The second connection elements 53 are coupled via second coolant lines 61 to a second coolant pump 56, so that the coolant channels in the individual second connection elements 53 of the second connection module 54 are also connected in series with respect to the coolant circuit. The second coolant pump 56 may be disposed within the second connection module 52 or separately. The second coolant line 61 leads through a second heat exchanger 63 to dissipate the heat dissipated from the second connecting elements 53.

Um eine ausreichende elektrische Isolierung zwischen den einzelnen Verbindungselementen 51, 52 eines Verbindungsmoduls 52, 54 zu gewährleisten, werden vorzugsweise nicht leitende oder ausreichend von den Verbindungselementen isolierte Kühlmittelleitungen 60, 61 und ein nicht leitfähiges Kühlmittel verwendet. Insbesondere elektrisch isolierende Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser, Öle, Fluorinerte und dgl. können viel Wärme aufnehmen und gleichzeitig hohe elektrische Spannungen isolieren.In order to ensure sufficient electrical insulation between the individual connecting elements 51, 52 of a connecting module 52, 54, preferably non-conductive or sufficiently insulated from the connecting elements coolant lines 60, 61 and a non-conductive coolant are used. In particular, electrically insulating liquids, such as e.g. Water, oils, fluorinates and the like can absorb a lot of heat while isolating high electrical voltages.

Abweichend von dem in Fig. 5 gezeigten Aufbau kann auch nur ein Verbindungsmodul 52, 54 des Verbindungssystems 50 mit Kühleinrichtungen bzw. einer Kühlmittelpumpe versehen sein.Notwithstanding the in Fig. 5 As shown, only one connection module 52, 54 of the connection system 50 can be provided with cooling devices or a coolant pump.

Gemäß einer weiteren Alternative kann auch nur eine Kühlmittelpumpe 55 oder 56 die Zirkulation der Kühlflüssigkeit durch beide Verbindungsmodule 52, 54 gewährleisten. Die Kühlmittelpumpe 55 kann dann separat von den Verbindungsmodulen 52, 54 oder in einem der beiden Verbindungsmodule 52, 54 angeordnet sein. Die Verbindungsmodule 52, 54 weisen dann als Schnittstellen entsprechende, zusätzliche Trennstellen in der Kühlmittelleitung (Vor- und Rücklauf) zur vollständigen Abtrennung auf.According to a further alternative, only one coolant pump 55 or 56 can ensure the circulation of the coolant through both connection modules 52, 54. The coolant pump 55 can then be arranged separately from the connection modules 52, 54 or in one of the two connection modules 52, 54. The connection modules 52, 54 then have as interfaces corresponding, additional separation points in the coolant line (flow and return) for complete separation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Steckverbindungconnector
22
erstes Verbindungselementfirst connecting element
33
zweites Verbindungselementsecond connecting element
44
Kontaktarmcontact
55
Ausnehmungrecess
66
Kontaktstiftpin
77
Kontaktierungsbereichcontacting
88th
KühlmittelleitungCoolant line
99
Einlassöffnunginlet port
1010
Auslassöffnungoutlet
1414
Steckverbindungconnector
1515
Kühlelementcooling element
1616
KühlmittelleitungCoolant line
1717
Einlassöffnunginlet port
1818
AuslassöffungAuslassöffung
1919
Schraubverbindungscrew
2020
Steckverbindungconnector
2121
erstes Verbindungselementfirst connecting element
2222
zweites Verbindungselementsecond connecting element
2323
Gehäusecasing
2424
Leiterelementconductor element
2525
Kontaktarmecontact arms
2626
Kontaktierungsbereichcontacting
2727
erster Kühlmittelleitungsabschnittfirst coolant line section
2828
zweiter Kühlmittelleitungsabschnittsecond coolant line section
2929
Kontaktstiftpin
3434
Aufnahmeöffnungreceiving opening
3535
Dichtungselementsealing element
3636
Verschlusselementclosure element
3737
Verschlussabschnittclosure portion
3838
Anschlagattack
3939
Federfeather
5050
Verbindungssystemconnection system
5151
erstes Verbindungselementfirst connecting element
5252
erstes Verbindungsmodulfirst connection module
5353
zweite Verbindungselementesecond connecting elements
5454
zweites Verbindungsmodulsecond connection module
5555
erste Kühlmittelpumpefirst coolant pump
5656
zweite Kühlmittelpumpesecond coolant pump
5050
erste Kühlmittelleitungfirst coolant line
6161
zweite Kühlmittelleitungsecond coolant line
6262
erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
6363
zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger

Claims (13)

Verbindungseinrichtung (1 ;20), insbesondere eine Hochstrom-Steckverbindung, mit einem ersten Verbinder (2;21) und einem zweiten Verbinder (3;22), die jeweils ein Kontaktierungselement (4, 6; 25,29) aufweisen, um im verbundenen Zustand der Verbinder eine elektrische Verbindung herzustellen;
wobei die Verbinder (2; 21, 3;22) im verbundenen Zustand an einem Verbindungsbereich aneinander anliegen;
wobei mindestens einer der Verbinder (2; 21, 3; 22) eine Kühlmittelleitung (8; 27, 28) mit einem oder mehreren Zugängen (9,10) zum Zu- bzw. Abführen eines Kühlmittels umfasst;
wobei die Kühlmittelleitung (8; 27, 28) an dem Kontaktierungselement vorgesehen ist, um Wärme von einer Kontaktstelle zwischen den Kontaktierungselementen (4, 6; 24, 29) abzuführen;
gekennzeichnet dadurch, dass
alle Zugänge (9, 10) der Kühlmittelleitung (8; 27, 28) außerhalb des Verbindungsbereiches angeordnet sind.Connecting device (1; 20), in particular a high-current connector, having a first connector (2; 21) and a second connector (3; 22), each having a contacting element (4,6; Condition of the connector to make an electrical connection;
said connectors (2; 21, 3; 22) abutting against each other at a connecting portion in the connected state;
wherein at least one of said connectors (2; 21, 3; 22) comprises a coolant line (8; 27, 28) having one or more ports (9, 10) for supplying and discharging a coolant;
wherein the coolant conduit (8; 27, 28) is provided on the contacting element to dissipate heat from a contact point between the contacting elements (4, 6, 24, 29);
characterized in that
all the inlets (9, 10) of the coolant line (8; 27, 28) are arranged outside the connection region. Verbindungseinrichtung (1; 29) nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der erste Verbinder (2; 21) als Buchsenverbinder und der zweite Verbinder als Stiftverbinder (3; 22) ausgebildet ist.Connecting device (1; 29) according to claim 1, characterized in that the first connector (2; 21) is formed as a female connector and the second connector as a pin connector (3; 22). Verbindungseinrichtung (1; 20) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Kühlmittelleitung (8; 27, 28) in einer separaten Kühleinheit angeordnet ist, die an dem Kontaktierungselement (4, 6; 24, 29) des mindestens einen Verbinders (2, 3; 21, 22) befestigt ist.Connecting device (1; 20) according to Claim 1 or 2, characterized in that the coolant line (8; 27, 28) is arranged in a separate cooling unit which is connected to the contacting element (4, 6; 24, 29) of the at least one connector (8). 2, 3, 21, 22) is attached. Verbindungseinrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass der erste Verbinder (21) ein Gehäuse (23) mit einem darin aufgenommenen Kontaktierungselement (24) umfasst, wobei zwischen dem Gehäuse (23) und dem Kontaktierungselement (24) ein Abschnitt der Kühlmittelleitung (28) ausgebildet ist,
wobei das Gehäuse (23) einen Durchlass zur Aufnahme des Kontaktierungselementes (29) des zweiten Verbinders (22) aufweist,
wobei der Durchlass (34) so ausgebildet ist, dass er im verbundenen Zustand durch das Kontaktierungselement (29) des zweiten Verbinders (22) gegen ein Austreten des Kühlmittels verschlossen wird und
wobei ein Verschlusselement (36) vorgesehen ist, um den Durchlass (34) im nicht verbundenen Zustand gegen ein Austreten des Kühlmittels zu verschließen.Connecting device (20) according to claim 1 or 2 , characterized in that the first connector (21) comprises a housing (23) having a contacting element (24) received therein, wherein between the housing (23) and the contacting element (24) has a portion the coolant line (28) is formed,
the housing (23) having a passage for receiving the contacting element (29) of the second connector (22),
wherein the passage (34) is formed so that it is closed in the connected state by the contacting element (29) of the second connector (22) against leakage of the coolant, and
wherein a closure member (36) is provided to close the passage (34) in the disconnected state against leakage of the coolant. Verbindungseinrichtung (20) nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass das Verschlusselement (36) mit einem Federelement (39) vorgespannt ist, das das Verschlusselement (36) im nicht verbundenen Zustand gegen einen Anschlag in den Durchlass (34) drückt, um diesen zu verschließen.Connecting device (20) according to claim 4, characterized in that the closure element (36) is biased with a spring element (39) which presses the closure element (36) in the non-connected state against a stop in the passage (34) to this close. Verbindungseinrichtung (20) nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, dass das Kontaktierungselement (29) des zweiten Verbinders (22) eine zylindrische Form aufweist.Connecting device (20) according to claim 4 or 5, characterized in that the contacting element (29) of the second connector (22) has a cylindrical shape. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass der Durchlass (34) mit einem Dichtungselement (35) versehen ist, um den Durchlass (34) gegen ein Austreten des Kühlmittels abzudichten.Connecting device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the passage (34) is provided with a sealing element (35) to seal the passage (34) against leakage of the coolant. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass ein weiterer Abschnitt (27) der Kühlmittelleitung innerhalb des Kontaktierungselementes (24) ausgebildet ist.Connecting device according to one of claims 4 to 7, characterized in that a further section (27) of the coolant line is formed within the contacting element (24). Elektrischer Verbinder, insbesondere ein Hochstromstecker, zum Herstellen einer elektrischen Verbindung, umfassend: - ein Kontaktierungselement, um in einem verbundenen Zustand zum Herstellen der elektrischen Verbindung ein weiteres Kontaktierungselement eines weiteren Verbinders zu kontaktieren; - ein Verbindungsbereich, der vorgesehen ist, um im verbundenen Zustand an einem entsprechenden weiteren Verbindungsbereich des weiteren Verbinders anzuliegen; und
eine Kühlmittelleitung (8; 27, 28) mit einem oder mehreren Zugängen (9, 10) zum Zu- bzw. Abführen eines Kühlmittels; wobei die Kühlmittelleitung (8; 27, 28) an dem Kontaktierungselement vorgesehen ist, um Wärme von einer Kontaktstelle an dem Kontaktierungselement (4, 6; 24, 29) abzuführen;
gekennzeichnet dadurch, dass
alle Zugänge der Kühlmittelleitung (8; 27, 28) außerhalb des Verbindungsbereiches angeordnet sind.An electrical connector, in particular a high-current plug, for establishing an electrical connection, comprising: a contacting element for contacting a further contacting element of a further connector in a connected state for establishing the electrical connection; a connection region, which is provided to be in the connected state at a corresponding further connection region of the further connector; and
a coolant line (8; 27, 28) having one or more access points (9, 10) for supplying and discharging a coolant; wherein the coolant conduit (8; 27, 28) is provided on the contacting element for removing heat from a contact point on the contacting element (4, 6; 24, 29);
characterized in that
all accesses of the coolant line (8; 27, 28) are arranged outside the connection region. Verbinder (2, 3) nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass
die Kühlmittelleitung (8; 27, 28) in einer separaten Kühleinheit angeordnet ist, die an dem Kontaktierungselement befestigt ist.Connector (2, 3) according to claim 9, characterized in that
the coolant line (8; 27, 28) is arranged in a separate cooling unit which is fastened to the contacting element. Verbinder (21) nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass
ein Gehäuse (23) mit einem darin aufgenommenen Kontaktierungselement (24) vorgesehen ist, zwischen denen ein Abschnitt (28) der Kühlmittelleitung ausgebildet ist,
wobei das Gehäuse (23) einen Durchlass (34) zur Aufnahme des Kontaktierungselementes (29) des weiteren Verbinders (22) aufweist,
wobei ein Verschlusselement (36) vorgesehen ist, um im nicht verbundenen Zustand den Durchlass (34) gegen ein Austreten des Kühlmittels zu verschließen.Connector (21) according to claim 9, characterized in that
a housing (23) is provided with a contacting element (24) received therein, between which a section (28) of the coolant line is formed,
wherein the housing (23) has a passage (34) for receiving the contacting element (29) of the further connector (22),
wherein a closure member (36) is provided to close the passage (34) against leakage of the coolant in the disconnected state. Verbinder nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass das Verschlusselement (36) mit einem Federelement (39) vorgespannt ist, das das Verschlusselement (36) im nicht verbundenen Zustand gegen einen Anschlag in den Durchlass drückt.A connector according to claim 11, characterized in that the closure element (36) is biased with a spring element (39) which presses the closure element (36) in the non-connected state against a stop in the passage. Verbindungsmodul (52, 54) mit einem oder mehreren elektrischen Verbindern (51, 53) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die über Kühlmittelleitungen (60, 61) mit einer Kühlmittelpumpe (55, 56) und einem Wärmetauscher (62,63) gekoppelt sind.A connection module (52, 54) having one or more electrical connectors (51, 53) according to any one of claims 9 to 12 coupled via coolant lines (60, 61) to a coolant pump (55, 56) and a heat exchanger (62, 63) are.
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