CN109075478A - 具有冷却的接触元件的插拔连接件 - Google Patents

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Abstract

一种用于与相对插拔连接件(40)相连的插拔连接件(3)，其具有用于与相对插拔连接件(40)的对应的相对接触元件(400)电气接触的接触元件(31,32)。此接触元件(31,32)具有用于与相对插拔连接件(40)的相对接触元件(400)接触的接触区段(310)以及用于连接用于传递电流的负载导线(21,22)的杆状区段(312)。通道(317)在接触元件(31,32)内延伸，借助此通道能够流体连接至少一个冷却剂导管(23‑26)，从而引导冷却剂经过接触元件(31,32)。由此方式提供具有接触元件的插拔连接件，此接触元件可具有大的导电能力从而例如用于为电动汽车充电的充电***中。

Description

具有冷却的接触元件的插拔连接件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于与相对插拔连接件相连的插拔连接件。
背景技术
此类插拔连接件包含用于与相对插拔连接件的对应的相对接触元件电气接触的接触元件。接触元件具有用于与相对插拔连接件的相对接触元件接触的接触区段和用于连接用于传递电流的负载导线的杆状区段。
此种插拔连接件可尤其用作用于为电驱动汽车(也称作电动汽车)充电的充电插头或充电插座。在此情况下，电缆例如一方面连接在充电站上，另一方面承载充电插头形式的插拔连接件，此插头能够***汽车上的呈充电插座形式的对应的相对插拔连接件中，从而由此方式在充电站与汽车之间建立电气连接。
原则上，充电电流可作为直流电流或作为交流电流传输，其中，直流电流形式的充电电流尤其具有大的、例如大于200A的或甚至大于300A或者甚至350A的充电电流，并且可能导致电缆以及与电缆相连的插拔连接件的变热。
由DE 10 2010 007 975 B4中已知的充电电缆具有冷却剂导管，其具有用于冷却剂的输入导管和回流导管并因此实现了冷却剂在充电电缆内的来回流动。DE 10 2010 007975 B4中的冷却剂导管在此用于导出在汽车的能量存储器上产生的热量损耗，但也还用于冷却电缆。
在用于为电动汽车充电的充电***中，当充电插头***充电插座中时，不仅在电缆上、而且在充电插头以及尤其在充电插头内部例如在接触元件上产生热量，其中，借助电缆使充电插头例如与充电站相连，通过接触元件与例如在电动汽车上的充电插座侧的对应的相对接触元件建立电气接触。此种由导电金属材料、例如由铜材制成的接触元件在充电电流流经接触元件时变热，其中，原则上根据待传递的充电电流设计接触元件尺寸，使得接触元件具有足够的导电能力并限制接触元件的发热。在此，接触元件设计得越大，能够传递的充电电流则越大。
但是，由于由此引起的空间需求、重量和成本，限制了随着充电电流的增长而进行的接触元件大小的升级。因此，存在以下需求，借助尺寸相对小的接触元件传递大的充电电流。
在由WO 2015/119791 A1已知的用于为电动汽车充电的充电***中，在充电电缆内部引导冷却剂导管，通过此冷却剂导管也能够导出连接到充电电缆上的插拔连接件的区域内的热量。
在由US 8,835,782已知的接触元件中，在接触元件的杆上设置冷却片。
发明内容
本发明的目的在于，提供具有接触元件的插拔连接件，此接触元件具有大的导电能力从而例如用于为电动汽车充电的充电***中。
此目的通过具有权利要求1的特征的主体实现。
据此，插拔连接件具有在接触元件内延伸的通道，至少一个冷却剂导管能够与此通道流体连接，从而引导冷却剂经过接触元件。
通过在接触元件内设置通道，可使冷却剂直接经过接触元件传导。由此方式在插拔连接件运行时在传导电流时通过接触元件产生热量的位置处直接提供冷却。
如果插拔连接件例如构造为充电插头并且在接触元件上连接用于传递充电电流、例如直流电流的负载导线，那么，在充电过程中则引起接触元件处变热。通过使冷却剂能够引导穿过接触元件的通道，可吸收接触元件上的热量并从接触元件导出，这实现了接触元件在具有大的导电能力的同时尺寸相对小。
接触元件优选由金属制成并且具有一件式的主体，此主体构成例如呈接触插座或接触件形式的接触区段以及杆状区段。在此一件式的主体中成型通道，例如通过在主体中设置孔而成型。此通道因此在主体内部延伸，从而能够引导冷却剂经过主体并因此阻碍主体变热。
接触元件可例如具有基本为柱状的基础形状。相应地，将负载导线连接到接触元件上的杆状区段也可柱状地成型，从而负载导线例如能够***杆状区段中或者插到杆状区段上，从而与接触元件电气接触。
在此情况下，通道可例如与杆状区段同轴地延伸，从而通道在接触元件中轴向延伸并且冷却剂因此能够沿着纵向流经接触元件。
通道提供了用于冷却剂的封闭的引导，从而冷却剂能够通过与通道流体相连的冷却剂导管引入通道中，并且通过另一与通道流体相连的冷却剂导管从通道中导出。因此，通过通道提供了冷却剂流，借助此冷却剂流吸收接触元件上的热量并以传导的形式导出。
通道可例如具有第一末端和第二末端，第一冷却剂导管能够与第一末端流体连接，第二冷却剂导管能够与第二末端流体连接。通道构造以用于在第一末端和第二末端之间引导冷却剂，从而能够借助通道在接触元件内部提供流体路径，并从而借助冷却剂流经接触元件。
为了连接第一冷却剂导管，接触元件可例如具有安装支柱，其径向上在杆状区段内部延伸。安装支柱可例如与杆状区段同轴，其中，杆状区段例如构成空心柱体，并且冷却剂导管能够插在径向靠外的杆状区段和径向靠内的安装支柱之间的间隙中，从而由此方式在冷却剂导管和在安装支柱内部延伸的通道之间建立流体连接。
通过与安装支柱相连的第一冷却剂导管，可例如输入冷却剂。此第一冷却剂导管在此可例如在负载导线的能够导电的导体外皮内部延伸，从而冷却剂导管能够在负载导线内部引导并因此也吸收负载导线上的热量。为了将负载导线与敷设在其内的冷却剂导管连接到接触元件上，负载导线的导体外皮例如插到接触元件的杆状区段上并例如通过套管元件与杆状区段挤压。与此不同，冷却剂导管则安装到安装支柱上并通过其与在接触元件之内延伸的通道流体连接。
为了提供冷却剂循环，优选在接触元件上安装连接元件，其与通道流体连接并且能够连接到第二冷却剂导管上。第二冷却剂导管可例如用于导出冷却剂，从而通过第一冷却剂导管输入冷却剂并通过第二冷却剂导管输出冷却剂，以提供冷却剂循环。
连接元件能够由塑料或金属制成。连接元件可例如具有L形件的形状，其中成型有与接触元件的通道流体连接并因此能够从通道中导出冷却剂的流体通道。
在一种设计方案中，插拔连接件与电缆相连，在电缆中引导连接到接触元件上的负载导线和至少一个冷却剂导管。如果插拔接触件例如构造为充电插头，那么，电缆则可建立例如与充电站的连接，从而插拔接触件能够与例如呈电动汽车侧面上的充电插座的形式的对应的相对插拔连接件插接，以由此方式建立充电站和电动汽车之间的电气连接，从而为电动汽车的电池充电。
在一种实施形式中，负载导线能够具有导电的导体外皮，在此导体外皮内部引导冷却剂导管。导体外皮可例如通过铜丝织物(或者铜制软线)实现并用于传递充电电流。通过使冷却剂导管在导体外皮内部同轴地延伸，可通过在冷却剂导管内流动的冷却剂直接从负载导线吸收热量，从而至少降低沿着负载导线的变热。通过使冷却剂流经设置在负载导线内部的冷却剂导管而且也流经与负载导线相连的接触元件，可既在负载导线上、又在与负载导线相连的接触元件上提供散热。
导体外皮可例如插在接触元件的杆状区段上，从而杆状区段能够在周长上至少部分地围绕导体外皮。导体外皮因此与杆状区段电接触，其中，例如通过与杆状区段挤压的套管元件能够保证此链接。
负载导线的导体外皮插在杆状区段上，而在负载导线的导体外皮中引导的冷却剂导管则优选插在与杆状区段同轴的、径向靠内的安装支柱上，并由此方式连接到接触元件上。通过安装支柱，冷却剂导管与在接触元件内延伸的通道流体连接，从而冷却剂能够通过冷却剂导管流入通道中。
为了提供冷却剂循环，在通道中优选引入另一冷却剂导管，其在负载导线外部延伸并因此独立于负载导线地设置在电缆中。此另外的冷却剂导管同样连接到接触元件上并与通道流体相连，从而通过此另外的冷却剂导管例如能够从接触元件的通道导出冷却剂。
用于冷却的冷却剂可例如为气态或液态的。例如能够使用导入通道中并从通道中导出的空气流进行冷却，从而由此方式提供冷却循环。
在此所述类型的插拔连接件例如能够用作在用于为电动汽车充电的充电***中的充电插头或充电插座。此种插拔连接件例如能够布置在充电电缆上并通过充电电缆与充电站相连。此类充电插头可例如***电动汽车侧的充电插座中，从而在充电站与电动汽车之间传递充电电流。
附图说明
基于本发明的构思在下文中根据附图中所述的实施例进行进一步说明。其中示出：
图1示出了用于为电动汽车充电的充电***的示图；
图2示出了呈充电插头形式的插拔连接件的示图；
图3示出了插拔连接件的包含两个接触元件的子部件的示图；
图4示出了插拔连接件的单独的示图；
图5示出了插拔连接件的单独的分解示图；
图6示出了沿着图5中线A-A的剖视图；并且
图7示出了沿着图5中的线A-A的另一剖视图。
具体实施方式
图1示出了用于为电驱动的、也称作电动汽车的汽车4充电的充电站1。充电站1设计用于提供交流电流或者直流电流形式的充电电流，并且充电站具有电缆2，其以一个末端201与充电站1相连，并且以另一末端200与充电插头形式的插拔连接件3相连。
如根据图2的放大视图中可见，插拔连接件3在壳体30上具有插拔区段300,301，借助此插拔区段能够将插拔连接件3与汽车4上的充电插座形式的对应的相对插拔连接件40插接。由此方式，能够使充电站1与汽车4电气连接，从而将充电电流从充电站1传导至汽车4。
为了例如在所谓的快速充电过程期间实现对电动汽车4顺畅的充电，传递的充电电流具有大的、例如大于200A、必要时甚至在350A或以上的数量等级的电流强度。由于此种高充电电流，导致电缆2以及插拔连接件3和充电插座40处的热力损耗，这可能引起电缆2、插拔连接件3和充电插座40的变热。
插拔连接件3在其插拔区段300,301上具有多个接触元件。例如，可以在插拔区段301上设置两个用于传递直流电流形式的充电电流的接触元件，而在插拔区段300上例如设置用于提供接地的PE触点或者提供用于传递控制信号的信号触点的接触元件。
图3示出了插拔连接件3的子部件的实施例，插拔连接器具有壳体件302，在壳体件上构造插拔区段300,301。此外，在壳体件302上设置两个接触元件31,32，其以接触区段310,320(参见图4)伸入底部插拔区段301并构成插接面，此插接面在插拔连接件3***对应的相对插拔连接件40时能够与相对插拔连接件40的相对接触元件400(参见图1)电气接触。因此，在插拔连接件3***相对插拔连接件40时，接触元件31,32的构造为接触插座的接触区段310,320与构造为接触销的相对接触元件400啮合，从而在接触元件31,32和相对接触元件400之间建立电气接触。
在图4至7中所示的接触元件31,32的实施例中，在电缆2中引导的负载导线21,22连接到接触元件31,32上。此负载导线21,22用于在充电站1和电动汽车4之间传递(直流)电流，并且分别具有导电的、由绝缘皮包围的、例如呈铜丝织物形式的导体外皮210,220，其安装在对应的接触元件31,32的杆状区段312上并由此方式与接触元件31,32电气接触。
为了将导体外皮210,220与杆状区段312力学稳固地相连，在杆状区段312上安装柱状的、金属制成的套管元件314，使得插在杆状区段312上的导体外皮210,220通过套管元件314与杆状区段312挤压地连接。在此，套管元件114在安装到杆状区段312上以后，可以借助合适的挤压设备通过杆状区段312压紧在导体外皮210,220的中间层下。
在导体外皮210,220内引导冷却剂导管23,24，因此，冷却剂导管同轴地容纳并引导在负载导线21,22内部。由此方式，可通过流经冷却剂导管23,24的冷却剂直接在负载导线21,22上吸收热量并从负载导线21,22处导出，从而避免负载导线21,42沿着其在电缆2内延伸的长度(过度地)变热。
如图5至7中针对接触元件31所示，通过使冷却剂导管23,24***构造在安装支柱313和杆状区段312之间的圆周的间隙319中，将每个接触元件31,32的冷却剂导管23,24安装在径向地设置在柱状的杆状区段312内部的安装支柱313上。由此方式，冷却剂导管23,24与接触元件31,32的在安装支柱313内部延伸的通道317流体连接，从而冷却剂能够在冷却剂导管23,24与通道317之间流动。
接触元件31,32具有基本为柱状的基础形状，具有构成柱体轴线的纵轴L。沿着此纵轴L，接触元件31,32能够与对应的插拔接触元件400形成插接，并且沿着此纵轴L，负载导线21,22连接到接触元件31,32上。
接触元件31,32作为金属主体一件式地构造并具有连接接触区段310,320的柱状区段311，杆状区段312由此柱状区段轴向伸出。通道317与柱体的杆状区段312以及柱状区段311同轴，例如以孔的形式成型在接触元件31,32中并在接触元件31,32内部延伸。借助流经此通道317的冷却剂可因此吸收接触元件31,32上的热量并从接触元件31,32中导出。
在柱状区段311上安装呈L形件形式的连接元件315，其具有与成型在接触元件31,32内的通道317构成流体连接的流动通道318。在构造在连接元件315上的安装支柱316上安装另一冷却剂导管25,26，从而此另外的冷却剂导管25,26也与通道317流体连接并因此能够提供冷却剂循环。
例如，如图6和7中所示，冷却剂通过在负载导线21,22内同轴敷设的冷却剂导管23,24输入，并因此沿着流动方向F1流入通道317中。通过连接元件315，冷却剂从通道317流出并通过冷却剂导管25,26沿着流动方向F2导出，从而使得冷却剂流经过接触元件31,32。
通过冷却剂流，既吸收了负载导线21,22上的、又吸收了与负载导线21,22相连的接触元件31,32上的热量。作为冷却剂可例如使用气态的流体，如空气，其中，也可考虑并可行的是，使用(不导电的)冷却剂液体。
冷却剂导管23,24在与接触元件31,32电连接的负载导线21,22内部同轴地敷设，而连接到接触元件31,32的连接元件315上的冷却剂导管25,26在负载导线21,22外部延伸。负载导线21,22及其内部引导的冷却剂导管23,24、以及另外的冷却剂导管25,26都敷设在电缆2内部并因此沿着充电站1的前端延伸至插拔连接件3。
基于本发明的构思不限于前述实施例，而原则上也能够以完全不同类型的实施形式实现。
在此所述类型的插拔连接件在用于为电动汽车充电的充电***内使用。但是也可考虑并可行的是，将在此所述类型的插拔连接件用于与对应的相对插拔连接件插接的其他应用。
通过将用于传导冷却剂的通道直接设置在接触元件中，提供了直接在接触元件上的冷却。因此，可有效地吸收接触元件上的热量并从接触元件导出。
此外，通过使冷却剂导管在负载导线内部延伸，也可在负载导线上有效地吸收热量。通过使冷却剂导管同轴地在负载导线内部延伸，冷却剂导管由内侧大面积地贴靠在负载导线的流体通过的导体外皮上，从而热量能够有效地导入冷却导管以及在其内传导的冷却剂中。
尽管前文说明了用于传递直流电流的接触元件的冷却装置，但不限于此。原则上，在此所述类型的冷却装置也可用于传输交流电流的接触元件上。
附图标记说明
1 充电站
2 充电电缆
200,201 末端
21,22 负载导线
210,220 导电的导体外皮
23-26 冷却剂导管
3 充电插头
30 壳体
300,301 插拔区段
302 壳体件
31,32 接触元件(负载触点)
310,320 接触区段(插座)
311 柱状区段
312 杆状区段
313 安装支柱
314 套管元件
315 连接元件
316 安装支柱
317 通道
318 通道
319 间隙
4 汽车
40 充电插座
400 相对接触元件
F1，F2 流动方向
L 纵轴

Claims (12)

1.用于与相对插拔连接件(40)相连的插拔连接件(3)，所述插拔连接件具有
-用于与相对插拔连接件(40)的对应的相对接触元件(400)电气接触的接触元件(31,32)，其中，所述接触元件(31,32)具有用于与相对插拔连接件(40)的相对接触元件(400)接触的接触区段(310)以及用于连接用于传递电流的负载导线(21,22)的杆状区段(312)，
其特征在于，通道(317)在所述接触元件(31,32)内延伸，借助所述通道能够流体连接至少一个冷却剂导管(23-26)，从而引导冷却剂经过所述接触元件(31,32)。
2.根据权利要求1所述的插拔连接件(3)，其特征在于，所述接触元件(31,32)具有构成所述接触区段(310)和所述杆状区段(312)的一件式的主体，所述通道(317)成型在所述主体中。
3.根据权利要求1或2所述的插拔连接件(3)，其特征在于，所述杆状区段(312)柱状地成型。
4.根据权利要求3所述的插拔连接件(3)，其特征在于，所述通道(317)与所述杆状区段(312)同轴地延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的插拔连接件(3)，其特征在于，所述通道(317)具有第一末端和第二末端，第一冷却剂导管(23,24)能够与所述第一末端流体连接，第二冷却剂导管(25,26)能够与所述第二末端流体连接，其中，所述通道构造用于在所述第一末端和所述第二末端之间引导冷却剂。
6.根据权利要求5所述的插拔连接件(3)，其特征在于，所述接触元件(31,32)具有安装支柱(313)，所述安装支柱径向上在所述杆状区段(312)内部延伸，并且所述第一冷却剂导管(23,24)能够连接到所述安装支柱上从而与所述通道(317)流体连接。
7.根据权利要求5或6所述的插拔连接件(3)，其特征在于，安装在所述接触元件(31,32)上的连接元件(315)，所述连接元件与所述通道(317)流体连接，并且所述第二冷却剂导管(25,26)能够连接到所述连接元件上从而与所述通道(317)流体连接。
8.部件，其特征在于，根据前述权利要求中任一项所述的插拔连接件(3)以及与所述插拔连接件(3)相连的电缆(2)，所述电缆引导连接到接触元件(31,32)上的负载导线(21,22)以及至少一个冷却剂导管(23-26)。
9.根据权利要求8所述的部件，其特征在于，所述负载导线(21,22)具有导电的导体外皮(210)，并且一个冷却剂导管(23,24)在所述导体外皮(210)内同轴地引导。
10.根据权利要求9所述的部件，其特征在于，所述导体外皮(210)插在所述接触元件(31,32)的杆状区段(312)上，使得所述导体外皮(210)在周长上至少部分地围绕所述杆状区段(312)。
11.根据权利要求9或10所述的部件，其特征在于，在所述导体外皮(210)内部同轴引导的冷却剂导管(23,24)连接到所述接触元件(31,32)上，使得所述冷却剂导管(23，24)与所述接触元件(31,32)的通道(317)流体连接。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的部件，其特征在于，在所述电缆(2)中引导一个另外的冷却剂导管(25,26)，所述另外的冷却剂导管在所述负载导线(21,22)外部延伸并且连接到所述接触元件(31,32)上，使得第二冷却剂导管(25,26)与所述通道(317)流体连接。
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