用于插式连接器部件的冷却模块和插式连接器部件的制作方法

1.本发明涉及一种用于插式连接器部件的冷却模块和一种插式连接器部件。


背景技术：

2.特别是在电动车领域中，在载流能力和与此相关的热负荷方面对插式连接器部件和相关导线组有极高的要求。在较高的直流充电电流下，例如在500a左右的直流充电电流下，通常会在传导路径的所有组件中释放大量的电流热。在未来，商业用车的电流负载甚至可能达到3000a。基于例如对触点尺寸的规范要求以及始终期望减轻车辆的重量(例如通过尽可能小的缆线横截面)，载流组件的尺寸通常被选择为尽可能小，但另一方面，在期望的载流能力以及相应的电流负载下，电流密度会远高于工业电气的常规经验值。
3.提高插式连接和缆线连接的载流能力的方案之一是冷却，特别是对负载触点和导线的主动冷却。为此，例如使用具有负载触点的集成式流体冷却装置的插式连接器和具有负载线的集成式冷却装置的充电缆线。
4.de 10 2019 104 655 a1描述过一种用于大电流布线的配设有散热片的冷却壳体。de 10 2016 108 823 b4描述过一种主动冷却式电力线。
5.在主动冷却式导线和插式连接器系统中，在冷却剂回路和电力线出于功能原因而在空间上彼此隔离之处通常会出现技术挑战。然而，电力线的横截面只有在其尽可能有效冷却的情况下才能承受较高的电流负载，因此，导体横截面通常必须以相应的大尺寸再次定尺寸，以便避免过热的风险。但此举会使得进一步减轻重量变得困难。


技术实现要素：

6.本发明的目的是，在插式连接器系统中实现较大的电流，同时实现尽可能低的重量。
7.本发明用以达成上述目的的解决方案在于具有权利要求1的特征的标的。
8.据此，提供一种用于插式连接器部件的冷却模块，所述冷却模块具有基体。所述基体包括凹槽，在所述凹槽中构建有至少一个用于通过电力负载线进行电接触的连接区域。此外，所述冷却模块、特别是所述基体包括至少一个与所述凹槽连通的开口以及用于安装电负载触点的安装面，冷却剂可以经由所述开口流过所述凹槽。
9.由此提供一种用于插式连接器部件的冷却模块，其中，可以对电力负载缆线的与插式连接器电连接或可与插式连接器电连接的区段进行主动冷却。这样就能在其整个长度范围内对负载电缆进行主动冷却，从而例如可以在保持恒定的载流能力的情况下，总体上缩小负载电缆的横截面。这样就能在减轻重量的同时实现较大的电流。由于特别是可以将电力负载线的连接完全集成至冷却剂回路中，因此无需将冷却回路与电力负载线隔离。
10.所述插式连接器部件可以是大电流插式连接器部件和/或高压插式连接器部件。这个插式连接器部件例如适于传导功率为10千瓦或更大的电流，特别是功率为50千瓦或更大、135千瓦或更大或者350千瓦或更大的电流。这个插式连接器部件例如适于传导电流强
度为100a或更大、特别是500a或更大的电流，例如传导电流强度为3000a的电流。所述冷却剂例如为冷却流体。
11.电力负载线的接触区段可以贴靠在冷却模块的基体的至少一个连接区域上。可选地，所述基体的接触区段与所述负载线的接触区段以材料接合的方式连接。所述基体的接触区段例如与负载线的接触区段钎焊和/或焊接在一起。
12.在一种改进方案中，所述电力负载线延伸穿过所述开口。作为替代或补充方案，所述电力负载线至少分段地被冷却剂管线包围。这样就能实现连续冷却的负载线并且还可以实现紧凑的设计。
13.根据一种技术方案，所述至少一个连接区域具有平整的底部区域。电力负载线的接触区段可以与这个平整的底部区域焊接在一起，例如借助超声波焊接。这样就能实现安全且耐久的连接。
14.在另一技术方案中，所述至少一个连接区域具有凹形的底部区域，例如具有在横截面中遵循圆弧的底部区域，特别是呈半圆。电力负载线的接触区段例如可以与如此成形的底部区域钎焊在一起。这样也能实现安全且耐久的连接。
15.所述冷却模块例如包括顶盖。所述顶盖以某种方式设计，使得其特别是流体密封地封闭所述凹槽。这个凹槽定义基体的内腔。因此，这个基体是中空的。可以通过顶盖来封闭这个内腔。所述凹槽例如可以通过与用于冷却剂的开口分开布置的接入口而接近。这个接入口可以通过顶盖来封闭。这样就能首先将电力负载线连接至连接区域上，然后可以通过顶盖对凹槽进行封闭。这个顶盖例如与基体螺接在一起。这个顶盖例如包括塑料或由塑料构成，从而可以进一步减轻重量。
16.软管接头可以安装在所述开口处或者被安装在所述开口处，例如借助螺纹。这样就能简单且安全地进行安装。
17.所述开口可选地对准至少一个连接区域。这样就能特别简单地连接电力负载线。
18.可选地，所述基体包括(例如除接入口外)至少两个与所述凹槽连通的开口。例如，一个开口可以用作冷却剂的入口，另一开口可以用作冷却剂的出口。在此情况下，通过这个入口沿进入方向引入的冷却剂沿排出方向从这个出口流出，这个排出方向例如与进入方向朝向相反的方向。用作入口的开口和用作出口的开口例如构建在基体的同一侧上。
19.根据一种改进方案，所述两个开口分别对准两个连接区域中的一个。这样就能将两条负载线与基体电连接。凹槽内邻接两个连接区域的体积例如通过通道而彼此流体连接。这样就能直接通过两个连接区域来传导冷却剂。
20.所述基体例如由导电材料构成，例如由铜构成。通过基体的材料，与连接区域电接触的电力负载线可以与待安装在安装面上的电负载触点电连接。这样就能实现负载触点与负载线的特别好的电连接。这个负载触点例如适于与对配负载触点插式连接。所述基体可以以一体成型的方式构建。
21.电负载触点可以预装在所述安装面上。这样就能特别是简单地安装在插式连接器部件上。
22.根据一个方面，提供了一种用于与对配插式连接器部件连接的插式连接器部件。所述插式连接器部件包括壳体和一个或多个(例如恰好为两个或更多个)根据在此所描述的技术方案中的任一技术方案的冷却模块，所述冷却模块布置在壳体上，特别是布置在壳
体中。
23.负载触点例如安装在所述冷却模块上或者安装在所述多个冷却模块中的每一个上，例如与其螺接在一起。
24.可选地，所述插式连接器部件构建为车辆充电插座或车辆充电插头，特别是用于借助直流电流进行大电流充电。在此情况下，尤其可以减轻重量。
附图说明
25.下面将结合图中所示实施例对本发明的基本理念进行详细说明。其中：
26.图1为具有构建为车辆充电插座的插式连接器部件的车辆的视图，这个插式连接器部件通过缆线连接至充电站上；
27.图2为图1所示构建为车辆充电插座的插式连接器部件的视图；
28.图3为图2所示插式连接器部件的零件的分解图；
29.图4a至4f为图2所示插式连接器部件的冷却模块的不同视图，这个插式连接器部件具有一个安装在其上的负载触点以及两条与其连接的馈电线；
30.图5和图6为图4a至4f所示冷却模块的基体的连接区域的不用技术方案的视图；
31.图7为图4a至4f所示冷却模块的零件的分解图；
32.图8a和8b为图4a至4f所示冷却模块的零件的视图；以及
33.图9a至9c为图4a至4f所示冷却模块的基体的视图。
具体实施方式
34.图1示出电力驱动的车辆5，也被称为电动车，具有包括在此形式为车辆充电插座的插式连接器部件1的插式连接器系统，这个插式连接器部件用于与对配插式连接器部件4(在此形式为车辆充电插头)进行可解除的电连接。插式连接器部件1和对配插式连接器部件4共同构成插式连接器。此外，图1示出用于对车辆5进行充电的充电站6。充电站6适于提供形式为直流电流(作为替代或补充方案，形式为交流电流)的充电电流。充电站6可以通过缆线7与车辆5电连接，这个缆线以一端与充电站6连接，以另一端与对配插式连接器部件4连接。在所示实例中，对配插式连接器部件4构建为电动车5的可手动插接的车辆充电插头。在充电站6的侧面上，缆线7与充电站6牢固连接，作为替代方案，例如通过以相同或类似方式构建的插式连接器1、4进行连接。
35.图2和图3示出插式连接器部件1。在此，插式连接器部件1适于安装在车辆5上。
36.插式连接器部件1适于传输形式为直流电流和/或交流电流的充电电流。这个插式连接器部件为主动冷却式充电插式连接器部件。在此，插式连接器部件1连接至车辆5的冷却剂回路和车辆5的电网(例如直流电网)上。
37.插式连接器部件1包括壳体12。壳体12形成用于对配插式连接器部件4的连接区域。在此情况下，两个负载触点10a、10b用于构造电路。负载触点10a、10b可以可插接地与对配插式连接器4的对配负载触点电连接。在此，负载触点10a、10b为大电流负载触点。这些负载触点可以在充电过程或放电过程期间，特别是在充电过程或放电过程的持续时间内，传导50a或更大的电流、特别是100a或更大的电流、特别是500a或更大的电流，例如传导3000a的电流。其他插式触点11例如用作保护接地导体(pe)、交流或三相电流触点和/或数据链
路。负载触点10a、10b平面地构建有平整的(在所示实例中也是彼此平行的)顶面和底面。负载触点10a、10b以其平整表面彼此平行的方式布置。
38.为了连接至电网上，馈电线3连接至插式连接器部件1上，在此即连接至至少两条、特别是四条馈电线3上。一对馈电线3用于连接直流电连接的正极和负极。馈电线3沿一个方向与插式连接器部件1连接，这个方向(大致)沿将对配插式连接器部件4插入到插式连接器部件1上的插入方向而定向。
39.在此，壳体12包括形成用于对配插式连接器部件4的连接区域的前壳体部120以及后壳体部121，在这个后壳体部上构建有开口，馈电线3通过这些开口被引导至壳体12中。在壳体12上(特别是在前壳体部120上)构建有用于安装在壁部上的特别是形式为侧向突出的舌片的安装区段，这些舌片具有构建在其中的用于进行螺接的孔洞。
40.壳体12形成内腔，两个冷却模块2布置在这个内腔中。这两个冷却模块2通过隔离元件13彼此隔离，特别是彼此电绝缘。在此，隔离元件12和壳体12由电绝缘材料构成。在所示实例中，隔离元件13具有h的形状。
41.这些负载触点中的一个10a以平面贴靠的方式安装在这些冷却模块2中的一个上(确切而言：与其旋接在一起)。这些负载触点中的另一个10b以平面贴靠的方式安装在这些冷却模块2中的另一个上(确切而言：与其旋接在一起)。
42.在此，冷却模块2(以及负载触点10a、10b)以结构上相同的方式构建。结合图4a至图9c示例性地对具有一个负载触点10a的冷却模块2进行详细说明，其中以下阐述也类似地适用于具有另一负载触点10b的冷却模块2。
43.冷却模块2包括基体20、顶盖21和两个软管接头22a、22b。在组装状态下(例如参见图4a、图4b和图8a)，顶盖21借助螺钉23固定在基体20上，负载触点10a借助螺钉24固定在基体20上。馈电线3中的一条在软管接头22a、22b中的一个处与冷却模块2连接。基体20包括用于顶盖21的螺孔，例如参见图4c、图4d和图8b。
44.在此，基体20基本上呈立方形。基体20以一体成型(也是材料统一)的方式构建。在基体20的一侧上构建有安装面204，负载触点10a可以安装(且被安装)在这个安装面上。在此，安装面204构建在内凹的区域上，基体20的具有安装区段204的一侧具有台阶。在安装区段204上构建有用于螺钉24的螺孔。在安装状态下，通过安装面204将电流从冷却模块2传输至负载触点10a以及将热量从负载触点10a散发至冷却模块2。借此实现主动冷却式负载触点10a、10b。
45.负载触点10a包括接触区段100和安装区段101。负载触点10a的安装区段101固定在基体20的安装区段204上。在负载触点10a的接触区段100与安装区段101之间布置有密封件(确切而言：布置有两个密封件)，在组装状态下(例如参见图2)，这个(这些)密封件相对于壳体12对负载触点10a进行密封。负载触点10a是一体成型的。
46.在基体20中构建有凹槽200。凹槽200与接入口207连通。在未安装顶盖21的情况下，凹槽200可以通过接入口207而接近，例如参见图4c和图4d。凹槽200定义基体20的内腔。在凹槽200内设有两个连接区域202。电力负载线30借助用作接触区段300的末端固定在连接区域202中的每个上。
47.在此，基体20由铜制成(特别是由纯铜制成，作为替代方案，由其他导电材料制成)。负载线30的接触区段300与相应连接区域202电接触。负载线30的接触区段300与相应
连接区域202焊接在一起。在制造连接的冷却模块2时，可以通过接入口207插入焊接工具或另一工具，以便将负载线30与基体焊接或钎焊在一起。在将负载线与位于凹槽200内部的基体的连接区域202牢固连接在一起后，安装顶盖21，特别是流体密封地(在此通过夹设密封件)进行安装。
48.负载线30穿过基体20中的开口201(特别是参见图4e、图4f和图9a-9c)伸入凹槽200中，即在所示实例中，通过开口201而伸入这个凹槽中，软管接头22a、22b安装在这些开口上(例如参见图7和图8b)。因此，开口201与凹槽200连通并且与凹槽200流体连接(特别是参见图9b)。开口201分别对准相应的连接区域202(例如参见图4e、图4f和图9a-9c)。
49.开口201构建在基体20的一侧(同一侧)上，在此即构建在较窄的一侧上。开口201、接入口207以及安装面204构建在基体20的不同侧面上。在此，基体20的具有开口201的一侧布置在基体20的具有接入口207的一侧与具有安装面204一侧之间。在所示实例中，安装面204和接入口207构建在基体20的相对的侧面上。接入口207大于开口201中的每个并且比两个开口201加在一起还大。开口201呈圆柱形，在此形式为钻孔。开口201例如分别具有一个内螺纹，相应软管接头22a、22b拧入这个内螺纹中。
50.电力负载线30分别在馈电线3中的一条中受到导引。馈电线3可以借助冷却剂进行主动冷却并且借助冷却剂而被主动冷却。为此，在馈电线3中的每条中，护套32包围相应负载线30，其中在负载线30与护套32之间构建有空隙，这个空隙用作冷却剂管线31(特别是参见图4e和图4f)。在此，护套32的内径大于负载线30的外径(在馈电线3的同一位置上)。因此，这样就能通过形式为冷却流体、特别是冷却液的冷却剂特别有效地对负载线30进行冷却。
51.每条馈电线3的护套32均连接(确切而言：插接)至相应软管接头22a、22b上。相应的负载线30穿过软管接头22a、22b延伸至基体20的凹槽200中。冷却模块2的每条馈电线3的冷却剂管线31与凹槽200流体连接。在各条负载线30与相应的软管接头22a、22b之间构建有空隙33。冷却剂可以流过空隙33。在此，相应软管接头22a、22b内的各条负载线30的外径小于软管接头22a、22b的内径。
52.两个开口201分别对准两个连接区域202中的一个，其中两个连接区域202通过通道205(例如参见图4c和图4d)而彼此流体连接。因此，冷却模块2的馈电线3的冷却剂管线31通过凹槽200而彼此流体连接。冷却剂管线31中的一条用作冷却剂的进线，冷却剂管线31中的另一条用作冷却剂的出线。因此，两个开口201中的一个用作入口，另一个用作出口。开口201构建在基体20的同一侧上，使得通过入口沿进入方向引入的冷却剂沿排出方向从出口流出，这个排出方向与进入方向朝向相反的方向。
53.借此，冷却剂流过第一负载线30的热临界连接处，在基体20的凹槽200中被偏转至另一侧，然后流过第二负载线30的连接处，此外，这个第二负载线是可选的(作为替代方案，沿相反的方向引入冷却剂)。因此，可以借助一条或两条电力负载线30来操作冷却模块2。然而，也不限于两条负载线30，可以设有更多的负载线(例如通过更多的开口201)。借助至少两条冷却剂管线来输送冷却剂并再次将其排出。在此，也可以采用两条以上的冷却剂管线31。凹槽200和形式为钻孔的开口201布局以某种方式设计，使得电力负载线30和冷却剂分至少尽可能彼此同轴地沿开口201的钻孔轴进入冷却模块2中。电力负载线30直接位于冷却模块2外部的冷却剂软管(护套32)的自由体积中。这个冷却剂特别是并不导电，而是电绝缘
的。
54.冷却模块2的多条负载线30通过基体30彼此电连接并且被施加相同的电位。
55.图5在横截面图中详细示出连接区域202。连接区域202与将负载线30和基体20接合在一起的方法适配，在此，这些连接区域分别包括一个平面的底部区域206，其具有通过侧向线材界面203实现的针对超声波焊接(例如借助图5所示焊接模8)的侧向线材限制。线材界面203防止负载线30的线束在焊接模8下逸出。
56.图6在横截面图中详细示出连接区域202'的替代性技术方案。连接区域202'也与将负载线30和基体20接合在一起的方法适配，在此，这些连接区域分别包括一个凹形的、槽状的底部区域206'，其用于焊接(特别是：相应接触区段300的)各条负载线。
57.因此，借助冷却模块2提供一个模块化组件，这个组件将用于经冷却的负载线30的(可选的多重)电连接、载流、负载触点10a、10b的冷却以及冷却流体的导引等功能彼此组合以及整合在一起，在高性能插式连接器中，可以将这个组件与待冷却的负载触点10a、10b牢固连接在一起，例如法兰安装在其上。
58.要提及的是，作为替代方案，也可以在基体20中仅设置通向凹槽200的接入口207(且不在基体20中设置开口201)并且例如通过另一组件，例如通过相应设计的顶盖21，来实现冷却剂管线的连接。
59.附图标记说明
60.1插式连接器部件
61.10a,10b负载触点
62.100接触区段
63.101安装区段
64.11插式触点
65.12壳体
66.120前壳体部
67.121后壳体部
68.13隔离元件
69.2冷却模块
70.20基体
71.200凹槽
72.201开口
73.202,202'连接区域
74.203线材界面
75.204安装面
76.205通道
77.206；206'底部区域
78.207接入口
79.21顶盖
80.22a,22b软管接头
81.23,24螺钉
82.3馈电线
83.30负载线
84.300接触区段
85.31冷却剂管线
86.32护套
87.33空隙
88.4对配插式连接器部件
89.5车辆
90.6充电站
91.7缆线
92.8焊接模

技术特征：
1.一种用于插式连接器部件(1)的冷却模块(2)，所述冷却模块具有-包括凹槽(200)的基体(20)，在所述凹槽中构建有至少一个用于通过电力负载线(30)进行电接触的连接区域(202；202')，-至少一个与所述凹槽(200)连通的开口(201)，冷却剂可以经由所述开口流过所述凹槽(200)，以及-用于安装电负载触点(10a、10b)的安装面(204)。2.根据权利要求1所述的冷却模块(2)，其特征在于至少一条电力负载线(30)，所述电力负载线具有贴靠在所述基体(20)的至少一个连接区域(202；202')上的接触区段(300)。3.根据权利要求2所述的冷却模块(2)，其特征在于，所述电力负载线(30)延伸穿过所述开口(201)并且至少分段地被冷却剂管线(31)包围。4.根据上述权利要求中任一项所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述至少一个连接区域(202)具有平整的底部区域(206)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述至少一个连接区域(202')具有凹形的底部区域(206')。6.根据上述权利要求中任一项所述的冷却模块(2)，其特征在于顶盖(21)，所述顶盖流体密封地封闭所述凹槽(200)。7.根据上述权利要求中任一项所述的冷却模块(2)，其特征在于，软管接头(22a、22b)可以安装在所述开口(201)处或者被安装在所述开口处。8.根据上述权利要求中任一项所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述开口(201)对准所述至少一个连接区域(202；202')。9.根据上述权利要求中任一项所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述开口(201)用作所述冷却剂的入口或出口并且另一开口(201)相应地用作所述冷却剂的入口或出口，其中通过所述入口沿进入方向引入的冷却剂沿排出方向从所述出口流出，所述排出方向与所述进入方向朝向相反的方向。10.根据权利要求9所述的冷却模块(1)，其特征在于，所述两个开口(201)分别对准两个连接区域(202；202')中的一个，其中所述两个连接区域(202；202')通过通道(205)而彼此流体连接。11.根据上述权利要求中任一项所述的冷却模块(2)，其特征在于，所述基体(20)由导电材料构成，以便可以通过所述基体(20)的材料将与所述连接区域(202；202')电接触的电力负载线(30)与待安装在所述安装面(204)上的电负载触点(10a、10b)电连接。12.根据上述权利要求中任一项所述的冷却模块(1)，其特征在于安装在所述安装面(204)上的负载触点(10a、10b)。13.一种用于与对配插式连接器部件(4)连接的插式连接器部件(1)，所述插式连接器部件具有-壳体(12)，以及-至少一个布置在所述壳体(12)上的根据上述权利要求中任一项所述的冷却模块(2)。14.根据权利要求13所述的插式连接器部件(1)，其特征在于，负载触点(10a、10b)与所述冷却模块(2)螺接在一起。15.根据权利要求13或14所述的插式连接器部件(1)，其特征在于，所述插式连接器部
件(1)构建为车辆充电插座或车辆充电插头。

技术总结
本发明涉及一种用于插式连接器部件(1)的冷却模块(2)，所述冷却模块具有包括凹槽(200)的基体(20)，在所述凹槽中构建有至少一个用于通过电力负载线(30)进行电接触的连接区域(202；202')；至少一个与所述凹槽(200)连通的开口(201)，冷却剂可以经由所述开口流过所述凹槽(200)；以及用于安装电负载触点(10A、10B)的安装面(204)。的安装面(204)。的安装面(204)。


技术研发人员：托马斯
受保护的技术使用者：菲尼克斯电动交通有限公司
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2023/8/9