充电插头连接器的制作方法

1.本发明涉及充电插头连接器。


背景技术：

2.用于电动交通工具(ev)的充电连接器正面临着处理更高电压和更高电流的增长的需求，例如ev充电技术应当能够传输高达3ka和1.5kv的直流。最可以能的短期场景是1mw配置(1ka；1kv的直流)。中期的目标为3mw(2ka；1.5kv的直流)。这意味着，存在对用于诸如卡车或飞机等重型电动交通工具更高功率充电的电缆和连接器的需求。
3.以前的工作主要集中在350a量级的电流，在这样的电流下，不含电缆损耗的连接器损耗是低数十瓦量级。诸如用于卡车快速充电的电流目标大约为1000a电流，连接器中对应的加热损耗大约为低数百瓦至高数百瓦。
4.ev充电连接器，例如ccs(连接器组合充电系统)连接器，可能带来质量和安全问题，这导致连接器的机械故障以及与电气设计相关的事故。后者也受塑料部件机械损坏之后的连接器进水的影响。ev充电连接器的包括高功率适配性的质量和安全性需要改进。


技术实现要素：

5.在ev充电连接器的操作期间，通常使用强制液体冷却来冷却电缆和触头。基本上，新鲜冷却剂通过热接触被带到dc触头底部的腔室中，并以热接触的方式流回电缆进行冷却。这样，当与dc接触元件的底部接触时，冷却剂处于它的最低温度。
6.目前追求配合界面的关键特征之一是接触元件本身是平的。汽车入口具有凸形触头，即平的铜板，而ev连接器接口具有凹形触头。
7.然而，触头是平坦的这一事实带来了热量管理问题，因为难以排出触头尖端产生的热损耗。实际上，这种装置中的导热机制仅仅是组成触头的铜材料的热传导。
8.因此，本发明涉及充电插头连接器以及用于将电能从充电插头连接器传输到对应连接设备的系统。
9.从属权利要求中记载了本发明的有利的修改。说明书、权利要求和附图中公开的至少两个特征的全部组合均落入本发明的范围。为了避免重复，根据方法公开的特征也能够适用于系统中，并且可以根据系统请求保护。
10.在本发明的整个描述中，一些特征进行了计数以提高可读性或使赋值更清楚，但这并不暗示某些特征的存在。
11.为了实现这些和其他优点以及根据本发明的目的，如本文所体现和广泛描述的，提供了用于将电能传输到对应连接设备的充电插头连接器。充电插头连接器包括至少一个电源触头部件，电源触头部件具有第一连接区域以及电耦合到充电电缆的第二连接区域，第一连接区域用于电连接至连接设备的对应连接区域，第二连接区域用于向电源触头部件提供电能。电源触头部件被配置成从充电电缆向第一连接区域提供电能。
12.充电插头连接器包括至少覆盖电源触头部件的充电插头壳体，以及机械耦接到充
电插头壳体的压缩空气连接器。充电插头连接器被配置成用于将提供给压缩空气连接器的压缩空气流引导至电源触头部件以对其进行冷却。
13.根据一个方面，压缩空气连接器可以是机械耦接的，优选地是另外流体地耦接，并且直接位于充电插头连接器的壳体处，或者压缩空气连接器可以是机械耦接的，优选地是另外流体地耦接，并且位于充电电缆处。如果压缩空气连接器位于充电电缆处，则与充电插头连接器壳体的流体耦合器与充电电缆热绝缘，以减少压缩空气流与充电电缆之间的热交换。换句话说，目的是使用具有最小温度的压缩空气流直接冷却电源触头部件，以改善热传递。
14.根据一个方面，压缩空气供应软管(压缩空气供应软管可以流体地耦接至压缩空气连接器上)可以部分附接在充电电缆上，并且可以从铜线的损耗中热解耦。
15.压缩空气流可以通过使用压缩机产生，压缩机通常填充罐体并且当使用时罐体供应空气。例如，罐体内的压力可以为6巴到7巴。为了以非常高的速度将空气吹过电源触头部件相对小的通道，甚至0.1巴量级的小过压也是足够的并且这取决于通道的尺寸，但通常低于2巴，因为在这样的过压之上，空气可以膨胀到超音速。
16.根据一个方面，优选地，如果从充电插头连接器和/或充电插头连接器的壳体中排出的压缩空气流的量和/或温度对于操作者是不舒适的和/或可以存在安全风险，则可以在充电插头连接器处另外实施安全防护。这种安全防护的示例可以是用于将排出的空气引导到环境中，优选地引导到与充电插头连接器的操作者相反的方向和/或将排出的空气流引导至足够的距离外，优选地对空气流进行冷却。附加或可选地，这样的安全防护可以包括温度测量设备和/或气流测量设备，优选地可以耦接到警报装置，通过特别是声信号和/或光信号用于警告和/或提醒操作者。
17.可以在充电插头连接器处实施额外的安全防护，例如采用光学提醒器将空气插头与空气软管连接，以提供压缩空气流。
18.附加地或备选地，被布置在充电插头连接器处和/或耦接至充电插头连接器上的优选简单的附加控制和安全措施可以确保充电电流仅被“接通”用于提供电能，如果足够的空气压力和空气流正在穿过充电插头连接器，则优选这可以是除了标准之外的过温控制措施。
19.根据一个方面，压缩空气流可以用于机械动作，优选地用于防止充电插头连接器与压缩空气流断开连接，例如通过在压缩空气连接器处用压缩空气软管锁定充电插头连接器和/或通过将充电插头连接器锁定到对应连接设备上。有利地，这种锁定可以用于重且难以处理高电流的连接器的情形。
20.有利地，可以优选地通过引导结构和/或冷却孔和/或冷却片和/或流体通道和/或分配装置在充电插头连接器内引导压缩空气，以吸收在充电插头连接器内部产生的热量，用于冷却充电插头连接器。
21.有利地，压缩空气是广泛可以用的，可以备选地，标准空气压缩机可以被包括在用于对电动交通工具充电的充电站中。典型地，具有典型流速的几巴标准压缩空气压力对于充电插头连接器的显著冷却效果是足够的。附加部件、压缩机、空气软管、压缩空气塞均是标准的、易替换的、坚固的和便宜的。压缩空气通常用于交通工具的维修和维护，并且设备是为大多数专业驾驶员所熟悉，并且存在于大多数当前加油站，例如轮胎填充。
22.由于压缩空气连接器位于充电插头壳体处，压缩空气流有利地以最低温度进入充电插头连接器，因为与经过电缆的冷却剂相反，它不能吸收用于充电的电缆的热量。备选或附加地，压缩空气可以在进入充电插头连接器之前被冷却。
23.描述的充电插头连接器的另一优点是压缩空气的压力损失被显著降低，因为压缩空气流不需要经过与充电电缆对准的长管道。因为压缩空气是介电的和良性的，有利地压缩空气流可以自由地排出充电插头连接器。
24.所描述的充电插头连接器可以实现用于对电动交通工具充电的热量管理的质量和安全的显著改进，并且成本降低和性能改进。
25.根据一个方面，充电插头连接器可以被配置和/或设计成使得由空气软管提供压缩空气流的空气流，此外压缩空气流可以在从包括充电插头连接器和对应连接设备的整个连接器系统中排出之前再循环第一连接区域的周围和/或再循环连接设备的对应连接区域的周围和/或再循环包括对应连接设备的电动交通工具入口的周围。换句话说，这意味着电动交通工具入口可以另外由压缩空气流冷却。
26.根据一个方面，包括用于提供电缆冷却剂的装置的充电插头连接器和/或充电电缆，例如可以被配置成使用气流通道和/或引导板来部分地中间冷却电缆冷却剂，优选地在电缆冷却剂的返回路径上游的位置处。
27.根据一个方面，第一连接区域包括弹簧夹，弹簧夹用于将充电插头连接器的第一连接区域机械地并且电耦合到连接设备的对应连接区域上以传输电能。因为用于与充电插头连接器电连接的对应连接区域典型地被配置成对应充电插头连接器和连接设备的凸形部分(即平的铜板)，弹簧夹可以有利地提供这种连接器的凹形部分。
28.根据一个方面，电源触头部件包括用于增加从电源触头部件到压缩空气流的热传递的冷却孔。
29.根据一个方面，电源触头部件包括用于增加从电源触头部件到压缩空气流的热传递的冷却肋。
30.根据一个方面，电源触头部件包括用于增加从电源触头部件到压缩空气流的热传递的流体通道。
31.有利地，用于电源触头部件的空气流引导结构，如冷却孔和/或冷却肋和/或流体通道可以改善压缩空气流与电源触头部件之间的热交换，例如，因为用于热交换的表面增加。备选地或另外地，在温度是高的以增加电源触头部件并且共用压缩空气流的热接触和热传递的位置，这些空气流引导结构可以形成并分布在电源触头部件处和/或之内以从电源触头部件吸收热量。
32.根据一个方面，充电插头连接器可以包括分配装置，分配装置用于将由压缩空气连接器提供的压缩空气流分配到电源触头部件的冷却孔和/或冷却肋和/或流体通道。分配装置可以由通道和空腔构成，以根据电源触头部件的温度分布改善电源触头部件和压缩空气流之间的热传递。
33.根据一个方面，分配装置可以被配置成用于将压缩空气流的至少一部分提供至第二连接区域和/或对应连接设备和/或第一连接区域的周围和/或第二连接区域的周围。
34.根据一个方面，充电插头壳体包括一个出口段，出口段用于将压缩空气流释放到充电插头连接器的、在压缩空气连接器下游的环境中。
35.如上所述，这样的出口段可以与充电插头连接器的操作者相反地引导排出空气流以提高安全性和便利性。备选地或另外地，充电插头连接器可以被配置成具有多个出口段。
36.根据一个方面，充电插头壳体的出口段被配置成用于在远离充电插头连接器的把手区域的方向上释放压缩空气流以增加充电插头连接器的应用安全性。
37.根据一个方面，充电插头壳体包括子壳体，子壳体将电源触头部件覆盖在充电插头壳体的内部，其中子壳体被配置成将压缩空气流引导至电源触头部件以用于增加从电源触头部件到压缩空气流的热传递。
38.换言之，这样的子壳体可以引导压缩空气流以改善充电插头连接器和/或对应连接设备的部件与压缩空气流之间的热传递。
39.根据一个方面，充电插头壳体和对应连接设备的壳体被配置成：通过充电插头壳体的压缩空气流引导结构和/或通过对应连接设备的压缩空气流引导结构，将由压缩空气连接器提供的压缩空气流引导至对应连接设备的对应连接区域。有利地，通过压缩空气流引导结构，压缩空气流还可以吸收对应连接设备的热量，以冷却对应连接设备。
40.根据一个方面，充电插头壳体的气流引导结构和/或对应连接设备的壳体的气流引导结构被配置成用于在充电插头连接器的出口段处释放压缩空气流。这可以提高使用充电插头连接器的舒适性和安全性。
41.根据一个方面，充电插头连接器可以包括温度传感器，温度传感器用于确定在充电插头连接器的出口段处释放的压缩空气流的温度以增加应用安全性。温度传感器可以改进使用充电插头连接器的安全性，特别是如果温度传感器信号地耦合到警告装置上。
42.提出了一种用于从充电插头连接器传输电能的系统，系统被配置成用于向对应连接设备提供电能，连接设备包括具有压缩空气连接器的如上所述的充电插头连接器。此外，系统包括对应于充电插头连接器的连接设备，连接设备被配置成用于接收来自充电插头连接器的电能。此外，系统包括用于提供压缩空气的压缩空气提供设备，压缩空气是与压缩空气软管流体流耦合的并且被配置成当电能被传输时与充电插头连接器的压缩空气连接器流体地耦合以冷却充电插头连接器的至少一个电源触头部件。
43.根据一个方面，系统的压缩空气提供设备包括用于冷却压缩空气以提供温度低于压缩空气提供设备的环境温度的压缩空气的冷却装置。使用冷却装置可以增强从电源触头部件到压缩空气流的热传递以增加系统的冷却。
附图说明
44.附图用以提供对本发明的进一步理解，被并入本技术并构成本技术的一部分，附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图示出了：
45.图1是充电插头连接器的截面图；
46.图2是充电插头连接器和对应连接设备的示意性等距视图；
47.图3是安装在充电插头连接器内的充电插头连接器的第一连接区域的示意性等距视图；
48.图4是充电插头连接器的第一连接区域的示意性等距视图；
49.图5a是具有压缩空气流引导结构的充电插头连接器的内部的示意性等距视图；以及
50.图5b是充电插头连接器的内部的示意性等距视图。
具体实施方式
51.图1示意性地描绘了用于将电能传输到对应连接设备的充电插头连接器100的截面。充电插头连接器100包括至少一个电源触头部件122，具有用于电连接到连接设备的对应连接区域的第一连接区域120；以及第二连接区域124，电耦合到充电电缆130，用于向电源触头部件122提供电能。电源触头部件122被配置为从充电电缆130向第一连接区域120提供电能。
52.充电插头连接器包括至少覆盖电源触头部件122的充电插头壳体107和机械耦接到充电插头壳体107的压缩空气连接器110。充电插头连接器110被配置成将特别是通过空气软管115提供给压缩空气连接器110的压缩空气流引导到电源触头部件122，以对其进行冷却。充电电缆130可以被电绝缘件102覆盖。电源触头部件122可以具有用于增加从电源触头部件122到压缩空气流的热传递的冷却孔和/或冷却通道125。
53.这些冷却孔和/或冷却通道可以根据所需要的冷却进行分配，并且连接到分配装置上，分配装置流体地耦接到压缩空气连接器110上。为了操作，压缩空气软管115可以插入到压缩空气连接器110中。
54.图2示意性地描绘了充电插头连接器100和对应连接设备210的等距视图，其中对应连接设备210可以安装在电动交通工具的壳体200内。充电插头连接器100包括压缩空气连接器110，压缩空气连接器110机械地安装并定位在充电插头连接器100的壳体处。充电插头连接器100的一部分140覆盖第一连接区域120并且被配置为引导充电插头连接器100连接到对应连接设备210。
55.图3示意性地描绘了安装在充电插头连接器的第一连接区域140的盖内的充电插头连接器的第一连接区域120(配置为弹簧夹)的等距视图的一部分。电源触头的相应连接设备的相应连接区域具有扁平形状。电动交通工具的入口设置有凸形触头，即平铜板，而充电插头连接器的第一连接区域120(分别为连接器接口)具有凹形触头，例如形成为弹簧夹。
56.第一接触区域120和连接设备的相应连接区域的两个横截面都形成有细长延伸部。连接设备的对应接触区域，对应地交通工具入口的接触元件，可以是铜的扁平件。充电插头连接器的第一连接区域，分别为连接器的接触元件，可以形成为弹簧夹。
57.图4示意性地描绘了作为电源触头部件122的一部分的充电插头连接器的第一连接区域120的示意性特写等距视图。电源触头部件122设置有冷却孔125。
58.图5a示意性地描绘了充电插头连接器107的壳体内部的等距视图，壳体具有子壳体510的一部分，分别具有压缩空气流引导结构并且具有处于充电插头连接器107的壳体内部的电源触头部件122。子壳体510可以将压缩空气流引导到电源触头部件122以用于冷却。
59.图5b示意性地描绘了充电插头连接器的内部的等距视图，其中没有压缩空气流引导结构510，但是具有处于充电插头连接器100的壳体107内部的电源触头部件122，用于电源触头部件122内部的冷却孔125的可视化。包括冷却孔125的完整区域可以用作用于冷却电源触头部件122的压缩空气流的空气流路径。

技术特征：
1.一种用于将电能传输到对应的连接设备(210)的充电插头连接器(100)，包括：至少一个电源触头部件(122)，包括：第一连接区域(120)，用于电连接至所述连接设备(210)的对应连接区域；第二连接区域(124)，电耦合至充电电缆(130)；其中所述电源触头部件(122)被配置成从所述充电电缆(130)向所述第一连接区域(120)提供电能；覆盖所述电源触头部件(122)的充电插头壳体(107)；以及机械耦接至所述充电插头壳体(107)的压缩空气连接器(110)，其中所述充电插头连接器(100)配置为将提供给所述压缩空气连接器(110)的压缩空气流引导至所述电源触头部件(122)，以冷却所述电源触头部件(122)。2.根据前述权利要求所述的充电插头连接器(100)，其中所述第一连接区域(120)包括弹簧夹，用于将所述充电插头连接器的所述第一连接区域(120)机械耦接并且电耦合到所述连接设备(210)的对应连接区域，以传输电能。3.根据前述权利要求所述的充电插头连接器(100)，其中所述电源触头部件(122)包括用于增加从所述电源触头部件(122)到所述压缩空气流的热传递的冷却孔(125)。4.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头连接器(100)，其中所述电源触头部件(122)包括用于增加从所述电源触头部件(122)到所述压缩空气流的热传递的冷却肋。5.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头连接器(100)，其中所述电源触头部件包括用于增加从所述电源触头部件(122)到所述压缩空气流的热传递的流体通道，例如空气冷却通道。6.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头连接器(100)，包括分配装置，用于将由所述压缩空气连接器(110)提供的所述压缩空气流分配到所述电源触头部件(122)的冷却孔(125)和/或冷却肋和/或流体通道。7.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头连接器(100)，其中所述充电插头壳体(107)包括出口段(105)，用于将所述压缩空气流释放到所述充电插头连接器(100)的、在所述压缩空气连接器(110)下游的环境中。8.根据权利要求5所述的充电插头连接器(100)，其中所述出口段(105)被配置为在远离所述充电插头连接器(100)的把手区域的方向上释放所述压缩空气流，以提高所述充电插头连接器(100)的应用安全。9.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头连接器(100)，其中所述充电插头壳体包括覆盖所述充电插头壳体(107)内部的所述电源触头部件(122)的子壳体(510)，其中所述子壳体(510)配置为引导所述压缩空气流至所述电源触头部件(122)，以增加从所述电源触头部件(122)到所述压缩空气流的热传递。10.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头连接器(100)，其中所述充电插头壳体(107)和对应连接设备的壳体被配置成通过所述充电插头壳体(107)的压缩空气流引导结构和/或通过所述对应连接设备(210)的压缩空气流引导结构而将由所述压缩空气连接器(110)提供的所述压缩空气流引导至所述对应连接设备(210)的所述对应连接区域。11.根据权利要求8所述的充电插头连接器(100)，其中所述充电插头壳体(107)的所述气流引导结构和/或所述对应连接设备的所述壳体的所述气流引导结构配置为在所述充电插头连接器(100)的所述出口段(105)处释放所述压缩空气流。
12.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头连接器(100)，包括温度传感器，用于确定在所述充电插头连接器(100)的所述出口段(105)处释放的所述压缩空气流的温度以增加应用安全。13.一种系统，用于将电能从配置成用于提供电能的充电插头连接器(100)传输到对应连接设备(210)，所述系统包括：根据权利要求1-11所述的充电插头连接器(100)，包括压缩空气连接器(110)；与所述充电插头连接器(100)对应的连接设备(210)，配置为接收来自所述充电插头连接器(100)的电能；用于提供压缩空气的压缩空气提供设备，当电能被传输时，所述压缩空气提供设备流体地耦接到压缩空气软管(115)并且配置成流体地耦接到所述充电插头连接器(100)的所述压缩空气连接器(110)，以冷却所述充电插头连接器(100)的至少一个电源触头部件(122)。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述压缩空气提供设备包括冷却装置，用于冷却所述压缩空气以提供具有低于所述压缩空气提供设备的环境温度的温度的压缩空气。

技术总结
本发明涉及充电插头连接器。本发明描述了一种用于将电能传输至对应连接设备(210)的充电插头连接器(100)，包括：至少一个电源触头部件(122)，包括：第一连接区域(120)，用于电连接至所述连接设备(210)的对应连接区域；第二连接区域(124)，电耦合至充电电缆(130)；其中所述电源触头部件(122)被配置成从所述充电电缆(130)向所述第一连接区域(120)提供电能；覆盖所述电源触头部件(122)的充电插头壳体(107)；以及机械耦接至所述充电插头壳体(107)的压缩空气连接器(110)，其中所述充电插头连接器(100)配置为将提供给所述压缩空气连接器(110)的压缩空气流引导至所述电源触头部件(122)以冷却所述电源触头部件(122)。(122)以冷却所述电源触头部件(122)。(122)以冷却所述电源触头部件(122)。


技术研发人员：丽莲
受保护的技术使用者：ABB电动汽车有限责任公司
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/8/5