具有外部被动冷却的电动车辆充电连接器的制作方法

1.本发明涉及电动车辆充电连接器、充电站以及热管在电动车辆充 电连接器中的用途。


背景技术：

2.在用于电动车辆的充电电缆中的一个限制因素是当高电流从充 电站通过电缆和电连接器流到车辆的电池时生成热量。可以使用液体 主动地将热量从热源传导出去。以这种方式，实现了超过500a的电 流等级。对于这种冷却，需要包括液体并且将液体从散热器传导到热 源并且返回的布置。需要附加的设备，诸如泵。替代地，被动冷却是 可能的。但是，对于现有设计，只能实现高达200a的额定电流。被 动冷却需要一种作为外壳或外壳材料中的中空部分的设计，以便不隔 离外壳中的热量。这种设计可能无效或导致充电电缆的重量过大。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种具有改进的ip等级同时保持热性能的 电动车辆充电连接器。
4.该问题由独立权利要求的主题解决。实施例由从属权利要求、以 下描述和附图提供。
5.所描述的实施例类似地涉及电动车辆充电连接器、充电站以及热 管在电动车辆充电连接器中的用途。尽管可能未详细描述实施例的不 同组合，但实施例的不同组合可以产生协同效应。
6.技术术语按其常识使用。如果向某些术语传达特定含义，则将在 使用这些术语的上下文中在下文中给出术语的定义。
7.根据第一方面，提供了一种电动车辆充电连接器，该电动车辆充 电连接器包括外壳、内壳和用于功率触点的隔室。外壳包围内壳，并 且被配置为从电动车辆充电连接器的后端到电动车辆充电连接器的 前端处的内壳接纳和引导电缆。内壳包括隔室并且被配置为向隔室提 供电缆。电动车辆充电连接器还包括热管，热管包括蒸发器和冷凝器。 蒸发器附接到内壳内部的隔室中的热源，并且被配置为将热量从热源 经由外壳传导到环境，其中热管的至少一部分布置在外壳外部。
8.内壳和外壳保护电动车辆充电连接器免受环境影响。然而，在为 例如车辆的电池充电时的充电过程期间，当高电流流过电缆和隔室中 的功率触点时，隔室中会生成热量。必须耗散热量。这是通过使用热 管来实现的，该热管包括蒸发器，该蒸发器从隔室中的热源接收热量 并且将热量通过内壳和外壳传导到环境。热管的至少一部分布置在外 壳外部，其是导热部分和/或散热部分的至少一部分，即，冷凝器。冷 凝器可以包括翅片以扩大其表面，从而增强其热性能。如果热管的至 少一部分在外壳外部，则热管的热性能较高，并且因此电动车辆充电 连接器的热性能较高。
9.根据一个实施例，电动车辆充电连接器还可以包括布置在外壳外 部的结构，使得该结构与外壳一起针对热管的在外壳外部的部分形成 受保护空间。该结构可以由与外壳相同或相似的材料制成，或者也可 以由另一种材料组成。即，该结构可以是外壳的组成部分，或者它可 以是可以安装到外壳的单独部分。该结构可以具有扁平形状或向外弯 曲的形状，从而提高布置的机械稳定性。
10.根据一个实施例，热管的在外壳外部的部分是冷凝器。即，完整 的冷凝器在外部，其中冷凝器与蒸发器之间的热桥相对于外壳在内部 与外部之间形成接口。
11.根据一个实施例，热管的在外壳外部的部分是冷凝器的一部分。 即，与前面的实施例相对而言，不是完整的冷凝器在外部，而只是一 部分。这个实施例是非常有利的，因为在这种情况下，蒸发器与冷凝 器之间的部分被转移到外壳内部。由于热桥元件的温度可能明显高于 环境温度，因此可以保护用户不受该元件的影响。此外，一部分热量 已经在外壳内部耗散，使得外部冷凝器部分是比其他部分具有更低温 度的部分。
12.根据一个实施例，内壳与外壳密封，以提供高ip等级保护。外 壳提供中等ip等级保护。例如，内壳的ip等级为ip67，外壳的ip 等级为ip44。如果外壳仅有开口，则可能无法以相同的热性能达到 ip44。
13.根据一个实施例，电动车辆充电连接器包括多于一个的热管。因 此，也可以有多于一个的冷凝器。例如，有两个热管，并且冷凝器可 以布置在连接器的左右两侧。
14.参考附图和以下描述将能够更好地理解本发明的这些和其他特 征、方面和优点。原则上，相同或等效的要素具有相同的附图标记。
附图说明
15.图1示出了实施例可以所基于的电动车辆充电连接器的内部的 图；
16.图2示出了实施例可以所基于的另外具有热管的图1的电动车辆 充电连接器的内部的图；
17.图3a示出了根据实施例的电动车辆充电连接器的外部的图；
18.图3b示出了根据实施例的电动车辆充电连接器的截面视图的图；
19.图3c示出了根据另一实施例的电动车辆充电连接器的截面视图 的图；以及
20.图4示出了连接到车辆的充电站的示意图。
具体实施方式
21.图1示出了本发明的布置所基于的充电连接器的设计。电动车辆 充电连接器100包括外壳104、内壳和用于功率触点的隔室102。外 壳104包围内壳103，并且被配置为从电动车辆充电连接器100的后 端111到电动车辆充电连接器100的前端113处的内壳103接纳和引 导电缆101。内壳103包括隔室102并且被配置为向隔室102提供电 缆101。内壳103的功能是确保电绝缘、机械强度、防止水和污垢污 染。为此，壳体103是大量密封的并且在一些设计中也几乎是完全封 装的结构。触点保持器102也可以以这种方式处理。组件102和103 的组合进一步被包围在外壳104中。连接器可以包含附加“闩锁元件
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115。该元件是用于将连接器锁定到汽车的杠杆，并且促进汽车与充 电桩之间的通信使得可以开始充电会话。
22.整体设计的目的是具有对触点的三重机械保护(由触点保持器 102、内壳103和外壳104保证的)以及双重ip保护(由触点保持器 102和内壳103保证)。将壳体103和104分开的另一原因是重量。 对内壳103的严格功能要求导致了相当稳固和沉重的设计，这也可能 是“终生密封”的。另一方面，体积较大的外壳104以相当轻的方式 构建，重点是减轻重量和增加舒适度。
23.图2示出了实施例可以所基于的另外具有热管106的图1的电 动车辆充电连接器的图。图2中的电动车辆充电连接器100具有与 图1的电动车辆充电连接器100基本相同的设计，然而，示出了布 置在壳体103、104内部的作为热导体的热管106。热量接收部分(即， 图2中的热管的蒸发器107)以与热源或热点紧密热接触、特别是靠 近连接器的触点的方式附接。然后热管从内壳103中提取热量，该 内壳103在触点和相关部件的电气、水、灰尘和机械保护方面可以 高度密封。然后热量从蒸发器通过部分112并且经由密封件110传 输到具有冷凝器翅片108的冷凝器109。外壳104需要较低保护，并 且主要用作与用户的接口。热管106向包括热管106的冷凝器109 的区域109中的环境耗散热量。每个相可以有一个热管或多个热管。
24.如果冷凝器或冷凝器的一部分将暴露于空气中，例如在外壳104 内部，这将导致水可以渗透外部壳体或外壳104。这意味着，这种布 置的ip等级是ipx0(无论由x表示的灰尘进入分类如何，进水分类 将为0)，这表示，水进入外壳。这是非常不期望的，并且可能会在 (a)安全性和(b)第三方根据现有标准(即，iec 62196-3)对连接 器的认证方面带来问题，这些现有标准表明，在这样的产品中，针对 外壳的最低ip等级为ip44。所提出的布置解决了这个问题。
25.在图3a中，冷凝器109在外壳104上的连接器100外部表现为 元件108。冷凝器暴露于空气。下面的图3b和3c示出了由标记a-a 表示的前侧的截面视图。
26.图3b示出了连接器100的来自正面的截面视图。连接器100包 括外壳104，外壳104包括内壳103，内壳103又包括触点元件隔室 102。在该截面中，冷却系统的布置中的关键元件是冷凝器109，冷凝 器109暴露于外壳104外部的新鲜空气。冷凝器109可以由可选结构 或网304保护。冷凝器109借助于热桥112与触点元件102接触，如 图2的截面所示，热桥112可以是热管元件。
27.在图3c中，示出了不同的实施例。这里，冷凝器109的一部分 位于外壳104内部但在内壳103外部，使得冷凝器109的仅一部分暴 露于新鲜空气。圆圈306表示部分112在外壳104内部。在这种情况 下的好处是，与环境温度相比将处于较高温度的部分112可以较少地 暴露于终端用户的潜在接触，从而提高安全性。在这种情况下，一些 翅片108可以位于外壳104内部。
28.图4作为示例示出了经由电动车辆充电连接器100连接到车辆 402的充电站400的示意图。电动车辆充电连接器100与充电站400 的连接是固定的，使得电动车辆充电连接器100是充电站400的一部 分。
29.因此，在保证连接器的热性能的同时实现了足够的ip等级。
30.通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实 践要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。 在权利要求中，“包括”一词不排除其他要素或步骤，不定冠词“一 个”或“一个”不排除多个。仅在相互不同的从属权利要求中叙
述某 些措施的事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中 的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。