CN111987534A - 用于电动车辆的充电插头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动车辆的充电插头(100)，其中所述充电插头(100)具有至少一个导电的接触元件(102)，所述导电的接触元件被布置在所述充电插头(100)的插头壳体(106)中，其中，在所述充电插头(100)的温度传感器(112)和所述接触元件(102)之间布置通过所述接触元件(102)而预张紧的导热弹簧(114)，其中在所述导热弹簧(114)和所述温度传感器(112)之间布置电绝缘的、热传导的绝缘体(116)。

Description

用于电动车辆的充电插头

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆的充电插头。

背景技术

在下文中主要结合用于对电驱动的车辆充电的充电插头来描述本发明。但是本发明可以在每种其中传输大电功率的应用中得以利用。

在对电动车辆的牵引电池组充电时有大的通过电流流经充电插头。由于不可避免的欧姆电阻而使充电插头中的电导体加热。通过所述加热而可能使充电插头的壳体加热。为了监控充电插头的温度，可以以已知的相对于这些导体的间距来将温度传感器与该壳体连接。通过相对于这些导体的间距而在充电插头的高伏特区域之外布置温度传感器。

发明内容

本发明的任务因此是，在使用结构上尽可能简单的装置的情况下提供用于电动车辆的充电插头。

通过独立权利要求的主题来解决该任务。本发明的有利扩展方案在从属权利要求、说明书和附图中说明。

提出一种用于电动车辆的充电插头，其中该充电插头具有至少一个导电的接触元件，该导电的接触元件被布置在充电插头的插头壳体中，其中，在充电插头的温度传感器和接触元件之间布置通过接触元件而预张紧的导热弹簧，其中在该导热弹簧和温度传感器之间布置电绝缘的、热传导的绝缘体。

电动车辆可以是至少部分地电池组电驱动的车辆。该电动车辆可以具有牵引电池组，该牵引电池组可以通过从外部输送电能量来充电。该能量可以通过由两部分组成的、能插接的并且能再分离的充电插接连接器来输送给该车辆。充电插头可以是该充电插接连接器的能插接的两个部分之一。该充电插头可以被实施为在线缆上的插头或者在车辆上的插座。该充电插头可以被设计用于传输Kfz(机动车)高伏特电压。对此，可以针对例如为直至1000伏特的Kfz高伏特电压的、所使用的电压而实施在充电插头的电导体之间的间距、壁厚和绝缘部。电导体的承载电流的横截面可以鉴于在对电动车辆充电时的从几安培直至几百安培的高通过电流来设计。

插头壳体可以是充电插头的结构组件。该插头壳体可以由电绝缘材料组成。该插头壳体可以具有充电插头的能插接的插接轮廓。该插接轮廓能够以匹配于该充电插接连接器的其他能插接的部分中的相反的插接轮廓的方式来实施。该插头壳体可以具有用于多个接触元件的容纳部。通过该插头可以限定在电导体之间的间距。

接触元件可以尤其是由金属材料组成。该接触元件可以是充电插头的电导体的末端件。该接触元件能够在能插接的末端处以匹配于该充电插接连接器的其他能插接的部分中的相反的接触元件的方式来实施。该接触元件可以被实施为用于插入到套筒中的引脚或者实施为用于容纳引脚的套筒。在与该能插接的末端相对置的末端处可以将接触元件与电导体、例如电缆或汇流排连接。

导热弹簧可以由能弹性变形的金属材料组成。该导热弹簧可以以松弛的形式伸入到用于该接触元件的容纳部中。该导热弹簧可以在插入到容纳部时由于接触元件而从松弛的形式弹性变形成预张紧的形式。该导热弹簧也可以在插入时部分地塑性变形。该导热弹簧可以是热传导的。该导热弹簧也可以是电传导的。该导热弹簧可以直接贴靠在接触元件处。该导热弹簧可以由于自身的预应力而以弹力挤压到该接触元件上。在插入时可以使接触元件和/或导热弹簧上的氧化层裂开。由此，可以在导热弹簧和接触元件之间产生直接接触。

温度传感器可以在电信号中描绘温度的值。该温度传感器可以与该接触元件间隔开地布置。该温度传感器可以与该接触元件电绝缘。该温度传感器可以如此远地与该接触元件间隔开，使得该温度传感器被布置在该接触元件上的高伏特电压的影响区域之外。该温度传感器可以是充电插头的安全电子装置的组成部分。该温度传感器可以在低压水平上、例如在直至12伏特的低压水平上运行。

绝缘体可以被构造用于，使该温度传感器与在导热弹簧上施加的高伏特电压电绝缘。该绝缘体的材料可以具有比插头壳体的材料更低的热阻。

该绝缘体可以具有至少一层的热传导的导热膏。导热膏能够以可塑的方式流动并且补偿温度传感器和导热弹簧之间的不平整处。通过该层导热膏可以使温度传感器的温度紧密地耦合到该导热弹簧的温度。

该绝缘体可以具有至少一个热传导的导热垫。导热垫可以弹性地并且部分塑性地变形。该导热垫可以补偿温度传感器和导热弹簧之间的不平整处。该导热垫可以确保在该温度传感器和该导热弹簧之间的针对电绝缘必需的最小间距。导热垫可以由硅胶材料组成。

该绝缘体可以具有至少一层的电绝缘的绝缘膜。该绝缘膜可以具有小的材料厚度。通过所述小的材料厚度可以使该绝缘膜具有小的热阻。该绝缘膜可以例如是

膜。

该温度传感器可以被布置在该充电插头的电路板的面向该导热弹簧的一侧上。该电路板可以挤压该绝缘体。在该电路板中可以使温度传感器直接连接到导体线路上。该电路板可以具有充电插头的安全电子装置的其他部分。

该绝缘体可以针对在接触元件和温度传感器或电路板之间的至少一个漏电路径和/或空气路径来覆盖导热弹簧。该绝缘体可以暴露于该漏电路径或空气路径上。该绝缘体可以将由于漏电路径和/或空气路径引起的该导热弹簧的裸露面与其他电压水平上的电导体分离。

该导热弹簧可以被布置在该插头壳体的横向于该接触元件的轴来取向的背面上。该导热弹簧可以具有预张紧的接触区域，该接触区域相对于背面来弯折。用于该接触元件的容纳部可以被构造为在插头壳体的背面中的空隙。该接触元件可以被插入到该容纳部中。该接触元件可以被弯折到该容纳部中。该接触元件可以在插入接触元件时被弯曲，以便建立预应力。该接触区域可以具有引入斜面。该接触元件可以在插入到该容纳部时经由该引入斜面来滑下。

该接触区域可以与接触元件的轮廓相应地形成轮廓。例如，该接触元件可以具有圆形的横截面。于是，可以使该接触区域依照该接触元件的圆形轮廓。由于已形成轮廓的接触区域，使该导热弹簧具有比在贴靠在圆形的接触元件上的平坦接触区域情况下更大的到接触元件的热传递面。

该插头壳体可以在导热弹簧的支承面的区域内具有热绝缘的绝缘装置。绝缘装置可以使导热弹簧相对于插头壳体热绝缘。绝缘装置可以减小从导热弹簧到插头壳体中的热流。通过该绝缘装置可以使该导热弹簧直至该温度传感器的冷却减弱。通过该绝缘装置，该温度传感器能够以高精确度来检测接触元件的温度。

绝缘装置可以被构造为在该导热弹簧下方的插头壳体的空隙。空隙或凹槽防止该导热弹簧到插头壳体的直接导热接触。通过该空隙可以使该导热弹簧仅经由周围的空气来放出热。该空隙是能够低成本地制造的。

该插头壳体可以具有用于保持导热弹簧的保持凸部。保持凸部可以是插头壳体的凸起,该凸起达到直至该导热弹簧的背离插头壳体的上侧上。该保持凸部可以至少通过该上侧的部分区域延伸，以便产生用于保持导热弹簧的底切。至少两个保持凸部可以将导热弹簧固定在插头壳体上。这些保持凸部可以采取对于到插头壳体中的预张紧力的反作用力。该导热弹簧可以例如被啮合到该保持凸部中。对此，这些保持凸部可以具有引入斜面。在已经将该导热弹簧布置在该插头壳体上之后，该保持凸部也可以例如通过热填缝被塑性变形。

附图说明

随后，参照附图来阐述本发明的有利实施例。其中：

图1示出了按照实施例的充电插头的示图；

图2示出了按照实施例的充电插头的插头壳体的示图；和

图3示出了按照实施例的具有充电插头的贴靠的导热弹簧的接触元件的示图。

这些图仅仅是示意图并且仅用于阐述本发明。相同的或相同作用的元件普遍配备有相同的附图标记。

具体实施方式

为了更容易理解，在接下来的描述中使关于图1-3的附图标记保持作为参考。

图1示出按照实施例的充电插头100的示图。该充电插头100是用于电动车辆的充电插接连接器的能插入到彼此的两个部分之一。充电插头100可以因此被实施为移动式插头或者车辆固定的插座。该充电插头100具有至少一个接触元件102，所述至少一个接触元件被布置在插头壳体106的容纳部104中。该插头壳体106在此形成用于插入到匹配的对应几何结构中的插接几何结构108。该接触元件102可以是阳性的或阴性的。在此，该接触元件102被构造为用于插入到对应件的套筒或衬套中的引脚。

该接触元件102从该插头壳体106的背离该插接几何结构108的背面110插入到该容纳部104中。在该背面110，将电导体连接到接触元件102上。在此，电缆与接触元件102连接。

在该容纳部104旁边布置温度传感器112。该温度传感器112通过由金属制成的预张紧的导热弹簧114来与该接触元件102热耦合。因为该导热弹簧114可以在与该接触元件102相同的电压水平上，在该导热弹簧114和温度传感器112之间布置电绝缘的绝缘体116。该绝缘体116保护该温度传感器112免受在充电过程期间在接触元件102上施加的高伏特电压。该绝缘体116在此平面地平放于该背面110和导热弹簧114上。该温度传感器112贴靠在该绝缘体116的与该导热弹簧114相反的一侧上。

该绝缘体116具有比插头壳体106更小的比热阻。因此，该绝缘体116可以被称为是热传导的。

该绝缘体116可以包括热传导的导热垫118。替代性地或补充性地，该绝缘体116可以包括热传导的导热膏120。该导热垫118和/或该导热膏120是电绝缘的。通过该导热垫118和/或该导热膏120可以优化温度传感器112对于绝缘体116的接触面，因为该导热垫118和/或该导热膏120是柔性的并且该温度传感器112能至少略微地陷入到该导热垫118和/或导热膏120中。该绝缘体116也可以包括电绝缘的绝缘膜122。该电绝缘的绝缘膜122可以改善该绝缘体116的击穿强度。

在实施例中，该温度传感器112被实施为在电路板124的面向绝缘体116的表面上的SMD组件。该绝缘体116布置在电路板124和背面110之间。

在实施例中，该容纳部104被实施为穿过该插头壳体106的阶梯式钻孔。在此，容纳部104的最大的钻孔直径布置在背面110上。最大钻孔直径大于接触元件102的最大尺寸。由此，得出接触元件102和插头壳体106之间的环绕的缝隙126。该导热弹簧114以弯折的方式来实施并且从该背面110伸入到该缝隙126中。在此，导热弹簧114的传递区域128平放在该背面110上并且该导热弹簧114的弯折的接触区域130被布置在缝隙126中。该接触区域130是预张紧的并且贴靠在该接触元件102上。该接触区域130在将接触元件102插入到容纳部104时被预张紧。该接触元件102在插入时与该导热弹簧碰撞并且将该接触区域130排挤到侧面。由此，以导热弹簧114的回位力来将该接触区域130挤压到接触元件102的侧面上。

在实施例中，该绝缘体116在比该温度传感器112的直接支承面更大的区域内覆盖该导热弹簧114。该绝缘体116至少在电路板124下方围绕与高伏特电压适配的漏电路径和空气路径d地伸出。

在替代性的实施例中，该导热弹簧以被浇注到插头壳体106中的方式来实施。在此，该插头壳体106的覆盖该导热弹簧的材料提供漏电路径和空气路径d。该传递区域128的背离接触元件102的末端在此没有被浇注并且由绝缘体116覆盖。尤其是，只有该温度传感器112的直接支承面不被浇注。对此替代性地，也可以由插头壳体106的材料来构造绝缘体116。

在实施例中，在插头壳体106和导热弹簧114之间布置绝缘装置132。该绝缘装置132被构造用于，减小导热弹簧114的进入到插头壳体106中的热损耗。该绝缘装置在导热弹簧114的区域内使该插头壳体106的背面110热绝缘。通过该绝缘装置132，使导热弹簧114具有相对于温度传感器112而言几乎相同的、在接触区域130内所具有的温度。

在实施例中，该绝缘装置132被构造为在插头壳体106中的凹槽132。该凹槽132在此是在导热弹簧114下方的以空气填充的空隙。在此，该导热弹簧114在容纳部104的边缘处平放在插头壳体106的在凹槽132的边缘处留有的接片上并且延伸超出该凹槽132直至该凹槽132的相对置的边缘，在此处该导热弹簧再次平放在该插头壳体106上。该温度传感器112被布置在所述相对置的边缘的高度上。由于缺少与插头壳体106的材料接触使得在该凹槽132的区域内没有直接的热流从导热弹簧114流出到插头壳体106中。在该凹槽132中的空气具有相对于该插头壳体106的材料而言较小的导热性。

图2示出按照实施例的充电插头100的插头壳体106的示图。该插头壳体106在此基本上相应于图1中的插头壳体。导热弹簧114在此以松弛的状态而示出。该导热弹簧114伸入到容纳部104中。导热弹簧114的接触区域130具有引入斜面200，在此未示出的接触元件可以在插入到该容纳部104时经由该引入斜面来滑下，而在此期间朝容纳部104的壁的方向排挤该接触区域130。

该接触区域130此外具有支撑棱边202。该支撑棱边202被布置在接触区域130的末端处并且朝容纳部104的壁的方向弯曲。如果该接触元件使该接触区域130偏转，则可以使支撑棱边202贴靠在该壁部并且在该壁处支撑接触区域。

插头壳体106具有保持凸部204，该保持凸部将导热弹簧114定位在背面110上。保持凸部204被布置在容纳部104的边缘上并且在背面110的平面上突出。该保持凸部204各具有底切，该底切防止导热弹簧114从背面110升起。

图3示出了按照实施例的具有充电插头100的贴靠的导热弹簧114的接触元件102的示图。该接触元件102如在图1中那样地布置在该充电插头100的插头壳体106的容纳部104中。该容纳部104被实施为插头壳体106的背面110中的空隙。该接触元件102在容纳部104中具有比容纳部104更小的直径，从而使得环形缝隙126环形地围绕该接触元件102来布置。该导热弹簧114的接触区域130被布置在缝隙126中。

为了在接触元件102和导热弹簧114之间实现大的热传递面300，该接触区域130在此以弧形形状来加工并且经大约90°的大的包容角来围绕该接触元件102。

绝缘体116在此在三侧上超出电路板124而凸出并且因此提供所需的漏电路径和空气路径d。该绝缘体116在此也覆盖绝缘装置132或在插头壳体106中的凹槽132。因此，在凹槽132中并没有发生空气的空气交换并且改善了绝缘装置132的绝缘性能。

保持凸部204在此布置在凹槽132的边缘处并且同时用作针对绝缘体116的在接触元件102的方向上的止挡部。

换言之，利用金属导热弹簧来表现在充电插座中的引脚温度测量。在此，以尽可能高的测量精确度来进行对在充电插座中的承载电流的引脚的温度测量。通过在此提出的方案，在生产中的高自动化程度是可能的。

在所提出的解决方案的情况下，自身的温度要被测量的引脚通过金属的弹簧元件来被热接触。该温度然后通过常见的SMD温度传感器而在弹簧元件上被测量，其中导热垫作为电绝缘装置和机械的容差补偿装置被布置在弹簧元件和传感器之间。

在在此提出的方案中，仅仅需要经冲裁的金属弹簧和导热垫。这两者要么能够作为自制件来制造要么是常见的外购件。得出经提高的测量可靠性以及经改善的测量动态。

在在此提出的解决变型方案中，导热绝大部分地在金属弹簧中进行而并非在塑料材料中进行。因此，最终得出的热阻要比在塑料材料情况下更小并且测量动态和测量精确度要比在塑料材料情况下更高。此外，在金属弹簧情况下并不存在形成空气缝隙的风险，因为该弹簧元件能够被设计成永久弹性的且并不由于引脚插入到该壳体中而被损坏。

该引脚被引入到该充电插座的壳体的开口中，在该开口中也对其进行密封(例如通过密封环)。在此金属弹簧在引脚和壳体之间被夹紧。金属弹簧具有延伸部，该延伸部从引脚离开地引导。通过该延伸部来将该引脚的温度传导到电路板下方，该电路板具有温度传感器。

为了保证该传感器的良好热连接并且保证电绝缘，在金属弹簧的延伸部和电路板或传感器之间设置电绝缘的导热垫。该导热垫也用于补偿组件容差，从而始终保证在传感器和金属弹簧之间的最佳热接触。

该电绝缘的导热垫也用于遵守所需的漏电路径和空气路径，也即在温度传感器或电路板与引脚或金属弹簧之间的自由间距d，这两者都可能具有高伏特电位。导热垫被扩大到足够大的程度。用于CCS充电插座的DC引脚可以例如遵守5毫米的最小间距。

为了使金属弹簧在装配时被保持在位置上并且在之后例如在振动时也保持在其位上，可以设置适合的保持凸部以用于固定金属弹簧。

为了使从金属弹簧到壳体中的热流是尽可能小的，有利的是，金属弹簧并非完全地贴靠在壳体上而是尽可能通过空气间隙而与该壳体热绝缘。在充电插座中，相对于经由物理接触的导热而言，对流热损失是可忽略的。通过空气缝隙也改善了温度测量的动态。

金属弹簧的贴靠在引脚上的部分可以依照引脚的外部轮廓并且因此具有尽可能大的径向支承面。由此，使从引脚到金属弹簧中的热流最大化并且使温度测量的精确度得以改善。

为了确保在金属弹簧和传感器之间的电绝缘，可以使导热垫的尺寸与自身的材料特性相应地被确定得足够厚。替代性地或者补充性地，可以给导热垫的侧面配备有电绝缘的膜，例如

聚酰亚胺膜。该膜在此优选地被布置在面向金属弹簧的一侧上。

由于在上文详细描述的设备和方法涉及多个实施例，本领域技术人员通常可以将这些实施例在大范围上进行修改，而并不偏离本发明的范围。尤其是，各个元件彼此的尺寸比例和机械布置仅仅示例性地被选择。

附图标记列表

100 充电插头

102 接触元件

104 容纳部

106 插头壳体

108 插接轮廓

110 背面

112 温度传感器

114 导热弹簧

116 绝缘体

118 导热膏

120 导热垫

122 绝缘膜

124 电路板

126 缝隙

128 传递区域

130 接触区域

132 绝缘装置、凹槽

200 引入斜面

202 支撑棱边

204 保持凸部

300 热传递面。

Claims (11)

1.一种用于电动车辆的充电插头(100)，其中所述充电插头(100)具有至少一个导电的接触元件(102)，所述导电的接触元件被布置在所述充电插头(100)的插头壳体(106)中，其中，在所述充电插头(100)的温度传感器(112)和所述接触元件(102)之间布置通过所述接触元件(102)而预张紧的导热弹簧(114)，其中在所述导热弹簧(114)和所述温度传感器(112)之间布置电绝缘的、热传导的绝缘体(116)。

2.根据上述权利要求其中任意一项所述的充电插接连接器(100)，其中，所述绝缘体(116)具有至少一层的热传导的导热膏(118)。

3.根据上述权利要求其中任意一项所述的充电插接连接器(100)，其中所述绝缘体(116)具有至少一个热传导的导热垫(120)。

4.根据上述权利要求其中任意一项所述的充电插接连接器(100)，其中所述绝缘体(116)具有至少一层的电绝缘的绝缘膜(122)。

5.根据上述权利要求其中任意一项所述的充电插接连接器(100)，其中所述温度传感器(112)被布置在所述充电插头(100)的电路板(124)的面向所述导热弹簧(114)的一侧上。

6.根据上述权利要求其中任意一项所述的充电插接连接器(100)，其中所述绝缘体(116)针对在所述接触元件(102)和所述温度传感器(112)/所述电路板(124)之间的至少一个漏电路径和/或空气路径(d)来覆盖所述导热弹簧(114)。

7.根据上述权利要求其中任意一项所述的充电插接连接器(100)，其中，所述导热弹簧(114)布置在所述插头壳体(106)的横向于所述接触元件(102)的轴来取向的背面(110)上，其中所述导热弹簧(114)具有预张紧的接触区域(130)，所述接触区域相对于所述背面(110)来弯折。

8.根据权利要求7所述的充电插接连接器(100)，其中，所述接触区域(130)与所述接触元件(102)的轮廓相应地形成轮廓。

9.根据上述权利要求其中任意一项所述的充电插接连接器(100)，其中，所述插头壳体(106)在所述导热弹簧(114)的支承面的区域内具有热绝缘的绝缘装置(132)。

10.根据权利要求9所述的充电插接连接器(100)，其中，所述绝缘装置(132)被构造为在所述导热弹簧(114)下方的所述插头壳体(106)的空隙。

11.根据上述权利要求其中任意一项所述的充电插接连接器(100)，其中，所述插头壳体(106)具有用于保持所述导热弹簧(114)的保持凸部(204)。

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