EV先进冷却设备的制作方法

本发明涉及电动车辆(ev)的充电设备领域，特别是用于冷却充电设备的部件，例如线缆。本发明还涉及一种用途。

背景技术：

1、为了给电动车辆充电，在至少一些情况下，高电流流经充电设备的线缆和/或其他导电部件。这些高电流可能导致线缆发热和/或电流输出降低。这种效应在过渡部件的区域(例如连接插头的区域)中可能是特别关键的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种允许至少在充电设备的电流传导部件的一些区域中传导高电流的装置。

2、该目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求和以下描述，进一步的实施例将是清楚的。

3、一个方面涉及一种冷却装置，该冷却装置被配置为用于布置在电动车辆充电系统的充电连接器与电动车辆的充电插座之间，该冷却装置包括：

4、导电且导热的电力连接件，该电力连接件被配置为用于布置在充电连接器的充电触头和充电插座的插座触头之间，其中，该电力连接件热连接至冷却单元。

5、冷却装置被配置为布置在插头的区域中，特别地，在电动车辆充电系统的充电连接器与电动车辆的充电插座之间。分析表明，在此类区域中，由于高电流引起，在对电动车辆(ev)充电期间可能出现较高温度。例如，由于插头本身(即所谓的电动车辆充电系统的充电连接器与所谓的电动车辆的充电插座之间)的过渡电阻，或者由于压接的过渡电阻，该较高温度可能会继续升高。无论充电连接器的插脚数量如何，导体都需要被压接至触头，对于给定的dc连接器类型，触头的尺寸可以是固定的，例如按照标准。由电触头引入的接触电阻可能是系统总热阻的重要来源。另外，连接器一侧上与汽车入口的压接可能也是一个重要来源。高电流下的高电阻意味着高电功率损耗，因而也意味着高温。

6、因为线缆的电阻随着温度升高而增加，充电连接器的高温可能不仅降低通过线缆的最大电流。此外，充电连接器的高温也可能有伤害操作充电连接器的人员的风险。这也是制定关于这些部件的一些法律和其它法规的原因。例如，如iec62196系列或ul2251的标准限制了电触头的最高温度在充电期间不应超过环境温度50℃，并且在任何情况下都不能超过环境温度90℃，以避免线缆接口和汽车插座的任何可能的损坏。关于可抓握和可触摸部件的温度，例如iec:2010guide117的标准要求在正常操作期间能够被抓握的连接器或线缆部件的最高允许温度不应超过60℃，而对于能够被触摸但不能被抓握的非金属部件，可允许温度高达85℃。

7、因此，当冷却装置布置在充电连接器和充电插座之间时，有利地，不仅能使得插头(且进而手柄)的温度降低，而且还使得充电设备的相邻电流传导部件(例如压接区域)的温度降低。冷却装置可以被实现为充电连接器的一部分、充电插座的一部分和/或其自身的“盒”。冷却装置可以被称为先进冷却设备(acd，advanced cooling device)。因此，与没有冷却装置的情况相比，冷却装置可以实现高于最大可行电流和/或允许电流的充电电流。

8、冷却装置由电力连接件实现，该电力连接件可以位于冷却装置的中心区域内。电力连接件由导电且导热的材料制成，例如铜等。电力连接件被配置为布置在充电连接器的充电触头和充电插座的插座触头之间。根据充电连接器的标准，电力连接件可以被实现为多个部件，例如为充电线缆的每个高电流传到导线配置一个电力连接件，例如为dc充电器的每个dc+和dc-导线配置一个电力连接件。电力连接件在一端上可以具有用于连接至充电连接器的公部件，并且在另一端上具有用于连接至充电插座的母部件。电力连接件热连接至冷却单元。在电力连接件(在其“芯”处)的端部部件之间，电力连接件可以具有任何形式，但可以优选是平面的，以与冷却单元具有尽可能广的接触。当然，对于其它优化形式的冷却单元，也可以选择其它形式的电力连接件芯。

9、在各种实施例中，电力连接件包括金属或由金属组成，特别是铜、铝和/或包括这些金属中的至少一种的合金。这些材料有利地是高导电和高导热的，因此既能引起流经电力连接件的电流的较低温度，又能提供到冷却单元的良好热连接。

10、在各种实施例中，耦接部件布置在电力连接件和冷却单元之间，该耦接部件包括电隔离且导热的材料。这种材料的示例可以包括陶瓷，例如al2o3、tic、wc、zro2、aln、sic等，优选aln和al2o3，因为aln和al2o3具有高热导率和成本效益。其它示例可以包括电绝缘且导热的塑料，然而在许多情况下，与陶瓷相比，塑料具有较低数量级的热导率。例如，al2o3的值约为30w/mk，以及塑料的值约为0.2w/mk。耦接部件可以包括一个或多个层。耦接部件可以有助于不同电力连接件之间的良好隔离，从而防止短路并保持冷却装置是较小的。耦接部件可以有助于冷却装置各部件之间的热平衡，从而降低这些部件的热应力。

11、在各种实施例中，充电连接器经由母插座或经由公插脚连接至电力连接件，和/或充电插座经由公插脚或经由母插座连接至电力连接件。这可以取决于要支持的标准。充电连接器可以支持和/或可以兼容如标准chademo、gb/t、ccs-type1、ccs-type2、mcs和/或其他标准。也可支持非标准(专有)解决方案。在至少一些实施例中，充电连接器不仅可以应用于针对电动车辆的充电设备，而且可以应用于其中高电流可能导致如上所述的类似限制的设备。取决于连接器，充电连接器可以包括多个插脚。

12、例如，为了实现更高的导电率和/或热导率，可以对母插座和/或公插脚的触头进行涂覆。涂层可以包括金、银、钯、镍、其它高传导性材料和/或这些材料的合金。

13、在一些实施例中，冷却装置还可以包括壳体，用于覆盖至少电力连接件和冷却单元；并且可选地包括充电接口，该充电接口被配置为用于耦接充电连接器；和/或插座接口，该插座接口被配置为用于耦接充电插座。

14、例如，针对充电连接器的集成式解决方案可以仅包括充电接口，并且可以例如是充电连接器和/或充电手柄的一部分。另一示例可以是针对电动车辆的集成式解决方案，该解决方案可以仅包括插座接口，因此形成ev的一部分。另一解决方案可以是其自身的“盒”，即冷却装置的部件布置在壳体中。充电接口和/或插座接口可以(至少部分地)由壳体所覆盖。冷却装置可以被称为先进冷却设备(acd)。acd可以兼容例如上面列出的标准，或者兼容专有的解决方案。

15、在一个实施例中，冷却单元的冷却效果经由自然空气对流使热量耗散通过带翅片表面和/或热管来实现。这可以通过具有嵌入式热管的收集器块来实现，该收集器块收集来自dc电力连接件的热量，经由自然对流通过带翅片表面耗散。这种设计可以类似于javelin连接器。在这种情况下不使用风扇，因此不需要电池。然而，该实施例的冷却能力可能是有限的。

16、在一个实施例中，冷却单元的冷却效果通过组合的热管-强制对流冷却来实现。该实施例可以与具有高功率耗散能力的高端cpu冷却类似。有利地，组合的热管-强制对流冷却方法是非常成熟的，并且有许多供应商可用。

17、在一个实施例中，具有嵌入式热管的收集器块可以用于冷却。在这种情况下，收集器块收集来自dc电力连接件的热量，并且通过具有风扇的带翅片表面将其耗散。风扇可以由电池和/或其它电力源驱动。例如，对于便携式解决方案，设备可以由嵌入式电池供电，以及对于集成式解决方案，低电压功率可以由主机单元提供。

18、在一个实施例中，冷却单元的冷却效果通过与先进散热器组合的强制空气对流来实现。例如，所谓的3d蒸汽室技术可以用于增强冷却效果。可以将蒸汽室和热管进行组合，从而形成封闭的蒸汽室系统。在该解决方案中，变暖的液体被向上耗散通过冷却器的翅片组件。

19、额外地或替代地，冷却剂流体(例如流)可以用于以从基质提取热量，从而具有增强的整体传热系数。根据冷却块和流的特性，可以实现高散热。这种解决方案可能特别适用于汽车应用，因为车辆中已经存在水-乙二醇冷却回路。

20、在一个实施例中，冷却单元的冷却效果通过主动冷却来实现，特别是通过珀尔帖(peltier)单体。由于塞贝克(seebeck)效应，这种设备允许热源的主动冷却。珀尔帖热电模块由p型和n型碲化铋(bismuth telluride)半导体球团组成。球团由陶瓷基质隔开，陶瓷基质是金属化的，当连接至直流电压源时，以允许热量从模块的“冷”侧传导至“热”侧。珀尔帖单体解决方案允许电力连接件在低于环境温度的温度下与源交换热量。这种解决方案甚至可以适用于热力条件严峻的非常炎热的气候地区中的冷却。

21、一个方面涉及一种如上和/或如下所述的冷却装置的用途，用于降低用于对电动车辆充电的充电系统的充电触头、插座触头、电力连接件和/或其他电流承载部件的温度。

22、应当注意的是，只要技术上可行，如上和/或如下所述的两个或更多个实施例可以进行组合。

23、为了进一步澄清，通过附图中所示的实施例来描述本发明。这些实施例仅被认为是示例，而非限制性的。