本实用新型涉及一种电动汽车充电时车辆和充电桩之间的电连接装置，尤其是涉及一种用于电动汽车大功率充电用的电连接装置。
背景技术：
随着电动汽车的快速发展，为电动汽车充电的充电桩也得到了迅速的普及和推广。电动汽车在充电时，通常是将充电桩上的一个充电插头与车辆上的一个充电插座相插接，在充电插座上设有正负两个充电插套，在充电插头上设有正负两个充电端子，当充电插头和充电插座连接时，充电端子即插接在充电插套内，从而开始为电动汽车的电池充电。另外，在充电插头和充电插座内还分别设有与控制线相连接的控制端子和控制插套，以便充电桩根据车辆电池的充电状态适时调整充电的电流等参数。
原有的电动汽车充电由于受到技术的限制，其充电电流以及充电功率较小，因而充电时间长，从而严重限制了电动汽车的发展和推广使用。现有的国标充电桩的充电功率在40~60kW之间，而市场上纯电动汽车的电量配置一般在30~90kWh之间，一次快充时间将维持在30分钟至2小时之间。目前，随着电池以及相应的快速充电技术的发展，350kW以上的大功率快速充电有望实施，相应地，充电电流也将大幅度上升。我们知道，大的充电电流会导致充电连接装置的温升加剧、充电系统热损耗加剧、系统老化加快、可靠性降低。事实上，现有的国标对承担电流载体的端子温升有不超过50K，连接装置的金属和非金属部件温度最高不得超过60℃和85℃的硬性要求。
为了满足大功率充电的要求，人们实用新型各种可以降低充电时的温度的充电用连接件。其中常见的方式是用冷却液对连接件进行冷却，例如，一种在中国专利文献上公开的“插针及充电枪”，其公布号为CN107317145A，包括插接件和连接件，插接件背离插接方向的一端开设有冷却液流道且在该端面形成有插接内接口，插接件上开设有插接件冷却液接口。连接件上设有连接件冷却液接口、压接孔和连接件冷却液管道。插接件与连接件插接在一起，连接件冷却液管道设置于插接件冷却液流道内，且连接件冷却液管道与插接件冷却液流道壁之间形成有间隙流道。插接件冷却液接口、间隙流道、连接件冷却液管道、和连接件冷却液接口连通形成冷却液流通的流道。该实用新型通过流通的冷却液带走插针散发的热量，可降低插针的温度，进而提高充电枪的载流能力，确保大功率充电的稳定性和可靠性。
然而，上述充电用连接件冷却方式存在如下缺陷：首先，该冷却方式紧紧只是考虑了充电桩上的充电枪一端的冷却问题，但是无法有效地解决电动汽车上的充电插座的冷却问题。也就是说，其无法同时对充电桩一侧的充电枪和车辆一侧的充电插座进行冷却。其次，用冷却液冷却需要控制温度的装置属于技术人员的常规技术选择，而该实用新型中并未具体描述冷却液接口如何和外部的冷却管路连接等具体的技术方案。特别是，该方案需要配置外设的冷却装置，以便为充电枪提供相应的冷却液，从而造成结构的复杂和使用时的不便。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了解决电动车充电用电连接装置所存在的难以实现插头和插座的同时冷却、结构复杂和使用不便的问题，提供一种用于电动汽车大功率充电用的电连接装置，可实现插头和插座的全面均衡冷却，从而有利于实现电动汽车的大功率快速充电，并且整体结构简单、便与推广使用。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于电动汽车大功率充电用的电连接装置，包括与充电桩的电缆相连接的充电插头、设置在电动汽车上的充电插座，所述充电插座包括具有插接孔的充电插套和控制插套，所述充电插头包括充电端子和控制端子，所述充电插座上设有进液管和出液管，进、出液管的一端分别和其中一个插套的插接孔相连通，进、出液管的另一端则分别连接在电动汽车空调系统的制冷剂循环回路上，在进液管上设有泵送装置，所述充电端子内设有轴向冷却孔，在两个充电端子之间设有过渡管路，过渡管路的两端分别与两个充电端子的轴向冷却孔相连通。
本实用新型在充电插座上设置与汽车空调系统的制冷剂循环回路相连接的进、出液管。这样，当充电桩的充电插头插入车辆上的充电插座内开始为车辆充电时，泵送装置启动，从而从制冷剂循环回路中抽出制冷剂，制冷剂通过进液管进入充电插座的一个插套的插接孔内，然后通过该插接孔内的充电端子的轴向冷却孔进入过渡管路，再进入另一个充电端子的轴向冷却孔，最后通过另一个插套的插接孔以及出液管回流到汽车空调系统的制冷剂循环回路，从而形成一个冷却回路，使的充电插头和充电插座同时得到有效的冷却。特别是，本实用新型创造性的利用车载空调系统现有的制冷剂作为冷却系统的传热媒介，有利于简化结构，降低成本。另外，制冷剂在受热后会快速气化，我们知道，物质在相变时会吸收或放出大量的热量，因此，制冷剂在气化时会吸收大量的热量，因而又有利于提高冷却效率，并相应地降低泵送装置所需输出的制冷剂流量。
作为优选，所述充电端子的端部设有贯通轴向冷却孔的倒圆锥形的进液孔，进液孔内设有第一密封塞，在轴向冷却孔内设有具有过孔的第一挡片以及第一密封压簧，第一密封压簧一端抵压第一密封塞，另一端抵压第一挡片；在充电插套的插接孔开口端设有倒圆锥形的缩口，缩口内设有第二密封塞，在插接孔内设有具有过孔的第二挡片以及第二密封压簧，第二密封压簧一端抵压第二密封塞，另一端抵压第二挡片；在充电插套的端部套设一个可轴向移动的连接套，连接套的轴线上设有顶杆，顶杆两端的圆周面上设有轴向的进液槽，在顶杆和连接套内侧壁之间设有径向的支撑杆，在连接套内设有一端抵压支撑杆、另一端抵压充电插套端部的复位压簧。
本实用新型的充电端子端部设置进液孔，第一密封塞在第一密封压簧的作用下使进液孔保持密封状态，相类似地，充电插套内的第二密封压簧使第二密封塞有效密封充电插套插接孔开口端的缩口，从而使充电端子以及充电插套在不充电时可保持密封状态，以避免制冷剂的外泄。当充电插头插入充电插座开始充电时，充电端子插入充电插套端部的连接套内，并推动连接套轴向移动，此时连接套内的顶杆一端进入充电端子的进液孔并推动第一密封塞后退，使进液孔打开；顶杆的另一端则进入充电插套的插接孔内，并推动第二密封塞后退，使插接孔打开，此时制冷剂即可形成循环流动，使充电中的充电插头和充电插座同时得到有效的冷却。充电结束时，当我们从充电插座中拔出充电插头时，第一密封压簧推动第一密封塞复位密封进液孔，连接套内的复位压簧则推动连接套轴向移动复位，与此同时，第二密封压簧推动第二密封塞复位密封插接孔开口端的缩口。也就是说，本实用新型可在充电时使制冷回路自动开启，而充电结束后使冷却回路自动封闭密封，从而可有效地避免制冷剂的外泄。
作为优选，在充电插套上的连接套内设有密封套，在充电端子端部的外圆周面上设有缩小的阶梯状的密封端，当充电插头插入充电插座时，所述密封端插入密封套内，从而在充电端子和充电插套之间形成密封。
密封套可采用橡胶一类具有弹性的材料制成，当充电插头插入充电插座时，充电端子的密封端即可挤入密封套内，从而在充电端子和充电插套之间形成可靠的弹性贴合密封。当充电插头与充电插座分离时，密封插套可从密封套中轻松地抽出。
作为优选，所述充电插头包括塑料制成的集成本体、嵌设在集成本体内的两个线束连接头，线束连接头的后端外侧设有用于连接电缆的线束压接环，所述充电端子设置在对应的线束连接头的前端，所述轴向冷却孔贯通线束连接头的后端，过渡管路呈U形，过渡管路的表面设有绝缘涂层，过渡管路的两端分别插接在两个线束连接头的轴向冷却孔内。
本实用新型在过渡管路的表面设置绝缘涂层，因而可避免两个充电端子之间的短路，U形的过渡管路两端可方便地插入两个线束连接头的轴向冷却孔内，然后可将其作为注塑成型集成本体时的一个镶嵌件而与集成本体形成一个整体结构，有利于提高过渡管路与线束连接头之间的密封性。特别是，设置在线束连接头后端的线束压接环可方便地通过压接方式连接电缆，并在成型集成本体时将线束压接环嵌入集成本体内。
作为优选，所述充电插座包括具有插接凹槽的基座，充电插套的后端嵌设在基座内，充电插套设有插接孔的前端位于插接凹槽内，在充电插套后端的侧面设有用于连接电缆的线束压接环，进、出液管分别插接在其中一个充电插套的插接孔后端。
本实用新型在充电插套的后端设置线束压接环，从而方便与电缆压接，而进、出液管则分别插接在其中一个充电插套的插接孔后端。当通过注塑工艺成型基座时，充电插套、进液管、出液管和基座形成一个整体结构，既有利于简化组装工艺，提高生产效率，又有利于提高充电插座的密封性能。
因此，本实用新型具有如下有益效果：可实现插头和插座的全面均衡冷却，从而有利于实现电动汽车的大功率快速充电，并且整体结构简单、便与推广使用。
附图说明
图1是本实用新型充电插头的一种结构示意图。
图2是图1中的A向视图。
图3是本实用新型充电插座的一种结构示意图。
图4是图3中的B向视图。
图5是充电插头和充电插座的连接结构示意图。
图6是充电端子和充电插套的一种结构示意图。
图7是充电端子密封端的一种结构示意图。
图中：1、充电插头 11、集成本体 12、线束连接头 121、线束压接环 122、进液孔 13、控制端子 14、充电端子 141、轴向冷却孔 142、密封端 143、锯齿环 144、导入面 145、止退面 15、第一密封塞 16、第一挡片 17、第一密封压簧 2、充电插座 21、基座 211、插接凹槽 22、充电插套 221、缩口 23、控制插套 24、第二密封塞 25第二压簧 26、第二挡片 27、连接套 28、顶杆 281、插入端 29、支撑杆 291、复位压簧 3、进液管 4、出液管 5、储液罐 6、过渡管路 7、泵送装置 8、电磁阀 9、密封套。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。
如图1、图2、图3、图4所示，一种用于电动汽车大功率充电用的电连接装置，包括与充电桩的电缆相连接的充电插头1、设置在电动汽车上的充电插座2。为了便于加工组装，充电插头包括集成本体11、嵌设在集成本体内的两个线束连接头12和若干控制端子13，在线束连接头的后端外侧设置用于连接电缆的线束压接环121，充电桩的正负极充电电缆通过压接工艺分别压接在两个线束连接头的线束压接环内。在线束连接头的前端设置圆柱形的充电端子14，从而构成一个正极的充电端子和一个负极的充电端子；相应地，充电插座包括具有插接凹槽211的基座21，基座的插接凹槽内嵌设有正极和负极的充电插套22、以及若干和控制端子对应的控制插套23，充电插套和控制插套均具有插接孔。充电插套的前端位于插接凹槽内，在充电插套后端的侧面设置线束压接环，与车辆电池相连接的电缆通过压接工艺分别压接在两个充电插套的线束压接环内，从而构成一个正极的充电插套和一个负极的充电插套。如图5所示，充电时，充电插头与充电插座插接在一起，此时的控制端子插接在对应的控制插套上，从而使充电桩的控制器可控制整个充电进程和状态。
为了便于充电插头和充电插套在充电时的冷却，我们可在一个充电插套后端的插接孔内插接一根进液管3，在另一个充电插套后端的插接孔内插接一根出液管4，进液管和出液管的另一端则分别连接在电动汽车空调系统的制冷剂循环回路上。制冷剂循环回路包括一个用于储存制冷剂的储液罐5，储液罐内上部为气态的制冷剂，下部为液态的制冷剂。另外，在充电端子内同轴地设置轴向冷却孔141，轴向冷却孔的后端延伸并贯通线束连接头的后端。一U形的过渡管路6的两端分别插接在两个线束连接头的轴向冷却孔内。
当充电桩的充电插头插入车辆上的充电插座内开始为车辆充电时，车辆的空调系统的制冷剂循环回路中的制冷剂通过进液管进入充电插座的一个插套的插接孔内，然后通过该插接孔内的充电端子的轴向冷却孔进入过渡管路，再进入另一个充电端子的轴向冷却孔，最后通过另一个插套的插接孔以及出液管回流到汽车空调系统的制冷剂循环回路中，从而形成一个冷却回路，使的充电插头和充电插座同时得到有效的冷却。
需要说明的是，本实施例中将插接在一起时靠近充电插座的一端称为充电插头的前端，与充电桩的充电电缆连接一端称为后端；相应地，充电插座上靠近充电插头的一端称为前端，另一端称为后端。此外，将充电端子的轴向称为纵向，将垂直于充电端子轴向的方向称为横向。
为了确保制冷剂在冷却回路中的流动，我们可在进液管上设置泵送装置7。当泵送装置启动时，即可从制冷剂循环回路中抽出制冷剂。优选地，泵送装置可采用射流泵，射流泵与车辆电池管理系统电连接。而进液管连接在储液罐的下部，出液管则连接在储液罐的上部。当充电插头插入充电插座开始为车辆充电时，电池管理系统使射流泵启动，即可从储液罐内抽出液态的制冷剂。液态的制冷剂在流过充电插座和充电插头时吸收热量，然后迅速蒸发膨胀形成具有一定压力的气态的制冷剂，并通过出液管快速回流到储液罐内，气态的制冷剂在储液罐内散热冷却后凝结成液态而存留在储液罐的下部，从而形成制冷剂的循环流动。
为了避免制冷剂从出液管反向泄出，我们可在出液管上设置常闭型的电磁阀8，电磁阀与电池管理系统电连接。这样，当充电插头插入充电插座开始充电时，电池管理系统即可控制电磁阀的开启；当充电插头拔出充电插座时，电池管理系统即可控制电磁阀的关闭，此时的出液管处于闭锁状态。
可以理解的是，我们可在充电插座上设置与电池管理系统电连接的温度传感元件。这样，在开始充电后，当充电插头的温度上升至设定值时，电池管理系统即可根据接收到的温度传感元件的电信号开启射流泵和电磁阀，即可确保充电插头和充电插座始终工作在规定的温度范围，又可提高冷却系统的效率。
为了方便加工，本实用新型的基座可采用塑料制成，在基座注塑成型时，充电插套、进液管、出液管可作为镶嵌件与基座连接成一个整体，有利于提高充电插座的密封性能。相类似地，集成本体可采用塑料制成，在集成本体注塑成型时，我们可先将电缆压接在线束连接头的线束压接环内，然后将过渡管路的两端插接在对应的线束连接头的轴向冷却孔内，再将连接在一起的线束连接头与过渡管路作为镶嵌件与集成本体连接成一个整体，有利于提高过渡管路与线束连接头之间的密封性。
为了避免充电时制冷剂的外泄，如图6所示，我们可在充电端子的端部设置同轴贯通轴向冷却孔的进液孔122，进液孔为口小里大的倒圆锥形，在进液孔内设置圆锥形的第一密封塞15，在轴向冷却孔内设置第一挡片16以及第一密封压簧17，第一挡片上设置可允许制冷剂流过的过孔，第一密封压簧一端抵压第一密封塞，另一端抵压第一挡片，从而使第一密封塞适配在进液孔内，此时的充电端子处于密封状态。相类似地，我们可在充电插套前端的插接孔开口端设置倒圆锥形的缩口221，缩口内设置圆锥形的第二密封塞24，在插接孔内设置第二挡片26以及第二密封压簧25，第二挡片上设置可允许制冷剂流过的过孔，第二密封压簧一端抵压第二密封塞，另一端抵压第二挡片，从而使第二密封塞适配在缩口内，此时的充电插套处于密封状态。另外，我们还需在充电插套的前端部套设一个可轴向移动的连接套27，连接套内同轴地设置顶杆28，顶杆的两端设置插入端281，顶杆两端的插入端圆周面上设置轴向的进液槽。在顶杆和连接套内侧壁之间一体设置3-4根径向的支撑杆29，支撑杆呈环形等间距分布，从而使顶杆、支撑杆、连接套形成一个整体。还有，在连接套内设置一个复位压簧291，复位压簧的一端抵压支撑杆、另一端抵压充电插套的前端部，从而使连接套处于远离充电插套的释放位置。当然，我们可在连接套和充电插套之间设置轴向限位结构，以避免连接套从充电插套上脱出，并在连接套和充电插套之间设置密封圈，以实现连接套和充电插套之间的密封。
当充电插头插入充电插座开始充电时，充电端子先插入充电插套端部的连接套内，并推动连接套轴向移动，此时连接套内的顶杆一端的插入端进入充电端子的进液孔并推动第一密封塞后退，使进液孔打开；顶杆另一端的插入端则进入充电插套的缩口内，并推动第二密封塞后退，使插接孔打开，此时制冷剂即可形成循环流动，使充电中的充电插头和充电插座同时得到有效的冷却，而连接套则处于靠近充电插套的工作位置。充电结束时，当我们从充电插座中拔出充电插头时，第一密封压簧推动第一密封塞复位，使进液孔得到密封，连接套内的复位压簧则推动连接套轴向移动至释放位置，与此同时，第二密封压簧推动第二密封塞复位，使插接孔开口端的缩口得到密封。也就是说，本实用新型可在充电时使制冷回路自动开启，而充电结束后使冷却回路自动封闭密封，从而可有效地避免充电端子、充电插套内剩余的制冷剂的外泄。
为了提高密封效果，我们还可在充电插套的接套内设置橡胶制成的密封套9，在充电端子前端部的外圆周面上设置缩小的阶梯状的密封端142，并且在密封端的外边缘上设置倒角或圆角。当充电插头插入充电插座时，密封端顺滑地插入密封套内，从而在充电端子和充电插套之间形成密封。
进一步地，如图7所示，我们还可在密封端的圆周面上设置三圈在轴向上等间距分布的锯齿环143，锯齿环具有一个靠近密封插套前端部的圆锥形的导入面144、以及一个靠近充电端子的圆锥形的止退面145，从而使锯齿环的横截面呈锐角三角形，并且导入面的锥度在优选地在1:1.86至1:1.54之间，止退面的锥度优选地在1:0.134至1:0.088之间，一方面有利于密封插套插入密封套中，同时有利于提高密封插套和密封套之间的密封效果。
最后，我们还可在过渡管路的内、外侧壁上通过喷塑工艺喷涂一层绝缘涂层，从而可有效地避免两个充电端子之间的短路问题。