一种固态冷却的连接器总成及一种车辆的制作方法

1.本发明涉及汽车电器技术领域，更具体地，涉及一种固态冷却的连接器总成及一种车辆。


背景技术：

2.随着新能源汽车的越来越普及，为新能源汽车实现电连接的设备和设施也随之发展起来，新能源汽车上的连接器总成由于要达到快速传输电流的要求，传输电流都比较大，连接器总成上的线缆的直径也随之增大，在车身上的装配也只能手工安装，浪费人力成本及时间成本。
3.另外，在正常使用的过程中，新能源汽车的线缆会流经非常大的电流，因此线缆和连接接头都会产生大量的热量，由于热量过大将导致高温，充电线缆连接位置以及周边的连接件、固定件会因为高温而失效，影响连接器总成的正常使用，产生短路及断路，甚至产生触电危险，危及生命。
4.新能源汽车的线缆由于电流较大，会产生很强的电磁干扰，为了降低电磁干扰的影响，线缆通常采用屏蔽网进行电磁干扰的屏蔽，目前常用的屏蔽网是采用金属丝编制而成，需要在线缆生产设备中增加屏蔽编织机，设备价格高，占地面积大，导致连接器总成的屏蔽线缆价格居高不下。并且目前对连接器的屏蔽技术还没有特别完善，会导致车内电器受到干扰而无法使用。
5.以上问题目前还没有切实的解决方案，因此，汽车电器技术领域急需一种线径较小，线缆发热量较低，可以实现自动化生产和装配的连接器总成。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种固态冷却的连接器总成及一种车辆的新技术方案。本发明的固态冷却的连接器总成能够降低电连接骨架和连接端子因通电产生高温导致的失效，降低电连接骨架的直径，延长连接器的使用寿命，提高整车安全性，同时起到屏蔽电磁干扰的作用。
7.根据本发明的第一方面，提供了一种固态冷却的连接器总成，包括至少一根电连接骨架和与所述电连接骨架两端连接的连接器，所述连接器内包含连接端子，所述电连接骨架至少一端通过焊接或压接的方式与所述连接端子电连接，所述电连接骨架外周套设有固态的冷却保护层。
8.可选地，所述电连接骨架的材质含有刚性的实心导体材料。
9.可选地，所述电连接骨架的部分区域为柔性。
10.可选地，所述电连接骨架包括至少一个弯折部。
11.可选地，所述电连接骨架的横截面形状为多边形，所述多边形的角全部倒角或倒圆。
12.可选地，所述电连接骨架横截面形状为圆形、椭圆形、矩形、多边形、a形、b形、d形、
m形、n形、o形、p型、s形、e形、f形、h形、k形、l形、t形、u形、v形、w形、x形、y形、z形、半弧形、弧形、波浪形中的一种或几种。
13.可选地，所述电连接骨架的横截面积为0.3mm
2-240mm2。
14.可选地，所述冷却保护层的厚度占所述电连接骨架外径的1％-15％。
15.可选地，所述冷却保护层的材质为热传导胶带、导热绝缘弹性橡胶、柔性导热垫、导热填充剂和导热绝缘灌封胶。
16.可选地，所述冷却保护层采用注塑、挤塑、浸塑、发泡、缠绕、编织、灌注或包卷的方式设置在所述电连接骨架外周上。
17.可选地，所述冷却保护层中包含石英玻璃、碳化硅、云母、砂石、金刚石、硅、石墨烯及衍生物或硅脂中的一种或几种。
18.可选地，所述冷却保护层对所述电连接骨架的冷却速率为0.05k/s-12k/s。
19.可选地，所述冷却保护层在所述电连接骨架外周的厚度不一致。
20.可选地，其中一个所述连接器为充电座。
21.本发明还提供一种车辆，包括上述的固态冷却的连接器总成。
22.本发明的有益效果是：
23.1、解决了目前充电线束线径较粗的问题，使用固态冷却的技术，降低电连接骨架的发热量，使电连接骨架的能够以较小的线径导通较大的电流。
24.2、解决了目前充电线束使用柔性线缆，无法实现自动化生产及装配的问题，使用至少部分硬质的电连接骨架，可以实现线束的自动化装配和组装。
25.3、解决目前液冷线束冷却效率低的问题，目前的液冷线束都是通过液冷管进行冷却，本发明是冷却保护层直接与电连接骨架接触，能够迅速降低电连接骨架的温度，实现大电流导通。
26.4、解决了柔性线缆与车壳接触摩擦，导致绝缘层破损短路的问题，电连接骨架能够跟随车身形状布置，但又可以与车身有一定距离，能够保证不与车壳摩擦，从而保证电连接骨架的使用寿命。
27.5、电连接骨架还设置了柔性部分和弯曲部分，可以根据车身的安装环境，合理设计连接器总成的结构，使连接器总成在车身上的安装更加容易，节省装配时间。
28.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
29.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
30.图1为本发明固态冷却的连接器总成的结构示意图。
31.图2为本发明固态冷却的连接器总成的内部结构示意图。
32.图中标示如下：
33.1-连接器、2-电连接骨架、3-连接端子、4-冷却保护层。
具体实施方式
34.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
35.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
36.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
37.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
38.如图1-图2所示，一种固态冷却的连接器总成，包括至少一根电连接骨架2和与所述电连接骨架2两端连接的连接器1，所述连接器内包含连接端子3，所述电连接骨架2至少一端通过焊接或压接的方式与所述连接端子3电连接，所述电连接骨架2外周套设有固态的冷却保护层4。
39.目前大部分连接器总成上的充电线缆都使用多芯的铜线缆，重量大，价格高，成为限制新能源汽车普及的障碍。另外，多芯的线缆虽然较柔软，能够方便加工和布线，都是由于线径过粗，重量较大，在汽车行驶过程中线缆会频繁摩擦车壳，导致线缆的绝缘层破损，造成高压放电，轻则损坏车辆，重则会造成严重的交通事故。因此，可以使用电连接骨架2的线缆形式替代多芯线缆结构，使线缆能够固定在车壳上，不会随着汽车振动与车壳摩擦，延长连接器总成的使用寿命，减少事故发生率。在汽车充电时，流经电连接骨架的电流非常的大，电连接骨架2的温度快速升高，具有屏蔽效能的保护壳和电连接骨架之间填充绝缘的固态或半固态的冷却介质对电连接骨架2起到冷却作用，从而对发热的电连接骨架2进行降温，使连接器总成能在安全的温度下工作。
40.在一些实施例中，所述电连接骨架2的材质含有刚性的实心导体材料。即导体由一根导线构成，具体材质可以为导电性能优良的铜或铜合金，铝或铝合金。
41.在一些实施例中，所述电连接骨架2的部分区域为柔性，柔性体能够保证电连接骨架2上能够做出较大的折弯角度，以方便设置在拐角比较大的车体内。同时，柔性体能够吸收电连接骨架2的振动，使电连接骨架2的振动不会影响到连接器以及对应的车身上的其他用电装置。
42.在一些实施例中，所述电连接骨架2包括至少一个弯折部，以满足电连接骨架2安装在车体的需要。
43.在一些实施例中，所述电连接骨架2的截面形状为多边形，所述多边形的角全部倒角或倒圆。当电连接骨架2具有棱角时，可以对棱角进行倒圆或者倒角，防止其尖锐的部分对与其接触的部分造成损伤。
44.在一些实施例中，所述电连接骨架2横截面形状为圆形、椭圆形、矩形、多边形、a形、b形、d形、m形、n形、o形、p型、s形、e形、f形、h形、k形、l形、t形、u形、v形、w形、x形、y形、z形、半弧形、弧形、波浪形中的一种或几种。可以根据实际需求选择不同形状横截面的电连接骨架2。在一些实施例中，所述电连接骨架2的横截面积为0.3mm
2-240mm2。电连接骨架2的截面积决定电连接骨架2所能导通的电流，一般情况下，实现信号导通的电连接骨架2，电流
较小，电连接骨架2截面积也较小，例如用于传输信号的电连接骨架2最小截面积可达到0.3mm2，而实现电源导通的电连接骨架2，电流较大，电连接骨架2截面积也较大，例如汽车蓄电池线束，导体最大截面积达到240mm2。
45.在一些实施例中，所述冷却保护层4的厚度，占所述电连接骨架2外径的1％-15％。如果冷却保护层4的厚度太小，导电率则不足，屏蔽效果不能够满足要求。如果冷却保护层4的厚度太大，则会浪费材料增加车身重量。为了论证不同的冷却保护层4占所述电连接骨架2外径的比对冷却保护层4导电率的影响，发明人使用不同厚度、相同材质的材料制作冷却保护层4样件，分别测试导电率，实验结果如表1所示，在本实施例中，冷却保护层4的导电率大于等于99％为理想值。
46.表1：不同的冷却保护层4占所述电连接骨架2外径的比对导电率的影响
[0047][0048]
从表1可以看出，当冷却保护层4占所述电连接骨架2外径的百分比小于1％后，冷却保护层4的导电率小于99％，为不合格，当冷却保护层4占所述电连接骨架2外径的比大于15％，导电率已经没有明显增加，屏蔽效果也就不会进一步增强，且更厚的冷却保护层4会增加成本和车体重量，因此发明人优选所述冷却保护层4的厚度占所述电连接骨架2外径的1％-15％。
[0049]
在一些实施例中，所述冷却保护层4的材质为热传导胶带、导热绝缘弹性橡胶、柔性导热垫、导热填充剂和导热绝缘灌封胶。具有固态冷却介质的连接器总成能够降低电连接骨架2和连接端子3因通电产生高温导致的失效，降低电连接骨架2的直径，延长连接器1的使用寿命，提高整车安全性。
[0050]
热传导胶带以高导热橡胶为导热基材，单面或双面背有压敏导热胶，粘接可靠、强度高。导热胶带厚度薄，柔韧性好，非常易于贴合器件和散热器表面。热传导胶带还能适应冷、热温度的变化，保证性能的一致和稳定。
[0051]
导热绝缘弹性橡胶采用硅橡胶基材，氮化硼、氧化铝等陶瓷颗粒为填充剂，导热效果非常好。同等条件下，热阻抗要小于其它导热材料。具有柔软，干净，无污染和放射性，高绝缘性的特点，玻璃纤维加固提供了良好的机械性能，能够防刺穿、抗剪切、抗撕裂，可带导热压敏背胶。
[0052]
柔性导热垫是一种有厚度的导热材料,目前使用的基材基本上是硅橡胶和发泡橡胶，硅橡胶的特点是弹性好，发泡橡胶的特点是形变范围大，导热效果好，耐压等级更高。
[0053]
导热填充剂是添加在基体材料中用来增加材料导热系数的填料，常用的导热填料有氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。
[0054]
导热灌封胶是一款以硅橡胶主要原料装备而成的电子胶，它本身具备卓越的耐高低温功能，能够在-60度～200度的温度范围内保持弹性，灌封后可以有用的增加电子设备防水抗震功能，确保电子设备的应用可靠性。
[0055]
在一些实施例中，所述冷却保护层4采用注塑、挤塑、浸塑、发泡、缠绕、编织、灌注
或包卷的方式设置在所述电连接骨架外周上。
[0056]
注塑工艺是指将熔融的原料通过加压、注入、冷却、脱离等操作制作一定形状的半成品件的工艺过程。
[0057]
挤塑是一种高效、连续、低成本的成型加工方法，是高分子材料加工中出现较早的一门技术，挤出成型是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。
[0058]
浸塑工艺是指通过工件电加热后，达到一定的温度，然后浸到浸塑液里面去，让浸塑液固化在工件上的工艺过程。
[0059]
发泡工艺是指在发泡成型过程或发泡聚合物材料中，通过物理发泡剂或化学发泡剂的添加与反应，形成了蜂窝状或多孔状结构。发泡成型的基本步骤是形成泡核、泡核生长或扩大以及泡核的稳定。在给定的温度与压力条件下，气体的溶解度下降，以致达到饱和状态，使多余的气体排除并形成气泡，从而实现成核。
[0060]
缠绕是直接将热传导胶带缠绕在电连接骨架2的外周。
[0061]
编织是将多个条状的冷却介质互相交错或钩连而组织起来，再填充到电连接骨架2和外壳5之间。
[0062]
灌注是将未成型的冷却介质灌注在电连接骨架2和外壳5之间后等待凝固成型。
[0063]
包卷是热传导胶带整体包卷在电连接骨架2的外周。
[0064]
在一些实施例中，所述冷却保护层4中包含石英玻璃、碳化硅、云母、砂石、金刚石、硅、石墨烯及衍生物或硅脂中的一种或几种。
[0065]
石英玻璃是由各种纯净的天然石英(如水晶、石英砂等)熔化制成。
[0066]
碳化硅是一种无机物，化学式为sic，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。
[0067]
云母是一种造岩矿物，呈现六方形的片状晶形，是主要造岩矿物之一。
[0068]
砂石，指砂粒和碎石的松散混合物。
[0069]
金刚石是一种由碳元素组成的矿物，是自然界中天然存在的最坚硬的物质。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。
[0070]
硅主要以熔点很高的氧化物和硅酸盐的形式存在。也是一种半导体用的材料。
[0071]
石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。
[0072]
硅脂是由硅油作为基础油稠化无机稠化剂精制而成，具有良好的防水密封性、防水、抗溶剂性和抗爬电性能。
[0073]
在一些实施例中，所述冷却介质对所述电连接骨架2的冷却速率为0.05k/s-12k/s。发明人为了验证冷却介质的冷却速率对电连接骨架2温升的影响，选用10根相同截面积、相同材质、相同长度的电连接骨架2，并通相同的电流，采用不同冷却速率的冷却介质，对电连接骨架2进行冷却，并读取各个电连接骨架2的温升值，记录在表2中。
[0074]
实验方法是在封闭的环境中，将采用不同冷却速率的冷却介质的电连接骨架2导通相同的电流，记录通电前的温度和通电后温度稳定时的温度，并作差取绝对值。在本实施例中，温升小于50k为合格值。
[0075]
表2：不同冷却速率的冷却介质对电连接骨架2温升的影响
[0076][0077]
从上表2中可以看出，当冷却介质的冷却速率小于0.05k/s时，电连接骨架2的温升值不合格，冷却介质的冷却速率越大，电连接骨架2的温升值越小。但是当冷却液的冷却速率大于12k/s后，电连接骨架2的温升没有明显降低，而更高的冷却速率意味着更高的价格和更复杂的工艺，因此，发明人将冷却介质的冷却速率设定为0.05k/s-12k/s。
[0078]
在一些实施例中，所述冷却保护层4在所述电连接骨架外周的厚度不一致。在车身空间内，不同位置的发热量不同，散热较好的位置不需要过多的冷却，则设置较小的冷却保护层4厚度，散热比较差的位置则需要设置较厚的冷却保护层4。因此，本发明创造性的使用厚度不一致的冷却保护层4，根据不同的电连接骨架2的温升设置不同厚度的冷却保护层4，既能够保证连接器总成各个位置的温度一致，也能极大的节省冷却保护层4材料的使用，降低连接器总成的成本。
[0079]
在一些实施例中，其中一个所述连接器1为充电座。电连接骨架2的两端分别连接一个连接器1，在一些情况下，其中一个连接器1可以为充电座，通过利用电连接骨架2为另一端的连接器1进行充电。
[0080]
本发明还提供了一种车辆，包括如上所述的具有固态冷却介质的连接器总成。
[0081]
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。