用于接触元件的散热体、用于插接机构的接触元件以及插接机构的制作方法

本发明涉及一种用于插接机构的接触元件的散热体，所述插接机构设计用于建立导电插接。这种插接机构尤其用在具有设计成二次电池的牵引电池的机动车中，牵引电池设立用于给机动车的电驱动单元提供牵引电能。机动车因此例如是可纯电驱动的机动车或混动机动车。本发明还涉及一种用于插接机构的接触元件，其中，所述接触元件具有所述散热体。此外，本发明涉及一种插接机构，其尤其是安置在机动车侧且为了形成/接通充电和/或放电回路(用以给电池充放电)而在机械和电气方面对应于电源的配对插接机构例如基础设施电网。

背景技术：

0、现有技术

1、迄今，人们要求特别高效且尤其快速地给完全或部分可电驱动的机动车的牵引电池充电。由于因此出现的高充电功率，导电件如电缆、接触元件(销)等变热，其中，随着温度升高，相应导电件的欧姆电阻增大，这又抵制期望的高充电功率。尤其因为在机动车开发中的包封设定条件，只能在投入很高成本下实现导电件的高效冷却。另外，散热因为大多狭小的结构空间状况而变得更困难。

技术实现思路

1、本发明的任务是实现在电池尤其是机动车牵引电池充电时的很高的充电功率。

2、所述任务通过独立权利要求的主题来完成。本发明的其它可能设计在从属权利要求、说明书和图中被公开。在说明书范围内针对其中一个独立权利要求的主题而被说明的特征、优点和可能设计至少类似地应被视为其它独立权利要求的各自主题以及独立权利要求主题的或许结合其中一个或多个从属权利要求的所有可能组合的特征、优点和可能设计。

3、根据本发明，提出一种用于接触元件的散热体，其中，所述接触元件设置用于插接机构。另外，本发明提出接触元件，其具有散热体和接触销，所述接触销借助散热体的固定机构被固定在散热体上且与之电接触。此外，提出一种用于机动车的插接机构，借此可以按下述方式在电源(比如充电基础设施)与电池(比如机动车牵引电池)之间建立导电插接，即，插接机构和对应的配对插接机构相互电连接。通过这种方式，在电池与电源之间形成导电插接。

4、散热体具有散热体壳体，其界定可被电绝缘或非导电的冷却剂流过的冷却剂腔且由导电材料构成。散热体壳体尤其是由金属材料比如金属、金属合金等构成。例如对此考虑铜，铝同样也是一个选项。散热体还具有固定机构，其形成在散热体壳体上且设立用于以传力配合、形状配合和/或材料接合的方式将接触元件的接触销在外侧固定在散热体壳体上，同时使其电接触散热体壳体。就此而言，固定机构起到用于以位置固定的方式将接触销机械保持在散热体壳体上的机械固定机构的作用，同时起到用于将接触销和散热体壳体相互电接触的电接触机构的作用。与此对应，接触销由导电材料构成，其例如可以是与散热体壳体中相同的材料。接触销可以设计成用于容纳配对插接机构的对应销的空心销，其接触部设计成笔直的圆形空心柱体的形式。此外可以想到实心销，其对应于销座(例如空心销)，其中，所述实心销的接触部设计成笔直圆柱体形式。也可以想到接触部的其它横截面，例如椭圆形、卵形或多边形横截面。

5、此外，散热体具有进流孔和与之分开构成的出流孔，其中，进流孔穿过散热体壳体、尤其是所述散热体壳体的其中一个壳体壁并通入冷却剂腔。进流孔设立用于在散热体壳体外侧与例如可以是插接机构的一部分的冷却剂循环的进流通道流通相连。出流孔穿过散热体壳体、尤其是所述散热体壳体的同一或另一壳体壁且也通入冷却剂腔。出流孔设立用于在散热体壳体外侧与冷却剂循环的回流通道流体连通。插接机构的冷却剂循环具有冷却剂管道网(例如硬管网和/或软管网)和就流体而言集成到到冷却剂管道网中的冷却剂驱动件(如果作为冷却剂采用冷却液，则是冷却剂泵；或者如果作为冷却剂采用冷却气体，则是冷却剂风扇)。

6、所述进流孔和出流孔例如设计成圆形并能与散热体壳体一起成型。所述孔、即进流孔和出流孔例如能在散热体壳体(或其部分)的创成和/或增材制造范围内或者在散热体坯壳体(或其部分)的铸造范围内形成。散热体坯壳体可以是中间产品，其可以为了制造散热体而以切削和/或非切削的方式再加工。或者，所述孔可以在一个单独的加工过程步骤中(即在散热体壳体或散热体坯壳体成型之后)形成，比如借助散热体壳体或散热体坯壳体的相应壳体壁的钻孔、冲压和/或珩磨和/或切割(尤其是激光切割)和/或铣削等。除这两个孔以外的冷却剂腔被对外流体密封，故在孔侧防止冷却剂从冷却剂腔流出到散热体环境。

7、由此提供可以很有效且高效地主动冷却接触销的可能性。因为在散热体或接触元件或插接机构的工作中冷却剂腔被冷却剂流过或冲扫，由此热从散热体壳体传递到流过冷却剂腔的冷却剂并借助冷却剂被散走。借助冷却剂从散热体壳体被散走的热尤其是如下热，其因为有电流流过接触销而在接触销材料中产生且通过固定机构被传导入散热体壳体材料中。为了利于在接触销与散热体壳体之间以及在散热体壳体与冷却剂之间的热传输而规定，作为接触销和散热体壳体的各自导电材料选择如下材料，其具有很高的导热能力。因为在工作中所述接触销和散热体壳体主动借助冷却剂被冷却，故因为流动电流造成的欧姆电阻增大被有效抵制，从而相比于未被冷却或被动冷却的导电件可以展现出很高的充电和/或放电功率。另外，散热体具有双重功能，因为其在工作中首先起到接触销用散热件的作用，其次起到导电件的作用。因此可以实现很高效的冷却，因为导电件本身、即散热体本身直接被冷却剂流过。此外，散热体被设计成结构空间很高效。

8、根据另一可能实施方式，散热体具有延伸入冷却剂腔中的长条形冷却剂喷管，其可被冷却剂流过。冷却剂喷管的进流喷管通口和进流孔的冷却剂腔侧的通口流通相连，其中，冷却剂喷管的出流喷管通口和进流孔的冷却剂腔侧通口在可用的喷管长度上彼此间隔。因而在工作中出现了冷却剂流过进流孔，因此其必然流过冷却剂喷管。换言之，冷却剂如此流入冷却剂腔，即，其流过进流孔，在从进流孔的冷却剂腔侧通口流出的情况下流入进流喷管通口，进而从出流喷管通口流出。在此如此选择喷管长度，即，在工作中达到很高的冷却剂腔填充度和/或在冷却剂腔中出现很有效的冷却剂流动形状。此外，流通持续时间和流通长度被最大化，由此很高效地进行散热。在其它设计中，冷却剂喷管具有如下纵切构型，即，借此在工作中产生从出流喷管通口流出的冷却剂的很有利的静压和/或很有利的流速。例如在出流喷管通口处，所述冷却剂喷管可以具有比在出流喷管通口处更窄的横截面。故借助冷却剂的散热再被提升。

9、在另一可能实施方式中，散热体针对其中一个所述孔具有通道连接件。尤其是，散热体具有设置用于进流孔的第一通道连接件和设置用于出流孔的第二通道连接件。各自通道连接件的各自第一端在冷却剂腔外侧流通连接至相应的孔。或者，各自通道连接件的各自第一端可以被装入相应的孔中。各自第一端可以突入冷却剂腔中，即，从散热体壳体的用于供相应的孔通入冷却剂腔的一壁突入到冷却剂腔中。各自通道连接件的各自第二端设立用于与冷却剂循环的相应通道、即进流通道或回流通道流通相连。各自通道连接件例如与散热体壳体分开、因此与孔分开地构成，接着被装入相应的孔中或安装到相应的孔上，尤其固定在所述孔之处/之中。通道连接件例如可以被拧入相应的孔中，为此通道连接件于是在其第一端具有外螺纹并且相应的孔具有与用于产生螺纹连接或螺旋连接的外螺纹对应的内螺纹。为了尤其借助旋拧工具特别简单地拧入通道连接件，通道连接件可以在外周侧具有用于旋拧工具的接合件比如多边体。替代地或附加地，通道连接件可以在形成纵压配键合或横压配键合下被压入相应的孔中。又替代地或附加地，通道连接件可以焊接(例如借助摩擦焊、超声波焊和/或激光焊)、粘接、钎焊等方式接合至/接合入相应开口。在通道连接件被装入或置入相应孔的情况下，通道连接件可以具有凸缘，其贴靠散热体壳体外侧，由此保证通道连接件的按规定的安装位置。通道连接件和相应对应的孔可以与散热体壳体一起成型。通道连接件例如可以在散热体(或其部分)的创成和/或增材制造范围内和/或在散热体坯壳体(或其部分)的铸造范围内形成。另外，通道连接件可以在散热体坯壳体或散热体壳体的再加工范围内以切削和/或非切削的方式形成。因为有各自通道连接件，故冷却剂循环的冷却剂管道网、即硬管网和/或软管网能够通过特别简单或特别省事的方式流通连接至所述孔和进而冷却剂腔。另外，各自通道连接件可以设计成弯头件，故可以很有利地铺设冷却剂管道网的管道。

10、在另一可能设计中规定，散热体壳体借助非切削加工方法和/或借助切削加工方法来制造。尤其是，所述散热体壳体借助冷挤压成型来制造。如已经表明地，还可以想到增材或创成加工方法，例如3d打印、基于粉末床的(激光)熔化等。替代地或附加地考虑车削、铣削等，尤其用于在以非切削方式制造散热体坯壳体后再加工散热体坯壳体。由此可以很简单高效地制造散热体且尤其是其散热体壳体。此外可以进行表面加工或表面改良，例如散热体壳体在外侧和/或在内侧可涂覆有耐蚀涂层。另外可以想到冷却剂腔设计成具有内侧的影响流动的表面结构，例如具有流动肋筋或其它流动导向件。故尤其将基于冷却剂的高效散热纳入考量。

11、在以下条件下，散热体壳体和进而散热体有利地具有很简单的结构或很简单的构造，即，如在其它实施方式规定的那样，进流孔和出流孔布置在散热体壳体的同一壳体壁、即第一壳体壁或第二壳体壁上，即，穿过同一壳体壁。因此所述两个孔例如都布置在散热体壳体的冷却剂腔部分上。还可以规定，所述两个孔都布置在散热体壳体的底部或冷却剂腔盖上。以下还将详述散热体壳体的冷却剂腔部分和冷却剂腔盖。

12、在以下条件下使得冷却剂特别有利地流过冷却剂腔以及达成流过冷却剂腔的冷却剂的很有利流动形状，即，如在替代设计中规定地，其中一个所述孔穿过散热体壳体的第一壳体壁(即：所述第一壳体壁或冷却剂腔盖，或者所述第二壳体壁或冷却剂腔部分)，其中，所述孔中的相应另一孔穿过散热体壳体的不同于第一壳体壁的第二壳体壁(即：所述第二壳体壁或冷却剂腔部分，或者所述第一壳体壁或冷却剂腔盖)。

13、另一可能实施方式规定，完全包围冷却剂腔(进流孔和出流孔的部位除外)的散热体壳体是整体件。在此情况下，第一壳体壁和第二壳体壁和进而冷却剂腔盖和冷却剂腔部分是相互成一体构成的。这例如如此做到，即，散热体壳体是创成制造/增材制造的。在此，进流孔和出流孔可以在成型时一同形成或者在成型之后被钻孔/切割。故散热体极其可靠，因为它在本身无需特殊密封措施下在孔侧是流体密封的。因此冷却剂没有以不希望的方式在孔侧流出冷却剂腔且因此没有在孔侧进入散热体环境，故有效阻止冷却剂在散热体外和冷却剂循环外造成损害。

14、在整体式散热体壳体的一个可能替代方案中，它具有作为第一壳体壁的冷却剂腔盖并作为第二壳体壁的冷却剂腔部分，它们为了形成散热体壳体而被彼此分开制造且随后固定在一起。两个壳体壁或冷却剂腔盖和冷却剂腔部分以彼此分开的方式例如被冷挤压成型、铸造、创成/增材制造或者被整体铣削/车削或者以其它方式成型。在散热体壳体中，冷却剂腔盖以传力配合、形状配合和/或材料接合的方式连接至冷却剂腔部分的对应的盖口，由此冷却剂腔(除了进流孔和出流孔的部位以外)被冷却剂腔部分以及冷却剂腔盖共同完全包围。例如所述冷却剂腔盖和冷却剂腔部分能可逆无损分离且同时相互流体密封固定，尤其是相互螺纹连接。所述两个孔可以都形成在第一壳体壁、即冷却剂腔盖中。或者可以规定，其中一个所述孔例如进流孔穿过第一壳体壁或冷却剂腔盖，而所述孔中的相应另一孔比如出流孔穿过第二壳体壁或冷却剂腔部分。也可以想到散热体或其散热体壳体的如下设计，其中，两个孔都穿过冷却剂腔部分。这种两件式或多件式散热体壳体设计就散热体出于例如清洁、修理和/或维护目的可被拆解而言是有利的。在冷却剂腔部分与冷却剂腔盖之间，可以为了保证盖口处的密封作用而设置密封件，比如圆环形密封圈、环形密封垫片、最初为膏状且随后硬化的密封剂等。尤其是，冷却剂腔盖具有多边形轮廓，其利于生产中的操纵，尤其是施加和测量规定的扭矩或拧紧力矩，由此提升质量和工作安全性。

15、为了散热体在尤其作为接触元件组成部分的支承体之中或之处的特别牢固或可靠的就位和/或为了特别简单的散热体预定位以便能将其随后很简单地端连接到支承体，散热体、尤其是其散热体壳体具有固定的位置止挡件。它(例如在径向上)从散热体壳体的外周面突出且设立用于贴靠接触元件的支承体的对应的位置止挡面。因为位置止挡件贴靠位置止挡面，故例如防止散热体过度深入支承体的被位置止挡面包围的散热体容纳孔中。因此特别简单地将散热体置于其按规定的安装位置并且于是或许予以固定。位置止挡件例如具有向外突出的凸缘或者由凸缘构成。还可以想到位置止挡件具有滑块导向件，其以形状配合的方式对应于支承体的位置止挡面的滑块导向件容槽，由此防止散热体相对于支承体偏转。

16、尤其是，接触元件的支承体是母线排体，其设立用于导电连接至机动车的车载电源。因为母线排体一方面起到导电件的作用且另一方面起到散热体的机械支座的作用，故接触元件被设计成零件很少且结构空间高效。

17、为了确保散热体特别可靠或固定地就位在尤其作为支承体的母线排体之中/之处且同时确保在母线排体与散热体之间的很可靠的电连接，所述散热体在可能改进方案中具有第一连接元件，其设立用于与接触元件的母线排体的对应的第二连接元件形成在母线排体与散热体壳体之间的呈传力配合、形状配合和/或材料接合方式的总是导电的连接装置。第一连接元件尤其形成在散热体壳体外侧。第一连接元件例如可以具有焊接区，于是第二连接元件具有与第一焊接区对应的第二焊接区。因此，接触元件的连接装置具有焊接连接，其例如借助摩擦焊、超声波焊和/或激光焊产生。另外，第一连接元件可以具有外螺纹，于是第二连接元件具有对应的内螺纹。于是出现了所述连接装置具有螺纹连接。另外，第一连接元件可以本身具有散热体壳体。此外，第一连接元件可以本身是散热体壳体，其于是设计成压入体，其中，第二连接元件在此情况下设计成对应的压入体座。连接装置因此具有由压入体和压入体座构成的压配键合。在此可以形成纵压配键合和/或横压配键合。在后者情况下可采用热压配合和/或冷延展以形成压配键合。还可以想到所述连接装置的组合。作为上述连接机构的替代或补充可以想到其它形式的呈传力配合、形状配合和/或材料接合方式的且同时总是导电的连接装置。故例如考虑在散热体壳体与母线排体之间施加导电胶，从而所述连接装置于是具有粘接连接。此外，所述连接元件可以具有相互对应的卡口配合体，故所述连接装置包括卡口接合。

18、在散热体中，根据另一可能实施方式，固定机构的纵中心主轴线与散热体壳体的纵中心主轴线可以重合。由此，散热体可以更简单地制造，因为其至少大部分可借助车削来产生。

19、为了按预定节距尺度(其是在同一接触单元的两个相互紧邻的接触销之间的直线距离)获得体积尤其庞大的且因此很高效地辅助散热的冷却剂腔，散热体的另一可能实施方式规定，固定机构的纵中心主轴线与散热体壳体的纵中心主轴线平行隔开。这导致固定机构关于冷却剂腔偏心布置，由此可设定很小的节距尺度，这又允许散热体和进而接触元件的结构空间很高效的设计。

20、尤其是，冷却剂腔部分在外侧具有传感器座，其设立用于容纳测温装置的温度传感器以测量散热体温度。测温装置例如是机动车尤其是插接机构的一部分。它设立用于在散热体或接触元件或插接机构的工作中监测工作温度。通过此处所述的温度传感器布置，可以很安全可靠地测量散热体或接触元件或插接机构的温度。在过热时能启动预定的应对措施，例如降低充电/放电功率、提高冷却功率、中断充电/放电过程等。因为散热体材料和接触销材料都能很良好地导热，故在冷却剂腔部分处的温度传感器就其安装位置而言是很有利的，因为能很精确地测量接触销和/或散热体的温度。此外，温度传感器因为其布置在散热体外侧而可以尤其简单触及/接近。故温度传感器能特别不费事地与插接机构的电路载体如电路板电接触，尤其是直接安放到电路载体或电路板上。由此有助于接触元件和进而插接机构的很简单的制造，尤其是完全或部分自动化的、比如由机器人辅助的制造。

21、当传感器座具有形成在冷却剂腔部分中的盲孔时，传感器座有利地具有特别简单的结构并且很简单地和/或不费事地加工。盲孔内径至少对应于温度传感器的传感器头的外径，借此将温度传感器接纳到盲孔、即散热体的冷却剂腔部分中。可以规定按下述方式将传感器头装入盲孔中，因此导热接触盲孔的内周面并且定位保持在盲孔中，即，固定有温度传感器的电路载体关于散热体被固定。替代地或附加地可以想到使用在传感器头与盲孔之间的传力配合、形状配合和/或材料接合的连接，比如传感器头被例如压入、粘入盲孔中。

22、尤其是，传感器座和固定机构布置在冷却剂腔部分的同一表面上。例如冷却剂腔部分具有一端面，固定机构布置在所述端面上，尤其是从所述端面向外延伸。这尤其在冷却剂腔部分的非对称外部设计情况下是有利的，因为所述端面在此情况下具有用于传感器头的足够大的自由区域，其与固定机构相接。故传感器头可以很靠近地安置在固定机构上，进而很靠近地安置在接触元件的接触销上。

23、在本发明的接触元件的另一可能实施方式中，所述散热体和接触销相互成一体构成。与此相关地是指，固定机构尤其可以是如下材料区域，即，散热体材料和接触销材料在此无缝衔接。具有接触销和与之成一体构成的散热体壳体的接触元件提供在散热体壳体与接触销之间的特别稳定而可靠的电连接和机械连接。此外，所述接触元件可以特别简单、即以很少的加工步骤来制造。

24、在另一可能实施方式中，散热体壳体的至少一部分且尤其是其冷却剂腔部分和母线排体相互成一体构成。与此相关地可以规定，散热体、接触销和母线排体相互成一体构成。就此而言所述连接装置是如下材料区，即，散热体壳体材料和母线排体材料在此无缝衔接。具有散热体和与之成一体的母线排体的接触元件提供在散热体壳体与母线排体之间的特别稳定而可靠的电连接和机械连接。另外，接触元件可以特别简单、即借助很少的加工步骤来制造。

25、根据本发明的插接机构具有作为第一接触元件的此处所述的接触元件或其可能实施方式。另外，插接机构具有另一接触元件，其可以与第一接触元件相同或呈镜像地构成。此外，插接机构具有可被冷却剂流过的冷却剂循环，其包括冷却剂循环管道网。第一接触元件在插接机构工作中、例如在机动车牵引电池被充电/放电的充电和/或放电工作中借助冷却剂循环可被冷却。对此，进流孔流通连接至冷却剂循环的进流通道，而出流孔流通连接至冷却剂循环的回流通道。

26、可以从以下对可能实施例的描述中以及结合图得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中和/或在图中单独示出的特征和特征组合不仅在各自所指明的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出本发明的范围。