CN106573542A - 具有温度传感装置的插拔连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于与配套连接件连接的插拔连接件，其包含：至少一个电气的接触部件，其用于引导电流并用于制造与配套连接件的至少另一个接触部件电接触；和用于检测在插拔连接件上的加热的温度传感装置。在此设置，温度传感装置(43)具有至少一个传感部件(431,431B‑431E)，其成型为探测由至少一个电气的接触部件(42B‑42E)发射的红外线。以这种方式，提供具有温度传感装置的插拔连接件，其能迅速识别接触部件上的(过度的)加热并且因此能够快速启动相应措施。

Description

具有温度传感装置的插拔连接件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于与配套连接件连接的插拔连接件。
这种插拔连接件包含至少一个电气的接触部件，其用于引导电流和用于制造与配套连接件的至少一个另外的接触部件电接触，并包含用于检测在插拔连接件上的加热的温度传感装置。
背景技术
这种插拔连接件可以特别是在用于传输电流的充电装置上使用。插拔连接件可以特别成型为用于给电力驱动的机动车辆(也称为电动汽车)充电的充电插头。
用于电动汽车充电的充电插头设计为能够传输大的充电电流。因为热耗散与充电电流成正比增长，在这种充电插头中需要提供温度监控，以便于促使，尽早识别插拔连接件的部件上的过热并且必要情况下调整充电电流或者甚至关闭充电装置。
在EP2605339A1中已知的充电插头中，大约在接触插头的接触部件之间的中间处在绝缘体上设置温度传感器。通过温度传感器可以识别，在接触部件上是否产生了过热，以便于促使必要情况下关闭充电过程。
在GB2489988A中已知的充电插头中设置多个温度传感器，其通过电线传输温度数据。根据温度传感器获取的温度在哪个温度范围中，对充电过程进行控制。
US6210036B1中已知一种插拔连接件，其中多个温度传感器通过单芯的电线互相串联。温度传感器设置在绝缘体上并且在预定的温度范围内具有显著的电阻改变，电阻改变是这样大，以至于连接到电路的控制回路可以检测改变并且可以调整通过充电插头的电流流动，如有必要可以关闭。
US8325454B2中已知一种插头，其中单个的接触件对应于热敏电阻，热敏电阻互相并联并且在超过临界温度的情况下电接通晶闸管，以便于以这种方式关闭通过接触件的电流流动。
在现有技术中已知的充电插头中，温度传感器特别是嵌入到绝缘体中。这是必要的，以便于温度传感器与在其上可能发生加热的接触部件电绝缘。这同时也具有缺点，即，接触部件上的温度改变通过绝缘体时间上延迟地传输并且因此在温度传感器上时间上延迟地发觉。特别在故障情况下应该能快速关闭负载电路的设计中，这种温度传感器的设置因此可能并不合适。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有温度传感装置的插拔连接件，该插拔连接件能够迅速识别接触部件上的(过度的)加热并且因此能够快速执行相应措施。
该目的通过具有权利要求1的特征的方案实现。
因此，温度传感装置具有至少一个传感部件，该传感部件构造为检测由至少一个电气的接触部件发射出的红外线。
本发明基于这个思想，即，使用多个传感部件，这些传感部件能够直接地并且不带有显著的时间延迟地检测至少其中一个接触部件上的温度升高。与其中特别地使用温度相关的电阻的常规的设计相反，应该使用传感部件，其构造为用于探测由一个或多个接触部件发射的红外线。传感部件因此可以是射线传感器，该射线传感器接收波长范围在0.7μm和1000μm之间的、特别是1μm和100μm之间的、例如3μm和50μm之间的特别是红外线范围内的电磁射线。
这种传感部件可以如热成像摄像机中已知的那样成型。传感部件调整到待探测的波长范围并且给出可能空间上分布的强度信息，该强度信息限制了波长范围中的强度分布。
插拔连接件优选具有多个接触部件，其中至少几个设计为用于引导具有高电流强度的电流的所谓的电源接触件。特别地，在其用作电源接触件的接触部件上必需尽早识别升温。为此，设置多个传感部件，其中每个传感部件对应于一个电气的接触部件，以便于探测由对应的接触部件中发出的红外线。
每个传感部件因此这样设置和布置，即，其特别接收和检测由对应的接触部件发出的红外线，以便于借助接收的红外线的强度确定在对应的接触部件上的(过度的)加热。
为了得到简单地操纵的、待在插拔连接件的壳体上安装的组件，传感部件可以例如设置在电路板上，电路板可以插入插拔连接件的壳体中并且能够在插拔连接件的壳体上固定。传感部件优选互相错开地在电路板上设置并且位于电路板上的这样空间上的位置上，即，每个传感器能够接收由对应的接触部件发射的红外线，以便于借助发射的红外线确定对应的接触部件上的加热。
电路板可以例如设置在多个接触部件之间，其中电路板的第一侧面朝向第一接触部件并且电路板的第二侧面朝向第二接触部件。相应于传感部件与接触部件的对应，一些传感部件设置在电路板的第一侧面上并且其他的传感部件设置在电路板的第二侧面上，从而传感部件分别例如设置为与电路板上的对应的接触部件相对。
通过电路板，可以得到传感部件的组件，该组件例如也可以具有用于处理和评估由传感部件产生的传感信号的电子元件。通过电路板，因此提出了电子元件，该电子元件能够处理单个的传感部件的传感信号，以便于例如检测接触部件上的最大温度，保存测量值、计算维修间隔期、预测风险或者采取类似手段。
此外还可以考虑，电路板上连接另一个用于检测插拔连接件外的外部温度的传感部件，以便于通过将外部温包含在内来确定插拔连接件内的相关的温度上升。
在这种背景下，也可以考虑并且可能的是，这些传感部件设置在多于一个的电路板上，这些电路板以合适方式互相接通。因此，提供其上设有传感部件的多个电路板的组件，其中电路板可以以灵活的方式在插拔连接件的壳体内部设置。
电路板优选成型为板状的并且沿着其延伸平面在插拔连接件的壳体中这样设置，即电路板沿着插入方向并且沿着横向于插入方向的横向方向延伸，在插入方向上至少一个接触部件与对应的配套连接件的至少一个接触部件能够插接式啮合。电路板因此在平行于接触部件的方向上平面地延伸，这在接触部件之间能够实现空间上有利的设置。
因为传感部件接收由接触部件发出的红外线，传感部件可以在空间上分开并且设置为与接触部件间隔。由接触部件发出的红外线通过空气传输到传感部件并且在那被探测。因为这些传感部件能够与接触部件间隔，在接触部件和传感部件之间能够得到有利的电绝缘，而不必为此在接触部件和传感部件之间设置(额外的)绝缘体。
为了改善传感部件上的射线接收，还可以考虑并可能的是，在接触部件和对应的传感部件之间设置用于引导红外线从接触部件到对应的传感部件的引导部件。引导部件对于红外线的相关的、待检测的范围而言是透明的并且见由接触部件发出的、耦合到引导部件中的光束引导到传感部件。这种引导部件可以例如由玻璃材料或者其他用于引导红外线的材料制造。
这种引导部件不必设计为实心体，而是可以例如成型为空心体，该空心体具有反射红外线的内壁。这种引导部件可以在其内部将红外线从接触部件引导到对应的传感部件。
通过使用这种引导部件，原则上也可以是，将红外线从多个接触部件引导到几个传感部件。在这种情况下，传感部件对应于多个接触部件，从而通过传感部件能够一起接收多个接触部件的红外线。这可能不允许在单个的接触部件上的温度确定。然而，如果只有插拔连接件上(无论哪里)发生过热与否的信息是重要的(以便于例如关闭充电电流)，则通过这个传感部件可以通过评估总共接收的红外线来确定，是否在某个接触部件上可能发生过热。
这种对应于多个接触部件的引导部件可以具有例如内部空间，插拔连接件的多个接触部件延伸到其中。通过引导部件，由接触部件发射的红外线引导到一个或者可能多个传感部件，从而在一个或多个传感部件上能够接收由接触部件发出的红外线。
引导部件的内部空间优选由内壁限定，内壁能反射红外线。这种引导部件可以例如由塑料制造并且在其内壁上设有能够反射的涂层。可以考虑并且可能的是，引导部件例如由金属，例如钢或铜制造并且在其内壁上为了有利的反射而抛光。在这种情况下，也可以不用反射的涂层。
在一个电路板上设置多个传感部件并且因此组装成组件的思想也可以应用到一般而言适用于在一个或多个接触部件上检测温度的并且并非必需成型为红外传感器的传感部件上。
例如，多个传感部件可以成型为与温度相关的电阻，其电阻例如伴随温度的升高而上升(所谓的PTC电阻)。这种温度相关的电阻可以具有非线性的特征曲线，即在超过临界温度的情况下，电阻上的电阻值非线性升高，并且可以例如由陶瓷材料制造，陶瓷材料在超过材料特定的阈值温度的情况下具有(显著的)非线性的电阻上升。
还可考虑和可能的是其他的成型为电气或电子的部件的温度传感器，这些温度传感器直接地或间接地检测接触部件上的温度。
在使用例如成型为温度相关的电阻的传感部件的情况下，引导部件可以设置在接触部件和传感部件之间，引导部件能够这样热传导，即，将在接触部件上存在的热量引导到对应的传感部件。通过传感部件探测该热量并且发出相应的传感信号。
附图说明
本发明的基本思想下面借助在附图中示出的实施例详细阐述。
其中：
图1以示意图示出了电动汽车和与之相连的充电装置；
图2A以立体图示出了具有温度传感装置的插拔连接件；
图2B以前视图示出了根据图2A的插拔连接件；
图2C以分开的图示出了温度传感装置；
图3A以立体图示出了以温度传感装置的另一实施例的插拔连接件；
图3B以前视图示出了根据图3A的插拔连接件；
图3C以分开的图示出了温度传感装置；
图4A以立体图示出了具有温度传感装置的又一个另外的实施例的插拔连接件；
图4B以前视图示出了根据图4A的插拔连接件；
图4C以分开的、立体图示出了温度传感装置的引导部件，并且
图4D以另一立体图示出了引导部件。
具体实施方式
图1以示意图示出了成型为电力驱动的机动车辆(下面也称电动汽车)的机动车1。电动汽车1具有能够充电的电池，通过电池能够给用于使机动车1前进的电发动机供电。
为了给机动车1的电池充电，机动车1可以通过充电电缆3连接到充电站2。充电电缆3为此可以以其中一个末端上的插拔连接件4插入机动车1的对应的充电插座10中并且在其另一末端上与充电站2上的合适的充电插座20电连接。充电电流通过充电电缆3以相对大的电流强度传输到机动车1。
图2A到2C示出了成型为充电插头的插拔连接件4。插拔连接件4包括带有插入区段401的壳体40，插入区段能够与机动车1上(见图1)的对应的充电插座10插接式啮合。沿着插入方向E纵向延伸的接触部件42A-42G伸入到插入区段401中，这些接触部件设置在壳体40的底部400上并且能够以已知的方式与充电插座10的对应的接触销在插入方向E上插接式啮合。
在插入区段401后面，接触部件42A-42G以柱部420伸出到壳体40的壳体腔41中。通过其柱部420，接触部件42A-42G可以与对应的电线(图2A到2C中未示出)连接。
接触部件42A-42G中，沿着围绕中间的、用作零线的接触部件42A的半圆形设置的接触部件42B-42E用作所谓的用于传输(大的)充电电流的电源接触件。相应地，当例如由于材料缺陷或者故障使电阻局部地升高并且因此局部地释放大的热效应时，在这些接触部件42B-42E上特别地会发生过热。
为了在接触部件42B-42E的其中一个上检测可能的过热，设置传感装置43，传感装置具有电路板430和在其上设置的传感部件431B-431E。传感部件431B-431E这样设置在电路板130上，即，其分别与对应的接触部件42B-42E相对地设置(见图2B)并且因此能够在各个对应的接触部件42B-42E上检测到可能的升温。
在所示实施例中，电路板430在延伸平面中延伸，该延伸平面通过延伸方向E和垂直于延伸方向E的横向方向Q张开。电路板430成型为板状的并且在待监控的接触部件42B-42E之间空间上这样设置，即在电路板430上设置的传感部件431B-431E分别与对应的接触部件42B-42E处于相对并且在此至少大约分别具有相对于对应的接触部件42B-42E而言的相同的距离。
传感部件431B-431E在电路板430的不同的侧面430A,430B上设置。特别地，传感部件431B，431E在电路板430的朝向接触部件42B，42E的侧面430A上设置，而传感部件431C，431D则设置在电路板430的相反的、朝向接触部件42C,42D的另一侧面430B上。
在所示实施例中，传感部件431B-431E分别与各个对应的接触部件42B-42E这样间隔地设置，即，在接触部件42B-42E和传感部件432B-431E之间存在空气间隙。以这种方式，接触部件42B-42E和传感部件431B-431E之间产生电绝缘，而不需要电绝缘材料制成的额外的绝缘体。
在所示实施例中，传感部件431B-431E设计为用于接收由接触部件42B-42E之一发出的红外线的红外线传感器。传感部件431B-431E接收由接触部件42B-42E发射的红外线并且将其装换为强度信息，借助强度信息可以确定接触部件42B-42E上的温度。
因为每个传感部件431B-431E恰好对应于一个接触部件42B-42E并且由于与对应的接触部件42B-42E相对，(大多)红外线由对应的接触部件42B-42E接收，通过传感装置43可以单独检测和监测单个接触部件42B-42E上的温度。为了评估由传感部件431B-431E得到的传感信号，在此可以在电路板430上设置(图2C中示意性地示出的)电子装置434，该电子装置用于处理传感信号并且例如在单个接触部件42B-42E上例如确定瞬时的最高温度，保存时间内的温度值，进行维修间隔期的计算，进行预测以及相似措施。
如有必要，电子装置434也可以额外地与外部的用于检测环境温度的温度传感器连接，以便于在估算中也考虑环境温度并且确定例如在插拔连接件4上的相关的温度升高。
修改的实施例在图3A-3C中示出。
这个实施例的插拔连接件4基本上与根据图2A-2C的实施例的插拔连接件4结构相同。与根据图2A-2C的实施例的插拔连接件的区别在于，在根据图3A-3C的插拔连接件4中，在温度传感装置43上额外地设置支承部件432，该支承部件具有在其上设置的引导部件433B-433E，该支承部件在电路板430上设置并以其引导部件433B-433E用于从接触部件42B-42E向单个的传感部件431B-431E引导红外线。每个引导部件433B-433E这样在接触部件42B-42E和对应的传感部件431B-431E之间笔直地设置，即红外线从接触部件42B-42E向着对应的传感部件431B-431E引导(结合图3C参见图3B)。
引导部件433B-433E由对于红外线在相关的、待检测的波长范围中透明的材料制成并且用于引导射线。
其余根据图3A-3C的实施例与根据图2A-2C的实施例功能相同，从而应该参考之前的所实施的内容。
在根据图2A-2C和3A-3C的实施例中，原则上也可以使用传感部件41，该传感部件不成型为红外传感器，而例如成型为温度传感器，特别是与温度相关的电阻。
在这种情况下，在根据图3A-3C的实施例中，引导部件433B-433E为了热传导(并不是为红外线的引导)而优化，以便于将热从接触部件42B-42E向对应的传感部件431B-431E引导。
这种温度相关的电阻具有例如伴随着温度升高的电阻(所谓的正温度系数半导体元件；或者PTC电阻)。这种温度相关的电阻可以例如具有非线性的特征曲线，从而在超过温度阈值的情况下在电阻上发生非线性的、突然的电阻升高。
插拔连接件4的另外一种实施例在图4A-4D中示出。
插拔连接件4以其壳体40、插入区段401和接触部件42A-42G相同于根据图2A-2C和3A-3C的实施例而构造，而温度传感装置43在根据图4A-4D的实施例中则具有引导部件44，引导部件在其外部的基本形状中成型为漏斗形并且这样设置在用于电源接触件的接触部件42B-42E上，即接触部件42B-42E延伸到引导部件44的内部空间442中并且以其柱部420被围在在引导部件44和壳体40的底部400之间。
引导部件44包含装配区段440、该装配区段包围内部空间442并且围绕接触部件42B-42E的柱部420延伸。逐渐变细的区段441连接到装配区段440，该逐渐变细的区段通入开口443中，在开口上安装单个的传感部件431。
装配区段440和逐渐变细的区段441的朝向内部空间442的内壁444例如设有反射红外线的涂层或者一般这样制造，即，内壁444对于相关波长范围中的红外线是可以反射的。
引导部件44这样成型，即，使得红外线从接触部件42B-42E全部向在开口443上设置的、单个的传感部件431上引导，以便于在那里接收。通过传感部件431，因此从在引导部件44内的所有接触部件42B-42E接收红外线，从而通过传感部件431能够共同得到在所有接触部件42B-42E上的全部的温度信息。
在引导部件44的逐渐变细的区段44上设置穿插口445B-445E，通过这些穿插口可以引入用于接触部件42B-42E电连接的导体。
引导部件44可以例如由塑料或者也由金属材料制造。如果引导部件44由塑料制造，则优选设置用于在内壁444上反射红外线的涂层。如果引导部件44由金属制造，则内壁444可以例如磨光并且如有必要也可以不用涂层。
本发明所基于的思想并不限于所描述的实施例，而是原则上也可以以完全不同类型的方式实现。
通过使用特别是用于检测红外线的传感部件，在一个或者多个接触部件上的温度变化可以以迅速的方式获知，从而能够迅速地采取相应措施，例如关闭充电电流。因为在故障中，接触部件上的温度在几秒内可以升高100℃，这种快速关闭可以防止更大程度的损伤。
这里描述类型的插拔连接件并不必须成型为充电插头，而是也可以以其他方式使用。描述的方法原则上可以在用于制造电连接的插拔连接件上使用。
附图标记说明
1 机动车
10 充电插座
2 充电站
20 充电插座
3 充电电缆
4 插拔连接件
40 壳体
400 底部
401 插接区段
41 壳体空间
42A-42G 接触部件(接触插座)
43 温度传感装置
430 电路板
430A,430B 侧面
431,431B-431E 传感部件
432 支承部件
433B-433E 引导部件
434 电子装置
44 引导部件
440 装配区段
441 逐渐变细的区段
442 内部空间
443 开口
444 内壁
445B-445E 穿插口
E 插入方向
Q 横向方向

Claims (19)

1.一种用于与配套连接件连接的插拔连接件，所述插拔连接件具有:
-至少一个电气的接触部件，所述接触部件用于引导电流和用于制造与配套连接件的至少一个其他接触部件电接触，和
-用于检测在插拔连接件上的加热的温度传感装置，其特征在于，所述温度传感装置(43)具有至少一个传感部件(431,431B-431E)，所述传感部件构造为，探测由至少一个电气的接触部件(42B-42E)发射出的红外线。
2.根据权利要求1所述的插拔连接件，其特征在于，至少一个传感部件(431B-431E)构造为，探测波长范围在0.7μm和1000μm之间的、特别是1μm和100μm之间的、例如3μm和50μm之间的红外线。
3.根据权利要求1或2所述的插拔连接件，其特征在于，所述插拔连接件(4)具有多个接触部件(42A-42G)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的插拔连接件，其特征在于，所述温度传感装置(43)具有多个传感部件(431B-431E)，其中每个传感部件(431B-431E)对应于插拔连接件(4)的一个电气的接触部件(42B-42E)，以便于探测由对应的接触部件(42B-42E)发射的红外线。
5.根据权利要求4所述的插拔连接件，其特征在于，所述传感部件(431B-431E)设置在所述温度传感装置(43)的电路板(430)上。
6.根据权利要求5所述的插拔连接件，其特征在于，所述传感部件(431B-431E)在所述电路板(430)上互相错开地设置。
7.根据权利要求5或6所述的插拔连接件，其特征在于，至少一个传感部件(431B,431E)设置在电路板(430)的第一侧面(430A)上并且至少另一个传感部件(431C,431D)设置在电路板(430)的远离第一侧面(431A)的第二侧面(430B)上。
8.根据权利要求5到7中任一项所述的插拔连接件，其特征在于，在所述电路板(430)上设置用于处理由所述传感部件(431B-431E)产生的传感信号的电子装置(434)。
9.根据权利要求5到8中任一项所述的插拔连接件，其特征在于，所述电路板(430)在插拔连接件(4)上平板状地沿着延伸平面延伸，所述延伸平面通过插入方向(E)和横向方向(Q)张开，在插入方向上至少一个接触部件能够与配套连接件的至少一个接触部件插接式啮合。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的插拔连接件，其特征在于，至少一个传感部件(431B-431E)与至少一个接触部件(42B-42E)在空间上间隔，从而至少一个传感部件(431B-431E)通过空中接口接收由至少一个接触部件(42B-42E)发射的红外线。
11.根据权利要求1到9中任一项所述的插拔连接件，其特征在于，在至少一个传感部件(431B-431E)与至少一个接触部件(42B-42E)之间设置用于引导红外线从至少一个接触部件(42B-42E)到至少一个传感部件(431B-431E)的引导部件(433B-433E,44)。
12.根据权利要求11所述的插拔连接件，其特征在于，所述引导部件(44)具有内部空间(442)，插拔连接件(4)的多个接触部件(42B-42E)延伸到所述内部空间中，其中所述引导部件(44)成型为将由多个接触部件(42B-42E)发射的红外线引导到至少一个传感部件(431)。
13.根据权利要求12所述的插拔连接件，其特征在于，所述引导部件(44)具有限定内部空间(442)的、反射红外线的内壁(444)。
14.根据权利要求13所述的插拔连接件，其特征在于，所述内壁(444)具有反射的涂层。
15.一种用于与配套连接件连接的插拔连接件，所述插拔连接件具有
-多个电气的接触部件，所述电气的接触部件用于引导电流和用于制造与配套连接件的至少一个其他的接触部件电接触，和
-用于检测在插拔连接件上的加热的温度传感装置，其特征在于，所述温度传感装置(43)具有多个传感部件(431B-431E)和一个电路板(430)，多个传感部件(431B-431E)设置在电路板上，其中每个传感部件(431B-431E)对应于其中一个接触部件(42B-42E)，以便于探测在对应的接触部件(42B-42E)上的加热。
16.根据权利要求15所述的插拔连接件，其特征在于，所述传感部件(431B-431E)构造为探测由所述接触部件(42B-42E)发射出的红外线。
17.根据权利要求16所述的插拔连接件，其特征在于，在每个传感部件(431B-431E)和对应的接触部件(42B-42E)之间设置用于将红外线引导到传感部件(431B-431E)的引导部件(433B-433E)。
18.根据权利要求15所述的插拔连接件，其特征在于，为了检测接触部件(42B-42E)上的温度变化，所述传感部件(431B-431E)构造为温度传感器，特别构造为温度相关的电阻。
19.根据权利要求18所述的插拔连接件，其特征在于，在每个所述传感部件(431B-431E)和对应的接触部件(42B-42E)之间设置用于引导热的引导部件(433B-433E)。
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