CN106575842A - 具有温度传感器的插拔连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于与对接插拔连接件连接的插拔连接件，其包含多个用于引导电流和用于制造与对接插拔连接件的接触部件电接触的电气的接触部件。在此设置多个温度传感器(44B‑44E)，其中每个温度传感器设置在多个接触部件(42A‑42G)中的一个对应的接触部件上，以便于检测对应的接触部件(42A‑42G)上的温度变化，其中温度传感器(44B‑44E)连接到共同的传感器导线(45)。以这种方式提供一种能够以简单和成本有利的方式通过快速的响应性能和简单的结构实现监控温度的插拔连接件。

Description

具有温度传感器的插拔连接件
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对接插拔连接件连接的插拔连接件。
背景技术
这种插拔连接件包含多个用于引导电流和用于制造与对接插拔连接件的接触部件电接触的电气的接触部件。
这种插拔连接件可以是插头或者也可以是插座。这种插拔连接件特别是在用于传输充电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)充电的充电插头或充电插座。
用于电动汽车充电的充电插头或者充电插座设计为能够传输大的充电电流。因为热损耗功率以平方的方式随充电电流而增长，在这种充电插头或充电插座中需要提供温度监控，以便于尽早识别充电插头或者充电插座的部件上的过热并且如有必要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的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，以便于如有必要关闭充电过程。
在GB2489988A中已知的充电插头中设置多个温度传感器，其通过导线传输温度数据。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器，其中多个温度传感器通过单芯的导线互相串联。温度传感器设置在绝缘体上并且在预定的温度中具有显著的电阻改变，电阻改变以至于连接到导线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，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能够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。
存在对于这样的温度传感装置的需求，该温度传感装置能够成本有利地构造并且能够以快速的响应性能为了迅速进行相应措施，例如快速切断充电电流在接触部件上进行温度监控。在此期望的还在于，简单的评估这种温度传感装置的信号，以便于以成本有利和仍可靠的方式识别插拔连接件的一个或多个接触部件上的过热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种插拔连接件，该插拔连接件能够以简单和成本有利的方式以快速的响应性能和简单的结构进行温度监控。
该目的通过具有权利要求1的特征的方案实现。
因此，插拔连接件具有多个温度传感器，其中每个温度传感器设置在多个接触部件中的一个对应的接触部件上，以便于检测对应的接触部件上的温度变化，其中温度传感器连接到共同的传感器导线。
本发明的基本思想在于，每个传感部件对应一个接触部件。特别是在这种用于传输大的电流(所谓的电源接触件)和在其上在运行中因此会发生过热的接触部件上可以设置单个的温度传感器，该温度传感器在各个对应的接触部件加热的情况下产生相应的传感信号，为了识别过热可以对该传感信号进行评估。
每个传感部件因此对应于一个接触部件并且设置在该接触部件上。成型为单独的部件的温度传感器在此以有利的方式直接在由金属制造的、导电的接触部件上设置，从而不用在温度传感器和对应的接触部件之间插入额外的绝缘体。这确保了快速的响应性能，因为在接触部件上的加热能够直接由对应的温度传感器测得并且显示。
为了在传感器导线和接触部件之间确保电绝缘，成型为单独的部件的温度传感器在此自身是电绝缘的并且为此具有例如电绝缘的外壳，通过该外壳温度传感器设置在分别对应的电气的接触部件上。连接到温度传感器的传感器导线因此与接触部件电气地(电流方式)分开。
温度传感器连接到共同的传感器导线上并且例如通过传感器导线的导线区段互相串联。温度传感器通过共同的传感器导线的连接能够共同评估由温度传感器提供的传感信号。这基于这样的认识，即对于温度监控而言常常不必要单独测量并且评估单个接触部件上的温度，而是重要的只在于，是否在接触部件的一个上发生过热，例如超过临界温度值。通过共同的传感器导线，因此可以得到和评估信息，即是否在一个温度传感器(或者在多个温度传感器上)检测到在一个接触部件上(或者在多个接触部件上)的(不可靠的)温度升高，于是——无关于在哪个接触部件上刚好发生了过热——可以进行合适的应对措施，例如可以调控或者切断充电电流。
温度传感器通过共同的传感器导线的串联具有另一优点，即，降低了电路的花费并且只需要少量用于串联温度传感器的导线区段。温度传感器的这种串联的设置可以通过传感器导线以简单的方式连接到对应的评估装置，以便于在评估装置中评估通过传感器导线提供的传感信号。
温度传感器可以例如成型为温度相关的电阻。温度传感器可以例如是具有正温度系数的电阻(所谓的PTC电阻)，其电阻值随着温度升高而升高(也称为冷导体，其在低温时具有良好的导电性能并且在较高温时具有降低的导电性能)。
在具体的设计方案中，成型为温度相关的电阻的温度传感器可以具有例如非线性的特征曲线。这种温度相关的电阻可以例如由陶瓷材料制造(所谓的陶瓷冷导体)并且在材料相关的温度下具有显著的电阻升高。如果超过材料相关的温度，在温度传感器上电阻因此以非线性的方式显著升高，这能够识别并且相应地评估为超过临界温度值。
在温度传感器串联的情况下，温度传感器上的电阻值上升则传感器导线中的电阻整体上也升高，这能够通过评估装置相应地评估。发生电阻值(显著的)升高的临界温度值在此可以借助温度相关的电阻的材料以期望的方式调节。
原则上，也可以使用具有负温度系数的电阻(所谓的NTC电阻)，其电阻值伴随温度上升而下降。这种电阻可以例如通过导线区段互相并连，从而能够再次通过共同的传感器导线进行评估。
为了通过评估装置评估，可以例如使恒定的电流通过传感器导线，以便于检测和评估通过传感器导线的存在的电压降。如果传感器导线中的电阻值升高，则在恒定的电流的条件下通过传感器导线的电压降升高，这可以评估用于识别在插拔连接件中的某个位置的过热这。在一个成本有利的变体中，传感器导线也可以是电压部件的一部分。在这种情况下，在温度变化时既存在电流的变化又存在通过其中设置有温度传感器的导体的电压降变化。
这种评估装置连接到传感器导线并且用于评估通过传感器导线提供的传感信号。这种评估装置可以例如设置在插拔连接件的壳体内或者也可以位于插拔连接件的壳体外并且例如是充电站的组成部分。在这种情况下，例如当其组成部分是插拔连接件的充电电缆连接到充电站时，插拔连接件的传感器导线与外部的(评估装置)连接。
一般而言，评估装置可以成型为借助传感信号检测到至少一个接触部件上超过临界温度值。这能够是简单的、可靠的评估而无需大的花费。例如，在一个或多个接触部件上检测到超过临界温度值的情况下，可以立即切断通过接触部件流动的电流，特别是充点电流。
温度传感器可以(直接地)设置在接触部件上。例如，温度传感器可以分别与对应的接触部件的柱部连接。柱部设置在接触部件的末端上，该末端远离各个对应的接触部件的头部。接触部件通过头部能够与对接插拔连接件的另一接触部件插接式连接。柱部可以延伸到插拔连接件的壳体的空间中，该空间远离插入区段，插拔连接件可以通过该插入区段与对接插拔连接件插接式连接。
原则上，能够考虑和实现不同的用于连接温度传感器和对应的接触部件的可能方式。例如，温度传感器与接触部件可以通过收缩套环压接，该收缩套环包围温度传感器。这种收缩套环可以由具有良好导热性的材料制造，例如由金属制造，从而通过收缩套环提供了温度传感器到接触部件上的良好热耦合。
也能够考虑和实现，温度传感器例如与接触部件粘贴或者以其他的方式与接触部件连接。
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。图中示出了：
图1以示意图示出了具有充电电缆的电动汽车和用于充电的充电站；
图2以立体图示出了插拔连接件；
图3以单独视图示出了插拔连接件的接触部件；
图4以单独视图示出了插拔连接件的用作电源接触件的接触部件，该接触部件具有在其上设置的温度传感器；
图5以单独视图示出了插拔连接件的接触部件；并且
图6以放大图示出了在插拔连接件的接触部件的柱部上的温度传感器。
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2示出了插拔连接件4的实施例，该插拔连接件例如可以是充电电缆3的组成部分并且用于将充电电缆3连接到机动车1的充电插座10上。插拔连接件4具有带有在其上设置的插入区段400的壳体4，接触部件42A-42G以头部420伸入到插入区段中(参见图3)，从而通过插入区段400插入对应的充电插座10中，接触部件42A-42G与充电插座10上的接触销100可以插接式接合。
接触部件42A-42G以柱部421伸入到插拔连接件4的壳体40的后面的、远离插入区段400的空间401中并且通过在柱部421上设置的导线容纳部422与对应的导线43A-43E连接，这些导线用于传输单相或者多相充电电流。
当中间的接触部件42A与对应的导线43A例如用于安全引线(PE)时,通过沿着半圆形围绕中间的接触部件42A设置的接触部件42B-42E—也称为“电源接触件”—与对应的导线43B-43E传输充电电流的相。
当在运行中例如发生在电源接触件42B-42E上的缺陷并且因此局部地产生大的热损耗功率时，特别是在用作电源接触件的接触部件42B-42E上，由于在充电过程中大的电流会发生过热。
为了识别在用作电源接触件的接触部件42B-42E上的过热，在这些接触部件42B-42E上设置成型为具有正的温度系数的温度相关的电阻(所谓的PTC电阻)的温度传感器44B-44E，该电阻的电阻值随着温度升高而升高。温度传感器44B-44E分别设置在各个对应的接触部件42B-42E的柱部421上并且通过由导热良好的材料制造的收缩套环440与柱部421连接(参见图6)。
如图3到图6所示，温度传感器44B-44E设计成单个的部件并且直接紧靠在各个对应的接触部件42B-42E的金属的、导电的柱部421上。因为温度传感器44B-44E因此直接地与接触部件42B-42E接触，接触部件42B-42E和温度传感器44B-44E之间存在有利的热耦合，从而在接触部件42B-42E上的加热能够直接地，也即没有大的时间延迟的导致对应的温度传感器44B-44E上的电阻改变并且能够因此迅速地识别温度变化。
为了将成型为单个的部件的温度传感器44B-44E与接触部件42B-42E电绝缘，温度传感器44B-44E在其紧贴接触部件42B-42E的表面上电绝缘并且例如通过由电绝缘材料制成的外壳包围。连接到温度传感器44B-44E的传感器导线45因此与接触部件42B-42E电气隔离。
温度传感器44B-44E通过单芯的传感器导线45互相串联(参见图3到图5)。这样，传感器导线45通过导线区段454延伸到第一温度传感器44B，在那里通过第二导线区段453延伸到第二温度传感器44C，通过第三导线区段452延伸到第三温度传感器44D，在那通过第四导线区段451延伸到第四温度传感器44E并且在那以第五导线区段450离开。通过第一和第五导线区段454,450，传感器导线45与评估装置5(参见图2的示意图)连接，从而通过共同的传感器导线45能够识别和评估一个或多个接触部件42B-42E上的过热和因此伴随的在一个或多个温度传感器44B-44E上的电阻变化。
评估装置5例如成型为将恒定电流送入传感器导线45中并且评估产生的电压降。如果在电流恒定的条件下电压降升高，则这表示传感器导线45中的电阻升高并且因此在一个或多个温度传感器44B-44E上的电阻改变。
如所述的，温度传感器44B-44E可以例如成型为具有正的温度系数的温度相关的电阻并且可以例如具有非线性的特征曲线。温度相关的电阻44B-44E可以例如由陶瓷材料制造，陶瓷材料在材料相关的温度下具有显著的、非线性的电阻升高。通过选择合适的材料，因此可以调节临界温度值，在超过该临界温度值的条件下发生(大的)电阻改变，该电阻改变能够通过评估装置5检测。如果检测到在传感器导线45中的相应电阻升高，确定了在至少一个接触部件42B-42E上的过热并且进行合适的对应措施，例如调整充电电流或者切断充电电流。
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。
特别地，这里描述类型的插拔连接件不仅可以在用于机动车充电的充电装置上使用，而且也可以在其他的用于制造电连接的插拔连接件中使用。
附图标记说明
1 机动车
10 充电插座
100 接触销
2 充电站
20 充电插座
3 充电电缆
4 插拔连接件
40 壳体
400 插入区段
401 空间
41 容纳口
42A-42G 接触部件(接触插座)
420 插座头
421 柱部
422 导线容纳部
43A-43E 导线
44B-44E 温度传感器
440 收缩套环
45 传感器导线
5 评估装置
E 插入方向

Claims (10)

1.一种用于与对接插拔连接件连接的插拔连接件，所述插拔连接件具有
-多个用于引导电流和用于制造与对接插拔连接件的接触部件电接触的电气的接触部件，其特征在于多个温度传感器(44B-44E)，其中每个温度传感器设置在多个接触部件(42A-42G)中的一个对应的接触部件上，以便于检测在对应的接触部件(42A-42G)上的温度变化，其中所述温度传感器(44B-44E)连接到共同的传感器导线(45)。
2.根据权利要求1所述的插拔连接件，其特征在于，所述温度传感器(44B-44E)通过传感器导线(45)的导线区段(450-454)互相串联。
3.根据权利要求1或2所述的插拔连接件，其特征在于，所述温度传感器(44B-44E)成型为温度相关的电阻。
4.根据权利要求3所述的插拔连接件，其特征在于，每个所述温度传感器(44B-44E)的电阻伴随着温度升高而升高。
5.根据前述权利要求中任一项所述的插拔连接件，其特征在于，所述温度传感器(44B-44E)具有非线性的特征曲线。
6.根据前述权利要求中任一项所述的插拔连接件，其特征在于具有评估装置(5)，传感器导线(45)连接到所述评估装置并且所述评估装置成型为评估通过传感器导线(45)提供的传感信号。
7.根据权利要求6所述的插拔连接件，其特征在于，所述评估装置(5)成型为借助传感信号检测至少一个接触部件(42B-42E)上超过临界温度值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的插拔连接件，其特征在于，所述温度传感器(44B-44E)分别设置在各个对应的接触部件(42A-42G)的导电的柱部(421)上。
9.根据权利要求8所述的插拔连接件，其特征在于，所述柱部(421)设置在各个对应的接触部件(42A-42G)的远离各个对应的接触部件(42A-42G)的头部(420)的末端上，其中接触部件(42A-42G)在所述头部(420)上与对接插拔连接件的另一接触部件插接式连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的插拔连接件，其特征在于，所述温度传感器(44B-44E)与对应的接触部件(42B-42E)通过收缩套环(440)压接。
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