CN107534255A - 具有温度监测装置的连接器部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于与相对连接器部件(30、31)相连的连接器部件(4)，其包含：壳体件(40)；至少一个布置在壳体件(40)上、用于制造与相对连接器部件(30、31)的电接触的电接触件(420)；和温度监测装置(43)，其具有至少一个用于检测至少一个接触件(420)上的温升的传感装置(432)。在此，设置使温度监测装置(43)具有平坦地沿平面(E)延伸的支座件(435)，此支座件具有至少一个开口(430)和布置在至少一个开口(430)上的接触面(431A‑C)，其中，至少一个接触件(420)以此方式贯穿至少一个开口(430)延伸，使至少一个接触件(420)与接触面(431A‑C)相接触，并且至少一个传感装置(432)布置在支座件(435)上以检测至少一个接触件(420)上的温升。通过此种方式提供连接器部件，其以简单并低成本的方式实现了具有快速响应行为和简单构造的温度监测。

Description

具有温度监测装置的连接器部件
技术领域
本发明涉及一种用于与根据权利要求1前序部分所述的相对连接器部件相连的连接器部件。
此类连接器部件具有壳体件，至少一个布置在壳体件上、用于制造与相对连接器部件的电气接触的电气接触件和带有至少一个用于检测至少一个接触件上的温升的传感装置的温度检测装置。
背景技术
此种连接器部件可涉及插头或也可涉及插座。此种连接器部件尤其可以在充电装置上使用以用于传递充电电流。连接器部件尤其可构造为用于为电机驱动的汽车(也称为电动汽车)充电的充电插头或者充电插座。
此用于为电动汽车充电的插头或插座设计得可以传递大的充电电流。因为热损失功率随充电电流指数增长，所以，在此种充电插头或充电插座中需要提供温度监测，以及早识别充电插头或充电插座的元件上的过热现象，并在必要时触发调整充电电流或甚至切断充电装置。
在由EP 2 605 339 A1已知的充电插头中，在接触插头的接触件之间大约中间位置的绝缘体上布置有温度传感器。通过此温度传感器可识别，在接触件上是否有哪里有过热现象，从而在必要时引起充电过程中断。
在由GB 2 489 988 A中已知的充电插座中设置有多个温度传感器，其通过导线传送温度数据。根据在温度传感器处收集的温度位于哪个温度区间，对充电过程进行调节。
由US 6,210,036 B1已知一种连接器，其中通过单芯导线使多个温度传感器相互串联。温度传感器布置在绝缘体上并在预先设定的温度下具有显著的电阻变化，此电阻变化大到使连接在导线上的控制回路可以捕捉到此变化并且可以调整、必要时切断流过充电插头的电流。
由US 8,325,454 B2已知一种插头，其中，为单个触点配有热敏电阻，其彼此并联并在超过极限温度时导电地接通闸流管，以通过此种方式切断流过触点的电流。
在由现有技术中已知的充电插头中，温度传感器尤其嵌在绝缘体中。这是为了使温度传感器与接触件电气隔离，接触件上可能有温升。但是，这同时也造成此缺点，即，其中一个接触件上的温度变化通过绝缘体时间上迟滞地传递并因此时间上迟滞地在温度传感器处识别。尤其在实现故障情况下应能够快速切断负载电路的意图时，此种温度传感器的布置因此可能不适合。
对温度监测装置存在以下需求，可以简单并且低成本地构造，并且实现接触件上的温度监测，其具有对迅速地引起应对措施(例如快速切断充电电流)的快速响应行为。在此，也希望此种温度监测装置的信号可以简单地评估，从而以低成本但又可靠的方式识别连接器部件的一个或多个接触件上的过热现象。
发明内容
本发明的目的是，提供一种连接器部件，其以简单并低成本的方式实现具有快速响应行为和简单构造的温度监测。
此目的通过具有权利要求1的特征的主体实现。
根据权利要求1，温度监测装置具有平坦地沿平面伸展的支座件，其具有至少一个开口和布置在至少一个开口上的接触面，其中，至少一个接触件以此方式贯穿至少一个开口延展，即，至少一个接触件与接触面接触，并且至少一个传感装置布置在支座件上用于检测至少一个接触件上的温升。
支座件可例如构造为电路板，其在由电气绝缘的材料制成的支承件上支承电导体电路。
通过将至少一个接触件延伸贯穿支座件的开口并置于与开口的接触面相接触的位置，至少一个接触件与尤其是金属的接触面相接触。因此，通过接触面，支座件热力地与至少一个接触件相连，从而，布置在支座件上的至少一个传感装置可以通过接触面检测接触件上的温升。
因为传感装置因此可以空间上靠近对应的接触件布置，所以，传感装置能够没有长时间延迟地、也就是以迅速的响应行为检测接触件上的温升，从而可以迅速地评估关于温升的信息，以触发适合的应对措施，例如切断传递的充电电流。
有利地的情况是，具有多个电接触件，在支座件中也构造多个开口，其中，每个接触件对应一个开口并从而每个接触件贯穿支座件的开口延伸。此处，在每个开口上布置例如金属的接触面，从而，每个接触件热力地与接触面相连。以此种方式，可以在每个接触件上通过接触面借助一个或多个传感装置检测温升。
但就此而言，也可考虑并且可行的是，只热力监测运行中传导大电流、例如大充电电流的接触件。相应地可以例如只在支座件的此种开口上设置(金属的)接触面，即贯穿待监测的、运行时热力负载的接触件延伸的开口。
一个或多个接触件以有利的方式垂直贯穿支座件延伸。支座件平坦地在其对应的平面上延伸，同时，接触件垂直于此平面设置。
接触件可以例如以金属圆柱销实现，其垂直地贯穿设置在支座件中的开口延伸。相应地，支座件中的开口可构造为圆筒状并由金属接触面环绕。
接触面以有利的方式以金属化通孔的形式构造在支座件的开口上。优选呈金属层形式的侧面覆盖例如开口的内侧边缘并在此从支座件的第一侧延伸贯穿开口直到位于对面的、平的支座件的第二侧。此处，支座件本身优选由电绝缘材料、例如塑料材料、尤其是如FR4等常见的电路板材料构造。
侧面覆盖开口的内侧边缘。在侧面上可以在开口外面、在支座件的一侧或两侧上连接(金属的)金属化环，其环绕开口并且呈环状地在支座件的表面上延伸。
在支座件一侧或两侧的此种金属的金属化环可用于有利地将对应的接触件与支座件热力连接。这样，对应于开口的接触件以杆状区段插入对应的开口中并且夹紧地与支座件连接，通过例如在支座件的一侧径向突出于杆状区段的接触件法兰和在支座件的另一侧旋合在杆状区段上的螺母形式的螺纹件相配合，从而支座件夹紧地容纳在一侧的法兰和另一侧的螺纹件之间。此处，法兰有利地紧贴支座件一侧的金属化环放置、螺纹件紧贴支座件另一侧的金属化环放置，从而通过一侧的法兰和另一侧的螺纹件制造有利的接触用于将接触件与支座件在对应的开口上热力相连。
就此而言，可选地也可考虑使接触面不具有侧面，而(仅)由在支座件一侧的金属化环或由在支座件两侧的两个金属化环构成。取消侧面的情况下，为了力学分离在开口中的接触件可以使用例如电绝缘、但是能导热的材料(例如导热硅)。
在支座件上布置有一个或多个传感装置，其用于检测一个或多个接触件上的温升。通过使贯穿支座件开口延伸的接触件与接触面和/或与布置在支座件两面的金属化环相接触，使得在接触件变热时侧面和/或金属化环也变热。这可借助布置在支座件上的传感装置识别，从而可以发送适合的传感信号到连接器部件的控制装置或者到与连接器部件相连的、例如汽车或充电站的上级组件，从而可以触发合适的应对措施，例如切断充电电流或类似措施。
为了实现传感装置有利的响应行为，传感装置以热力有利的连接方式对应于相对的接触件布置。这基本可以通过此方式实现，即，将传感装置对支座件上的接触件以空间紧密的位置关系布置。
如果由于例如结构空间限制，无法或不希望将传感装置直接布置在接触件的区域内，那么，可以通过附加的耦合区段制造接触件与传感装置的热力连接。此种优选的金属耦合区段在有利的设计方案中与接触面热力连接(例如通过力学连接或通过合适的热力介质)并且从接触面开始在支座件之内或之上延伸。
此种耦合区段可例如以金属导体电路的形式布置在支座件的一侧并与侧面或与连接在侧面上的接触面的金属化环相连。
但在另一种设计方案中，支座件也可多层构造，例如构造为多层电路板。在此种情况下，耦合区段可例如嵌入支座件中，在支座件内例如与侧面相连或者与一个或两个金属化环接触或通过热力介质热力相连，并且从开口开始平行于支座件平面延伸进支座件中。
在连接器部件运行时，金属的、与同样为金属的接触面相连的耦合区段随着与接触面接触的接触件一同变热。因此，在接触件上产生的热量无(大的)时间延迟地也传递到耦合区段上。如果传感装置以对耦合区段空间紧密的位置关系布置，那么，响应于接触件温升的耦合区段的温升能够在传感装置处以有利的响应行为识别，从而将合适的传感信号传递到上级控制装置。
对应于开口的传感装置例如布置在沿平面平坦地延伸的支座件的一侧上，也就是在支座件的表面上。此处，通过在支座件内部延伸的耦合区段与在支座件表面上的传感装置之间设置电绝缘材料的支座件夹层，传感装置有利地与耦合区段电绝缘。此夹层可相对薄并具有例如小于1mm、例如零点几毫米的厚度。基本上，此电绝缘夹层的厚度可这样选择：一方面使传感装置能够以有利的响应行为检测到耦合区段上的温升，另一方面使夹层足够抗电，以在耦合区段和传感装置之间提供可靠的电绝缘。
原则上，就此而言也可考虑并可行的是，将耦合区段布置在支座件的一侧上，同时，将传感装置布置在相对的、支座件的另一侧上。从而，通过支座件电绝缘支座材料的夹层将传感装置与耦合区段电气分离，其中，在支座件足够薄的情况下还能实现良好的热力连接使得传感装置具有有利的响应行为。
耦合区段有利地-与传感装置相比-具有大面积，从而，在接触件变热并因此顺延耦合区段变热的情况下，支座件在传感装置周围的区域内变热并因此达到传感装置与耦合区段良好的热力连接。
在此优选地，耦合区段从垂直于支座件平面的方向观察布置在至少一个位于支座件之内或之上的传感装置下面。因此，传感装置位于耦合区段对面位置，其中，传感装置布置在支座件的表面上，与之不同，耦合区段布置在支座件内部或者支座件的另一侧上。
原则上可考虑的是，使温度监测装置刚好具有和存在的待监测的接触件相同数量的传感装置。在此情况下，每个传感装置刚好对应于一个接触件，从而可以在每个接触件上分别通过一个传感装置实施对温升的监测。
可选地，也可行的是，通过一个共同的传感装置监测多个接触件。在此种情况下，例如一组接触件对应于一个共同的传感装置，因此，传感装置质量上监测，是否在此组接触件的一个或多个接触件上出现(超高的)温升。
在此描述类型的传感装置一般构造为例如呈温度相关的电阻形式的温度传感器。此种温度传感器可例如涉及具有正温度系数的电阻(所谓的PTC电阻)，其电阻值随着温度的升高而上升(也称为冷导体，其在低温下具有良好的导电性能并且在温度较高时导电能力下降)。此种温度传感器可例如也具有非线性的温度特征曲线并且可以例如由陶瓷材料制成(所谓的陶瓷冷导体)。
但也可使用例如具有负温度系数的电气电阻(所谓的NTC电阻)作为温度传感器，其电阻值随温度的升高而降低。
可选地或附加地，也可使用由半导体元件构造的温度传感器。
附图说明
下面根据附图示出的实施例进一步阐释根据本发明的构思。其中示出了：
图1以示意性的视图示出了带有充电线缆的电动汽车和用于充电的充电站；
图2示出了连接器部件一实施例的透视图；
图3示出了连接器部件的分解图；
图4示出了连接器部件的接触组件的透视图；
图5示出了接触组件，其仅具有一个布置在支座件上的接触件；
图6A、6B示出了根据图5的布置的透视分解图；
图7示出了接触组件的支座件的独立视图；
图8A示出了根据图7的支座件的前视图；
图8B示出了沿图8A中剖线A-A的剖视图；并且
图8C示出了图8B中区域A的放大图。
具体实施方式
图1以示意性的视图示出了呈电驱动形式的汽车1(也称为电动汽车)。电动汽车1具有可充电电池，借助此可充电电池可为用于使汽车1移动的电机供电。
为了给汽车1的电池充电，汽车1可通过充电线缆3连接在充电站2上。在此，充电线缆3可借助在一个末端的充电插头30插入汽车上对应的、呈充电插座形式的相对连接器部件4，并且在其另一个末端通过另一充电插头31与充电站2上呈充电插座形式的连接器部件4形成电气连接。通过充电线缆3，充电电流以相对高的电流强度传递到汽车1。
图2至8A-8C示出了连接器部件4的一实施例，此连接器部件如何能够例如用于根据图1的充电线缆3上。
在图2中以总视图示出的连接器部件4中，在壳体件40上布置有插接件41。壳体件40具有轴向突出的、带有开口401的法兰400，在开口中，插接件41以此方式布置，使插入区段410可从外侧接触并且插接地与对应的相对连接器部件(例如充电插头)结合。
插入区段410具有多个轴向延伸的、定义插入方向的开口411，在开口中分别布置接触件420。通过与对应的相对连接器部件插接地连接，插入区段410的开口411中的接触件420与相对连接器部件对应的相对接触件电气接触，从而可以制造连接器部件4与相对连接器部件之间的电气接触并且可以例如传递用于充电过程的充电电流。
如图3中可见，接触件420是接触组件42的组成部分，接触组件可作为模块单元安装到插接件41上。连接器部件4的壳体通过其他可与(前)壳体件40相连的壳体件44、45完备，从而形成例如防水的、密封的连接器。
每个接触件420以第一末端420A突出于支座件435，并且置入插接件41插入区段410上其对应的开口411中。与背面的第二末端420B电气接触有例如电线的线芯。
如根据图4至6A、6B的视图中可见，接触组件42具有带有支座件435的温度监测装置43。支座件435例如由电路板与布置在其中的开口430构成，其中，每个接触件420配有一个开口430，并因此每个接触件420穿过开口430延伸。
支座件435在平面E上延伸(见图7和图8A-8C)。接触件420由柱状接触销构成并垂直于平面E穿过支座件435的开口430延伸。
温度监测装置43(支座件435为其组成部分)用于，至少在此种在连接器部件4运行时用于传递大电流(所谓的负载接触)的接触件420上检测是否出现过度的、不允许的温升。如果接触件420在连接器部件4运行时变热超过允许的极限温度，那么，这可能引起连接器部件4的损害、甚至是完全损坏，这应避免发生。
借助温度监测装置43和与之相连的、上级控制装置5(见图7，可例如为充电站2的组成部分(见图1))可根据可能出现的温升控制电流，从而将温升限制在允许的幅度内并在需要时启动适合的应对措施，例如调低充电电流或切断充电电流。
为了实现接触件420上有利的温度监测，支座件435在每个开口430上分别具有用于提供呈金属化通孔431形式的接触面431A-C的金属层(例如图7中基于一个单独的开口430示出)。如例如由图8C中放大的剖视图示出的那样，此金属化通孔431由筒状环绕开口430延展的侧面431A和在支座件435两侧连接在侧面上的金属化环431B、431C构成。侧面431A在内侧覆盖开口430的边缘，同时，金属化环431B、431C在支座件435的表面两侧呈环状地环绕对应的开口430地覆盖支座件435。
如例如由图6A和6B中可见，每个接触件420具有柱状杆区段423，借助此杆区段，接触件置入支座件435对应的开口430中。从杆区段423上径向地突起呈柱状环形法兰形式的法兰422，其环状环绕杆区段423。如果接触件420放置在其对应的支座件435的开口130中，那么，突出的法兰422与在支座件435(第一)侧435C上的金属化环431C接触。通过拧在杆区段423上的螺纹件421，接触件420在此保持夹紧在支座件435上，其中，螺纹件421放置在支座件435位于第一侧435C对面的第二侧435B上并与布置在此侧435B上的金属化通孔431的金属化环431B接触，从而，通过一侧的法兰422和另一侧的螺纹件421制造接触件420与支座件435的金属化通孔431的(额外的)接触，并使支座件435夹紧地保持在法兰422和螺纹件421之间。
开口430上的金属化通孔431用于制造贯穿开口430延伸的接触件420与支座件435之间有利的热力连接。在此示出的实施例中，在支座件435内与侧面431A连接有耦合区段433，其在支座件435内远离对应的开口430平坦地延伸(尤其见图7(虚线)和图8C)。此耦合区段433用于将对应于开口430的传感装置432热力地连接在金属化通孔431上并从而与位于对应开口430中的接触件420相连。
尤其如图7和8C中可见，传感装置432布置在支座件435(第一)侧435C的表面上，并且位于与支座件435内延伸的耦合区段433相对的位置上。
通过将传感装置432布置在支座件435的绝缘材料夹层之下、支座件435内的耦合区段433之上(在与平面E垂直的方向上观察)，传感装置432与金属化通孔431并因此与接触件420电气隔离。在此，在传感装置432与耦合区段433之间的夹层可相对较薄并例如只有零点几毫米厚，从而使传感装置432与耦合区段433并通过耦合区段433与金属化通孔431从而与接触件420形成有利的热力连接。
金属化通孔431以及耦合区段433由金属材料制成，例如铜。如果对应于开口430的接触件420变热，那么，这也会引起此开口430的金属化通孔431变热从而引起耦合区段433变热，其中，金属化通孔431及耦合区段433无大的时间延迟地变热。
因为耦合区段433在其面积范围内与传感装置432相对构造(见图7)，所以，在耦合区段433变热时，支座件435在对应的传感装置432附近迅速地变热，从而，传感装置432能够无大的时间延迟地响应耦合区段433的温升。根据由传感装置432产生的传感信号进行的控制可因此以有利的响应行为完成。
远离于传感装置432，导体电路434向例如上级的控制装置5延伸(见图7)，此控制装置可例如为充电站2的组成部分。在控制装置5上可以对由传感装置432产生的传感信号进行评估，以根据传感信号对流通过接触件420的电流进行控制。
原则上，可为每个待监测的接触件420设置传感装置432。借助传感装置420可从而分别监测单个待监测的接触件420的温度并发现变热现象。
可选地，传感装置432也可对应于由多个待监测的接触件420组成的组。在此种情况下，耦合区段433从待监测的接触件420延伸到待监测的传感装置432，从而，传感装置432与接触件420的组中所有待监测的接触件432热力地连接。
支座件435可例如构造为电路板。在此，支座件435可例如由绝缘的基底材料构造，例如由塑料材料、例如常用的FR4构造。
基于本发明的构思不限于前述实施例，而是也可用类似的方式以完全不同类型的实施形式实现。
原则上，在此所述的类型的连接器部件不仅可作为充电插头或充电插座用于为电动汽车充电的充电装置上，还能以多种方法用在完全不同的装置上所有需要监测接触件处温升的地方。
在此所述的类型的连接器部件可基本具有一个或多个接触件。
此处，可使用一个或多个用于监测温升的传感装置。
附图标记说明
1 汽车
2 充电站
3 充电线缆
30、31 充电插头
4 连接器部件
40 壳体件
400 法兰
401 开口
41 插接件
410 插入区段
411 开口
42 接触组件
420 接触件
420A、420B 末端
421 螺纹件(螺母)
422 法兰
423 杆区段
43 温度监测装置
430 开口
431 金属化通孔
431A 内侧面
431B、431C 金属化环
432 传感装置
433 耦合区段
434 导体电路
435 支座件
435B、435C 侧面
44 壳体件
45 壳体件
5 控制装置
E 平面

Claims (15)

1.一种用于与相对连接器部件(30、31)相连的连接器部件(4)，具有：
-壳体件(40)，
-至少一个布置在壳体件(40)上、用于制造与所述相对连接器部件(30、31)的电接触的电接触件(420)，和
-温度监测装置(43)，其具有至少一个用于检测至少一个所述接触件(420)上的温升的传感装置(432)，
其特征在于，所述温度监测装置(43)具有平坦地沿平面(E)延伸的支座件(435)，此支座件具有至少一个开口(430)和布置在至少一个所述开口(430)上的接触面(431A-C)，其中，至少一个所述接触件(420)以此方式贯穿至少一个所述开口(430)延伸，使至少一个接触件(420)与接触面(431A-C)相接触，并且至少一个所述传感装置(432)布置在所述支座件(435)上以检测至少一个接触件(420)上的温升。
2.根据权利要求1所述连接器部件(4)，其特征在于，所述接触面(431A-C)由金属材料制成，所述金属材料在由电绝缘材料制成的所述支座件(435)上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的连接器部件(4)，其特征在于，至少一个所述接触件(420)垂直于支座件(435)的平面(E)贯穿至少一个所述开口(430)延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的连接器部件(4)，其特征在于，至少一个所述开口(430)圆筒状地贯穿所述支座件(435)延伸，并且所述接触面(431A-C)环绕所述开口(430)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的连接器部件(4)，其特征在于，所述接触面(431A-C)具有侧面(431A)，此侧面由环绕至少一个所述开口(430)的金属层构成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的连接器部件(4)，其特征在于，所述接触面(431A-C)具有至少一个金属的金属化环(431B、431C)，此金属化环布置在平坦地沿平面(E)延伸的支座件(435)的一侧(435B、435C)上并且环绕至少一个所述开口(430)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的连接器部件(4)，其特征在于，至少一个所述接触件(420)以柱状杆区段(423)置于至少一个所述开口(430)中，并夹紧地与所述支座件(435)相连。
8.根据权利要求7所述的连接器部件(4)，其特征在于，至少一个所述接触件(420)具有径向突出于所述杆区段(423)的法兰(422)，此法兰布置在所述支座件(435)的第一侧(435C)上。
9.根据权利要求8所述的连接器部件(4)，其特征在于，至少一个所述接触件(420)具有螺纹件(421)，此螺纹件旋合在所述杆区段(423)上并且布置在与所述第一侧(435C)相对的支座件(435)的第二侧(435B)上，从而，所述支座件(435)夹紧地保持在所述法兰(422)和所述螺纹件(421)之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的连接器部件(4)，其特征在于，金属的耦合区段(433)与所述接触面(431A-C)相连并从所述接触面(431A-C)开始在所述支座件(435)之中或之上延伸。
11.根据权利要求10所述的连接器部件(4)，其特征在于，所述耦合区段(433)从所述接触面(431A-C)开始平行于平面(E)在所述支座件(435)的内部延伸。
12.根据权利要求10或11所述的连接器部件(4)，其特征在于，至少一个所述传感装置(432)布置在平坦地沿平面(E)延伸的所述支座件(435)的一侧(435C)并与所述耦合区段(433)电绝缘。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的连接器部件(4)，其特征在于，所述耦合区段(433)在垂直于所述支座件(435)的平面(E)的方向上观察布置在处于所述支座件(435)内部的至少一个所述传感装置(432)下方。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的连接器部件(4)，其特征在于，所述连接器部件(4)具有多个所述接触件(420)，并且所述温度监测装置(43)具有多个所述传感装置(432)，其中，每个所述传感装置(432)刚好对应于一个所述接触件(420)以检测所述接触件(420)上的温升。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的连接器部件(4)，其特征在于，所述连接器部件(4)具有多个所述接触件(420)，其中，所述传感装置(432)对应于所述接触件(420)中的多个组成的组以检测所述接触件(420)组中的温升。
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