CN109414996A - 具有带有温度传感器的电路板的热耦合的电连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于与相应连接装置耦合并且用于传输电能的电连接装置，其中该电连接装置(1)具有至少一个安置在该电连接装置(1)的壳体(10)中并与其连接的电能触头(40)和至少一个用于确定电能触头(40)温度的温度传感器，其中该电连接装置(1)的特征如下：该电连接装置(1)具有安置在其壳体(10)中的电路板(20)，该电路板安置在电能触头(40)和壳体(10)保持区段(12)之间；该电路板(20)借助于安置在该电能触头(40)和保持区段(12)之间的弹簧力装置(30)张紧在电能触头(40)和保持区段(12)之间；该电路板(20)与电能触头(40)直接地或者通过该弹簧力装置(30)热力耦合；该至少一个的温度传感器安置在电路板(20)上。

Description

具有带有温度传感器的电路板的热耦合的电连接装置
技术领域
本发明涉及一种用于与相应连接装置耦合并且用于传输电能的电连接装置。此外本发明还涉及一种用于将电能输出给电能接收方的充电站。
背景技术
由现有技术中已知形成为插接头或充电插头的、用于电动车辆的电连接装置，其形成用于与相应的形成为插座的连接装置连接。在此参考公开在DE 102012105774B3中的充电插头。在充电插头中安置有电能触头，其分别具有第一接触区域和第二接触区域。第一接触区域形成为接触插座并且适用于与接触销的电连接，其中接触销与电能接收方，例如车辆电池电连接。但接触插座与电池连接的结构也是可能的，其中在这种情况下第一接触区域则形成为接触销。电能触头的第二连接区域形成用于与电能源，例如充电站或者一般来说与供电网络电连接。为此目的，第二连接区域与充电线牢固连接。
由于流经电能触头的充电电流，电能触头不可避免地由于欧姆电流热损失而发热。但电能触头的这种加热被限制在边界温度升高上。由此，例如根据标准IEC 62196-3，边界温度升高限制在50K。这又在绝大部分标准化的插接头几何形状中导致最大200A持续负荷的最大充电电流。
与此相对，在对电池进行间歇式充电时，在有限的持续时间里需要350A或者更高的较高的充电电流，以在所希望的短时间内对电池充电。这又导致了电能触头暂时性超过边界温度升高的加热。
为了避免插接头的过热，由现有技术中已知为插接头设置温度传感器。温度传感器监控插接头的温度。只要温度超过所定义的边界值，借助于监控电子件中断充电过程或者降低充电电流。
由此，DE 102009034886A1说明了一种用于将电动车辆与充电站连接的充电线缆的插接装置。这里，该插接装置包括壳体和对应于该壳体的电触点，该电触点用于连接在充电站或者电动车辆中的连接装置上。此外，在该壳体中设置形成为热敏电阻温度计形式的温度探测机构，其中通过该温度探测机构可以分析壳体中的温度。
出于生产技术原因，并且为了整体化或将多种功能性集合，所希望的是在电连接装置中设置电路板，该电路板与至少一个电能触头，优选与多个电能触头热力连接，可能情况下电气连接。但由于待制造的电路板的厚度公差，电路板与电能触头的热力耦合以及可能情况下的电气连接并不是总是可靠可行，尤其在电路板垂直于电连接装置的插接方向定向时，也就是当电路板的面法线平行于电连接装置的插接方向并由此平行于电能触头的纵轴定向时。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电连接装置，其中保证了电路板与至少一个电能触头的可靠的热力耦合。
本发明的目的通过具有权利要求1的特征的电连接装置实现。电连接装置的有利设计方案在权利要求1的从属权利要求中给出。
更确切地说，本发明的目的通过用于与相应的连接装置耦合以及用于传输电能的电连接装置解决，其中该电连接装置具有至少一个安置在该电连接装置的壳体中并与其连接的电能触头和至少一个用于确定电能触头温度的温度传感器。根据本发明的电连接装置的特征在于，该电连接装置具有安置在其壳体中的电路板，该电路板安置在电能触头和壳体保持区段之间；其中，该电路板借助于安置在该电能触头和保持区段之间的弹簧力装置张紧在电能触头和保持区段之间。该电路板与电能触头直接地或者通过该弹簧力装置热力耦合，并且该至少一个的温度传感器安置在电路板上。
在根据本发明的电连接装置中保证了电路板和电能触头直接的或者通过弹簧力装置促成的接触。由此可以可靠平衡待构造的电路板的厚度公差。此外，根据本发明的电连接装置具有简化的安装，因为电路板可以在电连接装置中浮动地安装，由此在电连接装置内部定位电路板时不必采用非常高的标准，其中依旧同时保证了电路板的可靠接触。
电连接装置可以形成为充电插头和/或充电插座。当电连接装置形成为充电插头时，电连接装置的壳体形成为充电插头壳体。当电连接装置形成为充电插座时，电连接装置的壳体形成为充电插座壳体。
电路板和电能触头的机械耦合意思是，弹簧力装置与电能触头或者电路板本身与电能触头直接接触。
弹簧力装置优选形成为弯曲的金属带。弹簧力装置例如可以由弹簧钢构成。弹簧力装置的横截面例如可以形成为U形或者S形。
弹簧力装置可以在平行于电能触头纵轴的方向中和/或径向于电能触头纵轴的方向中为该电能触头施加力。
当充电插头包括多于一个的温度传感器，当然可以将所有的温度传感器都安置在电路板上。
电连接装置优选这样形成，使得电路板与电能触头直接或者通过弹簧力装置电连接。
相应形成的电连接装置表现出电路板和电能触头之间更加改进的热耦合。此外，相应形成的电连接装置提供了这样的优势，即，由于电路板和电能触头的电连接，该电能触头可以借助于电路板例如进行电阻编码。此外可以在电路板和电能触头之间交换信息。
电连接装置优选这样形成，使得电路板具有形成为导电的接触面，其与电能触头直接或者通过弹簧力装置电连接。
这里，该形成为导电的接触面由金属构成或者具有至少一个金属组件。
电连接装置更加优选这样形成，使得弹簧力装置形成为表面贴装的弹簧力装置并且与接触面焊接在一起。
相应形成的电连接装置具有在此简化的安装，因为弹簧力装置与电路板牢固连接，由此该弹簧力装置在电连接装置组装时不必单独定位。此外，在相应形成的电连接装置中，总是保证了弹簧力装置与电路板可靠的机械连接以及电连接。
表面贴装的弹簧力装置也可以称为SMD弹簧力装置。这里，SMD意思是surface-mount device(表面贴装器件)。弹簧力装置直接焊接在电路板的接触面上。其所属的技术称作表面贴装。
根据一个有利的实施方案，电连接装置这样形成，使得电路板具有贯穿开口，电能触头通过该贯穿开口突出并且电路板的接触面包围其贯穿开口。
相应形成的电连接装置具有进一步改善的安装特性，因为电路板的径向定位，也就是垂直于电连接装置插接方向的定位通过电能触头/多个电能触头进行。
电能触头具有用于与电能接受方或者电能输出方电连接的第一连接区域和用于与充电导线电连接的第二连接区域。电能触头的第一连接区域优选穿过电路板的贯穿开口突出。
根据另一个有利的实施方案，电连接装置这样形成，使得弹簧力装置安置在电能触头和电路板之间，并且与电能触头和电路板电连接，其中该电路板借助于该弹簧力装置向着保持区段张紧。
因此，弹簧力装置形成为导电的。弹簧力装置例如可以由钢，优选由不锈钢构成。因此，借助于该弹簧力装置在保持区段的方向中对该电路板施加力。
电连接装置更加优选这样形成，使得电能触头具有固定凸缘，借助于该固定凸缘，电能触头与充电插头相连，其中该固定凸缘径向远离电能触头纵轴地延伸。
电连接装置更加优选这样形成，使得弹簧力装置安置在固定凸缘和壳体的保持区段之间。
通过电连接装置相应的形成方案，通过电路板直接的、或者通过弹簧力元件可靠实现了电能触头的机械以及电接触。
根据电连接装置的一个有利实施方案，将电路板用于电能触头的电阻编码。
在相应形成的电连接装置中，将不同的功能，即电能触头的电阻编码和电能触头的温度确定通过一个唯一的构件，即电路板实现。由此，相应形成的电连接装置具有更少的构件，由此其生产成本以及安装花费都得以降低。
电阻编码可以借助于安置在电路板上的、通过充电线缆传输的电流强度的值的编码机构进行。编码机构尤其可以形成为欧姆电阻。
车辆使用者所使用的充电线缆具有其线缆导线特定的铜制横截面，由此，流通充电线缆的最大允许电流强度得以定义。为了该值的编码，即确定，充电线缆在其两个插头的至少一个的区域中具有公称值明确对应于允许电流强度的欧姆电阻。对于充电线缆来说分别所允许的公称电流强度值例如为16A、32A或者63A，在此对应于特定的欧姆电阻值。
根据电连接装置的另一个有利的实施形式，电路板的面法线基本平行于电能触头的纵轴定向。
相应形成的电连接装置具有有利的安装特性。此外，实现了电能触头和电路板或弹簧力装置之间可靠的机械接触和电接触。
面法线平行于电能触头纵轴定向的特征使得电路板的面法线平行于电连接装置的插接方向定向。电连接装置通过在插接方向中推入与连接装置机械和电气耦合。
电连接装置更加优选这样形成，使得壳体具有正面区域和能够与其连接的背面区域，其中电能触头安置在背面区域中，并且与其连接，其中壳体的保持区段安置在正面区域中，并且其中电路板安置在背面区域和正面区域之间。
相应形成的电连接装置可特别简单地组装。
电连接装置优选这样形成，使得温度传感器是取决于温度的电阻，尤其是电阻温度计。
替代性地，温度传感器也可以形成为NTC电阻(热导体)，PTC电阻(冷电阻)或者KTY传感器。
本发明的目的此外通过用于将电能输出给电能接收方的充电站解决，其中该充电站具有前述形成为充电插头的电连接装置，其借助于供应线缆与充电站电气连接。
附图说明
本发明其它的优点、细节和特征接下来在所说明的实施例中给出。这里详细示出了：
图1A示出了形成为充电插头的根据本发明的电连接装置从斜前方观察的透视图，背面区域拆解；
图1B示出了图1A中所示的充电插头的正面区域的透视性视图；
图2A示出了根据本发明的充电插头的插接面的俯视图；
图2B示出了图2A中所示的充电插头沿着切面K-K的横截面视图；
图2C示出了图2B中所示的横截面的细节视图；
图3A示出了图2A中所示具有其它截面的插接面；
图3B示出了图3A中所示充电插头沿着切面K-K的横截面视图；
图3C示出了电能触头和根据本发明的充电插头与其耦合的电路板的侧面横截面视图；
图4A示出了两个电能触头的横截面视图的透视性视图，其具有与两者相耦合的、根据本发明的充电插头的电路板。
图4B示出了图4A所示系统的另一个视角；以及
图4C示出了根据本发明的充电插头的电路板的单独透视性视图。
具体实施方式
在下面的说明中，相同的附图标记表示相同的构件或相同的特征，由此根据一个附图进行的对某个构件的说明也适用于其他附图，由此避免了重复说明。此外，结合实施形式所说明的各个特征特可以单独地用在其他实施形式中。
在图1A和1B中示出了根据本发明的电连接装置，其在所示的实施例中形成为充电插头1。充电插头1形成用于与相应的连接装置耦合以及传输电能。相应的连接装置例如可以是未在图中示出的、与电池相连的车辆充电插座。
在图中所示的充电插头1包括两个电能触头40，其形成用于传输直流电流。电能触头40在图4A和4B中清晰可见。电能触头40具有用于与电能接收方(例如电动车辆的接触插座)耦合的第一连接区域41和第二连接区域42，该第二连接区域可借助于充电导线例如与未在图中示出的充电站电气连接。电能触头40的第一连接区域41形成为接触销41。
充电插头1具有壳体10，其在所示的实施例中形成为充电插头壳体10。充电插头壳体10具有正面区域11和背面区域13(参见图2B)。由图2B中可以看到，正面区域11构型为可以与背面区域13连接。此外从图中可见，在正面区域11上设置有正面覆盖件14。此外，由图2B中可以看到，电能触头40借助于固定凸缘43(参见4B)与壳体10的背面区域13相连。
根据本发明的充电插头此外具有安置在壳体10中的电路板20，其安置在电能触头40和壳体10设置在正面区域11中的保持区段12之间。这里，电路板20借助于多个安置在电能触头40和保持区段12之间的弹簧力装置30而张紧在电能触头40和保持区段12之间。更确切说，弹簧力装置30安置在固定凸缘43和电路板20之间，由此弹簧力装置30在保持区段12的方向中为电路板20施加力，由此将浮动安置的电路板20张紧在电能触头和保持区段12之间。
由此，电路板20与各个相应的电能触头40借助于弹簧力装置30热力学耦合并且电连接。因为弹簧力装置30优选由弹簧钢构成，由此在接触固定凸缘43时，借助于弹簧力装置30形成弹簧力装置30和各个相应电能触头40之间的电连接。
弹簧力装置30在此形成为表面贴装的弹簧力装置30，其也被称作SMD弹簧力装置30，并且与电路板20的接触面21焊接在一起。由此，各个相应电能触头40和电路板20的相应接触面21之间存在电连接。
图4C中单独示出了电路板20。可以看到，电路板20具有两个贯穿开口22，电能触头40的各个第一连接区域41通过该贯穿开口突出。由此，借助于电能触头40的第一连接区域41保证了电路板20的径向定位。电路板20如上所述具有金属形成的接触面21，其分别包围贯穿开口22。在每个接触面21上都在周向上间隔地安置有三个的弹簧力装置30，并且与各个相应接触面21焊接在一起。在所示的实施例中，弹簧力装置30形成为多重弯曲的弹簧钢带30。为了为电路板20供应电流并且为了数据交换，电路板20具有多个电气接头23。
尽管在图中不可见，电路板20具有温度传感器，借助于该温度传感器可以探测与该电路板20耦合的电能触头40的温度。电路板20优选具有对应于贯穿开口22数量的、并且由此对应于电能触头40数量的温度传感器数量，由此每个电能触头40的温度可单独确定。
此外，电路板20具有对应于贯穿开口22数量的、并且由此对应于构造在充电插头1中的电能触头40数量的编码机构数量，借助于这些编码机构实现了各个相应电能触头40的电阻编码。编码机构在此优选形成为欧姆电阻。
由图2B、2C、3B、3C、4A和4B中可以看到，电路板20的面法线基本上平行于电能触头40各个相应纵轴L而定向。
附图标记说明
1 电连接装置/充电插头
10 壳体/充电插头壳体
11 (壳体的)正面区域
12 (壳体的)保持区段
13 (壳体的)背面区域
20 电路板
21 (电路板的)接触面
22 (电路板的)贯穿开口
23 (电路板的)电气接头
30 弹簧力装置(弹簧)
40 电能触头
41 (电能触头的)第一连接区域
42 (电能触头的)第二连接区域
L (电能触头的)纵轴/充电插头的插接方向

Claims (13)

1.用于与相应连接装置耦合并且用于传输电能的电连接装置(1)，其中所述电连接装置(1)具有
-至少一个安置在该电连接装置(1)的壳体(10)中并与其连接的电能触头(40)和
-至少一个用于确定电能触头(40)温度的温度传感器，
其中所述电连接装置(1)的特征如下：
-所述电连接装置(1)具有安置在其壳体(10)中的电路板(20)，所述电路板安置在电能触头(40)和壳体(10)保持区段(12)之间；
-所述电路板(20)借助于安置在该电能触头(40)和保持区段(12)之间的弹簧力装置(30)张紧在电能触头(40)和保持区段(12)之间；
-所述电路板(20)与电能触头(20)直接地或者通过所述弹簧力装置(30)热力耦合；
-所述至少一个的温度传感器安置在所述电路板(20)上。
2.根据权利要求1所述的电连接装置(1)，其特征在于，所述电路板(20)与电能触头(40)直接地、或者通过弹簧力装置(30)电连接。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，所述电路板(20)具有形成为导电的接触面(21)，所述接触面与所述电能触头(40)直接或者通过弹簧力装置(30)电连接。
4.根据权利要求3所述的电连接装置(1)，其特征在于，所述弹簧力装置(30)形成为表面贴装的弹簧力装置(30)并且与所述接触面(21)焊接在一起。
5.根据权利要求3或4中的至少一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，
-所述电路板(20)具有贯穿开口(22)，所述电能触头(40)通过所述贯穿开口突出；并且
-所述电路板(20)的接触面(21)包围其贯穿开口(22)。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，
-所述弹簧力装置(30)安置在所述电能触头(40)和所述电路板(20)之间，并且与所述电能触头(40)和所述电路板(20)电连接，并且
-所述电路板(20)借助于所述弹簧力装置(30)向着保持区段(12)张紧。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，
-所述电能触头(40)具有固定凸缘(43)，借助于所述固定凸缘，所述电能触头(40)与所述壳体(10)相连；
-所述固定凸缘(43)径向远离所述电能触头(40)纵轴(L)地延伸。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，所述弹簧力装置(30)安置在所述固定凸缘(43)和所述壳体(10)的保持区段(12)之间。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，将所述电路板(20)用于所述电能触头(40)的电阻编码。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，所述电路板(20)的面法线基本平行于所述电能触头(40)的纵轴(L)定向。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，
-所述壳体(10)具有正面区域(11)和能够与其连接的背面区域(13)；
-所述电能触头(40)安置在所述背面区域(13)中并且与其连接；
-所述壳体(10)的保持区段(12)安置在所述正面区域(11)中；并且
-所述电路板(20)安置在所述背面区域(13)和所述正面区域(11)之间。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的电连接装置(1)，其特征在于，所述温度传感器是取决于温度的电阻，尤其是电阻温度计。
13.用于将电能输出给电能接收方的充电站，其特征在于，所述充电站具有形成为充电插头(100)的、根据权利要求1至12中任意一项所述的电连接装置(1)，所述电连接装置借助于供应线缆与所述充电站电气连接。
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