CN111108653A - 用于机动车的高压插接连接器的高压插接连接部件、高压车载电网以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的高压车载电网(BN)的高压插接连接器(1)的高压插接连接部件(4、5)，所述高压插接连接器能与至少一个高压线(7)耦接，其中，所述高压插接连接部件(4、5)具有集成的至少一个温度传感器(17)，所述温度传感器设计用于检测表征所述至少一个高压线(7)的温度的传感器信号并且将所检测的传感器信号提供给评估装置，以便监控所述至少一个高压线(7)的温度。本发明还涉及一种高压车载电网(BN)以及一种机动车。

Description

用于机动车的高压插接连接器的高压插接连接部件、高压车 载电网以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的高压车载电网的高压插接连接器的高压插接连接部件，该高压插接连接器能与至少一个高压线耦接。本发明还涉及一种高压车载电网以及一种机动车。
背景技术
当前关注用于机动车的高压线，所述高压线能够在机动车的各高压组件或者说高压设备之间传输电流。这些高压组件例如可以是高压电池、尤其是牵引电池以及可以是电气驱动器、尤其是牵引电机。流经高压线的电流导致高压线发热。该发热在此与电流大小、电流流动持续时间和高压线电阻有关，高压线电阻又与高压线的材料的比电阻、导线长度和导线横截面有关。
由于不允许的发热，亦即由于大于预定限值的发热，可能发生高压线的绝缘被损坏，由此可能引起失火并且因此可能将人置于危险之中。为了防止这点，亦即为了保护高压线以防不期望的高发热，例如可以提供用于确保导线保护的安全裕量。例如，导线横截面可以构成为大于针对要传输的功率所必要的导线横截面和/或可以降低经由高压线传输的功率。该基于“最差情况”设想在高压线的环境温度、高压线的老化性能和其他容许误差方面不必要大地选择的导线横截面导致高压线的重量大以及材料成本高。而且可能不必要地降低通过高压线传输的功率，这导致了相对于高压线的实际可能的功率极限的功率限制。
发明内容
本发明的任务是，能够特别节省重量地并且材料经济地构造一种机动车的高压车载电网的高压线并且同时能够对于在高压车载电网的各高压组件之间的功率传输特别可靠地利用该高压线。
该任务按照本发明通过具有按照相应的独立权利要求的特征的高压插接连接部件、高压车载电网以及机动车来解决。本发明的有利构造方案是从属权利要求、说明书以及附图的技术方案。
一种按照本发明的用于机动车的高压车载电网的高压插接连接器的高压插接连接部件具有集成的至少一个温度传感器，所述高压插接连接器能与至少一个高压线耦接。所述至少一个温度传感器设计用于检测表征所述至少一个高压线的温度的传感器信号并且将所检测的传感器信号提供给评估装置，以便监控所述至少一个高压线的温度。
所述高压插接连接器尤其是具有两个高压插接连接部件，其中，第一插接连接部件能与高压车载电网的第一高压组件耦接，而第二插接连接部件能与高压车载电网的第二高压插接组件耦接。在此，至少一个所述高压插接连接部件经由高压线与所配属的高压组件电气耦接。另一高压插接连接部件例如可以是安装或集成到高压组件中的高压插接连接部件。高压组件例如可以是高压电池和集成有功率电子器件的电气驱动器。各高压插接连接部件在此可以通过插接在一起而形状配合地连接。经由高压插接连接，例如可以将由高压电池提供的并且由高压线传递至高压插接连接器的电流传输给电气驱动器。
通过高压插接连接器实现的高压插接连接在此构成热瓶颈(thermalbottleneck)，在该热瓶颈处，在各高压组件之间的高压传输路径中的发热可能特别严重。也就是说，在高压连接器的区域中可以产生热点或者说热区，其可能导致高压线过热并且因此可能导致高压车载电网失效。因此，至少一个所述高压插接连接部件具有集成的所述至少一个温度传感器，借助该传感器可以监控高压线的温度。通过将温度传感器集成到所述高压插接连接部件之一中，亦即通过在热点附近安装温度传感器，能够特别良好且可靠地监控在各高压组件之间的高压连接中的关键且处于过热危险的区域。所述至少一个温度传感器在此检测温度相关的信号并且将该信号提供给高压车载电网的评估装置。
所述评估装置例如可以是插接连接外部的评估装置并且可以集成到所述高压组件之一中。所述评估装置例如可以集成到电气驱动器的集成逆变器中。温度传感器例如可以将信号有线地和/或无线地传输给所述评估装置。所述评估装置可以借助传感器信号监控高压线的温度并且例如确定该温度是否超过预定的临界的温度阈值。在超过该温度阈值的情况下，所述评估装置例如可以生成一个信号，通过该信号降低经由高压线传递的功率。因此能够防止高压线过热。
通过检测高压连接中的关键部位上的温度，可以有利地舍弃在功率保护时的安全裕量。高压线因此能够通过完全利用该高压线的导线横截面来运行直至其物理功率极限。换言之，经由所述高压线传输在所述导线横截面中实际可能的功率。对于迄今为止经由高压线传输的功率足够的情况，也可以减小导线横截面，由此有利地能够降低高压线的材料成本和重量。
优选地，所述至少一个温度传感器构成为NTC电阻。NTC电阻或者说热敏电阻具有温度相关的电阻。因此可以检测热敏电阻的电阻信号作为温度相关的传感器信号并且将该电阻信号提供给所述评估装置。所述评估装置可以从所述电阻信号确定高压线的当前温度。NTC电阻成本特别有利并且此外能够以特别紧凑的结构方式制成并且能够在潜在热点附近被集成到高压插接连接部件中。
按照本发明的一种实施方式，所述高压插接连接部件构成为用于连接到机动车的高压车载电网的电缆束的高压线上的电缆端部插接连接部件、尤其是高压插头。按照本发明的另一种实施方式，所述高压插接连接部件构成为用于安装到机动车的高压车载电网的高压组件、尤其是电气驱动器中的装配插接连接部件、尤其是高压插座。
亦即，第一高压插接连接部件能与高压线电气耦接，该高压线又能与高压组件、例如高压电池耦接。为此，电缆端部插接连接部件例如构成为高压插头或高压耦接器。电缆端部插接连接部件可以被连接或者说插接到第二高压插接连接部件上，该第二高压插接连接部件构成为装配插接连接部件。该装配插接连接部件例如可以被集成到高压组件、例如电气驱动器的壳体的壁中。装配插接连接部件形式的第二高压插接连接部件因此构成为组件连接部或者说设备连接部，电缆端部插接连接部件可以被插接到所述组件连接部或者说设备连接部上。所述至少一个温度传感器在此可以被集成到第一高压插接连接部件，亦即电缆端部插接连接部件中，或被集成到第二高压插接连接部件，亦即装配插接连接部件中。从温度传感器在集成于高压组件的装配插接连接部件中的集成得出如下优点，即，可以共同利用例如高压组件的集成控制器来分析由温度传感器检测的传感器信号。亦即，对传感器信号的分析能够以特别简单的方式在组件内实现。
优选地，所述高压插接连接部件具有至少一个外壳体，在该至少一个外壳体中布置有高压插接连接部件的至少一个电气接触元件以及所述至少一个温度传感器。在高压插头的情况下，所述接触元件例如是导电销。在高压插座的情况下，所述接触元件例如是导电接触面，导电销在各高压插接连接部件插接在一起的状态下布置在所述导电接触面上。接触元件例如可以由铜制成。在此，所述至少一个温度传感器布置在相应的外壳体中并且由此特别靠近电气接触元件地放置，在这些电气接触元件上可能产生特别大的热并且在这些电气接触元件上可能出现热点。附加地，在所述外壳体中可以布置有至少一个包覆接触元件的绝缘元件，所述绝缘元件由电绝缘材、例如塑料构成并且例如构成触摸保护。所述温度传感器可以布置在所述绝缘元件与所述电气接触元件之间。
尤其是，所述至少一个温度传感器布置在高压插接连接部件的所述至少一个电气接触元件上。由此，所述温度传感器、例如NTC电阻与所述电气接触元件热耦合。例如，所述温度传感器可以直接贴靠在热接触元件上，例如直接贴靠在高压插座的其中一个接触面上或直接贴靠在高压插头的其中一个接触销上。但是，所述温度传感器也可以借助导热粘接剂或导热浇注料紧固在所述电气接触元件上。
在本发明的一种进一步扩展方案中，所述至少一个温度传感器经由接头线与接头元件电耦接，在所述接头元件上能获取所述至少一个传感器的传感器信号。按照该实施方式，由所述温度传感器检测的传感器信号被有线地传输给所述评估装置。为此，在所述外壳体内部将所述接头线敷设至所述接头元件。所述接头元件在此可以被集成到包围所述至少一个接触元件和所述至少一个温度传感器的外壳体的壳体壁中。所述接头元件例如可以是“活动的”接头线的端部。但所述接头元件也可以构成为插接连接部件。
本发明还涉及一种用于机动车的高压车载电网，所述高压车载电网具有高压插接连接器、至少一个高压组件和至少一个高压线，所述高压插接连接器具有至少一个按照本发明的高压插接连接部件或其有利实施方式。所述至少一个高压组件和所述至少一个高压线经由具有所述至少一个高压插接连接部件的高压插接连接器电连接。尤其是，用于分析传感器信号的评估装置被集成到所述高压组件中。所述至少一个高压组件尤其是电气驱动器，该电气驱动器经由所述高压插接连接器和所述高压线与机动车的牵引电池电连接。电气驱动器尤其是包括集成的逆变器，该逆变器附加地可以实施对由所述至少一个传感器检测的传感器信号的分析。
一种按照本发明的机动车包括按照本发明的高压车载电网。该机动车尤其是构成为电动车辆或混合动力车辆。
参考按照本发明的高压插接连接部件所介绍的实施方式及其优点相应地适用于按照本发明的高压车载电网以及适用于按照本发明的机动车。
本发明的进一步特征由权利要求、附图和附图说明得出。上面在说明书内容中提及的特征和特征组合以及下面在附图说明中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能以相应描述的组合方式使用，而且也能以其他组合方式使用或以单独状态使用。
附图说明
现在借助优选实施例以及参考附图更详细地阐述本发明。其中：
图1示出机动车的高压车载电网的示意图；
图2示出按照本发明的高压插接连接器的一种实施方式的示意图；
图3示出在第一位置上具有温度传感器的高压插接连接器的示意剖视图；以及
图4示出在第二位置上具有温度传感器的高压插接连接器的示意剖视图。
具体实施方式
在附图中，相同的以及功能相同的元件设有相同的附图标记。
图1示出机动车的高压车载电网BN，该高压车载电网具有按照本发明的一种实施方式的高压插接连接器1。高压插接连接器1设计用于将机动车的高压车载电网BN的各高压组件2、3相互耦接。这样的高压组件2、3例如可以是机动车的集成有功率电子器件的电气驱动器3以及高压电池2。高压插接连接器1具有两个为了构成插接连接而能形状配合地插接在一起的高压插接连接部件4、5。第一高压插接连接部件4构成为电缆端部插接连接部件6、例如构成为高压插头并且被安装在高压线7的一个端部上。高压线7在另一端部上例如与高压电池2连接。第二高压插接连接部件5构成为装配插接连接部件8、例如高压插座并且被集成或安装到电气驱动器3中。第二高压插接连接部件5因此构成组件连接部或设备连接部。在各高压插接连接部件4、5插接在一起的状态下，电流可以从高压电池2传输到驱动器3上。
图2示出在插接在一起的状态下的高压插接连接器1的一种实施方式。电缆端部插接连接部件6在此具有弯曲形状的外壳体9。经由连接部10，电缆端部插接连接部件6可以与高压线7连接或者说可以被连接到高压线7上。在此，在电缆端部插接连接部件6的外壳体9与装配插接连接部件8的外壳体11之间布置有密封元件12、例如O型密封圈。
图3和图4示出高压插接连接器1沿着剖切线S的横截面视图。装配插接连接部件8的电气接触元件13的接触面与电缆端部插接连接部件6的电气接触元件14、例如高压插头的接触销电气连接。高压插接连接部件4、5的电气接触元件13、14此外可以在其彼此接触位置中经由紧固元件15固定。因此，在高压组件2、3之间的电气连接能够经由高压插接连接器1可靠地维持。高压插接连接器1此外可以具有用于装配插接连接部件8的电气接触元件13的绝缘元件16、例如触摸保护盖。
此外，高压插接连接部件1具有集成的至少一个温度传感器，借助该温度传感器可以监控高压线7的发热。所述发热在此通过在高压插接连接部件4、5的耦接状态下经由高压线7传递的电流引起。为此，温度传感器17设计用于检测与被连接到电缆端部插接连接部件6上的高压线7的温度相关的传感器信号。温度传感器17例如可以构成为NTC电阻。温度传感器17经由接头线18与接头元件19连接，在所述接头元件上能获取由温度传感器17检测的用于高压车载电网BN的评估装置的传感器信号。所述评估装置设计用于借助所述传感器信号确定高压线7的温度。当该温度例如超过预定的温度阈值并且高压线7因此面临过热时，评估装置为了导线保护而例如可以降低经由高压线7传递的功率。
按照图3，温度传感器17被集成到装配插接连接部件8形式的第二高压插接连接部件5中，亦即被集成到设备连接部中。在此，温度传感器17贴靠在接触元件13上地布置在装配插接连接部件8的外壳体11中。接头元件19面向集成有装配插接连接部件8的高压组件3的组件内腔20，该接头元件例如可以为接头线18的一个端部。接头元件19例如能与高压组件3的评估装置耦接，该接头元件例如可以被集成到装配插接连接部件8的外壳体11中。在高压组件3为集成有功率电子器件的电气驱动器形式的情况下，评估装置例如可以被集成到驱动器的逆变器中。
按照图4，温度传感器17被集成到电缆端部插接连接部件6形式的第一高压插接连接部件4中。其中，温度传感器17在此在电缆端部插接连接部件6的外壳体9中布置在接触元件14与触摸保护盖16之间并且贴靠在接触元件14上。接头线18在此通过电缆端部插接连接部件6被引导至集成到电缆端部插接连接部件6的外壳体9中的接头元件19。
也可以规定，按照图3和图4的实施方式的接头线18被引导至在电缆端部插接连接部件6的外壳体9与装配插接元件8的外壳体11之间的连接区域21，密封元件12尤其是位于该连接区域中。在该连接区域21中，接头元件19可以布置用于获取传感器信号。
附图标记列表
1 高压插接连接器
2 第一高压组件
3 第二高压组件
4 第一高压插接连接部件
5 第一高压插接连接部件
6 电缆端部插接连接部件
7 高压线
8 装配插接连接部件
9 电缆端部插接连接部件的外壳体
10 连接部
11 装配插接连接部件的外壳体
12 密封元件
13 装配插接连接部件的接触元件
14 电缆端部插接连接部件的接触元件
15 紧固元件
16 绝缘元件
17 温度传感器
18 接头线
19 接头元件
20 组件内腔
21 连接区域
S 剖切线
BN 高压车载电网

Claims (10)

1.一种用于机动车的高压车载电网(BN)的高压插接连接器(1)的高压插接连接部件(4、5)，所述高压插接连接器能与至少一个高压线(7)耦接，其中，所述高压插接连接部件(4、5)具有集成的至少一个温度传感器(17)，所述温度传感器设计用于检测表征所述至少一个高压线(7)的温度的传感器信号并且将所检测的传感器信号提供给评估装置，以便监控所述至少一个高压线(7)的温度。
2.根据权利要求1所述的高压插接连接部件(4、5)，其特征在于，所述至少一个温度传感器(17)构成为NTC电阻。
3.根据权利要求1或2所述的高压插接连接部件(4、5)，其特征在于，所述高压插接连接部件(5)构成为装配插接连接部件(8)、尤其是高压插座，所述装配插接连接部件用于集成到所述机动车的高压车载电网(BN)的高压组件(3)、尤其是电气驱动器中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的高压插接连接部件(4、5)，其特征在于，所述高压插接连接部件(4)构成为电缆端部插接连接部件(6)、尤其是高压插头，所述电缆端部插接连接部件用于连接到所述机动车的高压车载电网(BN)的高压线(7)上。
5.根据上述权利要求中任一项所述的高压插接连接部件(4、5)，其特征在于，所述高压插接连接部件(4、5)具有至少一个外壳体(9、11)，所述高压插接连接部件(4、5)的至少一个电气接触元件(13、14)以及所述温度传感器(17)布置在所述外壳体中。
6.根据权利要求5所述的高压插接连接部件(4、5)，其特征在于，所述至少一个温度传感器(17)布置为贴靠在所述高压插接连接部件(4、5)的所述至少一个接触元件(13、14)上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的高压插接连接部件(4、5)，其特征在于，所述至少一个温度传感器(17)经由接头线(18)与接头元件(19)电耦接，所述至少一个温度传感器(17)的传感器信号能在所述接头元件上通过所述评估装置获取。
8.一种用于机动车的高压车载电网(BN)，所述高压车载电网具有高压插接连接器(1)、至少一个高压组件(3)和至少一个高压线(7)，所述高压插接连接器具有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的高压插接连接部件(4、5)，其中，所述至少一个高压组件(3)和所述至少一个高压线(7)经由具有所述至少一个高压插接连接部件(4、5)的高压插接连接器(1)电连接。
9.根据权利要求8所述的高压车载电网(BN)，其特征在于，用于分析传感器信号的评估装置被集成到所述高压组件(3)中。
10.具有根据权利要求8或9所述的高压车载电网(BN)的机动车。
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