CN114258188A - 电路板和用于检测电的接触元件的温度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种电路板(100)，包括：第一导热层(101)，在该第一导热层上可布置电的接触元件(106)；另一导热层(105)，其中，所述另一导热层(105)布置在所述电路板(100)的背离所述第一导热层(101)的一侧，并且与温度传感器(107)可直接热连接，其中，所述第一导热层(101)与所述另一导热层(105)借助多个导热元件(103、104)热连接，其中，所述导热元件(103、104)的导热能力大于所述电路板(100)的材料的导热能力。

Description

电路板和用于检测电的接触元件的温度的方法
技术领域
本发明涉及一种电路板、一种带有电的接触元件的电路板的总成以及一种用于检测电的接触元件的温度的方法。
背景技术
对于电的接触元件，例如用于充电的充电插头的接触引脚，由于传输大电流和高电压，在电的接触元件内部产生了热能。这样就会使得电的接触元件过热。为了保证电的接触元件的可靠工作，可以测量电的接触元件的温度。这可以通过温度传感器来进行，该温度传感器例如通过电路板与电的接触元件连接。这种方法需要电的接触元件到温度传感器的长的温度传递路径，由此造成温度测量不准确。为了使得带有温度传感器的电路板相对于电的接触元件电绝缘，需要附加的机械的组件，这些组件增加了对工具和组装工作的需求。
DE 10 2019 114 229 A1涉及一种特别是用于电动车辆的充电插头，其中，充电插头具有在电路板上的电路、组件承载体和至少一个横向于电路板朝向的接触元件，其中，用于接触元件的电路板具有温度传感器，并且组件承载体由电绝缘的导热的材料构成，其中，温度传感器在电路板的边缘区域中布置在电路板的横向于接触元件朝向的正面上，并且组件承载体作为电绝缘器和导热体布置在接触元件与温度传感器之间，其中，组件承载体至少在温度传感器的区域中贴靠在接触元件上，并且温度传感器布置在组件承载体的内凹中。为此需要多个不同的器件和材料。此外，从接触元件到温度传感器的传输路径很长。附加地，各个器件之间的热传递在这些器件的产品寿命期间恶化。
发明内容
本发明的目的因而是，使用在构造上尽量简单的机构，对电的接触元件进行有效的温度测量。
该目的通过独立权利要求的主题得以实现。本发明的有利改进在从属权利要求、说明书和附图中给出。
提出一种电路板，其包括：第一导热层，在该第一导热层上可布置电的接触元件；另一导热层，其中，另一导热层布置在电路板的背离第一导热层的一侧，并且与温度传感器可直接热连接，其中，第一导热层与另一导热层借助多个导热元件热连接，其中，这些导热元件的导热能力大于电路板的材料的导热能力。
电的接触元件可以是高压电池的载流高压引脚。电路板直接与电的接触元件连接。电路板可以是刚性的或柔性的电路板。第一导热层包括板坯材料。此外，第一导热层在背离电的接触元件的一侧包括铜涂层。板坯材料负责必需的电绝缘，以及作为热传递路径。板坯材料例如可以是AUTOLAD-材料。另一导热层同样包括板坯材料，并且在背离第一导热层的一侧用铜涂层。温度传感器可以直接与另一导热层在铜涂层的区域中热连接。第一导热层和另一导热层通过多个导热元件热连接，这些导热元件负责垂直于电路板传导热量。热传导路径通过在电路板内部的导热元件布局来规定。热量首先由电的接触元件经由板坯材料传递至第一导热层。板坯材料的厚度应经过选择，使得在电的接触元件的全部工作状态下都保证电绝缘。在第一导热层与另一导热层之间布置了导热元件。通过导热元件使得热量从第一导热层传导至另一导热层。另一导热层以其铜涂层可直接与温度传感器热连接。通过另一导热层把热量传导至温度传感器。铜具有比板坯材料明显较高的导热值，由此使得热量经由第一导热层和另一导热层的铜涂层，并且经由导热元件，排放至温度传感器。电路板的第一导热层应优选尽量靠近接触元件布置，以便进行良好的热传递。
根据一个实施例，电路板包括在第一导热层与另一导热层之间的导热的中间层，其中，在第一导热层与导热的中间层之间，且在导热的中间层与另一导热层之间，布置了多个导热元件，在第一导热层与导热的中间层之间的多个导热元件，相对于在导热的中间层与另一导热层之间的多个导热元件，可错开地布置。
第一导热层与导热的中间层例如可以是电路板的内层。另一导热层可以是电路板的外层。外层例如与温度传感器直接热连接。导热的中间层同样包括板坯材料以及铜涂层。根据该实施例，在导热的中间层与另一导热层之间设置了其它导热元件，这些其它导热元件使得导热的中间层与另一导热层热连接。根据该实施例，在第一导热层与导热的中间层之间的导热元件，相对于在导热的中间层与另一导热层之间的导热元件，错开地布置。由此产生了热传递的漏斗形的设计，这样就产生了较少的热损失，铜具有相比于板坯材料较高的导热值。可以设置任意多个导热元件。
电路板可以包括任意数量的导热层，其中，这些导热层通过多个导热元件热连接。
此外，多个导热元件分别包括铝或铜。为了以尽量少的热损失把热量从接触元件传递至温度传感器，导热元件的材料具有比板坯材料较高的导热值。对此，铝或铜表明是特别有利的。在另一实施例中，导热元件可以包括其它材料，但这些其它材料必须具有比板坯材料较高的导热值。
此外，本发明涉及一种带有电的接触元件的电路板的总成，其包括被设计用来引导电流的电的接触元件且包括电路板，该电路板以第一导热层布置在电的接触元件上。电的接触元件尤其可以由金属材料构成。接触元件例如可以设计成用于插入到套管中的引脚，或者设计成用于容纳引脚的套管。例如，电的接触元件可以是用于给电动车辆充电的充电装置的充电插头的充电引脚。电的接触元件可以是电导体的可插塞的端件，例如插头。电的接触元件可以与电缆或汇流排连接。电路板可以布置在电的接触元件的凸肩或凸起上。
电路板可以包括其它的电子的电路或电子的组件。例如，可以将温度传感器直接钎焊在电路板上。温度传感器可以检测电的接触元件的温度，并且把温度值形成为电信号，并且传送至分析单元。
在电路板与电的接触元件之间，可以引入导热材料。导热材料例如可以是导热胶。导热材料可以塑性地可变形。通过导热元件可以补偿在电路板与电的接触元件之间的不平整，由此保证电路板与电的接触元件良好地连接。
在电路板与电的接触元件之间，可以在第一导热层的邻接区域中设置热绝缘物。热绝缘物可以利用塑料材料来形成。这例如可以是塑料板，其在第一导热层的邻接区域中插入在电路板与电的接触元件之间。热绝缘物附加地用于避免空气和爬电距离。
此外，在电的接触元件上设置至少一个其它的电路板，该其它的电路板包括至少一个其它的温度传感器。由此可以在接触元件的不同区域处检测温度。借助于分析单元，可以对测得的温度值进行求平均。
本发明的另一方面涉及一种用于检测电的接触元件的温度的方法，该方法包括：提供电的接触元件，其被设计用来把电流引导至电子组件；提供电路板，其包括第一导热层和另一导热层，电的接触元件可设置在第一导热层上，其中，另一导热层在多层电路板的背离第一导热层的一侧，布置在第一导热层的区域中，并且可与温度传感器直接热连接，其中，第一导热层与另一导热层借助多个导热元件可热连接；把电路板设置在电的接触元件上；提供温度传感器，其被设计用来检测电的接触元件的温度；把温度传感器设置在电路板的背离电的接触元件的一侧，并且通过温度传感器来检测电的接触元件的温度。
电路板直接与电的接触元件连接。例如，可以把电路板钎焊到电的接触元件上。
此外，把电路板布置在电的接触元件上包括，将导热材料引入电的接触元件与电路板之间。导热材料例如可以是导热胶。导热材料可以在电路板与电的接触元件连接之前，在安装电的接触元件期间敷设。导热胶例如可以敷设到电的接触元件与电路板的接触面上。
此外，把至少一个其它的电路板连同至少一个其它的温度传感器布置在电的接触元件上。至少一个其它的电路板可以布置在电的接触元件任意位置。由此可以在电的接触元件的不同位置测量电的接触元件的温度。
附图说明
下面参照附图介绍本发明的有利的实施例。
图1为根据一种实施方式的电路板的侧视图；
图2为带有电的接触元件的电路板的侧视图；
图3为用于检测电的接触元件的温度的方法的示意图。
这些附图只是示意图，并且仅用于介绍本发明。相同的或相同作用的部件统一地标有相同的标号。
具体实施方式
图1示出根据一种实施方式的电路板100。该电路板100包括第一导热层101。第一导热层101由一种板坯(Platinen)材料101a例如FR4材料构成，并且附加地包括铜涂层101b。板坯材料101a用于电绝缘和到达电路板100的热传输路径。电路板100包括另一导热层102，该另一导热层同样包括板坯材料102a和铜涂层102b。根据另一实施方式，铜涂层101b、102b也可以由铝构成。第一导热层101和另一导热层102通过多个导热元件103热连接。根据图1中所示的实施方式，第一导热层101和另一导热层102通过七个导热元件103热连接。在其它实施方式中，可以设置任意数量的导热元件。作为导热元件，导热元件103用于使得热量从第一导热层101热传递到另一导热层102上。导热元件103同样可以包括铜涂层。由此更好地传输热量。
此外，根据该实施方式的电路板100包括附加的导热层105。该附加的导热层105同样包括板坯材料105a和铜涂层105b。例如，附加的导热层105可以与传感器单元例如温度传感器107接触。另一导热层通过其它导热元件104与附加的导热层105热连接。在另一实施方式中，电路板100不包括附加的导热层105。根据图1，导热元件103和导热元件104相互错开地布置。热量从第一导热层101，经由铜涂层101b传导至导热元件103。铜的导热能力介于240和380W/(m*K)之间，由此使得电路板100内部的热量能够通过导热层101、102、105很好地传递。通过错开地布置导热元件103和导热元件104，热量可以漏斗形地传导到一定的区域中。在另一实施方式中，导热元件103和导热元件104并不相互错开地布置。
电路板100例如可以作为传热元件用于电的和/或电子的组件的温度测量。例如可以在电路板100上设置其它的电子器件，比如开关或继电器。
图2示出电路板100，其中，电路板100设置在电的接触元件上。该电的接触元件是接触引脚106。接触引脚106例如可以设置在充电插头中，该充电插头用于给电动车辆的车辆电池充电。接触引脚106包括凸肩109，电路板100设置在该凸肩上。根据该实施方式，在凸肩109与电路板100之间，引入导热胶110作为导热材料。在电的接触元件和电路板100的寿命期间，由于出现振动，在电路板100与电的接触元件的靠置面上出现不平整，这使得热传递持续恶化。导热胶110用于补偿这种不平整，并且确保最佳的热传递。此外，在接触引脚106上，在电路板100的旁侧设置了塑料元件108。塑料元件108用作热绝缘。通过作为热绝缘的塑料元件108，热量被传导至第一导热层101的区域。将防止一部分热量侧向地传导至电路板100，而是通过导热层101、102、105传导至温度传感器107。温度传感器107与附加的导热层105接触，并且检测接触引脚106的温度。例如，可以在接触引脚106上设置多个电路板100，这些电路板带有接触的温度传感器107，以便在接触引脚106的不同位置测量接触引脚106的温度。温度可以通过信号传输被传送至分析单元。如果接触引脚106的温度例如过高，则可以给用户传送警报信号。例如可以输出警报灯光或信号声音。
图3所示为用于检测电的接触元件的温度的方法的示意图。
在第一步骤S1中，提供接触引脚106。接触引脚106被设计用来引导电流。接触引脚106例如可以布置在充电插头或充电插座中。
在第二步骤S2中提供电路板100。
根据第三步骤S3，把电路板100布置在接触引脚106上。电路板100例如可以布置在接触引脚106的凸肩109上。在此已表明特别有利的是，在电路板100与接触引脚106之间敷设导电胶110。导电胶110补偿在接触引脚106与电路板100的靠置面上的不平整，并且确保电路板100有效地热连接在接触引脚106上。例如可以在设置电路板100之前敷设导电胶110。替代地，可以在把电路板100设置于接触引脚106上之后，将导电胶110注入在电路板100与接触引脚106之间。
根据第四步骤S4，提供温度传感器107。温度传感器107被设计用来检测接触引脚106的温度。
在第五步骤S5中，使得温度传感器107与电路板100接触。例如，温度传感器107与附加的导热层105接触。温度传感器107可以钎焊到电路板100上。可以使得多个温度传感器107与电路板100接触。
可以把多个电路板100连同多个温度传感器107布置在接触引脚106上。由此可以在不同的位置测量接触引脚106的温度。可以通过分析单元对测量值进行求平均。
在第六步骤S6中，由与电路板100接触的温度传感器107来测量接触引脚106的温度。接触引脚106的热量通过导热层101、102、105传导至温度传感器107。通过导热元件103和导热元件104来确保特别有效的热传导。作为导热元件，导热元件103和导热元件104把由接触引脚106排放至电路板107的热量，经由各个导热层101、102、105传导至与附加的导热层105接触的温度传感器107。这些导热元件用铜涂层。
附图标记清单
100 电路板
101 第一导热层
101a 板坯材料
101b 铜涂层
102 另一导热层
102a 板坯材料
102b 铜涂层
103 导热元件
104 导热元件
105 附加的导热层
105a 板坯材料
105b 铜涂层
106 接触引脚
107 温度传感器
108 塑料元件
109 凸肩
110 导电胶
S1 提供接触引脚
S2 提供电路板
S3 布置电路板
S4 提供温度传感器
S5 布置温度传感器
S6 检测温度

Claims (10)

1.一种电路板(100)，包括：
-第一导热层(101)，在该第一导热层上可布置电的接触元件(106)；
-另一导热层(105)，其中，所述另一导热层(105)布置在所述电路板(100)的背离所述第一导热层(101)的一侧，并且与温度传感器(107)可直接热连接，其中，
-所述第一导热层(101)与所述另一导热层(105)借助多个导热元件(103、104)热连接，其中，所述导热元件(103、104)的导热能力大于所述电路板(100)的材料的导热能力。
2.如前述权利要求中任一项所述的电路板(100)，其特征在于，所述电路板(100)包括在所述第一导热层(101)与所述另一导热层(105)之间的导热的中间层(102)，其中，在所述第一导热层(101)与所述导热的中间层(102)之间，且在所述导热的中间层(102)与所述另一导热层(105)之间，布置了多个导热元件(103、104)，在所述第一导热层(101)与所述导热的中间层(102)之间的多个导热元件(103)，相对于在所述导热的中间层(102)与所述另一导热层(105)之间的多个导热元件(104)，可错开地布置。
3.如前述权利要求中任一项所述的电路板(100)，其特征在于，所述多个导热元件(103、104)包括铝和/或铜。
4.一种带有电的接触元件(106)的电路板(100)的总成，包括：
-被设计用来引导电流的电的接触元件(106)；
-根据权利要求1～3中任一项所述的电路板(100)，该电路板以第一导热层(101)布置在所述电的接触元件(106)上。
5.如权利要求4所述的总成，其特征在于，在所述电路板(100)与所述电的接触元件(106)之间引入导热材料(110)。
6.如权利要求4或5中任一项所述的总成，其中，在所述电路板(100)与所述电的接触元件(106)之间，在所述第一导热层(101)的邻接区域中设置热绝缘物(108)。
7.如权利要求4～6中任一项所述的总成，其特征在于，在所述电的接触元件(106)上设置至少一个其它的电路板(100)，该其它的电路板包括至少一个其它的温度传感器(107)。
8.一种用于检测电的接触元件(106)的温度的方法，包括：
-提供(S1)电的接触元件(106)，其被设计用来把电流引导至电子组件；
-提供(S2)电路板(100)，其包括第一导热层(101)和另一导热层(105)，所述电的接触元件(106)可设置在所述第一导热层上，其中，所述另一导热层(105)在所述电路板(100)的背离所述第一导热层(101)的一侧，布置在所述第一导热层(101)的区域中，并且可与温度传感器(107)直接热连接，其中，所述第一导热层(101)与所述另一导热层(105)借助多个导热元件(103、104)可热连接；
-把所述电路板(100)设置(S3)在所述电的接触元件(106)上；
-提供(S4)温度传感器(107)，其被设计用来检测所述电的接触元件(106)的温度；
-把所述温度传感器(107)设置(S5)在所述电路板(100)的背离所述电的接触元件(106)的一侧，并且
-通过所述温度传感器(107)来检测(S6)所述电的接触元件(106)的温度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，把所述电路板(100)布置在所述电的接触元件(106)上包括，将导热材料(110)引入所述电的接触元件(106)与所述电路板(100)之间。
10.如权利要求8或9中任一项所述的方法，其特征在于，把至少一个其它的电路板(100)连同至少一个其它的温度传感器(107)布置在所述电的接触元件(106)上。
CN202110986684.7A 2020-09-23 2021-08-26 电路板和用于检测电的接触元件的温度的方法 Pending CN114258188A (zh)

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