DE102015104170A1 - Connection plug-in device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anschlusssteckvorrichtung mit einem Stecker, der ein Steckergehäuse, wenigstens einen ersten und einen zweiten Steckkontakt zur Übertragung eines Stroms und eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Temperatur an den Steckkontakten im Steckergehäuse umfasst, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung wenigstens einen ersten und einen zweiten Temperatursensor aufweist, die auf einer starren Leiterplatte mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Abstand der Steckkontakte entspricht und die Leiterplatte mit den Steckkontakten in Kontakt steht, sodass zur Erfassung der Temperatur der Steckkontakte der erste Temperatursensor mit dem ersten Steckkontakt und der zweite Temperatursensor mit dem zweiten Steckkontakt in Wirkkontakt stehen.The invention relates to a connection plug-in device with a plug, which comprises a plug housing, at least one first and one second plug contact for transmitting a current, and a temperature detection device for detecting the temperature at the plug contacts in the plug housing, wherein the temperature detection device has at least one first and one second temperature sensor. which are arranged on a rigid printed circuit board with a distance from each other, which corresponds to the distance of the plug contacts and the circuit board is in contact with the plug contacts, so that for detecting the temperature of the plug contacts the first temperature sensor with the first plug contact and the second temperature sensor with the second plug contact in operative contact.
Description
Anschlusssteckvorrichtungen kommen beispielsweise zum Aufladen von Akkumulatoren der unterschiedlichsten Art zur Anwendung. Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise beim Aufladen von Elektrofahrzeugen, kommt es dabei zu sehr hohen Ladeströmen über einen längeren Zeitraum, was zu Überhitzungen und ggf. auch Beschädigungen führen kann. Connection plug-in devices are used, for example, for charging accumulators of the most varied types. In certain applications, for example when charging electric vehicles, it comes to very high charging currents over a longer period of time, which can lead to overheating and possibly even damage.
In der
Aus der
In der
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine Anschlusssteckvorrichtung mit einem Stecker anzugeben, die sich durch einen einfachen Aufbau und eine zuverlässige Erfassung der Temperatur im Stecker auszeichnet. The invention is an object of the invention to provide a connector with a connector, which is characterized by a simple design and reliable detection of the temperature in the plug.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of
Die erfindungsgemäße Anschlusssteckvorrichtung weist einen Stecker auf, der ein Steckergehäuse, wenigstens einen ersten und einen zweiten Steckkontakt zur Übertragung eines Stroms und eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Temperatur an den Steckkontakten im Steckergehäuse umfasst. Die Temperaturerfassungseinrichtung weist wenigstens einen ersten und einen zweiten Temperatursensor auf, die auf einer starren Leiterplatte mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Abstand der Steckkontakte entspricht und die Leiterplatte mit den Steckkontakten in Kontakt steht, sodass zur Erfassung der Temperatur der Steckkontakte der erste Temperatursensor mit dem ersten Steckkontakt und der zweite Temperatursensor mit dem zweiten Steckkontakt in Wirkkontakt stehen. The connection plug-in device according to the invention has a plug which comprises a plug housing, at least one first and a second plug contact for transmitting a current, and a temperature detection device for detecting the temperature at the plug contacts in the plug housing. The temperature detection device has at least a first and a second temperature sensor, which are arranged on a rigid printed circuit board with a distance from each other, which corresponds to the distance of the plug contacts and the circuit board is in contact with the plug contacts, so that for detecting the temperature of the plug contacts of the first temperature sensor with the first plug contact and the second temperature sensor with the second plug contact are in operative contact.
Die Anordnung der Temperatursensoren auf einer Leiterplatte ermöglicht eine einfache und schnelle Montage der Leiterplatte im Steckergehäuse. Durch die unmittelbare Zuordnung der Temperatursensoren zu jeweils einem Steckkontakt lässt sich die Temperatur im Bereich der Steckkontakte zuverlässig ermitteln. The arrangement of the temperature sensors on a circuit board allows for easy and quick mounting of the circuit board in the connector housing. Due to the direct assignment of the temperature sensors to a respective plug contact, the temperature in the area of the plug contacts can be reliably determined.
Unter einer Leiterplatte wird insbesondere eine Leiterplatte aus FR4-Material verstanden. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit kann aber auch ein eine Leiterplatte auf Keramikbasis verwendet werden, deren Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem FR4-Material um etwa den Faktor 100 besser ist.Under a printed circuit board is understood in particular a circuit board made of FR4 material. To increase the thermal conductivity but can also be a ceramic-based circuit board are used, the thermal conductivity of the FR4 material is better by about a factor of 100.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Stecker um einen Ladestecker zur Übertragung eines Ladestroms. Die erfindungsgemäße Anordnung der Temperatursensoren im Stecker kann aber auch bei anderen Anwendungen vorgesehen werden, bei denen beispielsweise über den Stecker hohe Ströme übertragen werden und Überhitzungen nicht ausgeschlossen werden können.According to a preferred embodiment of the invention, the plug is a charging plug for transmitting a charging current. The inventive arrangement of the temperature sensors in the plug can also be provided in other applications in which, for example, high currents are transmitted via the plug and overheating can not be excluded.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the other claims.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Steckkontakte und die Leiterplatte an einem (elektrisch isolierenden) Kontaktträger gehaltert. Die Halterung der Leiterplatte muss so ausgeführt sein, dass die Leiterplatte insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit den Steckkontakten verbunden ist. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass die Leiterplatte stoffschlüssig, beispielsweise mit einem Klebstoff, einem Verguss oder einer Wärmeleitpaste, direkt an den Steckkontakten fixiert wird. According to a preferred embodiment of the invention, the plug contacts and the circuit board are mounted on a (electrically insulating) contact carrier. The holder of the circuit board must be designed so that the circuit board is in particular non-positively and / or positively and / or materially connected to the plug contacts. In the context of the invention, it is also possible that the circuit board is firmly bonded, for example, with an adhesive, a potting compound or a thermal paste, directly to the plug contacts.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind jedoch im Kontaktträger Schlitze vorgesehen, in welche die Leiterplatte eingeschoben werden kann, sodass eine Plattenseite der Leiterplatte mit einem gewissen Druck gegen die Steckkontakte gedrückt wird. Natürlich wäre es prinzipiell auch denkbar, dass der Druck, mit der die Leiterplatte an die Steckkontakte gedrückt wird, durch ein am Kontaktträger ausgebildetes federndes Element oder auch durch ein zusätzliches federelastisches Element aufgebracht wird. Vorzugsweise wird jedoch auf zusätzliche Bauteile verzichtet, um insbesondere die Montage zu erleichtern. According to a preferred embodiment of the invention, however, slots are provided in the contact carrier, in which the circuit board can be inserted so that a plate side of the circuit board is pressed with a certain pressure against the plug contacts. Of course, it would also be conceivable in principle that the pressure with which the printed circuit board is pressed against the plug contacts, is applied by a resilient element formed on the contact carrier or by an additional spring-elastic element. Preferably However, dispensed with additional components to facilitate in particular the assembly.
Die Leiterplatte weist vorzugsweise eine Spannungsfestigkeit von der einen Plattenseite zur anderen Plattenseite von wenigstens 5 kV, vorzugsweise wenigstens 7 kV auf. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Temperatursensoren durch die Ladeströme nicht beschädigt werden.The circuit board preferably has a withstand voltage from one side of the board to the other side of the board of at least 5 kV, preferably at least 7 kV. This ensures that the temperature sensors are not damaged by the charging currents.
Weiterhin sollte die Leiterplatte zweckmäßigerweise eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,20 W/(m·K) aufweisen, um eine zuverlässige Temperaturerfassung zu ermöglichen. Furthermore, the circuit board should expediently have a thermal conductivity of at least 0.20 W / (m · K) in order to enable a reliable temperature detection.
Vorzugsweise befindet sich der Temperatursensor auf der einen Plattenseite während der Steckkontakt mit der anderen Plattenseite der Leiterplatte in Berührung kommt. Für eine möglichst gute Temperaturerfassung ist daher der Temperatursensor mit kürzestem Abstand zum Steckkontakt anzuordnen. Der Abstand entspricht zweckmäßigerweise im Wesentlichen der Dicke der Leiterplatte sowie einer ggf. vorhandenen Klebstoffschicht. Damit dauerhaft ein ausreichender Kontakt zwischen der Leiterplatte und den Steckkontakten gewährleistet ist, wird eine starre Leiterplatte verwendet. Um einerseits eine ausreichende Spannungsfestigkeit und eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit und andererseits eine guten Kontakt mit den Steckkontakten zu gewährleisten, sollte die Dicke der Leitungsplatte im Bereich von 0,5 bis 3,2 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 2,0 mm liegen. Preferably, the temperature sensor is located on one side of the plate while the plug contact comes into contact with the other side of the board. For the best possible temperature detection, therefore, the temperature sensor must be arranged at the shortest distance from the plug contact. The distance expediently corresponds essentially to the thickness of the printed circuit board and any adhesive layer that may be present. So that a sufficient contact between the circuit board and the plug contacts is permanently ensured, a rigid circuit board is used. On the one hand to ensure sufficient dielectric strength and sufficient thermal conductivity and on the other hand good contact with the plug contacts, the thickness of the conduit plate should be in the range of 0.5 to 3.2 mm, preferably in the range of 0.8 to 2.0 mm ,
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Stecker mit einem Kabel verbunden, das wenigstens zwei mit den Steckkontakten verbundene Adern zur Übertragung des Stroms und wenigstens zwei mit den Temperatursensoren in Verbindung stehende Litzen zur Weiterleitung eines Temperatursignals aufweist. Die Ladestruktur kann ferner eine mit der Temperaturerfassungseinrichtung in Verbindung stehende Steuereinrichtung zur Beeinflussung des über die Steckkontakte fließenden Stroms umfassen. Die Verbindung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der Steuereinrichtung erfolgt dabei über die beiden Litzen im Kabel. Die Steuereinrichtung ist in bekannter Art und Weise so ausgebildet, dass sie bei Erreichen von vorgegebenen Temperaturwerten den Strom reduziert oder gar unterbricht. With a further embodiment of the invention, the plug is connected to a cable which has at least two wires connected to the plug contacts for transmitting the current and at least two strands connected to the temperature sensors for forwarding a temperature signal. The charging structure may further comprise a control device connected to the temperature detection device for influencing the current flowing via the plug contacts. The connection between the temperature detection device and the control device takes place via the two strands in the cable. The control device is designed in a known manner so that it reduces the current when it reaches predetermined temperature values or even interrupts.
Die Anschlusssteckvorrichtung kann beispielsweise als Einphasen-Stecker oder als Dreiphasen-Stecker ausgebildet werden. Je nach Bauart kann auch die Anzahl der Steckkontakte unterschiedlich sein. Weist die Anschlusssteckvorrichtung wenigstens einen dritten Steckkontakt auf, besteht die Möglichkeit, die Leiterplatte zwischen den drei Steckkontakten anzuordnen, sodass der erste und zweite Steckkontakt auf der einen Plattenseite und der dritte Steckkontakt mit der anderen Plattenseite mit der Leiterplatte in Wirkkontakt stehen und auch der dritte Steckkontakt mit einem dritten Temperatursensor zusammenwirkt. Die Leiterplatte kann auf diese Weise zwischen den drei Steckkontakten eingeklemmt werden. Bei einer derartigen Anordnung sind die Steckkontakte und die zugeordneten Temperatursensoren auf gegenüberliegenden Plattenseiten der Leiterplatte angeordnet, sodass sich die Leiterplatte jeweils zwischen Steckkontakt und zugehörigem Temperatursensor befindet. Bei der zuvor beschriebenen Anordnung mit drei Steckkontakten ist die Leiterplatte somit auf beiden Seiten mit Temperatursensoren bestückt. The connection plug-in device can be designed, for example, as a single-phase plug or as a three-phase plug. Depending on the design and the number of plug contacts may be different. If the connection plug-in device has at least one third plug contact, it is possible to arrange the printed circuit board between the three plug contacts so that the first and second plug contact are in operative contact with the circuit board and the third plug contact is in operative contact with the other plate side and the third plug contact interacts with a third temperature sensor. The circuit board can be clamped in this way between the three plug contacts. In such an arrangement, the plug contacts and the associated temperature sensors are arranged on opposite sides of the printed circuit board board, so that the circuit board is between each plug contact and associated temperature sensor. In the arrangement described above with three plug contacts, the circuit board is thus equipped on both sides with temperature sensors.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.In the following the invention will be described in more detail with reference to the drawing.
In der Zeichnung zeigenIn the drawing show
Der in den
Die Temperatursensoren sind dabei auf der Leiterplatte
Weiterhin ist es denkbar, dass die Leiterplatte
Selbstverständlich sind auch Anschlusssteckvorrichtungen denkbar, die wenigstens einen dritten Steckkontakt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R016 | Response to examination communication | ||
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |