DE102018123609B3 - Temperature measuring device, connector, manufacturing process and temperature measuring process - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird eine Temperaturmesseinrichtung (110) zum Messen einer Temperatur an einem Kontaktteil (108) in einem Steckverbinder (100) für ein Fahrzeug (1000), aufweisend eine Leiterplatte (112), zumindest eine Sensoreinheit (114), die auf der Leiterplatte (112) angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit (114) zumindest einen Sensorträger (120) aus einem elektrisch isolierenden und thermisch leitendem Material, welche einen ersten Schenkel (124) und einen zweiten Schenkel (126) ausformt, sowie einen Temperatursensor (122) aufweist, wobei der Temperatursensor (122) ausgebildet ist, eine Temperatur des Sensorträgers (120) zu erfassen und als Sensorsignal bereitzustellen. Weiterhin umfasst die Temperaturmesseinrichtung (110) ein Verriegelungselement (116), welches von einer Verriegelungsposition (128) in eine Entriegelungsposition (130) und umgekehrt bewegbar ist, und ein Federelement (118), welches mit dem Verriegelungselement (116) verbunden ist, und ausgebildet ist, in der Verriegelungsposition (128) des Verriegelungselements (116) den zweiten Schenkel (126) des Sensorträgers (120) in Richtung des Kontaktteils (108) des Steckverbinders (100) zu drücken, um einen thermischen Kontakt zwischen dem zweiten Schenkel (126) des Sensorträgers (120) und dem Kontaktteil (108) herzustellen. Weiterhin werden vorgestellt ein entsprechender Steckverbinder (100), die entsprechenden Herstellungsverfahren sowie ein entsprechendes Temperaturmessverfahren.A temperature measuring device (110) for measuring a temperature at a contact part (108) in a connector (100) for a vehicle (1000) is presented, comprising a printed circuit board (112), at least one sensor unit (114), which is located on the printed circuit board (112 ) is arranged, wherein the sensor unit (114) has at least one sensor carrier (120) made of an electrically insulating and thermally conductive material, which forms a first leg (124) and a second leg (126), and a temperature sensor (122), wherein the temperature sensor (122) is designed to detect a temperature of the sensor carrier (120) and to provide it as a sensor signal. Furthermore, the temperature measuring device (110) comprises and forms a locking element (116) which can be moved from a locking position (128) to an unlocking position (130) and vice versa, and a spring element (118) which is connected to the locking element (116) is in the locking position (128) of the locking element (116) to press the second leg (126) of the sensor carrier (120) in the direction of the contact part (108) of the connector (100) in order to establish thermal contact between the second leg (126) of the sensor carrier (120) and the contact part (108). A corresponding connector (100), the corresponding manufacturing processes and a corresponding temperature measurement process are also presented.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturmesseinrichtung zum Messen einer Temperatur an einem Kontaktteil in einem Steckverbinder für ein Fahrzeug, einen Steckverbinder für ein Fahrzeug mit einer solchen Temperaturmesseinrichtung, ein Herstellungsverfahren für eine Temperaturmesseinrichtung zum Messen einer Temperatur eines Kontaktteils in einem Steckverbinder für ein Fahrzeug, ein Herstellungsverfahren für einen Steckverbinder für ein Fahrzeug sowie ein Temperaturmessverfahren zum Messen einer Temperatur eines Kontaktteils in einem Steckverbinder für ein Fahrzeug.The present invention relates to a temperature measuring device for measuring a temperature at a contact part in a connector for a vehicle, a connector for a vehicle with such a temperature measuring device, a manufacturing method for a temperature measuring device for measuring a temperature of a contact part in a connector for a vehicle, and a manufacturing method for a connector for a vehicle and a temperature measurement method for measuring a temperature of a contact part in a connector for a vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Steckverbindern für Fahrzeuge, insbesondere für Fahrzeuge im Bereich der E-Mobilität, beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in welcher hohe Ströme übertragen werden, wodurch aus Sicherheitsgründen eine Temperaturüberwachung innerhalb der Steckverbinder notwendig oder zumindest sinnvoll ist.The present invention is described below mainly in connection with connectors for vehicles, in particular for vehicles in the field of e-mobility. However, the invention can be used in any application in which high currents are transmitted, which means that temperature monitoring within the plug connector is necessary or at least sensible for safety reasons.
Eine erhöhte Temperatur von Steckverbindern insbesondere der Kontaktpins bzw. Kontaktteile oder Kontaktelemente innerhalb des Steckverbinders kann insbesondere bei hochspannungsführenden Einrichtungen ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen. Aus diesem Grund gibt es Bestrebungen, die Oberflächentemperatur der Kontaktelemente zu erfassen. Am Beispiel einer Ladedose für elektrische Fahrzeuge sollen die dort zu lösenden Herausforderungen hier dargestellt werden. So ist unbedingt eine galvanische Trennung notwendig, da sonst eine Verbindung zwischen Hochspannungs- und Niederspannungs-Schaltungen bestehen würde. Auf der anderen Seite unterliegt eine jede Komponente in einem Fahrzeug einer starken Beschränkung des zur Verfügung stehenden Bauraums. Ein weiterer Aspekt ist die notwendige Sensormontage während der Baugruppenassemblierung, da dies in der Regel für mechanisch verursachte Schäden sehr anfällig ist. Auf der anderen Seite wird insbesondere bei Leitungen, die zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs geeignet sind und entsprechende Querschnitte aufweisen, die Leitung sehr starr, die jedoch in der gleichen Ladedose verbaut werden muss. Weiterhin bedeuten zusätzliche Steckverbindungen, in diesem Fall für die zusätzlichen Sensoren zur Temperaturüberwachung, auch erhöhte Montagezeiten, was sich wiederum auch in den Kosten niederschlägt. Für den Begriff „Hochspannung“ (HV, High Voltage) wird hier in Anlehnung an den Bereich der Arbeitssicherheit eine Spannung größer 60 Volt DC verstanden, wobei es sich in der Regel um Spannungen im Bereich zwischen 400 V und 1000 V handelt.An elevated temperature of plug connectors, in particular of the contact pins or contact parts or contact elements within the plug connector, can represent a considerable safety risk, in particular in the case of devices carrying high voltage. For this reason, efforts are being made to record the surface temperature of the contact elements. Using the example of a charging socket for electric vehicles, the challenges to be solved there are presented here. Galvanic isolation is absolutely necessary, otherwise there would be a connection between high-voltage and low-voltage circuits. On the other hand, each component in a vehicle is subject to a severe restriction on the available space. Another aspect is the necessary sensor assembly during assembly, since this is usually very susceptible to damage caused mechanically. On the other hand, in the case of lines which are suitable for charging a battery of an electric vehicle and which have corresponding cross sections, the line becomes very rigid, but must be installed in the same charging socket. Furthermore, additional plug connections, in this case for the additional sensors for temperature monitoring, also mean increased assembly times, which in turn also results in costs. For the term “high voltage” (HV, high voltage), a voltage greater than 60 volts DC is understood based on the area of occupational safety, which is generally a voltage in the range between 400 V and 1000 V.
Bekannt sind aktuell kabelgebundene Sensoren, welche auf das zu messende Bauteil geklebt oder mit einem Halteelement geklemmt werden. Auch die kontaktlose Messung über Infrarot-Sensoren ist möglich, diese weist jedoch Nachteile in Bezug auf den notwendigen Bauraum und insbesondere der entstehenden Kosten auf. In dem oben bereits erwähnten Beispiel der Ladedose von elektrischen Fahrzeugen wird aufgrund der skizzierten Herausforderungen die Temperaturmessung oft in der Nähe der leistungsführenden Kontaktelemente platziert und nicht direkt auf dem Kontaktelement. Hierdurch wird jedoch die Temperaturmessung ungenauer im Vergleich zu einer Messung direkt auf der Oberfläche des Kontaktelements, da noch ein undefinierter Temperaturübergang beispielsweise über Gehäuseteile der Ladedose von dem Kontaktelement zu dem Temperatursensor stattfindet.Currently, wired sensors are known, which are glued to the component to be measured or clamped with a holding element. Contactless measurement via infrared sensors is also possible, but this has disadvantages with regard to the necessary installation space and in particular the costs involved. In the example of the charging socket of electric vehicles mentioned above, due to the challenges outlined, the temperature measurement is often placed near the power-carrying contact elements and not directly on the contact element. However, this makes the temperature measurement less precise compared to a measurement directly on the surface of the contact element, since there is still an undefined temperature transition, for example via housing parts of the charging socket from the contact element to the temperature sensor.
Gemäß der
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel die oben beschriebenen Herausforderungen in Bezug auf eine Temperaturmessung in Steckverbindern zu lösen oder zumindest die Temperaturmessung entsprechend zu verbessern.It is therefore an object of the invention to solve the above-described challenges with regard to temperature measurement in plug connectors, or at least to improve the temperature measurement accordingly, using means which are structurally as simple as possible.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.The object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures. In particular, the independent claims of one claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category.
Eine erfindungsgemäße Temperaturmesseinrichtung zum Messen einer Temperatur an einem Kontaktteil in einem Steckverbinder für ein Fahrzeug weist eine Leiterplatte, zumindest eine auf der Leiterplatte angeordnete Sensoreinheit, ein Verriegelungselement sowie ein mit dem Verriegelungselement verbundenes Federelement auf. Die Sensoreinheit weist einen Sensorträger sowie einen Temperatursensor auf. Der Sensorträger ist aus einem elektrisch-isolierenden und thermisch-leitendem Material hergestellt. Bei dem Material kann es sich beispielsweise um einen entsprechenden Kunststoff handeln. Der Sensorträger weist einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel auf. Der Temperatursensor ist auf einem der beiden Schenkel angeordnet. Der Temperatursensor ist ausgebildet, eine Temperatur des Sensorträgers zu erfassen und als ein die Temperatur repräsentierendes Sensorsignal bereitzustellen. Bei dem Sensorsignal kann es sich um ein analoges oder ein digitales Signal handeln. Der erste Schenkel des Sensorträgers ist auf der Leiterplatte angeordnet. Das Verriegelungselement ist ausgebildet, von einer Verriegelungsposition in eine Entriegelungsposition und von der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition bewegt zu werden. Das Federelement ist ausgebildet, in der Verriegelungsposition des Verriegelungselements den zweiten Schenkel des Sensorträgers in Richtung des Kontaktteils des Steckverbinders zu drücken, um einen thermischen Kontakt zwischen einer Oberfläche des zweiten Schenkels des Sensorträgers und einer Oberfläche des Kontaktteils herzustellen. Mit anderen Worten ist das Federelement eingerichtet in der Verriegelungsposition des Verriegelungselements den zweiten Schenkel des Sensorträgers in thermischen Kontakt mit dem Kontaktteil zu bringen. A temperature measuring device according to the invention for measuring a temperature at a contact part in a connector for a vehicle has a printed circuit board, at least one sensor unit arranged on the printed circuit board, a locking element and a spring element connected to the locking element. The sensor unit has a sensor carrier and a temperature sensor. The sensor carrier is made of an electrically insulating and thermally conductive material. The material can be a corresponding plastic, for example. The sensor carrier has a first leg and a second leg. The temperature sensor is arranged on one of the two legs. The temperature sensor is designed to detect a temperature of the sensor carrier and to provide it as a sensor signal representing the temperature. The sensor signal can be an analog or a digital signal. The first leg of the sensor carrier is arranged on the circuit board. The locking element is designed to be moved from a locking position into an unlocking position and from the unlocking position into the locking position. In the locking position of the locking element, the spring element is designed to press the second leg of the sensor carrier in the direction of the contact part of the plug connector in order to establish thermal contact between a surface of the second leg of the sensor carrier and a surface of the contact part. In other words, in the locking position of the locking element, the spring element is set up to bring the second leg of the sensor carrier into thermal contact with the contact part.
Ein Steckverbinder für ein Fahrzeug weist einen Träger, zumindest ein Kontaktteil sowie eine oben beschriebene Temperaturmesseinrichtung zum Messen einer Temperatur eines Kontaktteils in dem Steckverbinder auf. Der Träger weist eine Steckgeometrie des Steckverbinders und zumindest eine Aufnahmeeinrichtung für das zumindest eine Kontaktteil des Steckverbinders auf. Das zumindest eine Kontaktteil ist in der zumindest einen Aufnahmeeinrichtung angeordnet. Die Temperaturmesseinrichtung ist derart in dem Steckverbinder angeordnet, dass eine Temperatur des Kontaktteils erfassbar ist.A connector for a vehicle has a carrier, at least one contact part and a temperature measuring device described above for measuring a temperature of a contact part in the connector. The carrier has a plug geometry of the connector and at least one receiving device for the at least one contact part of the connector. The at least one contact part is arranged in the at least one receiving device. The temperature measuring device is arranged in the connector such that a temperature of the contact part can be detected.
Ein Herstellungsverfahren für eine Temperaturmesseinrichtung zum Messen einer Temperatur eines Kontaktteils in einem Steckverbinder für ein Fahrzeug umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Sensorträgers, das Anordnen eines Temperatursensors auf dem Sensorträger, um eine Sensoreinheit zu schaffen, das Anordnen der Sensoreinheit auf einer Leiterplatte, sowie das Bereitstellen eines Verriegelungselements und eines mit dem Verriegelungselement verbundenen Federelements, wobei das Verriegelungselement von einer Verriegelungsposition in eine Entriegelungsposition bewegbar ist und umgekehrt, und wobei das Federelement ausgebildet ist in der Verriegelungsposition des Verriegelungselements den zweiten Schenkel des Sensorträgers in Richtung des Kontaktteils des Steckverbinders zu drücken, um einen thermischen Kontakt zwischen dem Sensorträger und dem Kontaktteil herzustellen.A manufacturing method for a temperature measuring device for measuring a temperature of a contact part in a connector for a vehicle comprises the steps of providing a sensor carrier, arranging a temperature sensor on the sensor carrier to create a sensor unit, arranging the sensor unit on a printed circuit board, and providing a locking element and a spring element connected to the locking element, the locking element being movable from a locking position into an unlocking position and vice versa, and wherein the spring element is designed to press the second leg of the sensor carrier in the direction of the contact part of the connector in the locking position of the locking element establish a thermal contact between the sensor carrier and the contact part.
Ein Herstellungsverfahren für einen Steckverbinder für ein Fahrzeug umfasst die Schritte des Ausführens des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens für eine Temperaturmesseinrichtung um eine Temperaturmesseinrichtung herzustellen und bereitzustellen, das Bereitstellen eines Trägers, der eine Steckgeometrie des Steckverbinders und zumindest eine Aufnahmeeinrichtung für zumindest ein Kontaktteil des Steckverbinders aufweist, Anordnen der Temperaturmesseinrichtung an dem Träger, wobei das Verriegelungselement in der Entriegelungsposition positioniert ist, Bereitstellen von zumindest einem Kontaktteil, Anordnen des zumindest einen Kontaktteils in der zumindest einen Aufnahmeeinrichtung und abschließend Bewegen des Verriegelungselements von der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition, um den zweiten Schenkel des Sensorträgers in Richtung des Kontaktteils des Steckverbinders zu drücken, um einen thermischen Kontakt zwischen dem Sensorträger und dem freien Ende des Kontaktteils herzustellen, und um das Kontaktteil in der Aufnahmeeinrichtung in seiner Position zu fixieren.A manufacturing method for a connector for a vehicle comprises the steps of executing the above-described manufacturing method for a temperature measuring device in order to manufacture and provide a temperature measuring device, the provision of arranging a carrier which has a plug geometry of the plug connector and at least one receiving device for at least one contact part of the plug connector the temperature measuring device on the carrier, the locking element being positioned in the unlocking position, providing at least one contact part, arranging the at least one contact part in the at least one receiving device and finally moving the locking element from the unlocking position into the locking position around the second leg of the sensor carrier in To press direction of the contact part of the connector to make thermal contact between the sensor carrier and the free end of the con To produce the clock part, and to fix the contact part in the receiving device in its position.
Ein Temperaturmessverfahren zum Messen einer Temperatur eines Kontaktteils in einem Steckverbinder für ein Fahrzeug umfasst die Schritte des Drückens eines zweiten Schenkels eines Sensorträgers an ein Kontaktteil in einem Steckverbinder mittels eines Federelements, wobei das Federelement mit einem Verriegelungselement verbunden ist und ausgebildet ist, in einer Verriegelungsposition des Verriegelungselements den zweiten Schenkel des Sensorträgers in Richtung des Kontaktteils des Steckverbinders zu drücken, Herstellen eines thermischen Kontakts zwischen dem Kontaktteil und dem Sensorträger, Angleichen einer Temperatur des zweiten Schenkels des Sensorträgers an eine Temperatur des Kontaktteils, Leiten der an die Temperatur des Kontaktteils angeglichenen Temperatur des zweiten Schenkels über den Sensorträger in den Temperatursensor, der am Sensorträger angeordnet ist, wobei der erste Schenkel des Sensorträgers auf einer Leiterplatte angeordnet und mit dieser verbunden ist. In einem abschließenden Schritt erfassen der über den Sensorträger weitergeleiteten Temperatur mittels des Temperatursensors.A temperature measuring method for measuring a temperature of a contact part in a connector for a vehicle comprises the steps of pressing a second leg of a sensor carrier onto a contact part in a connector by means of a spring element, the spring element being connected and designed to a locking element in a locking position of the Locking element to press the second leg of the sensor carrier in the direction of the contact part of the connector, establishing a thermal contact between the contact part and the sensor carrier, adjusting a temperature of the second leg of the sensor carrier to a temperature of the contact part, directing the temperature of the contact part, which is adjusted to the temperature of the contact part second leg via the sensor carrier into the temperature sensor which is arranged on the sensor carrier, the first leg of the sensor carrier being arranged on a printed circuit board and connected to the latter. In a final step, the temperature transmitted via the sensor carrier is recorded by means of the temperature sensor.
Unter einem Steckverbinder wie beispielsweise einem Ladesteckverbinder kann ein Verbindungselement zum lösbaren elektrischen und mechanischen Verbinden eines Ladekabels mit einem elektrischen Anschlusspunkt beispielsweise eines Fahrzeugs verstanden werden. Der Steckverbinder weist zwei zueinander passende, steckbare, formcodierte Teile auf. In einem Ausführungsbeispiel wird das Teil des Steckverbinders beschrieben, welches den Anschlusspunkt des Fahrzeugs ausbildet. Das Fahrzeug kann ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem Energiespeicher sein, der über den Ladesteckverbinder mit elektrischer Energie versorgt werden kann.Under a connector such as a charging connector, a Connection element for releasable electrical and mechanical connection of a charging cable to an electrical connection point, for example of a vehicle. The connector has two matching, pluggable, form-coded parts. In one embodiment, the part of the connector that forms the connection point of the vehicle is described. The vehicle can be an at least partially electrically powered vehicle with an energy store that can be supplied with electrical energy via the charging plug connector.
Die Baugruppe ist aus zumindest den zwei, als Träger und Kabelführung bezeichneten, Bestandteilen zusammengesetzt. Die einzelnen Bestandteile können dabei aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein. Ebenso können die Bestandteile einstückig sein. Der Träger und die Kabelführung können aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.The assembly is composed of at least the two components, referred to as supports and cable routing. The individual components can be composed of several individual parts. The components can also be in one piece. The carrier and the cable guide can be made of a plastic material.
Eine Steckgeometrie stellt die mechanische Komponente des Ladesteckverbinders bereit. Die Steckgeometrie kann entsprechend einer Steckernorm ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Steckgeometrie einem IEC-62196-Combo-2 Standard CCS Stecker entsprechen. Ebenso kann die Steckgeometrie einem CCS Typ 1, einem CHAdeMO Stecker oder einem GB/T 20234.2 Standard entsprechen. Die Steckgeometrie ermöglicht einen Formschluss zu einer Fahrzeugkupplung an dem Ladekabel. Dann ist die Steckgeometrie als Fahrzeugstecker am Fahrzeug ausgebildet. Ebenso kann ein Stecker am Ladekabel angeordnet sein, wobei dann die Steckgeometrie im Fahrzeug als Ladedose ausgebildet ist, wie beispielsweise bei dem GB/T 20234.2 Standard. Die Steckgeometrie ist elektrisch isolierend ausgeführt. Die Steckgeometrie ist aus dem gleichen Material ausgeführt, wie der Träger. Beispielsweise ist die Steckgeometrie an den Träger angespritzt.A plug geometry provides the mechanical component of the charging connector. The plug geometry can be designed according to a plug standard. For example, the connector geometry can correspond to an IEC-62196-Combo-2 standard CCS connector. The plug geometry can also correspond to a CCS type 1, a CHAdeMO plug or a GB / T 20234.2 standard. The plug-in geometry enables a positive connection to a vehicle coupling on the charging cable. Then the plug geometry is designed as a vehicle connector on the vehicle. A plug can also be arranged on the charging cable, in which case the plug geometry in the vehicle is designed as a charging socket, as is the case, for example, with the GB / T 20234.2 standard. The plug-in geometry is electrically insulating. The plug-in geometry is made of the same material as the carrier. For example, the plug geometry is molded onto the carrier.
Kontaktteile des Ladesteckverbinders sind elektrisch leitende Teile, die in der Steckgeometrie angeordnet sind. Die Kontaktteile können beispielsweise als metallische Pins und/oder Buchsen ausgeführt sein. Aufnahmeeinrichtungen für die Kontaktteile sind Aussparungen im Träger, in denen die Kontaktteile angeordnet werden können. Die Kontaktteile können im Träger durch Befestigungseinrichtungen gesichert werden. Beispielsweise können Halter für die Kontaktteile mit dem Träger verbunden werden, nachdem die Kontaktteile in den Aufnahmeeinrichtungen angeordnet sind. Dazu kann der Träger Verbindungselemente für die Halter aufweisen. Halter können beispielsweise verschraubt werden. Die Aufnahmeeinrichtungen können Dichtflächen aufweisen. Zwischen den Dichtflächen und den Kontaktteilen können Dichtungen angeordnet werden, um die Kontaktteile fluiddicht in den Träger einzusetzen.Contact parts of the charging connector are electrically conductive parts that are arranged in the connector geometry. The contact parts can for example be designed as metallic pins and / or sockets. Receiving devices for the contact parts are recesses in the carrier in which the contact parts can be arranged. The contact parts can be secured in the carrier by fastening devices. For example, holders for the contact parts can be connected to the carrier after the contact parts are arranged in the receiving devices. For this purpose, the carrier can have connecting elements for the holders. Holders can be screwed, for example. The receiving devices can have sealing surfaces. Seals can be arranged between the sealing surfaces and the contact parts in order to insert the contact parts in the carrier in a fluid-tight manner.
Eine Außenfläche der Steckgeometrie kann aus dem Träger hervorstehen und Verbindungselemente zum Verbinden mit einem Einbaurahmen für die Baugruppe aufweisen. Die Steckgeometrie kann damit in dem Einbaurahmen angeordnet werden, ohne hinter dem Einbaurahmen zurückzustehen. Zwischen dem Einbaurahmen und dem Träger können Strukturelemente des Fahrzeugs angeordnet werden. Die Steckgeometrie kann von Innen in den Einbaurahmen gesteckt werden. Ebenso kann die Baugruppe am Fahrzeug befestigt werden und der Einbaurahmen wie eine Blende auf die Außenseite der Steckgeometrie aufgesteckt werden.An outer surface of the plug-in geometry can protrude from the carrier and can have connecting elements for connecting to a mounting frame for the assembly. The plug-in geometry can thus be arranged in the mounting frame without standing behind the mounting frame. Structural elements of the vehicle can be arranged between the mounting frame and the carrier. The plug-in geometry can be inserted into the mounting frame from the inside. The module can also be attached to the vehicle and the mounting frame can be attached to the outside of the plug-in geometry like a cover.
Die elektrische Isolierung ist direkt in den Sensorträger zwischen dem Temperatursensor und dem zu messenden Bauteil integriert. Dies wird dadurch erreicht, dass der Sensorträger aus einem elektrisch-isolierendem Material besteht. Auch ist der Sensorträger bereits auf der Leiterplatte, welche auch als Platine bezeichnet werden kann, integriert und wird durch das Verriegelungselement, welches zugleich das Kontaktteil fixiert, in Position gehalten, um etwaige Toleranzen und Bewegungen des Kontaktteils auszugleichen. Somit wird die Anzahl der Montageschritte und Einzelbauteile deutlich verringert. Unter einem Kontaktteil kann ein Kontaktpin, ein Pin, ein Kontaktelement, eine Kontaktbuchse oder eine Buchse verstanden werden. In einer Ausführungsform ist auf einer Seite des Kontaktteils ein Kabel bzw. eine Leitung angeschlossen.The electrical insulation is integrated directly into the sensor carrier between the temperature sensor and the component to be measured. This is achieved in that the sensor carrier consists of an electrically insulating material. The sensor carrier is also already integrated on the circuit board, which can also be referred to as a circuit board, and is held in position by the locking element, which also fixes the contact part, in order to compensate for any tolerances and movements of the contact part. This significantly reduces the number of assembly steps and individual components. A contact part can be understood to mean a contact pin, a pin, a contact element, a contact socket or a socket. In one embodiment, a cable or a line is connected on one side of the contact part.
Von Vorteil ist der verringerte Montageaufwand von Ladedose und anderen Steckern mit integrierter Temperaturerfassung der einzelnen leistungsführenden Kontaktteile. Die Erfassung der Kontaktteil-Temperatur innerhalb des Steckverbinders ist für immer weiter steigende Ladeleistungen bei Elektrofahrzeugen ein sicherheitsrelevantes Feature. Dabei ist die Implementierung der Messaufgabe über die hier beschriebene Temperaturmesseinrichtung kostengünstig umzusetzen und einfach zu integrieren. Die Temperaturmesseinrichtung zeichnet sich durch eine einfache und schnelle Montage durch die direkt auf einer Leiterplatte integrierte Lösung aus. Durch die Verwendung bereits vorhandener Komponenten kann Bauraum eingespart werden. Dies trifft insbesondere auf das Verriegelungselement zu, welches das Kontaktteil fixiert und gleichzeitig einen Form-und/oder Kraftschluss der Sensoreinheit mit dem zu messenden Bauteil schafft.The reduced installation effort of the socket and other plugs with integrated temperature detection of the individual high-performance contact parts is an advantage. The detection of the contact part temperature within the connector is a safety-relevant feature for ever increasing charging capacities in electric vehicles. The implementation of the measurement task using the temperature measuring device described here is inexpensive to implement and easy to integrate. The temperature measuring device is characterized by simple and quick installation thanks to the solution integrated directly on a printed circuit board. Installation space can be saved by using existing components. This applies in particular to the locking element, which fixes the contact part and at the same time creates a positive and / or non-positive connection between the sensor unit and the component to be measured.
Der Sensorträger ist ausgebildet, eine elektrische Isolation zwischen dem hochspannungsführenden Kontaktelement und dem Temperatursensor herzustellen. Der Temperatursensor kann auf dem ersten Schenkel des Sensorträgers angeordnet sein. Dadurch wird räumlich ein großer Abstand zwischen den hochspannungsführenden Bereichen und dem Niederspannungsbereich geschaffen.The sensor carrier is designed to produce electrical insulation between the high-voltage contact element and the temperature sensor. The temperature sensor can be arranged on the first leg of the sensor carrier. This creates a large spacing between the high-voltage areas and the low-voltage area.
Der Temperatursensor kann auf dem zweiten Schenkel des Sensorträgers angeordnet sein. Die Längserstreckungsrichtung des zweiten Schenkels entspricht der Längserstreckungsrichtung des Kontaktteils. Der zweite Schenkel des Sensorträgers trennt in dieser Ausführungsform den Temperatursensor von dem Kontaktteil. So kann der Temperatursensor in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Kontaktteils ausgerichtet sein. Die Breite des zweiten Schenkels des Sensorträgers kann entsprechend den Anforderungen zum Schutz gegen Funkenüberschlag oder einen Lichtbogen angepasst werden. The temperature sensor can be arranged on the second leg of the sensor carrier. The longitudinal direction of the second leg corresponds to the longitudinal direction of the contact part. In this embodiment, the second leg of the sensor carrier separates the temperature sensor from the contact part. The temperature sensor can thus be aligned in one plane parallel to the main direction of extent of the contact part. The width of the second leg of the sensor carrier can be adjusted according to the requirements for protection against arcing or an arc.
Um einen verbesserten Schutz gegen Funkenüberschlag oder Lichtbögen zwischen dem Kontaktteil und dem an dem zweiten Schenkel angeordneten Temperatursensor zu schaffen, können seitliche Flügel des zweiten Schenkels verbreitert oder eine gebogene Fläche, beispielsweise U-förmig, ausgeformt sein. Die beiden Schenkel des U können dabei weg von dem Kontaktelement gerichtet sein oder mit anderen Worten quer zur Haupterstreckungsrichtung des Kontaktteils ausgerichtet sein. Vorteilhafterweise bleibt dabei der Abstand des Temperatursensors vom Kontaktteil gleich (kürzester Abstand zwischen den beiden zu einander zugewandten Oberflächen der beiden Elemente), weiterhin bleibt auch die wirksame Dicke des Sensorträgers, welche den Wärmeleitungswiderstand vom Kontaktteil zum Temperatursensor definiert, konstant. Somit ändert sich die Empfindlichkeit des Sensorsystems nicht bzw. wird nur geringfügig beeinflusst, da lediglich die etwas erhöhte thermische Kapazität des Sensorträgers einen leichten Einfluss ausüben kann.In order to provide improved protection against arcing or arcing between the contact part and the temperature sensor arranged on the second leg, lateral wings of the second leg can be widened or a curved surface, for example U-shaped, can be formed. The two legs of the U can be directed away from the contact element or, in other words, aligned transversely to the main direction of extent of the contact part. Advantageously, the distance of the temperature sensor from the contact part remains the same (shortest distance between the two mutually facing surfaces of the two elements), and the effective thickness of the sensor carrier, which defines the thermal conduction resistance from the contact part to the temperature sensor, remains constant. Thus, the sensitivity of the sensor system does not change or is influenced only slightly, since only the slightly increased thermal capacity of the sensor carrier can have a slight influence.
Der Sensorträger kann L-förmig ausgeformt sein. Dabei kann der Übergang von dem ersten Schenkel zu dem zweiten Schenkel Winkel-förmig oder gebogen ausgeformt sein. Die beiden Schenkel können in etwa gleich lang sein, alternativ können die beiden Schenkel auch eine unterschiedliche Länge aufweisen.The sensor carrier can be L-shaped. The transition from the first leg to the second leg can be formed in an angular or curved manner. The two legs can be of approximately the same length, alternatively the two legs can also have a different length.
Der Sensorträger kann eine Fixiereinrichtung aufweisen. Dabei kann die Fixiereinrichtung ausgebildet sein, die Sensoreinheit mit der Leiterplatte zu verbinden. Dabei kann die Fixiereinheit an dem ersten Schenkel des Sensorträgers angeordnet sein. Weiterhin können an dem ersten Schenkel des Sensorträgers ein oder mehrere Positionierelemente angeordnet sein, um bereits während der Montage die Position und/oder die Lage des Sensorträgers in Bezug zur Temperaturmesseinrichtung und dort insbesondere in Bezug zur Leiterplatte zu bestimmen.The sensor carrier can have a fixing device. The fixing device can be designed to connect the sensor unit to the printed circuit board. The fixing unit can be arranged on the first leg of the sensor carrier. Furthermore, one or more positioning elements can be arranged on the first leg of the sensor carrier in order to determine the position and / or the position of the sensor carrier in relation to the temperature measuring device and there, in particular, in relation to the printed circuit board.
Der Sensorträger kann Leiterbahnen aufweisen, die ausgeformt sind um den auf dem Sensorträger angeordneten Temperatursensor elektrisch mit der Leiterplatte oder mit Elementen auf der Leiterplatte zu verbinden. Bei der Leiterplatte kann es sich um eine Platine mit Messelektronik handeln. Die Leiterbahnen können in einem Druckverfahren auf dem Sensorträger aufgebracht werden. Weiterhin können in dem Sensorträger zusätzliche Pins oder Füßchen vorgesehen sein welche die Leiterbahnen mit Leiterbahnen auf der Leiterplatte verbinden. Hierzu können in der Leiterplatte entsprechende Bohrungen vorgesehen sein, durch die die Pins gesteckt und dann mit der Leiterplatte verlötet werden können. So kann die Sensoreinheit ähnlich zu anderen SMD-Bauteilen auf der Leiterplatte angeordnet und mit dieser elektrisch verbunden werden, d. h. verlötet werden. So kann durch den Einsatz von einem Standardprozess eine kosteneffiziente Lösung geschaffen werden.The sensor carrier can have conductor tracks which are shaped in order to electrically connect the temperature sensor arranged on the sensor carrier to the circuit board or to elements on the circuit board. The circuit board can be a circuit board with measuring electronics. The conductor tracks can be applied to the sensor carrier in a printing process. Furthermore, additional pins or feet can be provided in the sensor carrier, which connect the conductor tracks to conductor tracks on the circuit board. For this purpose, corresponding holes can be provided in the circuit board through which the pins can be inserted and then soldered to the circuit board. The sensor unit can thus be arranged on the printed circuit board in a manner similar to other SMD components and can be electrically connected to it, i. H. to be soldered. In this way, a cost-effective solution can be created by using a standard process.
Die Leiterbahnen können auf der dem Kontaktelement und/oder der Leiterplatte abgewandten Seite des Sensorträgers angeordnet sein. Um mechanische Verspannungen des Sensorträgers von den Leiterbahnen abzuhalten bzw. deren Auswirkungen zu verringern können die Leiterbahnen schräg zu einem Spannungsvektor des Sensorträgers angeordnet sein. So können die Leiterbahnen in einer Wellenform, einer Sägezahnform oder einer Kombination aus diesen ausgebildet sein. Vorteilhafterweise können auf die Leiterbahnen wirkende Oberflächenspannungen ähnlich einer Feder ausgeglichen werden.The conductor tracks can be arranged on the side of the sensor carrier facing away from the contact element and / or the printed circuit board. In order to keep mechanical tension of the sensor carrier from the conductor tracks or to reduce their effects, the conductor tracks can be arranged obliquely to a voltage vector of the sensor carrier. For example, the conductor tracks can be designed in a wave shape, a sawtooth shape or a combination of these. Surface tensions acting on the conductor tracks can advantageously be compensated in a manner similar to a spring.
Die Leiterplatte kann eine Mess- und/oder Auswerteelektronik aufweisen. Die Elektronik auf der Leiterplatte kann eingerichtet sein, das Sensorsignal des Temperatursensors einzulesen und auszuwerten. So kann die Elektronik ausgebildet sein, aus einem analogen Sensorsignal ein binäres Statussignal zu erzeugen, welches eine Warnung bei Überschreiten einer vordefinierten Grenztemperatur, die auch als Schwellwerts Temperatur bezeichnet werden kann, repräsentiert. Weiterhin kann die Auswerteelektronik ausgebildet sein, das Sensorsignal zu diskretisieren, das heißt zu digitalisieren. Die digitalisierte Sensorinformation, die das Temperatursignal oder Sensorsignal in einer digitalen Form repräsentiert, kann von der Auswerteelektronik über einen Feldbus wir CAN-Bus oder über eine Datenleitung wie Ethernet an ein (übergeordnetes) Steuergerät weitergeleitet werden.The circuit board can have measurement and / or evaluation electronics. The electronics on the circuit board can be set up to read in and evaluate the sensor signal of the temperature sensor. Thus, the electronics can be designed to generate a binary status signal from an analog sensor signal, which represents a warning when a predefined limit temperature is exceeded, which can also be referred to as the threshold temperature. Furthermore, the evaluation electronics can be designed to discretize, that is to digitize, the sensor signal. The digitalized sensor information, which represents the temperature signal or sensor signal in a digital form, can be forwarded to a (higher-level) control unit by the evaluation electronics via a fieldbus such as CAN bus or via a data line such as Ethernet.
Der thermische Kontakt zwischen dem Sensorträger und dem Kontaktteil kann als eine form-und/oder kraftschlüssige Verbindung ausgebildet sein. Hierzu kann die dem Kontaktteil zugewandte Oberfläche des Sensorträgers gebogen sein, um so eine größere Kontaktfläche zwischen dem Sensorträger und dem Kontaktteil zu schaffen. Zwischen dem Sensorträger und dem Kontaktteil kann weiterhin optional eine Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitkleber angeordnet sein.The thermal contact between the sensor carrier and the contact part can be designed as a positive and / or non-positive connection. For this purpose, the surface of the sensor carrier facing the contact part can be bent in order to create a larger contact area between the sensor carrier and the contact part. Furthermore, a thermal paste or a thermal adhesive can optionally be arranged between the sensor carrier and the contact part.
Das Verriegelungselement kann mit dem Federelement einstückig ausgebildet sein. So können das Verriegelungselement und das Federelement stoffschlüssig verbunden sein. Das Federelement kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung mit dem Verriegelungselement verbunden sein. The locking element can be formed in one piece with the spring element. So the locking element and the spring element can be integrally connected. The spring element can be connected to the locking element, for example by means of a welded connection.
Das Verriegelungselement kann ausgebildet sein, in der Entriegelungsposition ein Einführen des Kontaktteils in eine Aufnahmeeinrichtung für das Kontaktteil in dem Steckverbinder zu erlauben und weiterhin in der Verriegelungsposition das Kontaktteil in einer festen Position in der Aufnahmeeinrichtung zu fixieren.The locking element can be designed to allow insertion of the contact part into a receptacle for the contact part in the connector in the unlocking position and further to fix the contact part in a fixed position in the receptacle in the locking position.
Der Temperatursensor kann optional an dem Sensorträger zwischen der Leiterplatte und dem Sensorträger auf dem ersten Schenkel des Sensorträgers angeordnet sein. Dabei kann der Temperatursensor elektrisch mit Leiterbahnen der Leiterplatte gekoppelt sein wobei die Leiterbahnen der Leiterplatte weiterhin mit weiteren elektrischen Elementen elektrisch verbunden sind.The temperature sensor can optionally be arranged on the sensor carrier between the printed circuit board and the sensor carrier on the first leg of the sensor carrier. The temperature sensor can be electrically coupled to conductor tracks of the circuit board, the conductor tracks of the circuit board being further electrically connected to further electrical elements.
Der erste Schenkel und der zweite Schenkel der Sensoreinheit können quer zueinander ausgerichtet sein. So können der erste Schenkel und der zweite Schenkel der Sensoreinheit in einem Winkel zwischen 80° und 120° vorzugsweise in einem Winkel zwischen 85° und 110° weiterhin vorzugsweise in einem Winkel zwischen 89° und 95° zueinander ausgerichtet sein. Ein Winkel von etwas über 90° kann bereits eine gewisse Vorspannung auf das zu messende Kontaktteil ausüben. Um eine Montage des Kontaktteils nach dem Einsetzen der Temperaturmesseinrichtung zu erlauben kann es von Vorteil sein, wenn der zweite Schenkel eine Phase aufweist, die ein Gleiten des Kontaktteils beim Einführen bzw. Vorbeischieben an der Temperaturmesseinrichtung, insbesondere an dem zweiten Schenkel vorbei, erleichtert.The first leg and the second leg of the sensor unit can be aligned transversely to one another. For example, the first leg and the second leg of the sensor unit can be aligned at an angle between 80 ° and 120 °, preferably at an angle between 85 ° and 110 °, preferably at an angle between 89 ° and 95 °. An angle of just over 90 ° can already exert a certain pre-tension on the contact part to be measured. In order to allow the contact part to be assembled after the temperature measuring device has been inserted, it can be advantageous if the second leg has a phase which facilitates sliding of the contact part when it is inserted or pushed past the temperature measuring device, in particular past the second leg.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Schnitt eines Steckverbinders mit einer Temperaturmesseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
2 das Ausführungsbeispiel gemäß1 in einem verriegelten Zustand; -
3 eine Aufsicht auf einen Steckverbinder mit einer Temperaturmesseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
4 das Ausführungsbeispiel gemäß3 in einem unverriegelten Zustand; -
5 eine schematische Schnittdarstellung von Kontaktteil und Sensorträger gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; -
6 eine schematische Schnittdarstellung eines Sensorträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
7 eine schematische Aufsicht eines Sensorträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
8 eine schematische Schnittdarstellung eines Sensorträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
9 eine schematische Aufsicht eines Sensorträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
10 ein Fahrzeug mit einem Steckverbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und -
11 -13 Ablaufdiagramme von Herstellungsverfahren bzw. eines Temperaturmessverfahrens gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
-
1 a section of a connector with a temperature measuring device according to an embodiment of the present invention; -
2 the embodiment according to1 in a locked state; -
3 a plan view of a connector with a temperature measuring device according to an embodiment of the present invention; -
4 the embodiment according to3 in an unlocked state; -
5 is a schematic sectional view of the contact part and sensor carrier according to embodiments of the present invention; -
6 is a schematic sectional view of a sensor carrier according to an embodiment of the present invention; -
7 a schematic plan view of a sensor carrier according to an embodiment of the present invention; -
8th is a schematic sectional view of a sensor carrier according to an embodiment of the present invention; -
9 a schematic plan view of a sensor carrier according to an embodiment of the present invention; -
10 a vehicle with a connector according to an embodiment of the present invention; and -
11 -13 Flow diagrams of manufacturing methods or a temperature measuring method according to embodiments of the present invention.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to explain the invention. The same or equivalent elements are provided with the same reference numerals throughout.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die Temperaturmesseinrichtung
Das Verriegelungselement
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Temperatursensor
An dem ersten Schenkel
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Verriegelungselement
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Sensorträger
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf der Leiterplatte
Die Achse des Kontaktteils
Aus Gründen der Zuverlässigkeit ist es wichtig, dass die Lötkontaktstellen
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den
Im Schritt
Das in
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft gewählt.Since the devices and methods described in detail above are exemplary embodiments, they can be modified in a conventional manner to a large extent by the person skilled in the art without departing from the scope of the invention. In particular, the mechanical arrangements and the size ratios of the individual elements to one another are selected only as examples.
BezugszeichenlisteReference list
- 100100
- SteckverbinderConnectors
- 102102
- Trägercarrier
- 106106
- AufnahmeeinrichtungReception facility
- 108108
- Kontaktteilcontact part
- 110110
- TemperaturmesseinrichtungTemperature measuring device
- 112112
- LeiterplatteCircuit board
- 114114
- SensoreinheitSensor unit
- 116116
- VerriegelungselementLocking element
- 118118
- FederelementSpring element
- 120120
- SensorträgerSensor carrier
- 122122
- TemperatursensorTemperature sensor
- 124124
- erster Schenkelfirst leg
- 126126
- zweiter Schenkelsecond leg
- 128128
- VerriegelungspositionLocking position
- 130130
- EntriegelungspositionUnlocking position
- 132132
- PositioniereinrichtungPositioning device
- 134134
- Fixiereinrichtung Fixing device
- 536536
- Pfeil, LichtbogenArrow, arc
- 538538
- Flügel wing
- 640640
- Lötkontaktstelle, LötstelleSolder contact point, solder joint
- 642642
- LeiterbahnConductor track
- 644644
- Stützrippe Support rib
- 10001000
- Fahrzeugvehicle
- 10501050
- Ladedose, Ladesteckverbinder Charging socket, charging connector
- S01-S15S01-S15
- VerfahrensschritteProcedural steps
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018123609.3A DE102018123609B3 (en) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | Temperature measuring device, connector, manufacturing process and temperature measuring process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018123609.3A DE102018123609B3 (en) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | Temperature measuring device, connector, manufacturing process and temperature measuring process |
Publications (1)
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DE102018123609B3 true DE102018123609B3 (en) | 2020-03-05 |
Family
ID=69527447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018123609.3A Active DE102018123609B3 (en) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | Temperature measuring device, connector, manufacturing process and temperature measuring process |
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DE (1) | DE102018123609B3 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020101263B4 (en) | 2020-01-21 | 2022-05-05 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | charging socket |
WO2024008358A1 (en) * | 2022-07-08 | 2024-01-11 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Charging socket for a vehicle |
WO2024008357A1 (en) * | 2022-07-08 | 2024-01-11 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Charging socket for a vehicle |
Citations (1)
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CN206727269U (en) * | 2017-05-12 | 2017-12-08 | 泰科电子(上海)有限公司 | Secondary lock and socket |
-
2018
- 2018-09-25 DE DE102018123609.3A patent/DE102018123609B3/en active Active
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