DE102018211698A1

DE102018211698A1 - Steckverbinder

Info

Publication number: DE102018211698A1
Application number: DE102018211698.9A
Authority: DE
Inventors: Bernd Wiegratz; Dirk Schwelnus
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-01-16
Also published as: CN110718816A

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Steckverbinder (1) zum Verbinden und Trennen elektrischer Leitungen, mit zumindest einem elektrischen Kontaktelement (3), wobei dem zumindest einen Kontaktelement (3) wenigstens eine Temperatur-Sensorvorrichtung (4) zugeordnet ist. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Temperatur-Sensorvorrichtung (4) einen Sensorhalter (5) mit zumindest einem Temperatursensor (6) aufweist, wobei der Sensorhalter (5) einen das Kontaktelement (3) ring- oder rohrförmig umgebenden und unmittelbar kontaktierenden Kontaktabschnitt (5a) sowie einen an demselben angeordneten, den zumindest einen Temperatursensor (6) aufnehmenden Halteabschnitt (5b) ausbildet, und wobei sowohl der Kontaktabschnitt (5a), als auch der Halteabschnitt (5b) aus einem elektrisch isolierenden, jedoch wärmeleitfähigen Kunststoff bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung.
Aus der DE 10 2013 016 550 A1 ist eine elektrische Kopplungseinheit für eine elektrische Steckverbindung, insbesondere einen Ladestecker für ein Elektrofahrzeug, bekannt, welche einen Steckverbinder mit zumindest zwei stiftförmigen Kontaktelementen und ein Sensormodul zur Temperaturüberwachung umfasst. Das Sensormodul weist eine Trägerplatte sowie zumindest einen darauf angebrachten Sensor zur Überwachung der elektrischen Steckverbindung auf. Die Trägerplatte ist orthogonal zur Längserstreckung der Kontaktelemente angeordnet und weist zwei Öffnungen auf, durch welche die stiftförmigen Kontaktelemente hindurchgeführt sind. Die Trägerplatte steht im unmittelbaren wärmeleitenden Kontakt mit den Kontaktelementen. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung zum Sensormodul ist eine Art Wärmebrücke vorgesehen, die beispielsweise durch eine Feder oder durch Wärmeleitpaste realisiert ist. Alternativ sollen wärmeleitfähige, elektrisch isolierende Kunststoffe oder Keramiken angeordnet sein. Im Hinblick auf eine genaue Temperaturermittlung wird die Lösung als nicht optimal angesehen, da hier eine relativ geringe Wärmeübertragungs- bzw. Kontaktfläche zwischen der Trägerplatte und den Kontaktelementen mit einer großen Wärmeverlustfläche der Trägerplatte kombiniert ist.
Aus der DE 10 2014 102 991 B3 ist ein Steckverbinder mit Sensoranordnung bekannt, wobei zumindest zwei Sensoren vorgesehen sind, die im Steckverbinder angeordnet und in direktem Kontakt mit elektrischen Anschlusskontakten stehen, indem die Sensoren die elektrischen Anschlusskontakte formschlüssig umgeben. Im Gehäuse des Steckverbinders ist eine Sensoraufnahme vorgesehen, die ebenfalls als Gehäuse ausgebildet ist und lediglich die Sensoren und die elektrischen Anschlusskontakte aufnimmt bzw. umgreift. Das Gehäuse der Sensoraufnahme kann einteilig als Spritzgussteil oder zweiteilig in Halbschalen ausgeführt sein.
Aus der DE 10 2015 004 313 A1 ist ein Stecker, insbesondere eines Fahrzeugladekabels eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, bekannt, welcher zur Laderegelung und Ladeüberwachung eine Temperaturüberwachung mittels Sensor aufweist. Der Sensor ist auf Abstand zum spannungsführenden Stromkontakt angeordnet und befindet sich in einem Gehäuseelement, das mit einem wärmeleitfähigen und spannungsisolierenden Material, beispielsweise einer Wärmeleitpaste ausgefüllt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Hinblick auf den Stand der Technik alternativen Steckverbinder der gattungsgemäßen Art mit wenigstens einer Temperatur-Sensorvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine optimale respektive genaue und sichere Temperaturüberwachung bzw. Temperaturmessung an elektrischen Kontaktelementen des Steckverbinders ermöglicht.
Ausgehend von einem Steckverbinder zum Verbinden und Trennen elektrischer Leitungen, mit zumindest einem elektrischen Kontaktelement, wobei dem zumindest einen Kontaktelement wenigstens eine Temperatur-Sensorvorrichtung zugeordnet ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Temperatur-Sensorvorrichtung einen Sensorhalter mit zumindest einem Temperatursensor aufweist, wobei der Sensorhalter einen das Kontaktelement ring- oder rohrförmig umgebenden und unmittelbar kontaktierenden Kontaktabschnitt sowie einen an demselben angeordneten, den zumindest einen Temperatursensor aufnehmenden Halteabschnitt ausbildet, und wobei sowohl der Kontaktabschnitt, als auch der Halteabschnitt aus einem elektrisch isolierenden, jedoch wärmeleitfähigen Kunststoff bestehen.
Es ist ein Steckverbinder geschaffen, welcher mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine optimale respektive genaue und sichere Temperaturüberwachung bzw. Temperaturmessung an elektrischen Kontaktelementen des Steckverbinders ermöglicht. Voraussetzung für besagte genaue und sichere Temperaturüberwachung bzw. Temperaturmessung und somit für ein optimales Messergebnis ist eine ausreichende Kontaktfläche zur Wärmeübertragung zwischen dem betreffenden Kontaktelement und dem Kontaktabschnitt, welche vorliegend vorteilhaft durch die Wahl der axialen Länge des ring- oder rohrförmigen Kontaktabschnittes darstellbar ist.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Um die Bauteileanzahl und damit den Montageaufwand zu mindern, ist der Kontaktabschnitt bevorzugt einteilig mit dem Halteabschnitt ausgebildet. Darüber hinaus ist durch diese Maßnahme die Wärmeübertragung vom Kontaktabschnitt auf den Halteabschnitt und weiter auf den Temperartursensor optimiert. Wärmeleitpaste oder dergleichen, wie sie der Stand der Technik favorisiert, ist hierdurch entbehrlich.
Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass der Halteabschnitt an der Außenmantelfläche des ring- oder rohrförmig ausgebildeten Kontaktabschnitts angeordnet ist. Dies hat den Vorteil einer komfortablen Bestückung des Halteabschnitts mit dem zumindest einen Temperatursensor und/oder Kontaktierung von Anschlussleitungen des Temperatursensors.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensorhalter integral mit dem betreffenden Kontaktelement ausgebildet. Hierdurch ist die Bauteileanzahl und damit den Montageaufwand noch weiter gemindert.
In Fortbildung dieser besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, ist der Sensorhalter bevorzugt nach einem an sich bekannten und bewährten Kunststoff-Spritzgießverfahren an das Kontaktelement angespritzt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist demgegenüber der Kontaktabschnitt durch einen am betreffenden Kontaktelement anbringbaren flexiblen Schlauch gebildet, an welchem der Halteabschnitt angeordnet ist. Hierdurch ist beispielsweise eine Nachrüstung eines Steckverbinders mit der Temperatur-Sensorvorrichtung oder ein leichter und kostengünstiger Austausch derselben ermöglicht. Darüber hinaus ist bei der Montage des schlauchförmigen Kontaktabschnittes derselbe allein durch Beschnitt an einen aktuell zur Verfügung stehenden Bauraum und/oder im Hinblick auf einen optimalen Wärmeübertrag anpassbar.
Weiter bevorzugt ist der besagte flexible Schlauch nach Art eines sich durch Wärmeeinwirkung an das Kontaktelement anschmiegenden Schrumpfschlauches ausgebildet, wodurch auch hier die Wärmeübertragung vom Kontaktelement auf den Sensorhalter und weiter auf den Temperatursensor optimiert ist.
Der zumindest eine Temperatursensor kann zur Minderung des Montageaufwandes integral mit dem Halteabschnitt des Sensorhalters, d. h. bei der Herstellung des Halteabschnitts bzw. des Sensorhalters nach beispielsweise einem Kunststoff- Spritzgießverfahren in denselben eingegossen sein. Alternativ kann dieser auch lösbar am Halteabschnitt gehaltert sein, wodurch beispielsweise bei Defekt desselben dieser leicht austauschbar ist.
Um den elektrisch isolierenden Kunststoff des Sensorhalters mit der erforderlichen Wärmeleitfähigkeit auszustatten, weist dessen Kunststoffmatrix bevorzugt wärmeleitende Zusätze auf, die weiter bevorzugt elektrisch nicht leitende Zusätze sind und beispielsweise durch Keramikpulver gebildet sind oder Keramikpulver aufweisen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

1 äußerst schematisch eine Teilschnittdarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steckverbinders, und
2 die Ansicht „A“ nach 1.

1 zeigt äußerst schematisch einen Steckverbinder 1 zum Verbinden und Trennen einer nicht zeichnerisch dargestellten elektrischen Leitung. Besagte elektrische Leitung ist beispielsweise durch ein Ladekabel zur Übertragung von Hochstrom zum Aufladen einer als Traktionsbatterie fungierenden sogenannten Hochvoltbatterie (HV-Batterie) eines Elektro-, Hybrid- oder Plug-in-Hybrid-Fahrzeugs gebildet. Der Steckverbinder 1 kann beispielsweise einen Stecker oder eine Steckerbuchse ausbilden.
Gemäß den 1 und 2 weist der Steckverbinder 1 in einem Gehäuse 2 derselben zwei stiftartigen Kontaktelemente 3 auf. Jedem Kontaktelement 3 ist eine Temperatur-Sensorvorrichtung 4 zugeordnet, um im Hinblick auf beispielsweise besagtes Ladekabel eine Laderegelung und Ladeüberwachung der Hochvoltbatterie des Elektro-, Hybrid- oder Plug-in-Hybrid-Fahrzeugs zu ermöglichen.
Eine jede Temperatur-Sensorvorrichtung 4 weist einen Sensorhalter 5 mit einem Temperatursensor 6 auf. Der Temperatursensor 6 weist Anschlussleitungen 7 zur Übertragung von Messsignalen an beispielsweise eine nicht zeichnerisch dargestellte Steuer- und Regeleinheit zur Ladesteuerung der Hochvoltbatterie auf. Der Sensorhalter 5 selbst bildet einen das betreffende stiftartige Kontaktelement 3 ring- oder rohrförmig umgebenden und unmittelbar kontaktierenden Kontaktabschnitt 5a sowie einen an demselben angeordneten, den zumindest einen Temperatursensor 6 aufnehmenden Halteabschnitt 5b aus. Sowohl der Kontaktabschnitt 5a als auch der Halteabschnitt 5b bestehen aus einem elektrisch isolierenden, jedoch wärmeleitfähigen Kunststoff.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Halteabschnitt 5b an der Außenmantelfläche 8 des ring- oder rohrförmig ausgebildeten Kontaktabschnitts 5a angeordnet und mit demselben einteilig, d.h., in einem Stück ausgebildet. Ein solcher Sensorhalter 5 ist gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung nach einem an sich bekannten und bewährten Kunststoff-Spritzgießverfahren an das betreffende Kontaktelement 3 angespritzt. Hierdurch ist es ermöglicht, das Kontaktelement 3 vorab mit besagtem Sensorhalter 5 auszustatten, so dass dieser sozusagen integral mit dem Kontaktelement 3 ausgebildet ist und zur Montage im Gehäuse 2 des Steckverbinders 1 zur Verfügung steht.
Weiter bevorzugt ist im Rahmen des besagten Kunststoff-Spritzgießverfahrens gleichzeitig der Temperatursensor 6 in den Halteabschnitt 5b eingegossen, wodurch dieser integral mit dem Sensorhalter 5 und gegebenenfalls ebenfalls integral mit dem Kontaktelement 3 ausgebildet ist. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein und ist demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, dass der Temperatursensor 6 als Montageteil lösbar am Halteabschnitt 5b des Sensorhalters 5 angeordnet und demgemäß austauschbar ist.
Was den elektrisch isolierenden und wärmeleitfähigen Kunststoff zur Ausbildung des Sensorhalters 5 anbelangt, handelt es sich hier bevorzugt um einen nach besagten Kunststoff-Spritzgießverfahren verarbeitbaren thermoplastischen Kunststoff, in dessen Kunststoffmatrix weiter bevorzugt elektrisch nicht leitende, jedoch wärmeleitende Zusätze, wie beispielsweise Keramikpulver, eingebettet sind.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist der Kontaktabschnitt 5a des Sensorhalters 5 zwar ebenfalls bevorzugt einteilig mit dem Halteabschnitt 5b desselben ausgebildet, jedoch ist der Kontaktabschnitt 5a im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante durch einen am betreffenden Kontaktelement 3 anbringbaren flexiblen Schlauch gebildet. Der Sensorhalter 5 gemäß dieser Ausführungsvariante der Erfindung als Montageteil ausgebildet und wird während der Montage mit seinem Kontaktabschnitt 5a axial auf das stiftartige Kontaktelement 3 aufgeschoben. Hierdurch ist, wie bereits oben dargetan, beispielsweise eine Nachrüstung eines Steckverbinders 1 mit der Temperatur-Sensorvorrichtung 3 oder ein leichter und kostengünstiger Austausch derselben ermöglicht. Darüber hinaus ist bei der Montage des schlauchförmigen Kontaktabschnittes 5a derselbe allein durch Beschnitt an einen aktuell zur Verfügung stehenden Bauraum und/oder im Hinblick auf einen optimalen Wärmeübertrag anpassbar.
Vorteilhaft kann der als flexibler Schlauch ausgebildete Kontaktabschnitt 5a nach Art eines sich durch Wärmeeinwirkung an das betreffende stiftartige Kontaktelement 3 anschmiegenden Schrumpfschlauches ausgebildet sein. Hierdurch wird vorteilhaft die Wärmeübertragung vom Kontaktelement 3 auf den Sensorhalter 5 und weiter auf den Temperatursensor 6 optimiert.
Der zumindest eine Temperatursensor 6 kann zur Minderung des Montageaufwandes integral mit dem Halteabschnitt 5b des Sensorhalters 5, d. h. bei der Herstellung des Halteabschnitts 5b bzw. des Sensorhalters 5 nach besagtem Kunststoff- Spritzgießverfahren in denselben eingegossen sein. Alternativ kann dieser auch lösbar am Halteabschnitt 5b gehaltert sein, wodurch beispielsweise bei Defekt desselben dieser leicht austauschbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinder
2: Gehäuse
3: Kontaktelement
4: Temperatur-Sensorvorrichtung
5: Sensorhalter
5a: Kontaktabschnitt
5b: Halteabschnitt
6: Temperatursensor
7: Anschlussleitung
8: Außenmantelfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013016550 A1 [0002]
DE 102014102991 B3 [0003]
DE 102015004313 A1 [0004]

Claims

Steckverbinder (1) zum Verbinden und Trennen elektrischer Leitungen, mit zumindest einem elektrischen Kontaktelement (3), wobei dem zumindest einen Kontaktelement (3) wenigstens eine Temperatur-Sensorvorrichtung (4) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Sensorvorrichtung (4) einen Sensorhalter (5) mit zumindest einem Temperatursensor (6) aufweist, wobei der Sensorhalter (5) einen das Kontaktelement (3) ring- oder rohrförmig umgebenden und unmittelbar kontaktierenden Kontaktabschnitt (5a) sowie einen an demselben angeordneten, den zumindest einen Temperatursensor (6) aufnehmenden Halteabschnitt (5b) ausbildet, und wobei sowohl der Kontaktabschnitt (5a), als auch der Halteabschnitt (5b) aus einem elektrisch isolierenden, jedoch wärmeleitfähigen Kunststoff bestehen.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (5a) einteilig mit dem Halteabschnitt (5b) ausgebildet ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (5a) an der Außenmantelfläche (8) des ring- oder rohrförmig ausgebildeten Kontaktabschnitts (5b) angeordnet ist.
Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorhalter (1) integral mit dem Kontaktelement (3) ausgebildet ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorhalter (1) nach einem Kunststoff-Spritzgießverfahren an das Kontaktelement (3) angespritzt ist.
Steckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (5a) durch einen am betreffenden Kontaktelement (3) anbringbaren flexiblen Schlauch gebildet ist, an welchem der Halteabschnitt (5b) angeordnet ist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Schlauch nach Art eines sich durch Wärmeeinwirkung an das Kontaktelement (3) anschmiegenden Schrumpfschlauches ausgebildet ist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor (6) integral mit dem Halteabschnitt (5b) des Sensorhalters (5) ausgebildet oder lösbar an demselben gehaltert ist.
Steckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch isolierende, jedoch wärmeleitfähige Kunststoff wärmeleitende Zusätze aufweist.
Steckverbinder (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitenden Zusätze elektrisch nicht leitende Zusätze sind.