DE102019114229A1 - Charging plug, in particular for an electric vehicle and method for producing the same. - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ladestecker (100) insbesondere für ein Elektrofahrzeug, wobei der Ladestecker (100) eine Schaltung auf einer Leiterplatte (110), einen Komponententräger (108) und zumindest ein quer zu der Leiterplatte (110) ausgerichtetes Kontaktelement (102) aufweist, wobei die Schaltung für das Kontaktelement (102) einen Temperatursensor (112) aufweist und der Komponententräger (108) aus einem elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Material besteht, wobei der Temperatursensor (112) auf einer quer zu dem Kontaktelement (102) ausgerichteten Vorderseite der Leiterplatte (110) in einem Randbereich (118) der Leiterplatte (110) angeordnet ist und der Komponententräger (108) als elektrischer Isolator und Wärmeleiter zwischen dem Kontaktelement (102) und dem Temperatursensor (112) angeordnet ist, wobei der Komponententräger (108) zumindest im Bereich des Temperatursensors (112) an dem Kontaktelement (102) anliegt und der Temperatursensor (112) in einer Vertiefung (114) des Komponententrägers (108) angeordnet ist.The present invention relates to a charging plug (100), in particular for an electric vehicle, wherein the charging plug (100) has a circuit on a printed circuit board (110), a component carrier (108) and at least one contact element (102) aligned transversely to the printed circuit board (110) ), wherein the circuit for the contact element (102) comprises a temperature sensor (112) and the component carrier (108) consists of an electrically insulating, thermally conductive material, wherein the temperature sensor (112) on a transversely to the contact element (102) aligned front the printed circuit board (110) is arranged in an edge region (118) of the printed circuit board (110) and the component carrier (108) is arranged as an electrical insulator and heat conductor between the contact element (102) and the temperature sensor (112), wherein the component carrier (108) at least in the region of the temperature sensor (112) against the contact element (102) and the temperature sensor (112) in a he recess (114) of the component carrier (108) is arranged.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ladestecker insbesondere für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen desselben.The present invention relates to a charging plug, in particular for an electric vehicle and a method for producing the same.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Ladesteckern zum Laden elektrisch angetriebener Fahrzeuge beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in der große elektrische Leistungen über einen Ladestecker übertragen werden.The present invention will be described below mainly in connection with charging plugs for charging electrically powered vehicles. However, the invention can be used in any application in which large electrical power is transmitted via a charging plug.
Über einen Ladestecker fließt beim Laden einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs ein großer elektrischer Stromfluss. Aufgrund des unvermeidbaren ohmschen Widerstands erwärmen sich die elektrischen Leiter im Ladestecker. Durch die Erwärmung kann ein Gehäuse des Ladesteckers erwärmt werden. Um eine Temperatur des Ladesteckers zu überwachen, kann ein Temperatursensor in einem bekannten Abstand zu den Leitern mit dem Gehäuse verbunden sein. Durch den Abstand zu den Leitern ist der Temperatursensor außerhalb eines Hochvoltbereichs des Ladesteckers angeordnet. Allerdings sind herkömmliche mit einem Temperatursensor ausgestattete Ladestecker oft konstruktiv komplex aufgebaut und/oder schwierig zu fertigen bzw. zu montieren.When charging a traction battery of an electric vehicle, a large electrical current flows through a charging connector. Due to the unavoidable ohmic resistance, the electrical conductors in the charging plug heat up. By heating a housing of the charging plug can be heated. To monitor a temperature of the charging plug, a temperature sensor may be connected to the housing at a known distance from the conductors. Due to the distance to the conductors, the temperature sensor is arranged outside a high-voltage region of the charging plug. However, conventional charging connectors equipped with a temperature sensor are often structurally complex and / or difficult to manufacture or assemble.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel einen Ladestecker insbesondere für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines Ladesteckers bereitzustellen.It is therefore an object of the invention to provide a charging plug, in particular for an electric vehicle and a method for producing a charging plug, using means which are as simple as possible in terms of construction.
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 matters 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 a claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category.
Es wird ein Ladestecker für ein Elektrofahrzeug vorgestellt, wobei der Ladestecker eine elektrische Schaltung auf einer Leiterplatte, einen Komponententräger und zumindest ein quer zu der Leiterplatte ausgerichtetes Kontaktelement aufweist, wobei die Schaltung für das Kontaktelement einen Temperatursensor aufweist und der Komponententräger aus einem elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Material besteht, wobei der Temperatursensor auf einer quer zu dem Kontaktelement ausgerichteten Vorderseite der Leiterplatte in einem Randbereich der Leiterplatte angeordnet ist und der Komponententräger als elektrischer Isolator und Wärmeleiter zwischen dem Kontaktelement und dem Temperatursensor angeordnet ist, wobei der Komponententräger zumindest im Bereich des Temperatursensors an dem Kontaktelement anliegt und der Temperatursensor in einer Vertiefung des Komponententrägers angeordnet ist.The invention relates to a charging plug for an electric vehicle, the charging plug having an electrical circuit on a printed circuit board, a component carrier and at least one contact element oriented transversely to the printed circuit board, the circuit for the contact element having a temperature sensor and the component carrier being made of an electrically insulating, heat-conducting Material consists, wherein the temperature sensor is arranged on a transversely oriented to the contact element front of the circuit board in an edge region of the circuit board and the component carrier is arranged as an electrical insulator and heat conductor between the contact element and the temperature sensor, wherein the component carrier at least in the region of the temperature sensor on the Contact element rests and the temperature sensor is disposed in a recess of the component carrier.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Ladesteckers vorgestellt, wobei ein Komponententräger aus einem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Material mit zumindest einer Vertiefung für einen Temperatursensor bereitgestellt wird, eine Leiterplatte mit einer zumindest den Temperatursensor umfassenden elektrischen Schaltung so an dem Komponententräger angeordnet wird, dass der in einem Randbereich der Leiterplatte angeordnete Temperatursensor in der Vertiefung angeordnet ist, und der Komponententräger so an einem Kontaktelement des Ladesteckers angeordnet wird, dass er als elektrischer Isolator und Wärmeleiter zwischen dem Kontaktelement und dem Temperatursensor angeordnet ist und zumindest im Bereich des Temperatursensors an dem Kontaktelement anliegt.Furthermore, a method for producing a charging plug is presented, wherein a component carrier made of a thermally conductive, electrically insulating material is provided with at least one recess for a temperature sensor, a printed circuit board with an at least the temperature sensor comprehensive electrical circuit is arranged on the component carrier, that in a temperature sensor arranged in the depression is arranged on an edge region of the printed circuit board, and the component carrier is arranged on a contact element of the charging plug such that it is arranged as an electrical insulator and heat conductor between the contact element and the temperature sensor and bears against the contact element at least in the region of the temperature sensor.
Ein Elektrofahrzeug kann ein zumindest anteilig batterieelektrisch angetriebenes Fahrzeug sein. Das Elektrofahrzeug kann eine Traktionsbatterie aufweisen, die durch eine Zufuhr von elektrischer Energie von außen geladen werden kann. Die Energie kann dem Fahrzeug über einen aus zwei Teilen bestehenden, steckbaren und wieder trennbaren Ladesteckverbinder zugeführt werden.An electric vehicle may be an at least partially battery electric powered vehicle. The electric vehicle may include a traction battery that can be charged by a supply of electrical energy from the outside. The energy can be supplied to the vehicle via a two-part, pluggable and re-separable charging connector.
Ein Ladestecker kann eines der beiden steckbaren Teile des Ladesteckverbinders sein. Der Ladestecker kann als Stecker an einem Kabel beziehungsweise als Dose am Fahrzeug ausgeführt sein. Der Ladestecker kann zum Übertragen von Kfz-Hochvoltspannung ausgelegt sein. Dazu können Isolierungen, Wandstärken und Abstände zwischen elektrischen Leitern des Ladesteckers für die verwendete elektrische Spannung von beispielsweise bis zu 1000 Volt Kfz-Hochvoltspannung ausgeführt sein. Spannungsspitzen können bis zu 2,5 Kilovolt betragen. Stromtragende Querschnitte der elektrischen Leiter können auf die hohen elektrischen Stromflüsse von einigen Ampere bis hin zu etlichen hundert Ampere beim Laden des Elektrofahrzeugs ausgelegt sein. Der Ladestecker kann beispielsweise ein Typ 1, Typ 2, CCS oder CHAdeMO Stecker sein.A charging plug can be one of the two pluggable parts of the charging connector. The charging plug can be designed as a plug on a cable or as a socket on the vehicle. The charging plug can be designed for transmitting high-voltage vehicle voltage. For this purpose, insulation, wall thicknesses and distances between electrical conductors of the charging plug for the voltage used, for example, up to 1000 volts automotive high voltage can be performed. Voltage peaks can be up to 2.5 kilovolts. Current-carrying cross sections of the electrical conductors can be designed for the high electric current flows of a few amperes up to several hundred amps when charging the electric vehicle. The charging plug can be, for example, a type 1, type 2, CCS or CHAdeMO plug.
Der Ladestecker kann ein Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse kann ein Strukturbauteil des Ladesteckers sein. Das Gehäuse kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Das Gehäuse kann eine steckbare Steckkontur des Ladesteckers aufweisen. Die Steckkontur kann passend zu einer entgegengesetzten Steckkontur im anderen steckbaren Teil des Ladesteckverbinders ausgeführt sein. Das Gehäuse kann Aufnahmen für mehrere Kontaktelemente aufweisen. Durch das Gehäuse können die Abstände zwischen den elektrischen Leitern definiert sein.The charging plug can have a housing. The housing may be a structural component of the charging plug. The housing may be made of an electrically insulating material. The housing can be a plug-in plug contour of the charging plug exhibit. The plug contour can be designed to match an opposite plug contour in the other pluggable part of the charging connector. The housing may have receptacles for a plurality of contact elements. Through the housing, the distances between the electrical conductors can be defined.
Ein Kontaktelement kann insbesondere aus einem Metallmaterial bestehen. Das Kontaktelement kann ein Endstück eines der elektrischen Leiter des Ladesteckers sein. Das Kontaktelement kann an einem steckbaren Ende passend zu einem entgegengesetzten Kontaktelement im anderen steckbaren Teil des Ladesteckverbinders ausgeführt sein. Das Kontaktelement kann als Pin zum Einstecken in eine Hülse beziehungsweise als Hülse zum Aufnehmen eines Pins ausgeführt sein. An einem dem steckbaren Ende gegenüberliegenden Ende kann das Kontaktelement mit dem elektrischen Leiter, wie einem Kabel oder einer Stromschiene verbunden sein.A contact element may in particular consist of a metal material. The contact element may be an end piece of one of the electrical conductors of the charging plug. The contact element may be designed to fit a plug-in end to an opposite contact element in the other pluggable part of the charging connector. The contact element may be designed as a pin for insertion into a sleeve or as a sleeve for receiving a pin. At an end opposite the plug-in end, the contact element can be connected to the electrical conductor, such as a cable or a busbar.
Ein Temperatursensor kann einen Wert einer Temperatur in einem elektrischen Signal abbilden. Der Temperatursensor kann beabstandet von dem Kontaktelement angeordnet sein. Der Temperatursensor kann elektrisch isoliert von dem Kontaktelement sein. Der Temperatursensor kann so weit von dem Kontaktelement beabstandet sein, dass der Temperatursensor außerhalb eines Einflussbereichs einer Hochvoltspannung auf dem Kontaktelement angeordnet ist. Der Temperatursensor kann Bestandteil einer elektrischen Schaltung des Ladesteckers sein. Der Temperatursensor kann auf einem niedrigen Spanungsniveau, beispielsweise bis zu 12 Volt betrieben werden. Die Schaltung kann diskrete Bauelemente und/oder integrierte Schaltungen aufweisen. Die Schaltung kann Leiterbahnen aufweisen, die auf und/oder in einer Leiterplatte verlaufen. Die Leiterplatte kann als PCB bezeichnet werden. Der Temperatursensor kann unmittelbar auf die Leiterplatte gelötet sein.A temperature sensor may map a value of a temperature in an electrical signal. The temperature sensor can be arranged at a distance from the contact element. The temperature sensor may be electrically isolated from the contact element. The temperature sensor may be spaced so far from the contact element, that the temperature sensor is disposed outside an influence range of a high-voltage on the contact element. The temperature sensor may be part of an electrical circuit of the charging plug. The temperature sensor can be operated at a low voltage level, for example up to 12 volts. The circuit may comprise discrete components and / or integrated circuits. The circuit may comprise conductor tracks which run on and / or in a printed circuit board. The printed circuit board can be referred to as PCB. The temperature sensor can be soldered directly onto the printed circuit board.
Ein Randbereich kann ein Streifen einer Oberfläche der Leiterplatte sein, der entlang einer Kante der Leiterplatte verläuft. Die Kante kann dabei konturiert sein. Die Kante kann auch um Durchbrüche durch die Leiterplatte umlaufen. Damit kann auch der Randbereich um den jeweiligen Durchbruch umlaufen. Der Temperatursensor kann möglichst nahe an der Kante angeordnet sein.An edge region may be a strip of a surface of the circuit board that runs along an edge of the circuit board. The edge can be contoured. The edge can also circulate around breakthroughs through the circuit board. This also allows the edge area to revolve around the respective breakthrough. The temperature sensor can be arranged as close as possible to the edge.
Ein Komponententräger kann dazu ausgebildet sein, den Temperatursensor von der Hochvoltspannung elektrisch zu isolieren. Hierzu kann der Komponententräger mit einem Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, ausgebildet sein, welches eine ausreichend geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, um bei einer gegebenen Materialstärke des Komponententrägers für eine ausreichende elektrische Isolation zwischen dem Hochvolt-tragenden Kontaktelement und dem Temperatursensor sorgen zu können. Der Komponententräger kann ferner dazu ausgebildet sein, die Temperatur des Kontaktelements weitestgehend, d.h. mit geringen Abweichungen von beispielsweise weniger als 10 K, weniger als 5 K oder sogar weniger als 2 K, auf den Temperatursensor zu übertragen. Das Material des Komponententrägers kann einen geringeren Wärmewiderstand aufweisen als ein Material des Gehäuses. Der Komponententräger kann Aufnahmen für mehrere Kontaktelemente aufweisen.A component carrier may be configured to electrically isolate the temperature sensor from the high voltage voltage. For this purpose, the component carrier may be formed with a material, in particular a plastic material, which has a sufficiently low electrical conductivity to provide sufficient electrical insulation between the high-voltage-carrying contact element and the temperature sensor at a given material thickness of the component carrier. The component carrier may be further configured to substantially minimize the temperature of the contact element, i. with small deviations of, for example, less than 10 K, less than 5 K or even less than 2 K, to transmit to the temperature sensor. The material of the component carrier may have a lower thermal resistance than a material of the housing. The component carrier may have receptacles for a plurality of contact elements.
Im Bereich einer Vertiefung kann der Komponententräger eine geringere Materialstärke, beispielsweise eine um wenigstens 20%, wenigstens 40% oder sogar wenigstens 60% geringere Materialstärke, aufweisen als neben der Vertiefung. Die Vertiefung kann auch als Mulde bezeichnet werden. Die Materialstärke im Bereich der Vertiefung kann an die zu isolierende Hochvoltspannung angepasst sein. Beispielsweise kann die Materialstärke im Bereich der Vertiefung größer gleich 0,5 Millimeter, aber kleiner als 1,2 Millimeter, sein. Neben der Vertiefung kann die Materialstärke beispielsweise größer gleich 1,5 Millimeter sein. Die Leiterplatte kann zumindest im Bereich des Temperatursensors beziehungsweise rund um die Vertiefung mit der Vorderseite an dem Komponententräger anliegen.In the region of a depression, the component carrier can have a lower material thickness, for example at least 20%, at least 40% or even at least 60% lower material thickness, than beside the depression. The depression can also be referred to as a depression. The material thickness in the region of the depression can be adapted to the high-voltage voltage to be insulated. For example, the thickness of the material in the region of the depression may be greater than or equal to 0.5 millimeter, but less than 1.2 millimeters. In addition to the recess, the material thickness, for example, be greater than or equal to 1.5 millimeters. The printed circuit board can rest against the component carrier at least in the region of the temperature sensor or around the depression with the front side.
In der Vertiefung kann ein Wärmeleitmaterial angeordnet sein. Der Temperatursensor kann unter Verwendung des Wärmeleitmaterials thermisch mit dem Komponententräger gekoppelt sein. Ein Wärmeleitmaterial kann beispielsweise ein Wärmeleitkleber oder eine Wärmeleitpaste sein. Das Wärmeleitmaterial kann einen geringeren Wärmewiderstand aufweisen als das Material des Komponententrägers oder zumindest als das Material des Gehäuses. Das Wärmeleitmaterial kann plastisch verformbar sein. Das Wärmeleitmaterial kann während einer Montage des Ladesteckers in die Vertiefung dosiert werden, bevor die Leiterplatte an den Komponententräger angedrückt wird und der Temperatursensor in der Vertiefung angeordnet wird.In the recess, a heat conduction material may be arranged. The temperature sensor may be thermally coupled to the component carrier using the thermal interface material. A Wärmeleitmaterial may be, for example, a thermal adhesive or a thermal grease. The heat conduction material may have a lower thermal resistance than the material of the component carrier or at least as the material of the housing. The heat conduction material may be plastically deformable. The heat conduction material can be metered into the depression during assembly of the charging plug before the printed circuit board is pressed against the component carrier and the temperature sensor is arranged in the depression.
Der Komponententräger kann einen quer zu der Leiterplatte ausgerichteten Flansch aufweisen, der zwischen dem Randbereich und dem Kontaktelement angeordnet ist. Der Flansch kann im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Komponententrägers ausgerichtet sein. Der Flansch kann zum Bereitstellen der für die elektrische Isolation erforderlichen Luft- und Kriechstrecke über eine Rückseite der Leiterplatte hinausragen. Der Flansch kann beispielsweise eine Materialstärke von einem Millimeter oder mehr aufweisen. Die Luft- und Kriechstrecke kann beispielsweise größer als sechs Millimeter sein. Die Leiterplatte kann durch Rastnasen am Flansch in ihrer Position fixiert sein.The component carrier may have a flange oriented transversely to the printed circuit board, which flange is arranged between the edge region and the contact element. The flange may be oriented substantially perpendicular to a main extension direction of the component carrier. The flange may protrude beyond a rear side of the printed circuit board to provide the air gap and creepage distance required for the electrical insulation. The flange may, for example, have a material thickness of one millimeter or more. For example, the creepage distance and clearance may be greater than six millimeters. The circuit board can be fixed by locking lugs on the flange in position.
Das Kontaktelement kann in einem Durchbruch der Leiterplatte angeordnet sein. Der Randbereich kann ringförmig um den Durchbruch umlaufen. Der Flansch kann als Kragen ringförmig um das Kontaktelement umlaufen. Der Flansch kann einen zylindrischen Querschnitt aufweisen. The contact element may be arranged in an opening of the printed circuit board. The edge region can circulate in a ring around the opening. The flange can rotate as a collar annularly around the contact element. The flange may have a cylindrical cross-section.
Der Komponententräger kann auf einer von der Leiterplatte abgewandten Seite an einer Schulter des Kontaktelements anliegen. Eine Schulter kann ein Vorsprung des Kontaktelements sein. Die Schulter kann ringförmig um das Kontaktelement umlaufen. Eine an dem Komponententräger anliegende Oberfläche der Schulter kann im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Kontaktelements ausgerichtete sein. Ein Übergang zu der Schulter kann verrundet ausgeführt sein. Die Schulter kann eine Anschlagfläche für den Komponententräger sein. Durch die Schulter kann eine Position des Komponententrägers zumindest in einer Richtung definiert sein.The component carrier may rest on a side facing away from the printed circuit board on a shoulder of the contact element. A shoulder may be a projection of the contact element. The shoulder can circulate annularly around the contact element. A surface of the shoulder contacting the component carrier may be oriented substantially perpendicular to a main extension direction of the contact element. A transition to the shoulder can be performed rounded. The shoulder may be a stop surface for the component carrier. Through the shoulder, a position of the component carrier may be defined at least in one direction.
Das Kontaktelement kann in einem Gehäuserückteil des Ladesteckers fixiert sein. Eine Steckkontur des Ladesteckers kann in einem Gehäusevorderteil des Ladesteckers ausgebildet sein. Die Leiterplatte und der Komponententräger können zwischen dem Gehäuserückteil und dem Gehäusevorderteil angeordnet sein. Das Gehäuserückteil und das Gehäusevorderteil können miteinander verbunden werden, um die Leiterplatte und den Komponententräger in einem Innenraum des Gehäuses einzuschließen.The contact element may be fixed in a housing rear part of the charging plug. A plug contour of the charging plug can be formed in a housing front part of the charging plug. The printed circuit board and the component carrier can be arranged between the housing rear part and the housing front part. The housing back and the housing front may be interconnected to enclose the circuit board and the component carrier in an interior of the housing.
Eine elastische Dichtungsmatte kann zwischen dem Gehäusevorderteil und der Leiterplatte angeordnet sein. Die Dichtungsmatte kann im Bereich des Temperatursensors eine Nase aufweisen, die an der Rückseite der Leiterplatte anliegt. Die Nase kann als Anschlagfläche für die Leiterplatte dienen. Die Nase kann ebenfalls elastisch sein. Die Nase kann Bauteiltoleranzen ausgleichen.An elastic sealing mat can be arranged between the housing front part and the printed circuit board. The sealing mat may have a nose in the region of the temperature sensor, which rests against the rear side of the printed circuit board. The nose can serve as a stop surface for the circuit board. The nose can also be elastic. The nose can compensate for component tolerances.
Die Dichtungsmatte kann von dem Gehäusevorderteil gegen die Leiterplatte gepresst werden. Die Leiterplatte kann von der Nase gegen den Komponententräger gepresst werden. Der Komponententräger kann von der Leiterplatte gegen das Kontaktelement gepresst werden. Das Gehäusevorderteil kann gegenüber der Nase an der Dichtungsmatte anliegen. Dadurch ergibt sich ein geradliniger Kraftfluss in die Nase. Die Nase kann durch eine Druckkraft elastisch verformt werden. Die Nase kann die Druckkraft auf die Leiterplatte übertragen. Durch die Druckkraft liegt die Leiterplatte zumindest rund um den Temperatursensor eng beziehungsweise unmittelbar an dem Komponententräger an. Die Leiterplatte überträgt die Druckkraft auf den Komponententräger, der durch die Druckkraft gegen das Kontaktelement gepresst wird. Durch die Druckkraft entsteht ein enger, wärmeleitender Kontakt zwischen dem Kontaktelement und dem Komponententräger.The sealing mat can be pressed by the front housing part against the circuit board. The circuit board can be pressed from the nose against the component carrier. The component carrier can be pressed by the circuit board against the contact element. The housing front part can rest against the nose on the sealing mat. This results in a straightforward flow of force into the nose. The nose can be elastically deformed by a compressive force. The nose can transmit the pressure force to the printed circuit board. As a result of the pressure force, the printed circuit board lies closely or directly against the component carrier at least around the temperature sensor. The printed circuit board transmits the pressure force to the component carrier, which is pressed by the pressure force against the contact element. The pressure force creates a close, heat-conducting contact between the contact element and the component carrier.
Die Dichtungsmatte kann eine elastische Dichtungsbuchse für das Kontaktelement aufweisen. Das Kontaktelement kann in der Dichtungsbuchse angeordnet sein. Die Dichtungsbuchse kann durch das Kontaktelement gedehnt werden. Durch eine Rückstellkraft der Dichtungsbuchse können Dichtlippen der Dichtungsbuchse gegen das Kontaktelement gepresst werden und fluiddicht an dem Kontaktelement abdichten.The sealing mat may have an elastic sealing bushing for the contact element. The contact element may be arranged in the sealing bush. The sealing bushing can be stretched by the contact element. By a restoring force of the sealing bushing sealing lips of the sealing bushing can be pressed against the contact element and seal fluid-tight to the contact element.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Figur erläutert. Es zeigt:
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1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Ladestecker gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 shows a sectional view through a charging plug according to an embodiment.
Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung und dient nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figure is merely a schematic representation and is only illustrative of the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Der Ladestecker
Zwischen dem Gehäusevorderteil
In einem Ausführungsbeispiel ist ein Wärmeleitmaterial
Der Temperatursensor
Der Komponententräger
In einem Ausführungsbeispiel weist der Komponententräger
In einem Ausführungsbeispiel weist die Leiterplatte
In einem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Gehäusevorderteil
Die Dichtungsmatte
Mit anderen Worten zeigt
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine Temperaturmessung der stromtragenden Pins in der Ladedose mit sehr hoher Messgenauigkeit bei geringen Kosten. Ein hoher Automatisierungsgrad in der Produktion ist möglich. Dabei wird über den Komponententräger aus wärmeleitendem und elektrisch isolierendem Kunststoff ein Temperatursensor, welcher auf einer PCB aufgelötet ist, thermisch an einen leistungsführenden Pin der Ladedose angebunden. Der Pin wird dabei entweder durch die PCB oder an dieser vorbei geführt, wobei der wärmeleitende Komponententräger so ausgeformt ist, dass er die Luft- und Kriechstrecken auf das für HV-Anwendungen benötigte Maß verlängert.The approach presented here allows a temperature measurement of the current-carrying pins in the charging socket with very high accuracy at low cost. A high level of automation in production is possible. It is about the Component carrier made of thermally conductive and electrically insulating plastic, a temperature sensor, which is soldered onto a PCB, thermally connected to a power-carrying pin of the charging socket. The pin is either passed through the PCB or past this, with the thermally conductive component carrier is formed so that it extends the creepage and clearance distances to the extent required for HV applications.
Bisher wird die Temperatur entweder über kabelgebundene Temperatursensoren am Pin abgegriffen, über wärmeleitende Elemente zu einem SMD-Temperatursensor geleitet, oder die Temperatur wird mit der PCB selbst abgegriffen und über das Leiterplattenmaterial (z.B. FR4) zum SMD-Temperatursensor hin geleitet. Hierbei ergibt sich jedoch beim kabelgebunden Sensor eine komplexe Montage. Die anderen Varianten weisen lange Wärmeleitungswege und dadurch eine verringerte Dynamik und Genauigkeit der Temperaturmessung auf.Heretofore, the temperature is either tapped via wired temperature sensors at the pin, passed over thermally conductive elements to an SMD temperature sensor, or the temperature is tapped with the PCB itself and passed over the circuit board material (e.g., FR4) to the SMD temperature sensor. However, this results in the wired sensor a complex assembly. The other variants have long heat conduction paths and thus a reduced dynamics and accuracy of the temperature measurement.
Der hier vorgestellte Ansatz weist eine einfache und günstige Architektur auf. Der Komponententräger kann als Spritzgussteil aus wärmeleitendem Kunststoff hergestellt werden. Die Leiterplatte kann konventionell gestaltet und hergestellt werden. Beim Zusammenbau werden eine einfache Steckmontage und ein hoher bis vollständiger Automatisierungsgrad ermöglicht.The approach presented here has a simple and inexpensive architecture. The component carrier can be produced as an injection molded part made of thermally conductive plastic. The circuit board can be conventionally designed and manufactured. When assembling a simple plug-in assembly and a high to complete degree of automation is possible.
In
Der Komponententräger liegt auf einem umlaufenden Teller des HV-Pins auf und nimmt somit dessen Temperatur an. Die Vertiefung mit dem Temperatursensor ist möglichst nahe an der Kontaktstelle zwischen Pin und Komponententräger platziert. Durch die Vertiefung ist das Material des Komponententrägers an dieser Stelle besonders dünn, um den thermischen Widerstand zwischen Sensor und Pin möglichst gering zu halten. Die Materialstärke richtet sich hierbei in erster Linie nach den Möglichkeiten des Fertigungsverfahrens sowie der nötigen Durchschlagfestigkeit zwischen Hochvolt (HV) und Niedervolt (LV) Potential. Die Materialdicke im Bereich der Vertiefung beträgt beispielsweise 0,5 mm. Der restliche Komponententräger ist dicker ausgeführt, um die mechanische Stabilität zu gewährleisten.The component carrier rests on a revolving plate of the HV pin and thus assumes its temperature. The depression with the temperature sensor is placed as close as possible to the contact point between pin and component carrier. Due to the recess, the material of the component carrier is particularly thin at this point in order to keep the thermal resistance between sensor and pin as low as possible. The material thickness depends primarily on the possibilities of the manufacturing process and the necessary dielectric strength between high voltage (HV) and low voltage (LV) potential. The material thickness in the region of the depression is for example 0.5 mm. The rest of the component carrier is made thicker to ensure mechanical stability.
Um die PCB und den Komponententräger definiert an den Teller des Pins zu drücken ist an der Dichtungsmatte pro Temperatursensor eine Nase ausgeformt, welche die PCB mit dem Temperatursensor an den Komponententräger und die gesamte Baugruppe an den Pin drückt. Die Dichtungsmatte ist in das vordere Gehäuseteil eingepresst. Die Pins sind in den hinteren Gehäuseteil eingepresst. Der Komponententräger ist so ausgeformt, dass er die Luft- und Kriechstrecken für die Hochvolt-Niedervolt (LV-HV)-Trennung gewährleistet. Dafür ist ein Kragen vorgesehen, welcher parallel zur Pin-Oberfläche verläuft und diesen gegen die PCB elektrisch isoliert.In order to press the PCB and the component carrier defined on the plate of the pin, a nose is formed on the sealing mat per temperature sensor, which presses the PCB with the temperature sensor to the component carrier and the entire assembly to the pin. The sealing mat is pressed into the front housing part. The pins are pressed into the rear housing part. The component carrier is designed so that it ensures the clearances and creepage distances for the high-voltage low-voltage (LV-HV) separation. For this purpose, a collar is provided which runs parallel to the pin surface and electrically insulates it against the PCB.
Zur Montage werden die Pins im hinteren Gehäuseteil fixiert (eingepresst). Parallel werden die Vertiefungen des Komponententrägers mit Wärmeleitpaste gefüllt und anschließend die PCB in den Komponententräger eingelegt und darin fixiert (verclipst). Ebenfalls parallel wird die Dichtungsmatte bereits in das vordere Gehäuseteil eingesetzt.For mounting, the pins are fixed in the rear housing part (pressed in). In parallel, the recesses of the component carrier are filled with thermal paste and then the PCB is inserted into the component carrier and fixed therein (clipped). Also parallel, the sealing mat is already used in the front housing part.
Der Bestückte Komponententräger wird nun über die Pins geschoben, sodass der Komponententräger auf dem Pin-Teller aufliegt. Anschließend wird das vordere Gehäuseteil mit der Dichtungsmatte über die Pins geschoben und damit gleichzeitig der Komponententräger mit der PCB gegen den Pin gepresst. Das vordere und hintere Gehäuseteil werden letztlich beispielsweise durch Verschrauben, Verclipsen oder Verschweißen miteinander verbunden.The populated component carrier is now pushed over the pins, so that the component carrier rests on the pin plate. Subsequently, the front housing part with the sealing mat is pushed over the pins and at the same time the component carrier with the PCB is pressed against the pin. The front and rear housing part are ultimately connected to each other, for example, by screwing, clipping or welding.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtung um ein Ausführungsbeispiel handelt, kann 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 device described in detail above is an embodiment, it can be modified in a conventional manner by a person skilled in the art to a large extent without departing from the scope of the invention. In particular, the mechanical arrangements and the size ratios of the individual elements are selected by way of example only.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Ladesteckercharging plug
- 102102
- Kontaktelementcontact element
- 104104
- GehäusevorderteilFront housing
- 106106
- GehäuserückteilRear housing
- 108108
- Komponententrägercomponent support
- 110110
- Leiterplattecircuit board
- 112112
- Temperatursensortemperature sensor
- 114114
- Vertiefungdeepening
- 116116
- Wärmeleitmaterialthermal interface material
- 118118
- Randbereichborder area
- 120120
- Schultershoulder
- 122122
- Flanschflange
- 124124
- DichtungsmatteSheeting
- 126126
- Nasenose
- 128128
- Dichtungsbuchsesealing bush
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019114229.6A DE102019114229A1 (en) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Charging plug, in particular for an electric vehicle and method for producing the same. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019114229.6A DE102019114229A1 (en) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Charging plug, in particular for an electric vehicle and method for producing the same. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=67909818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102019114229.6A Pending DE102019114229A1 (en) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Charging plug, in particular for an electric vehicle and method for producing the same. |
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