DE102022131544A1

DE102022131544A1 - Steckverbinder mit einer Ausgabeeinheit zum Verbinden mit einer Auswerteeinheit zur Bestimmung einer Temperatur eines Kontaktpunkts und Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur eines Kontaktpunkts eines Steckverbinders

Info

Publication number: DE102022131544A1
Application number: DE102022131544.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Ludwig; Michael Leidner; Helge Schmidt; Christian Berger
Original assignee: TE Connectivity Solutions GmbH
Current assignee: TE Connectivity Solutions GmbH
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2024-05-29
Also published as: EP4379962A1; US20240178622A1

Abstract

Dieses Dokument betrifft einen Steckverbinder (100) zur Bestimmung einer Temperatur (TContact) eines Kontaktpunkts. Der Steckverbinder (100) umfasstein Stecker-Kontaktelement (110, 110') zum elektrischen Kontaktieren des Steckverbinders (100) mit einem Gegenstecker-Kontaktelement (210) eines Gegensteckers (200) am Kontaktpunkt. Ferner umfasst der Steckverbinder einen Stecker-Abgriff (160, 160') zum Abgreifen eines Stecker-Potentials (V1) am Stecker-Kontaktelement (110, 110') und ein Gegenstecker-Kontaktfühler (170, 170') zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials (V2) des Gegenstecker-Kontaktelements (210). Somit ist es möglich aus einer Potentialdifferenz (U) zwischen dem Stecker-Potential (V1) und dem Gegenstecker-Potential (V2) die Temperatur (TContact) des Kontaktpunkts zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einer Ausgabeeinheit zum Verbinden mit einer Auswerteeinheit zur Bestimmung einer Temperatur eines Kontaktpunkts und ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur eines Kontaktpunkts eines Steckverbinders.
Hochleistungs-Steckverbinder dienen dazu, Leistungen zu übertragen. Insbesondere im Bereich der erneuerbaren Energien und der Elektromobilität besteht der Bedarf dazu, hohe Leistungen in kurzer Zeit zu übertragen, beispielsweise um die Batterie eines Elektrofahrzeugs (EVs) schnell zu laden, den Motor eines EVs mit hoher Leistung zu versorgen, oder einen Energiespeicher kurzfristig ans Netz zu bringen. Insbesondere kann es Anwendungen geben, bei denen Ströme mit > 100 A übertragen werden.
Bei einem Steckverbinder gibt es einen Kontaktpunkt zwischen Stecker und Gegenstecker. Als Kontaktpunkt wird hier die Fläche bezeichnet, an dem ein Stecker-Kontaktelement des Steckverbinders ein Gegenstecker-Kontaktelement des Gegensteckers elektrisch kontaktiert. Diese Kontaktfläche hat üblicherweise einen Querschnitt, der kleiner als der Leitungsquerschnitt des Stecker-Kontaktelements und Gegenstecker-Kontaktelements ist. Dies führt dazu, dass der Widerstand im Kontaktpunkt üblicherweise am höchsten ist. Somit ergibt sich auch, dass im Kontaktpunkt die Temperatur üblicherweise am höchsten ist.
Die Temperatur im Kontaktpunkt kann indirekt gemessen werden, beispielsweise durch einen Temperatursensor der nahe am Kontaktpunkt angeordnet ist. Diese indirekte Messung ist aber unbefriedigend, da beispielsweise durch Degradation des Kontaktpunkts am Gegenstecker oder am Steckverbinder der Kontaktpunkt degradiert und somit eine potentielle Fehlerquelle darstellen kann. Die indirekte Temperaturmessung aber ist auf Grund der räumlichen Distanz zwischen Sensor und Kontaktstelle träge. Somit können beide Kontaktelemente am Kontaktpunkt schmelzen bevor überhaupt eine Übertemperatur festgestellt wird.
Im Fall einer regelmäßig zu lösenden Verbindung, etwa bei der Ladedose eines E-Fahrzeuges, entsteht eine Schädigung beider Kontaktpartner welche sich weiter fortpflanzen kann. In anderen Worten, es kommt zu einer Kettenreaktion und die Degradationen breitet sich von Stecker zu Gegenstecker aus. Dies ist insbesondere problematisch für EVs, da eine Vielzahl von EVs auf eine Vielzahl von Ladesäulen zugreifen. Somit kann eine Fehlstellte schnell eine Vielzahl von EVs und Ladesäulen beschädigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Nachteile zu überwinden. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Übertemperatur schnell zu erkenne. Ferner ist es eine Aufgabe, eine Übertemperatur genau zu bestimmen. Ferner ist es eine Aufgabe, alle Mittel zur Bestimmung der Übertemperatur an einem vom Stecker oder Gegenstecker bereitzustellen.
Die obigen Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Insbesondere wird die Aufgabe durch einen einer Stecker-Abgriff und/oder einen Gegenstecker-Kontaktfühler gelöst, wodurch ein Stecker-Potential am Stecker-Kontaktelement und/oder ein Gegenstecker-Potential des Gegenstecker-Kontaktelements bestimmt werden kann. Aus der Potentialdifferenz kann die Temperatur am Kontaktpunkt direkt bestimmt werden. Es ergibt sich also, dass durch den Zusammenhang zwischen einer Potentialdifferenz die Temperatur im Kontaktpunkt direkt bestimmbar ist.
Entsprechend eines ersten Beispiels umfasst der Steckverbinder zur Bestimmung einer Temperatur eines Kontaktpunkts, ein Stecker-Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren des Steckverbinders mit einem Gegenstecker-Kontaktelement eines Gegensteckers. Das Stecker-Kontaktelement und Gegenstecker-Kontaktelement kommen am Kontaktpunkt in elektrischen Kontakt.
Hierin wird unter einem Steckverbinder ein Teil zum Trennen und Verbinden von elektrischen Leitungen verstanden. Der Steckverbinder wirkt mit eine Gegenstecker zusammen. Die Verbindungsteile, also der Steckverbinder und der Gegenstecker, können dabei durch Formschluss passend ausgerichtet werden und lösbar fixiert werden.
Bei elektrischen Steckverbindungen kann zwischen dem männlichen Teil (mit nach außen weisenden Kontaktstiften) und dem weiblichen Teil (mit nach innen weisenden Kontaktöffnungen) unterschieden werden. Hier werden Kontaktstifte und Kontaktöffnungen als Kontaktelemente bezeichnet. Insbesondere kann das Stecker-Kontaktelement entweder der männliche Teil oder der weibliche Teil sein, also beispielsweise nach außen weisenden Kontaktstiften oder nach innen weisenden Kontaktöffnungen enthalten. Entsprechend kann Gegenstecker-Kontaktelement entweder der weibliche Teil oder der männliche Teil sein. Es gibt auch Steckverbinder mit Kontaktelementen beiderlei Geschlechts.
Das Stecker-Kontaktelement und das Gegenstecker-Kontaktelement kommen durch das Stecken im Kontaktpunkt in elektrischen Kontakt. im Kontaktpunkt herrscht der sogenannte Kontaktwiderstand. Der Kontaktwiderstand setzt sich insbesondere aus der Summe der beiden Anteile Engewiderstand und Fremdschichtwiderstand zusammen.
Der Engewiderstand entsteht durch die mikroskopische Unebenheit einer Kontaktfläche. Die wirksame Berührungsfläche ist dadurch kleiner und der Stromfluss wird eingeengt. Der Engewiderstand ist insbesondere abhängig vom spezifischen Widerstand des eingesetzten Materials, den Oberflächenunebenheiten (z. B. entstanden durch Abbrand) und der Anzahl der wirksamen Kontaktflächen. Die Größe des Kontaktpunkts ergibt sich aus der Kontaktnormalkraft und der Härte bzw. Festigkeit des Oberflächenwerkstoffes.
Durch Korrosion (z. B. Oxidation) entsteht auf der Kontaktoberfläche eine Fremdschicht, die den Widerstand erhöht, also ein Fremdschichtwiderstand. Um dies zu vermeiden, werden Edelmetalle wie Gold, Silber, Palladium oder Platin verwendet, oft nur in dünnen Schichten. Auch das Stecker-Kontaktelement und das Gegenstecker-Kontaktelement können solche korrosionsbeständigen Beschichtungen aufweisen.
Durch mechanische Belastung, beispielsweise wiederholtes Stecken, und mit der Zeit kann sich der Kontaktwiderstand verändern. Beispielsweise kann sich der Engewiderstand durch mechanische Belastung verändern. Ferner können korrosionsbeständige Schichten abgetragen oder beschädigt werden, was zu einer Änderung des Fremdschichtwiderstands führt.
Es gibt nun eine Verknüpfung zwischen der elektrischen Spannung und der Temperatur in einem stromdurchflossenen Leiter. Die Beziehung von Kohlrausch und Diesselhorst geht von der Annahme aus, dass die Flächen gleichen Potenzials gleichzeitig Flächen konstanter Temperatur sind und keine thermoelektrischen Effekte auftreten. Diese Beziehung kann auf elektrische Kontakte angewendet werden. In einem vereinfachten Fall (Vernachlässigung der Mikrorauigkeit und fremdschichtfreie Kontaktstücke) kann eine Höchsttemperatur durch die folgende Beziehung ermittelt werden: $T_{C o n t a c t} = \frac{U^{2}}{8 ρ λ} + T_{1}$
mit T_Contact der Temperatur der Kontaktfläche, T₁ der Temperatur in einem entfernten Punkt im Kontaktstück, U der Engespannung zwischen der Kontaktfläche und diesem entfernten Punkt, ρ dem spezifischen Widerstand des Kontaktwerkstoffes und λ der Wärmeleitfähigkeit des Kontaktwerkstoffes.
Diese Beziehung ermöglicht es, dass die Temperatur in der Kontaktfläche direkt bestimmbar ist. Insbesondere kann der Steckverbinder, entsprechend dem ersten Beispiel, zur Bestimmung der Temperatur des Kontaktpunkts einen Stecker-Abgriff zum Abgreifen eines Stecker-Potentials am Stecker-Kontaktelement umfassen. In einer alternative des ersten Beispiels kann der Steckverbinder einen Gegenstecker-Kontaktfühler zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials des Gegenstecker-Kontaktelements umfassen. Entsprechend einer Modifikation des ersten Beispiels kann der Steckverbinder den Stecker-Abgriff des ersten Beispiels und den Gegenstecker-Kontaktfühler der Alternative des ersten Beispiels umfassen.
Der Stecker-Abgriff und der Gegenstecker-Kontaktfühler definieren die zwei Punkte, zwischen denen die Spannung gemessen wird. Die Spannung zwischen den zwei Punkten kann direkt oder indirekt gemessen werden. Beispielsweise können beide Punkte direkt mit einem Spannungsmessgerät verbunden sein. Alternativ kann an beiden Punkten relativ zu einem Referenzpotential, beispielsweise einem Neutralleiter oder der Erde, das Potential bestimmt werden. Die Übermittlung eines Signals, das den Potentialwerte des Gegenparts enthält, kann dann kabellose oder kabelgebunden erfolgen.
Hierbei wird unter dem Stecker-Abgriff insbesondere ein elektrischer Kontakt zum Stecker-Kontaktelement verstanden, der den Potentialabgriff ermöglicht. Hierbei wird unter dem Gegenstecker-Kontaktfühler insbesondere ein Mittel verstanden, um das Potential das Gegenstecker-Kontaktelements zu bestimmen. Beispielsweise kann dieses Mittel eine Empfangseinheit sein, die das Gegenstecker-Potential kabellos oder kabelgebunden empfängt.
Es ergibt sich also, dass zumindest das Stecker-Potential oder das Gegenstecker-Potential durch eine Ausgabeeinheit an eine Auswerteeinheit ausgegeben wird. Die Auswerteeinheit dient dazu aus der Potentialdifferenz zwischen Stecker-Potential und Gegenstecker-Potentials über die obige Formel (1) die Temperatur des Kontaktpunkts zu bestimmen.
Sollte nur das Stecker-Potential oder das Gegenstecker-Potentials ausgegeben werden, wird das Stecker-Potential oder das Gegenstecker-Potentials relativ zu einem Referenzpotential gemessen. Der fehlende Wert, also das Gegenstecker-Potential bzw. Stecker-Potential, muss nicht zwangsläufig gemessen werden und kann beispielsweise ein Sollwert oder vordefinierter Wert sein, der der Auswerteeinheit vorliegt oder von der Auswerteeinheit empfangen wird. So kann im Falle eines EVs am Stecker oder am Gegenstecker beispielsweise ein Sollwert für die Ladespannung relativ zum Referenzpotential eingestellt werden. Dieser Sollwert kann dann zur Berechnung der Temperatur im Kontaktpunkt verwendet werden.
Hierin wird unter einer Ausgabeeinheit eine Einheit verstanden, die ermöglicht, dass Signale oder Daten, hier das Stecker-Potential und/oder das Gegenstecker-Potential, vom Steckverbinder gesendet oder ausgegeben werden, also eine Kommunikation / Interaktion des Steckverbinders mit seiner ‚Außenwelt‘ ermöglichen.
Die Auswerteeinheit umfasst einen entsprechenden Eingang zum Empfangen der Potentialwerte. Wird nur das Stecker-Potential oder das Gegenstecker-Potentials empfangen, kann die Auswerteeinheit beispielsweise ein Referenzpotential bereitstellen.
Entsprechend eines zweiten Beispiels, das ähnlich der Modifikation des ersten Beispiels ist, umfass der Steckverbinder den Stecker-Abgriff zum Abgreifen eines Stecker-Potentials am Stecker-Kontaktelement, und einen Gegenstecker-Kontaktfühler zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials des Gegenstecker-Kontaktelements.
Somit kann die Potentialdifferenz zwischen dem Stecker-Potential und dem Gegenstecker-Potential am Steckverbinder bestimmt werden. Aus der bestimmten Potentialdifferenz kann ferner die Temperatur des Kontaktpunkts bestimmt werden. Es gibt also zwei gemessene Werte, das Stecker-Potential und das Gegenstecker-Potential, die bestimmt oder ermittelt werden, und daraus wird die Temperatur des Kontaktpunkts bestimmt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da beide gemessenen Potentiale von Steckverbinder bestimmt werden und somit besonders genau die Potentialdifferenz bestimmt werden kann.
Entsprechend eines drittens Beispiels, zusätzlich zum ersten oder zweiten Beispiel, umfasst der Gegenstecker-Kontaktfühlers ein Kopfteil zum lösbaren Kontaktieren des Gegenstecker-Kontaktelements, das Kopfteil zum Abgreifen des Gegenstecker-Potentials. Somit kann besonders genau die Potentialdifferenz bestimmt werden, da die Potentiale direkt ohne ein Referenzpotential verglichen werden können. Ferner ermöglicht ein Kopfteil, dass nur der Steckverbinder verändert werden muss, um die Potentialdifferenz zu bestimmen. Der Gegenstecker kann dabei unverändert bleiben.
Entsprechend eines vierten Beispiels, zusätzlich zum dritten Beispiel, weist das Kopfteil ein Federelement, ein Schleifelement, Bürstenelement oder ein Verspannungselement auf.
Hierin ist ein Federelement eine Element, vorzugsweise ein metallisches Bauteil, das sich im praktischen Gebrauch ausreichend elastisch verformen lässt. Die elastische Verformung von Federn ist meistens eine Biegung oder eine Torsion. Somit ermöglicht die Feder einen sicheren Kontakt, der auch lösbar ist.
Hierin wird unter einem Schleifelement (auch Schleifkontakt oder gleitender Kontakt) ein Element bezeichnet, das zur Kontaktierung bewegter Teile dient. Es können Paarungen aus Kupfer-/Kupferlegierungen und Graphit sowie auch Paarungen aus Edelmetallen oder Kohlebürsten verwendet werden. Paarung aus Kupfer und Graphit können vorteilhaft bei hohen Spannungen sein, während Edelmetalle bei sehr kleinen Leistungen und Signalübertragungen vorteilhaft sein können.
Eine Form des Schleifelements ist das Bürstenelement, das zum Beispiel eine Kohlebürste aufweist.
Hierin wird unter einem Verspannungselement, auch als Federkraftklemme bezeichnet, ein Element bezeichnet, das in eine Gegenklemme eingeführte wird. Eine Klemme dient in der Elektrotechnik zum lösbaren Anschluss oder der Verbindung von Verspannungselementen wie Drähten, Adern und Leitungen. Im angeklemmten Zustand kann ein dauerhafter, sicherer Kontakt gewährleistet sein.
Entsprechend eines fünften Beispiels, zusätzlich zu jedem des ersten bis vierten Beispiels, umfasst der Steckverbinder ferner eine Auswerteeinheit zur Ermittlung der Potentialdifferenz zwischen dem Stecker-Potential und dem Gegenstecker-Potential. Der Steckverbinder kann somit leichter an die Infrastruktur, beispielsweise an das EV oder eine Ladestruktur, angebunden werden, da nur ein Signalanschluss zu der Potentialdifferenz, der Temperatur oder eines abgeleiteten Werts bereitgestellt werden muss.
Hierin wird unter einer Auswerteeinheit beispielsweise eine Analogeinheit wie eine Spannungsmesseinheit zur Bestimmung oder Ermittlung eine Potentialdifferenz umfassen. Auch kann die Auswerteeinheit eine Digitaleinheit (auch als Prozessoreinheit bezeichnet) umfassen, die zum Beispiel die Temperaturwert aus der Potentialdifferenz bestimmt. Dazu kann die Prozessoreinheit mit einer Werte-Speichereinheit verbunden sein, die vorbestimmte Werte abspeichert, wie den spezifischen Widerstand des Kontaktwerkstoffes ρ und/oder die Wärmeleitfähigkeit des Kontaktwerkstoffes λ. Ferner kann die Prozessoreinheit mit einer Programm-Speichereinheit verbunden sein, die vorbestimmte Routinen zur Berechnung der Temperatur, wie beispielsweise die Formel (1), abspeichert.
Ferner kann die Auswerteeinheit eine Ausgabeeinheit umfassen, die Signale ausgibt, beispielswiese eine Instruktion zur Reduzierung der Leistungsübertragung im Steckerverbinder. Auch eine Unterbrechung ist eine Form der Reduzierung.
Entsprechend eines sechsten Beispiels, zusätzlich zum fünften Beispiel, kann die Auswerteeinheit einen Temperatureingang zum Empfangen einer Stecker-Temperatur am Stecker-Kontaktelement und/oder einer Gegenstecker-Temperatur am Gegenstecker-Kontaktelement aufweisen. Somit kann eine Temperaturmessung, beispielsweise der Temperatur T1, einfach berücksichtigt werden
Entsprechend eines siebten Beispiels, zusätzlich zu jedem des ersten bis sechsten Beispiels, umfasst der Steckverbinder ferner einen Temperatursensor zur Ermittlung einer Stecker-Temperatur. Ein Temperatursensor kann ein elektrisches oder elektronisches Bauelemente umfassen, das ein elektrisches Signal als Maß für die Temperatur liefert. Der Temperatur kann direkt am Stecker-Kontaktelement angeordnet sein oder kann am Stecker angeordnet sein. Das elektrische Signal kann beispielsweise von der Auswerteeinheit im oder einer Auswerteeinheit außerhalb des Steckers empfangen werden.
Entsprechend eines achten Beispiels, zusätzlich zu jedem des ersten bis siebten Beispiels, umfasst der Steckverbinder ferner eine Ausgabeeieinheit oder mehrere Ausgabeeinheiten zur Ausgabe eines Signals. Das Signal kann dabei einen Wert, der auf der Temperatur des Kontaktpunkts, der Potentialdifferenz, des Stecker-Potentials, das Gegenstecker-Potentials, einer Stecker-Temperatur am Stecker-Kontaktelement und einer Gegenstecker-Temperatur am Gegenstecker-Kontaktelement basiert, umfassen. Die Ausgabeeinheit kann das Signal kabelgebunden oder kabellos ausgeben. Das ausgegebene Signal kann beispielweise vom einem EV oder einer Ladeinfrastruktur empfangen werden, wobei der Steckverbinder mit dem EV oder der Ladeinfrastruktur verbindbar ist.
Somit kann eine externe Auswerteeinheit basierend auf dem Signal, das auf eine überhöhte Temperatur im Kontaktpunkt hinweist, die Leistungsübertragung unterbrechen oder die Leistung reduzieren.
Entsprechend eines neunten Beispiels, zusätzlich zu jedem des ersten bis achten Beispiels, ist der Stecker-Abgriff zwischen einer Stecker-Spitze des Stecker-Kontaktelements und dem Kontaktunkt angeordnet. Somit kontaktiert der Stecker-Abgriff das Stecker-Kontaktelement in einem Bereich, in dem kein Strom fließt, wenn der Stecker mit dem Gegenstecker verbunden ist.
Zusätzlich oder alternativ kontaktiert der Gegenstecker-Kontaktfühler das Gegenstecker-Kontaktelement zwischen einer Gegenstecker-Spitze des Gegenstecker-Kontaktelements und dem Kontaktunkt. Somit kontaktiert der Gegenstecker-Kontaktfühler das Stecker-Kontaktelement in einem Bereich, in dem kein Strom fließt, wenn der Stecker mit dem Gegenstecker verbunden ist.
Die Stecker-Spitze ist das Ende des Steckverbinders, das mit dem Gegenstecker-Kontaktelement in Eingriff kommt. Die Gegenstecker-Spitze ist das Ende des Gegensteckverbinders, das mit dem Stecker-Kontaktelement in Eingriff kommt.
Eine derartige Messung ermöglicht, dass die Potentialdifferenz offsetfrei gemessen werden kann. Andernfalls muss in der Berechnung der Temperatur ein Offset berechnet werden, der aus dem übertragenen Strom im Steckverbinder und einem Widerstand des Stecker-Kontaktelements und/oder des Gegenstecker-Kontaktelements basiert.
Entsprechend eines zehnten Beispiels, zusätzlich zu jedem des ersten bis neunten Beispiels, umfasst das Stecker-Kontaktelement einen Pin und der Stecker-Abgriff ist im Pin geführt. Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung des Stecker-Abgriffs. Fernere ermöglicht diese Anordnung, dass das Stecker-Potential in einem Bereich gemessen wird, in dem kein Strom fließt, wenn der Stecker mit dem Gegenstecker verbunden ist.
Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn Fahrzeugseitig gemessen werden muss und der Pin fahrzeugseitig bereitgestellt wird. Eine Anwendung ergibt sich besonders in Märkten wie EU und US, die normieren, dass der Pin fahrzeugseitig angeordnet ist.
Entsprechend einer alternative des zehnten Beispiels, zusätzlich zu jedem des ersten bis neunten Beispiels, umfasst das Stecker-Kontaktelement eine Buchse und der Gegenstecker- Kontaktfühler wird durch eine Öffnung in der Buchse geführt wird. Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung des Gegenstecker- Kontaktfühlers. Fernere ermöglicht diese Anordnung, dass das Gegenstecker-Potential in einem Bereich gemessen wird, in dem kein Strom fließt, wenn der Stecker mit dem Gegenstecker verbunden ist.
Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn Fahrzeugseitig gemessen werden muss und die Buchse fahrzeugseitig bereitgestellt wird. Eine Anwendung ergibt sich besonders in Märkten wie JP und CN die normieren, dass die Buchse fahrzeugseitig angeordnet ist.
Entsprechend eines elften Beispiels, zusätzlich zu jedem des ersten bis zehnten Beispiels, umfasst der Steckverbinder ferner eine Potentialtrennung. Die Potentialtrennung dient zur galvanischen Trennung eines Hochspannungs-Stromkreises von einem Niederspannungs-Stromkreis. Im Hochspannungs-Stromkreis wird das Stecker-Potential abgegriffen und das Gegenstecker-Potential bestimmt. Im Niederspannungs-Stromkreis findet die Auswertung der Potentialdifferenz statt. Unter Potentialtrennung (auch galvanische Entkopplung oder galvanischer Trennung) versteht man das Vermeiden der elektrischen Leitung zwischen zwei Stromkreisen, zwischen denen Leistung oder Signale ausgetauscht werden sollen.
Die galvanische Trennung umfasst üblicherweise zugleich eine nicht-elektrische Kopplung. Zur Leistungs- oder Signalübertragung können verschiedene Bauelemente wie Trennverstärker, Transformatoren, Kondensatoren, Optokoppler, Lichtwellenleiter oder Relais verwendet werden.
Insbesondere kann ein Optokoppler, ein Bauelement der Optoelektronik, verwendet werden. Der Optokoppler besteht üblicherweise aus einer Leuchtdiode (LED) oder Laserdiode (LD) als optischem Sender und einer Photodiode oder einem Fototransistor als optischem Empfänger. Das Sende- und das Empfängerbauelement sind untereinander optisch gekoppelt in einem von außen lichtundurchlässigen Gehäuse untergebracht.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur eines Kontaktpunkts eines Steckverbinders, der Steckverbinder zum elektrischen Kontaktieren eines Stecker-Kontaktelements mit einem Gegenstecker-Kontaktelement eines Gegensteckers am Kontaktpunkt. Für die Beschreibung des Steckverbinders, des Stecker-Kontaktelements, des Gegenstecker-Kontaktelements und des Kontaktpunkts wird auf obige Beschreibung verwiesen.
Insbesondere kann es sich hierbei um ein computerimplementiertes Verfahren handeln.
Entsprechend eines zwölften Beispiels, in dem ein Steckverbinder nach jedem des ersten bis elften Beispiels verwendet werden kann, umfasst das Verfahren:

Empfangen, von einem Stecker-Abgriff, eines Stecker-Potentials des Stecker-Kontaktelements,
Empfangen, von einem Gegenstecker-Kontaktfühler, eines Gegenstecker-Potentials des Gegenstecker-Kontaktelements,
Bestimmen, durch eine Auswerteeinheit, basierend auf dem Stecker-Potential und dem Gegenstecker-Potential, die Temperatur des Kontaktpunkts.

Für die Beschreibung des Stecker-Abgriffs, des Gegenstecker-Kontaktfühlers, und der Auswerteeinheit, wird auf obige Beschreibung verwiesen.
Entsprechend eines dreizehnten Beispiels, zusätzlich zum zwölften Beispiel, kann das Verfahren ferner umfassen:

Bestimmen, durch die Auswerteeinheit, ob die Temperatur des Kontaktpunkts höher als eine Grenztemperatur ist.

Insbesondere kann die Auswerteeinheit eine Übertemperatur durch den Vergleich der Temperatur des Kontaktpunkts mit einer Grenztemperatur, die eine vordefinierten oder vorbestimmen Temperatur ist, ermitteln.
Entsprechend eines vierzehnten Beispiels, zusätzlich zum dreizehnten Beispiel, kann das Verfahren ferner umfassen:

Anweisung zur Reduzierung der Leistungsübertragung des Steckers, wenn die Temperatur des Kontaktpunkts höher als eine Grenztemperatur ist.

Die Anweisung kann zum Beispiel durch die Auswerteeinheit erfolgen. Hierin kann eine Reduzierung auch eine sofortige oder zeitversetzte Unterbrechung der Leistungsübertragung beinhalten.
Entsprechend eines fünfzehnten Beispiels, zusätzlich zum zwölften bis vierzehnten Beispiel, kann das Verfahren ferner umfassen:

Empfangen, von einem Temperatursensor, einer Offsettemperatur des Stecker-Kontaktelements und/oder des Gegenstecker-Kontaktelements, und
Ermitteln der Temperatur des Kontaktpunkts basierend auf der Potentialdifferenz und der Offsettemperatur.

Somit kann besonders genau die Temperatur im Kontaktpunkt bestimmt werden.
Entsprechend eines sechszehnten Beispiels, zusätzlich zum zwölften bis fünfzehnten Beispiel, kann das Verfahren ferner umfassen:

Empfangen, von einer Speichereinheit, eines vorbestimmten Werts zur Ermittlung einer Offsetspannung, und
wobei die Temperatur des Kontaktpunkts auf der Potentialdifferenz und der Offsetspannung ermittelt wird.

Somit kann, selbst wenn im Stromführenden Bereich die Potentiale abgegriffen werden, die Temperatur im Kontaktpunkt genau bestimmt werden.
Entsprechend eines siebzehnten Beispiels, zusätzlich zum sechszehnten Beispiel, kann die Offsetspannung auf einem vorbestimmten Widerstand und einer Stromstärke basieren, wobei die Stromstärke von einem Steuergerät empfangen wird.
Somit kann die Temperatur besonders genau bestimmt werden.
Die Vorrichtung, also der Steckverbinder, und das Verfahren zur Bestimmung der Temperatur ergänzen sich gegenseitig. Um die Darstellung zu straffen, werden nicht alle Merkmale, die bei der Beschreibung der Vorrichtung erwähnt wurden, auch bei der Beschreibung des Verfahrens wiederholt. Merkmale der Vorrichtung beschreiben aber auch das Verfahren und umgekehrt und können zur weiteren Beschreibung der Vorrichtung und des Verfahrens herangezogen werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese anhand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und gleichen Bauteilbezeichnungen versehen. Weiterhin können auch einige Merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Es zeigen:

1 ein Beispiel für einen Steckverbinder;
2 Schnittansicht eines Steckverbinders mit einem Gegenstecker-Kontaktfühler entsprechend eines ersten Beispiels;
3 Schnittansicht eines Steckverbinders mit einem Gegenstecker-Kontaktfühler entsprechend eines zweiten Beispiels;
4 Stecker-Abgriff entsprechend eines ersten Beispiels;
5 Schnittansicht eines Steckverbinders mit einer Anordnung eines Stecker Abgriffs und eines Gegenstecker-Kontaktfühlers entsprechend eines ersten Beispiels;
6 Schnittansicht eines Steckverbinders mit einer Anordnung eines Stecker Abgriffs und eines Gegenstecker-Kontaktfühlers entsprechend eines zweiten Beispiels;
7 Schnittansicht eines Steckverbinders mit einem Gegenstecker-Kontaktfühler entsprechend eines dritten Beispiels;
8 Schnittansicht eines Steckverbinders mit einem Stecker-Abgriff entsprechend eines zweiten Beispiels;
9 Schnittansicht eines Steckverbinders mit einem Gegenstecker-Kontaktfühler entsprechend eines vierten Beispiels;
10 Schnittansicht eines Steckverbinders mit einem Gegenstecker-Kontaktfühler entsprechend eines fünften Beispiels; und
11 Blockdiagramm einer Auswerteeinheit.

Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe der Figuren beschrieben. 1 zeigt einen Steckverbinder 100 zur Bestimmung einer Temperatur eines Kontaktpunkts. Der Steckverbinder dient zum kontaktieren eines Gegensteckers 200.
Der Steckverbinder 100 umfasst ein Stecker-Kontaktelement, das durch ein Stecker-Schutzgehäuse verdeckt sein kann. Ferne kann der Steckverbinder 100 einen Stecker-Abgriff zum Abgreifen eines Stecker-Potentials V1 am Stecker-Kontaktelement umfassen. Ferner kann der Steckverbinder einen Temperatursensor 150 zur Ermittlung einer Stecker-Temperatur TS umfassen. Der Temperatursensor 150 kann im Stecker-Schutzgehäuse oder am Stecker-Kontaktelement angeordnet sein.
Der Gegenstecker 200 umfasst ein Gegenstecker-Kontaktelement, das durch ein Gegenstecker-Schutzgehäuse verdeckt sein kann. Ferner kann der Gegenstecker 200 einen Gegenstecker-Kontaktfühler zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials V2 des Gegenstecker-Kontaktelements umfassen. Ferner kann der Gegenstecker 200 einen Temperatursensor 250 zur Ermittlung einer Gegenstecker-Temperatur TG umfassen. Der Temperatursensor 250 kann im Gegenstecker-Schutzgehäuse oder am Gegenstecker-Kontaktelement angeordnet sein.
Ferner umfasst der Steckverbinder 100 einer Ausgabeeieinheit zur Ausgabe des Stecker-Potentials V1 und eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Stecker-Temperatur TS. Nicht gezeigt ist, dass der Steckverbinder 100 jeweils eine Ausgabeeieinheit zur Ausgabe der Temperatur des Kontaktpunkts, eines Gegenstecker-Potentials oder einer Gegenstecker-Temperatur umfassen kann.
Ferner umfasst der Gegensteckverbinder 200 einer Ausgabeeieinheit zur Ausgabe des Gegenstecker-Potentials V2 und eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Gegenstecker-Temperatur TG. Nicht gezeigt ist, dass der Gegensteckverbinder jeweils eine Ausgabeeieinheit zur Ausgabe der Temperatur des Kontaktpunkts, eines Stecker-Potentials oder einer Stecker-Temperatur umfassen kann.
Die Ausgabeeinheiten geben die Signale an eine Auswerteeinheit 300 aus. Hier ist die Auswerteeinheit außerhalb des Steckverbinders 100 und außerhalb des Gegensteckverbinders 200 gezeigt. Die Auswerteeinheit 300 kann aber auch beispielsweise im Steckverbinder angeordnet sein.
Die Auswerteeinheit 300 kann eine Potentialdifferenz U zwischen dem Stecker-Potential V1 und dem Gegenstecker-Potential V2 bestimmen. Basierend auf der Potentialdifferenz U kann nach der Formel (1) $T_{C o n t a c t} = \frac{U^{2}}{8 ρ λ} + T_{1}$
die Temperatur T_Contact des Kontaktpunkts ermittelt werden. Hierbei ist T₁ die Temperatur in einem entfernten Punkt im Kontaktstück, also beispielsweise TS oder TG, U die Engespannung zwischen der Kontaktfläche und diesem entfernten Punkt, hier also die Potentialdifferenz ermittelt aus V1 und V2, ρ der spezifischen Widerstand des Kontaktwerkstoffes und λ die Wärmeleitfähigkeit des Kontaktwerkstoffes. Es ergibt sich also vorteilhafterweise, dass der zumindest eine Temperatursensor dort angeordnet ist, wo auch die Spannung abgegriffen wird.
2 zeigt eine Schnittansicht einer Steckverbindung umfassend dem Stecker-Kontaktelement 110 des Steckverbinders und den Gegenstecker 200.
Der Stecker-Kontaktelement 110 ist ein männlicher Teil in der Form eines Pins, der mit dem Gegenstecker-Kontaktelement 210, ein weibliches Teil in der Form einer Buchse, in Steckkontakt kommt. Insbesondere umfasst hier das Gegenstecker-Kontaktelement 210 eine Federelement 220 zum elektrischen Kontaktieren des Stecker-Kontaktelements 110. Ferner können sowohl der Steckverbinder und der Gegenstecker ein Gehäuse aufweisen, wie das Gegenstecker-Gehäuse 230.
Der Steckverbinder umfasst einen Gegenstecker-Kontaktfühler 170 zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials V2 des Gegenstecker-Kontaktelements 210. Hier ist der Gegenstecker-Kontaktfühler 170 am Stecker-Kontaktelement 110 befestigt, wobei zwischen dem Gegenstecker-Kontaktfühler 170 und Stecker-Kontaktelement 110 eine Isolierschicht 180 vorgesehen ist. Der Gegenstecker-Kontaktfühler 170 ist über eine Ausgabeeinheit, hier die Messleitung 190, mit einer in 2 nicht gezeigten Auswerteeinheit verbunden.
Der Gegenstecker-Kontaktfühler 170 hat hier als Kopfteil ein Schleifkontakt, der an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten des Stecker-Kontaktelements 110 senkrecht zur Steckrichtung hervorragt. Vorteilhafterweise ist der Gegenstecker-Kontaktfühler 170 als Ringelement ausgebildet.
3 ist ähnlich zu 2. Im Unterschied zu 2 ist das Kopfteil in 3 des Gegenstecker-Kontaktfühlers 171 ein Bürstenelement, das an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten des Stecker-Kontaktelements senkrecht zur Steckrichtung hervorragt. Vorteilhafterweise ist der Gegenstecker-Kontaktfühler 171 als Ringelement ausgebildet.
2 und 3 zeigen Möglichkeiten für einen Gegenstecker-Kontaktfühler, der ein Kopfteil zum lösbaren Kontaktieren des Gegenstecker-Kontaktelements umfasst. Dieses Kopfteil dient zum Abgreifen des Gegenstecker-Potentials. Insbesondere kann das Kopfteil in nicht gezeigten Ausführungsformen auch ein Federelement oder ein Verspannungselement aufweisen.
Nicht gezeigt ist in 2 und 3 der Stecker-Abgriff. Das Stecker-Potential kann beispielsweise von außen am Pin abgegriffen werden.
4 zeigt das Stecker-Kontaktelements 110 des Steckverbinders, wobei das Stecker-Kontaktelement 110 als Pin geformt ist und der Stecker-Abgriff im Pin geführt wird. Insbesondere umfasst der Stecker-Abgriff eine Mess-Spitze 160 und eine Messleitung 162, wobei eine Isolierung 164 zwischen Messleitung 162 und Stecker-Kontaktelement 110 vorgesehen ist.
5 zeigt den Stromfluss 400 vom Steckverbinder 100 zum Gegenstecker 200, den Ort des Abgriffs des Gegenstecker-Potentials V2, das mit einem Gegenstecker-Kontaktfühler wie beispielsweise in 2 und 3 beschrieben abgegriffen wird, und den Ort des Abgriffs des Stecker-Potentials V1, das mit einem Stecker-Kontaktfühler wie beispielsweise in 4 beschrieben, abgegriffen wird.
Wie in 2 bis 5 gezeigt, werden das Stecker-Potential V1 und das Gegenstecker-Potential V2 in Bereichen abgegriffen, in denen der Strom nicht im Stecker-Kontaktelement 110 bzw. im Gegenstecker-Kontaktelement 210 fließt. Insbesondere ist der Stecker-Abgriff zwischen einer Stecker-Spitze 101 des Stecker-Kontaktelements und dem Kontaktunkt 410 angeordnet. Ferner ist der Gegenstecker-Kontaktfühler zwischen einer Gegenstecker-Spitze 201 des Gegenstecker-Kontaktelements und dem Kontaktunkt 410 angeordnet. Die Stecker-Spitze 101 wird in die Gegenstecker-Spitze 201 eingeführt.
Durch diese Anordnung ist es möglich die Temperatur nach Formel (1) zu berechnen. Insbesondere muss nicht berücksichtigt werden, dass Stromdurchflossene Bereiche der Kontaktelemente einen Spannungsbeitrag liefern.
6 ist ähnlich der 5, insbesondere der Ort für den Stecker-Abgriff ist anders als in 5. Insbesondere wird das Stecker-Potential V1 zwischen einem Stecker-Ende 102 des Stecker-Kontaktelements und dem Kontaktunkt 410 abgegriffen. in diesem Bereich fließt der Strom I durch das Stecker-Kontaktelement 110. Wird berücksichtigt, dass das Stecker-Kontaktelement einen endlichen Widerstand R_stecker hat, kann dies nach U_offset = R_stecker * I in Formel (1) berücksichtigt werden. Es ergibt sich: $T_{C o n t a c t} = \frac{{(U + U o f f s e t)}^{2}}{8 ρ λ} + T_{1}$
Hierbei ist es möglich, die Stromstärke I zu messen, aus einem Sollwert abzuleiten oder mit einem vordefinierten Maximalwert zu schätzen.
Somit ist es in beiden Beispielen möglich, aus der Potentialdifferenz U zwischen dem Stecker-Potential V1 und dem Gegenstecker-Potential V2 die Temperatur des Kontaktpunkts über Formel (1) oder Formel (2) zu bestimmen.
Ferner, wie in 5 und 6 gezeigt, wird das Stecker-Potential V1 und das Gegenstecker-Potential V2 an einen Trennverstärker 310 ausgegeben. Nicht gezeigt ist, dass vor dem Trennverstärker 310 noch ein Verstärker vorgesehen sein kann. Für die Spannungsversorgung dieses Verstärkers kann noch ein Transformator vorgesehen sein.
Der Trennverstärker ist ein Beispiel zur galvanischen Potentialtrennung zwischen einem Hochspannungs-Stromkreis mit Klemmpunkten 1 und 2 zum Abgreifen des Stecker-Potentials V1 und zum Bestimmen des Gegenstecker-Potentials V2. Die galvanische Potentialtrennung, hier der Trennverstärker 310, hat Klemmpunkte 3 und 4, die mit einem Niederspannungs-Stromkreis verbunden sind. Der Niederspannungs-Stromkreis dient zur Auswertung der Potentialdifferenz. Der Niederspannungs-Stromkreis kann beispielsweise ein Spannungsmessgerät 320 umfassen.
Als Eingang eines solchen Trennverstärkers oder Isolationsverstärkers kann hier das Stecker-Potential V1 und das Gegenstecker-Potential V2, also die Potentialdifferenz U sein. Der Ausgang kann jedes Signal f(U) liefern, beispielsweise eine abgeleitete Größe wie Spannung, Strom, Frequenz oder ähnliches. Ein Optokoppler ist ein Beispiel für einen Trennverstärker.
Die galvanische Potentialtrennung kann im Steckverbinder 100 oder außerhalb des Steckverbinders 100 vorgesehen sein. Die galvanische Potentialtrennung kann in der Auswerteeinheit 300 integriert sein. Andererseits kann die galvanische Potentialtrennung separat von der Auswerteeinheit 300 vorgesehen sein. Beispielsweise können die Klemmpunkte 3 und 4 eine Niederpotential-Ausgabeeinheiten sein, die mit einer Auswerteeinheit 300 verbindbar sind.
Das Spannungsmessgerät 320 kann im Steckverbinder 100 oder außerhalb des Steckverbinders 100 vorgesehen sein. Das Spannungsmessgerät 320 kann in der Auswerteeinheit 300 integriert sein. Andererseits kann das Spannungsmessgerät separat von der Auswerteeinheit 300 vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Spannungsmessgerät 320 eine Potentialdifferenz-Ausgabeeinheit umfassen, die mit einer Auswerteeinheit 300 verbindbar ist.
2 bis 6 zeigen Lösungen, bei denen das Stecker-Kontaktelement 110 des Steckverbinders 100 ein Pin ist. 7 bis 9 zeigen Lösungen, bei denen das Stecker-Kontaktelement 110' des Steckverbinders 100' eine Buchse ist.
7 zeigt eine Schnittansicht einer Steckverbindung umfassend das Stecker-Kontaktelement 110' des Steckverbinders 100' und das Gegenstecker-Kontaktelement 210' des Gegensteckers.
Das Stecker-Kontaktelement 110' ist ein weiblicher Teil in der Form einer Buchse, das mit dem Gegenstecker-Kontaktelement 210', ein männliches Teil in der Form eines Pins, in Steckkontakt kommt. Insbesondere umfasst hier das Stecker-Kontaktelement 110' eine Federelement 120' zum elektrischen Kontaktieren des Stecker-Kontaktelements 210'. Ferner können sowohl der Steckverbinder und der Gegenstecker ein Gehäuse aufweisen, wie das Stecker-Gehäuse 130'.
Der Steckverbinder umfasst Gegenstecker-Kontaktfühler 170' zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials des Gegenstecker-Kontaktelements 210'. Hier ist der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' am Stecker-Kontaktelement 110' befestigt, wobei zwischen dem Gegenstecker-Kontaktfühler 170' und Stecker-Kontaktelement 110' eine Isolierschicht 180' vorgesehen ist. Der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' ist über eine Ausgabeeinheit, hier die Messleitung 190', mit einer nicht gezeigten Auswerteeinheit verbunden.
Der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' hat hier als Kopfteil ein Federkontakt, das an zumindest einer Seite des Stecker-Kontaktelements 110' senkrecht zur Steckrichtung hervorragt. Vorteilhafterweise ist der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' als Stanzbiegeteil gefertigt.
8 zeigt wie 7 eine Schnittansicht einer Steckverbindung umfassend das Stecker-Kontaktelement des Steckverbinders und das Gegenstecker-Kontaktelement des Gegensteckers.
8 zeigt den Stecker-Abgriff, der eine Mess-Spitze 160' und eine Messleitung 162' umfasst. Insbesondere ist eine Isolierung 164' zwischen Messleitung 162' und Stecker-Kontaktelement 110' vorgesehen.
Der Stecker-Abgriff hat hier als Mess-Spitze 160' ein Federkontakt, der an zumindest einer Seite des Stecker-Kontaktelements 110' senkrecht zur Steckrichtung hervorragt. Vorteilhafterweise ist die Mess-Spitze 160' als Stanzbiegeteil gefertigt.
9 zeigt wie 7 eine Schnittansicht einer Steckverbindung umfassend das Stecker-Kontaktelement 110' des Steckverbinders 100' und das Gegenstecker-Kontaktelement 210' des Gegensteckers.
Das Stecker-Kontaktelement 110' in der Form einer Buchse umfasst eine Öffnung 112'. Die Öffnung ist zwischen dem Stecker-Ende 102' der Buchse und dem Kontaktunkt 410 angeordnet. Das Stecker-Ende 102' liegt einer Stecker-Spitze 101' gegenüber, wobei die Stecker-Spitze 101' die Gegenstecker-Spitze 201' aufnimmt.
Wie in 7 umfasst der Steckverbinder der 9 einen Gegenstecker-Kontaktfühler 170' zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials des Gegenstecker-Kontaktelements 210'. Hier ist der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' am Stecker-Kontaktelement 110' befestigt, wobei zwischen dem Gegenstecker-Kontaktfühler 170' und Stecker-Kontaktelement 110' eine Isolierschicht 180' vorgesehen ist. Der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' ist über eine Ausgabeeinheit, hier die Messleitung 190', mit einer nicht gezeigten Auswerteeinheit verbunden.
Anders als in 7 wird der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' der 9 durch die Öffnung 112' in der Buchse geführt wird. Der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' der 9 hat wie in 7 als Kopfteil ein Federkontakt, das an zumindest einer Seite des Stecker-Kontaktelements 110' senkrecht zur Steckrichtung hervorragt. Vorteilhafterweise ist der Gegenstecker-Kontaktfühler 170' als Stanzbiegeteil gefertigt. Nicht gezeigt sind hier Ausführungsformen, bei denen der Gegenstecker-Kontaktfühler ein Bürstenelement, ein Gleitelement oder ein Verspannungselement sind. Die Öffnung ermöglicht, dass der Stromfluss offsetfrei gemessen werden kann und die Formel (1) Anwendung findet.
10 zeigt eine weitere Alternative. Der Stecker-Abgriff, wie in 8 gezeigt, muss nicht notwendigerweise ein Federelement sein. Der Stecker-Abgriff kann auch als unlösbarer Kontakt 161' vorgesehen sein. Unlösbar mein hierbei eine permanente Verbindung, die nicht durch den Benutzer zu lösen ist, ohne den Steckverbinder zu zerstören. Die Verwendung einer Feder kann für einen flexiblen Montageprozess von Vorteil sein. Ein unlösbarer Kontakt 161' kann stabiler sein.
Ein Blockdiagramm mit einer Auswerteeinheit 300 ist in 11 gezeigt. Die Auswerteeinheit empfängt das Stecker-Potential V1 und das Gegenstecker-Potential V2. Die Potentialdifferenz hängt vom Widerstand 411 am Kontaktpunkt ab.
Die Auswerteeinheit 300 umfasst ein Analogbauteil 302. Das Analogbauteil kann die oben beschriebene galvanischen Potentialtrennung 310 und das Spannungsmessgerät 320 umfassen. Das Analogbauteil 302 dient dazu, die Potentialdifferenz U auszugeben. Das Analogbauteil kann auch außerhalb der Auswerteeinheit 300 vorgesehen sein, also beispielsweise im Steckverbinder.
Die Auswerteeinheit 300 umfasst ein Digitalbauteil 304. Das Digitalbauteil 304 kann eine Recheneinheit, beispielsweise einen Mikroprozessor, umfassen. Das Digitalbauteil 304 empfängt die Potentialdifferenz U und ermittelt beispielsweise eine Temperatur im Kontaktpunkt. Das Digitalbauteil 304 dient dazu, ein Signal auszugeben, das von der Temperatur im Kontaktpunkt abhängt. Das Signal kann beispielsweise die Temperatur im Kontaktpunkt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Signal eine Anweisung an eine nicht gezeigte Versorgungseinheit umfassen, so dass die übertrage Leistung durch den Steckverbinder gedrosselt wird. Das Digitalbauteil 302 kann auch außerhalb der Auswerteeinheit 300 vorgesehen sein, beispielsweise im Fahrzeug oder der Ladesäule.
Die Auswerteeinheit 300 kann ferner eine Empfangseinheit 306 umfassen. Die Empfangseinheit 306 kann dazu dienen, einen Wert zu empfangen, der den Ist-Wert oder Soll-Wert des Stromflusses I angibt. Ferner kann die Empfangseinheit 306 Temperaturwerte von Temperatursensoren empfangen, die die Temperatur TS oder TG der Kontaktelemente angeben. Sollte das Analogbauteil nicht das Stecker-Potential V1 oder das Gegenstecker-Potential V2 direkt über einen Abgriff erhalten, kann die Empfangseinheit 306 einen entsprechenden Wert empfangen und für das Analogbauteil das Potential erzeugen. Die Empfangseinheit 306 kann auch außerhalb der Auswerteeinheit 300 vorgesehen sein.
Die Auswerteeinheit 300 umfasst ein Ausgabeeinheit 308. Die Ausgabeeinheit 308 kann das Signal, erzeugt durch die Digitaleinheit 304 und/oder einen abgeleiteten Wert, der durch die Analogeinheit 302 ermittelt wird, und/oder das Stecker-Potential V1, und/oder das Gegenstecker-Potential V2, und/oder Werte der Empfangseinheit, wie TS, TG, I, direkt ausgeben.
Durch die Auswerteeinheit 300 ist es möglich die Temperatur eines Kontaktpunkts eines Steckverbinders zu bestimmen.
Das Verfahren, das von der Auswerteeinheit oder Teilen der Auswerteeinheit ausgeführt wird, umfasst,

• Empfangen, von einem Stecker-Abgriff über eine Analogeinheit 302, eines Stecker-Potentials V1 des Stecker-Kontaktelements,
• Empfangen, von einem Gegenstecker-Kontaktfühler über eine Analogeinheit 302, eines Gegenstecker-Potentials V2 des Gegenstecker-Kontaktelements, und
• Bestimmen, durch eine Digitaleinheit 304, basierend auf dem Stecker-Potential und dem Gegenstecker-Potential, der Temperatur des Kontaktpunkts.

Insbesondere kann das Verfahren ferner umfassen:

• Empfangen, von einem Temperatursensor über die Empfangseinheit 306, einer Offsettemperatur des Stecker-Kontaktelements TS und/oder des Gegenstecker-Kontaktelements TG, und
• Ermitteln, durch die Digitaleinheit 304, der Temperatur des Kontaktpunkts basierend auf der Potentialdifferenz und der Offsettemperatur.

Insbesondere kann das Verfahren ferner umfassen:

• Empfangen, von einer Speichereinheit, eines vorbestimmten Werts, beispielsweise R_Stecker oder U_Offset, zur Ermittlung einer Offsetspannung, und
• Ermitteln, durch die Digitaleinheit 304, der Temperatur des Kontaktpunkts basierend auf der Potentialdifferenz und der Offsetspannung.

Ferner kann das Verfahren ferner umfassen:

• Empfangen, über die Empfangseinheit 306, einer Stromstärke I, und
• Ermitteln der Offsetspannung aus einem vorbestimmten Widerstand und der empfangenen Stromstärke I.

Insbesondere kann das Verfahren ferner umfassen:

• Ausgeben, über die Ausgabeeinheit 308, eines Signals aus dem die Temperatur des Kontaktpunkts bestimmbar ist.

Bezugszeichenliste:

100, 100': Steckverbinder
101, 101': Stecker-Spitze
102': Stecker-Ende
110, 110': Stecker-Kontaktelement
112': Öffnung
120': Federelement
130': Stecker-Gehäuse
150, 250: Temperatursensor
160, 160', 161': Stecker-Abgriff, Mess-Spitze
162, 162': Messleitung
164, 164': Isolierung
170, 171, 170': Gegenstecker-Kontaktfühler
180, 180': Isolierschicht
190, 190': Messleitung
V1: Stecker-Potential
TS: Stecker-Temperatur
200: Gegenstecker
201: Gegenstecker-Spitze
210, 210': Gegenstecker-Kontaktelement
220: Federelement
230: Gegenstecker-Gehäuse
V2: Gegenstecker-Potential
TG: Gegenstecke-Temperatur
U: Potentialdifferenz
300: Auswerteeinheit
302: Analogbauteil
304: Digitalbauteil
306: Empfangseinheit
308: Ausgabeeinheit
310: Trennverstärker
320: Spannungsmessgerät
400: Stromfluss
410: Kontaktunkt

Claims

Steckverbinder (100) mit einer Ausgabeeinheit (308) zum Verbinden mit einer Auswerteeinheit (300) zur Bestimmung einer Temperatur (T_Contact) eines Kontaktpunkts, der Steckverbinder (100) umfasst: Stecker-Kontaktelement (110, 110') zum elektrischen kontaktieren des Steckverbinders (100) mit einem Gegenstecker-Kontaktelement (210) eines Gegensteckers (200) am Kontaktpunkt, Stecker-Abgriff (160, 160') zum Abgreifen eines Stecker-Potentials (V1) am Stecker-Kontaktelement (110, 110'), Gegenstecker-Kontaktfühler (170, 170') zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials (V2) des Gegenstecker-Kontaktelements (210), wobei die Auswerteeinheit (300) aus einer Potentialdifferenz (U) zwischen dem Stecker-Potential (V1) und dem Gegenstecker-Potential (V2) die Temperatur (T_Contact) des Kontaktpunkts bestimmbar ist.
Steckverbinder (100) nach Anspruch 1, wobei der Gegenstecker-Kontaktfühler (170, 170') ein Kopfteil zum lösbaren Kontaktieren des Gegenstecker-Kontaktelements (210) umfasst, das Kopfteil zum Abgreifen des Gegenstecker-Potentials (V2).
Steckverbinder (100) nach Anspruch 2, wobei das Kopfteil ein Federelement (170'), ein Schleifelement (170), ein Bürstenelement (171) oder ein Verspannungselement aufweist.
Steckverbinder (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend die Auswerteeinheit (300) zur Ermittlung der Potentialdifferenz (U) zwischen dem Stecker-Potential (V1) und dem Gegenstecker-Potential (V2).
Steckverbinder (100) nach Anspruch 4, wobei die Auswerteeinheit (300) einen Eingang (306) zum Empfangen eines Wertes der Stromstärke (I) durch das Stecker-Kontaktelement (110, 110'), einer Stecker-Temperatur (TS) am Stecker-Kontaktelement (110, 110') und/oder einer Gegenstecker-Temperatur (TG) am Gegenstecker-Kontaktelement (210) aufweist.
Steckverbinder (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Temperatursensor (150, 250) zur Ermittlung einer Stecker-Temperatur und/oder einer Gegenstecker-Temperatur.
Steckverbinder (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Ausgabeeieinheit (308) zur Ausgabe eines Signals, wobei das Signal zumindest auf der Temperatur des Kontaktpunkts, der Potentialdifferenz (U), dem Stecker-Potential (V1), dem Gegenstecker-Potential (V2), einer Stecker-Temperatur (TS) am Stecker-Kontaktelement (110, 110') und einer Gegenstecker-Temperatur (TG) am Gegenstecker-Kontaktelement (210) basiert.
Steckverbinder (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stecker-Abgriff (160, 160') zwischen einer Stecker-Spitze (101) des Stecker-Kontaktelements (110, 110') und dem Kontaktunkt angeordnet ist und/oder wobei der Gegenstecker-Kontaktfühler (170, 170') zwischen einer Gegenstecker-Spitze (201) des Gegenstecker-Kontaktelements (210) und dem Kontaktunkt angeordnet ist.
Steckverbinder (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Stecker-Kontaktelement (110) einen Pin umfasst und der Stecker-Abgriff (160) im Pin geführt wird.
Steckverbinder (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Stecker-Kontaktelement (110') eine Buchse umfasst und der Gegenstecker-Kontaktfühler (170') durch eine Öffnung (112') in der Buchse geführt wird.
Steckverbinder (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Potentialtrennung zur galvanischen Trennung eines Hochspannungs-Stromkreises zum Abgreifen des Stecker-Potentials (V1) und zum Bestimmen des Gegenstecker-Potentials (V2) von einem Niederspannungs-Stromkreis, der Niederspannungs-Stromkreis zur Auswertung der Potentialdifferenz (U), insbesondere wobei die Potentialtrennung einen Trennverstärker (310) umfasst.
Steckverbinder (100) mit Ausgabeeinheit (308) zum Verbinden mit einer Auswerteeinheit (300) zum Überwachen einer Temperatur eines Kontaktpunkts, der Steckverbinder (100) umfasst: Stecker-Kontaktelement (110) zum elektrischen kontaktieren des Steckverbinders (100) mit einem Gegenstecker-Kontaktelement (210) eines Gegensteckers (200) am Kontaktpunkt, ferner umfassend: Stecker-Abgriff (160, 160') zum Abgreifen eines Stecker-Potentials (V1) am Stecker-Kontaktelement (110, 110'), und die Ausgabeeinheit (308) zur Ausgabe des Stecker-Potentials (V1) an die Auswerteeinheit (300), die Auswerteeinheit (300) zum Bestimmen der Temperatur des Kontaktpunkts aus dem Stecker-Potential (V1) und einem Gegenstecker-Potential (V2) des Gegensteckers (200); und/oder Gegenstecker-Kontaktfühler (170, 170') zum Bestimmen eines Gegenstecker-Potentials (V2) des Gegenstecker-Kontaktelements (210) und die Ausgabeeinheit (308) zur Ausgabe des Gegenstecker-Potentials (V2) an die Auswerteeinheit (300), die Auswerteeinheit (300) zum Bestimmen der Temperatur des Kontaktpunkts aus dem Gegenstecker-Potential (V2) und einem Stecker-Potential (V1) des Steckers (100).
Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur eines Kontaktpunkts eines Steckverbinders (100), der Steckverbinder (100) zum elektrischen Kontaktieren eines Stecker-Kontaktelements (110, 110') mit einem Gegenstecker-Kontaktelement (210) eines Gegensteckers (200) am Kontaktpunkt, das Verfahren umfassend, Empfangen, von einem Stecker-Abgriff (160, 160'), eines Stecker-Potentials (V1) des Stecker-Kontaktelements (110, 110'), Empfangen, von einem Gegenstecker-Kontaktfühler (170, 170'), eines Gegenstecker-Potentials (V2) des Gegenstecker-Kontaktelements (210), Bestimmen, durch eine Auswerteeinheit (300), basierend auf dem Stecker-Potential (V1) und dem Gegenstecker-Potential (V2), der Temperatur des Kontaktpunkts.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ferner umfasst: Empfangen, von einem Temperatursensor (150, 250), einer Offsettemperatur (T1) des Stecker-Kontaktelements (110, 110') und/oder des Gegenstecker-Kontaktelements (210), und wobei die Temperatur des Kontaktpunkts auf der Potentialdifferenz (U) und der Offsettemperatur (T1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei das Verfahren ferner umfasst, Empfangen, von einer Speichereinheit, eines vorbestimmten Werts (R_Stecker, U_Offset) zur Ermittlung einer Offsetspannung (U_Offset), und wobei die Temperatur des Kontaktpunkts auf der Potentialdifferenz (U) und der Offsetspannung (U_Offset) ermittelt wird; vorzugsweise, wobei die Offsetspannung (U_Offset) auf einem vorbestimmten Widerstand (R_Stecker) und einer Stromstärke (I) basiert, wobei die Stromstärke (I) von einem Steuergerät empfangen wird.