DE112017003854T5

DE112017003854T5 - Leistungsanschluss für lichtbogenlosen Leistungsverbinder

Info

Publication number: DE112017003854T5
Application number: DE112017003854.5T
Authority: DE
Inventors: Zachary Wood Lyon; Jeremy Christian Patterson; Abraham Louis Shocket
Original assignee: TE Connectivity Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2037-08-02
Also published as: US20180034198A1; DE112017003854B4; WO2018025187A1; US10020613B2

Abstract

Ein Leistungsanschluss (112) weist eine Anschlusszunge (170) mit einer Verbindungsfläche auf. Eine schützende Wärmekopplungsbrücke (180) ist benachbart der Anschhlusszunge positioniert und weist einen Überbrückungsleiter (184), ein isolierendes Substrat (186) und eine Überbrückungszone (188) auf. Die Überbrückungszone weist eine Verbindungsfläche (192) auf. Ein variables Widerstandselement (182) ist elektrisch zwischen die Anschlusszunge (170) und den Überbrückungsleiter (184) geschaltet, um einen Nebenschluss bereitzustellen, so dass keine Lichtbogenbildung auftritt, wenn der Leistungsanschluss von dem komplementären Leistungsanschluss getrennt wird. Die Verbindungsfläche der Anschlusszunge (170) lässt sich trennen, bevor die Verbindungsfläche der Überbrückungszone (188) getrennt wird, so dass der Widerstand in dem variablen Widerstandselement nach der Trennung des Hauptleistungsanschlusses von dem komplementären Leistungsanschluss sowie vor der Trennung der Überbrückungszone von dem komplementären Leistungsanschluss ansteigt, so dass der Strom während des Trennungsvorgangs durch den Überbrückungsleiter und das variable Widerstandselement nebengeschlossen wird.

Description

Der vorliegende Gegenstand betrifft im Allgemeinen lichtbogenlose Leistungsverbinder. Kontakte, die beträchtliche Mengen an Strom führen, erzeugen bei ihrer Trennung Lichtbögen. Das Ausmaß an Lichtbogenbeschädigung, welches den Kontakten widerfährt, ist von der körperlichen Struktur derselben, dem Laststrom, der Versorgungsspannung, der Trennungsgeschwindigkeit, den charakteristischen Eigenschaften der Last (resistiv, kapazitiv, induktiv) sowie von weiteren Faktoren abhängig.
Von zukünftigen Systemen in Kraftfahrzeugen wird erwartet, dass diese im Betrieb hohe Spannungen, wie z.B. 48 Volt oder höher, nutzen, um die steigende Menge von elektrischen Lasten bzw. Verbrauchern in Fahrzeugen zu bewältigen. Diese höhere Spannung könnte zum Auftreten von beträchtlichen Lichtbogenschäden bei den derzeitigen Verbindern führen, die für den Betrieb bei 12 Volt ausgelegt sind. Elektrische Verbinder unter Last könnten getrennt werden, beispielsweise während des Betriebs des Fahrzeugs, und somit Lichtbogenbildung verursachen. Herkömmliche elektrische Verbinder zur Verwendung in Kraftfahrzeuganwendungen erfordern entweder, dass der Strom unterbrochen wird, bevor die Kontakte getrennt oder separiert werden, oder dass ein Opfer-Kontaktbereich verwendet wird. Komponenten, die eine Unterbrechung des Stroms gewährleisten, können Schaltungen beinhalten, die den Strom vor der Trennung unterbrechen, wobei diese möglicherweise FET-Komponenten beinhalten oder komplexe Verriegelungseinrichtungen aufweisen können, die eine stufenweise Entriegelung und Trennung vorsehen. Die Kosten, der Platz, die Zuverlässigkeit, die Sicherheit, die Leistungsfähigkeit und die Komplexität dieser herkömmlichen Lösungen machen diese für viele Anwendungen ungeeignet, wobei dies auch für elektrische Systeme in Kraftfahrzeugen gilt.
Es besteht weiterhin ein Bedarf für elektrische Verbinder für Hochspannungs-Anwendungen, die eine Trennung einer stromführenden Verbindung ohne Lichtbogenbildung ermöglichen.
Gelöst wird das Problem durch einen Leistungsanschluss, wie er hierin offenbart ist, für einen elektrischen Verbinder, der zur Verbindung mit einem komplementären Leistungsanschluss eines komplementären elektrischen Verbinders ausgebildet ist. Der Leistungsanschluss weist eine Anschlusszunge auf, die zur elektrischen Kopplung mit einem Leistungsdraht ausgebildet ist. Die Anschlusszunge weist eine Verbindungsfläche auf, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss ausgebildet ist. Eine schützende Wärmekopplungsbrücke ist der Anschlusszunge benachbart angeordnet. Die schützende Wärmekopplungsbrücke weist einen Überbrückungsleiter, ein isolierendes Substrat und eine Überbrückungszone auf. Der Überbrückungsleiter ist auf dem isolierenden Substrat angeordnet. Die Überbrückungszone ist auf dem isolierenden Substrat vorgesehen und mit dem Überbrückungsleiter elektrisch gekoppelt. Die Überbrückungszone weist eine Verbindungsfläche auf, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss ausgebildet ist. Ein variables Widerstandselement ist elektrisch zwischen die Anschlusszunge und den Überbrückungsleiter geschaltet. Das variable Widerstandselement bildet einen Nebenschluss bzw. Shunt, so dass keine Lichtbogenbildung auftritt, wenn der Leistungsanschluss von dem komplementären Leistungsanschluss des komplementären elektrischen Verbinders getrennt wird. Die Verbindungsfläche der Anschlusszunge lässt sich von dem komplementären Leistungsanschluss des komplementären elektrischen Verbinders trennen, bevor die Verbindungsfläche der Überbrückungszone von dem komplementären Leistungsanschluss des komplementären elektrischen Verbinders getrennt wird, so dass der Widerstand in dem variablen Widerstandselement nach der Trennung des Hauptleistungsanschlusses von dem komplementären Leistungsanschluss sowie vor der Trennung der Überbrückungszone von dem komplementären Leistungsanschluss ansteigt und dadurch der Strom während des Trennungsvorgangs durch den Überbrückungsleiter und das variable Widerstandselement nebengeschlossen wird.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:

1 eine perspektivische Frontansicht eines Leistungsverbindersystems, das gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist und einen ersten und einen zweiten elektrischen Verbinder beinhaltet, die miteinander verbunden sowie voneinander getrennt werden können.
2 eine perspektivische Frontansicht des Leistungsverbindersystems, wobei die elektrischen Verbinder in einem getrennten Zustand dargestellt sind.
3 eine Perspektivansicht eines Bereichs des Leistungsverbindersystems unter Darstellung von Leistungsanschlüssen der elektrischen Verbinder in einem getrennten Zustand.
4 eine Perspektivansicht eines Bereichs des Leistungsverbindersystems unter Darstellung der Leistungsanschlüsse in einem verbundenen Zustand.
5 eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs von einem der Leistungsanschlüsse.
6 eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs von einem der Leistungsanschlüsse.
7 eine Schnittdarstellung der Leistungsanschlüsse in einem vollständig verbundenen Zustand.
8 eine Schnittdarstellung der Leistungsanschlüsse in einem teilweise getrennten Zustand.
9 eine Schnittdarstellung der Leistungsanschlüsse in einem Umgehungszustand oder Lichtbogen-Unterdrückungszustand.
10 eine Seitenansicht der Leistungsanschlüsse in einem vollständig getrennten Zustand.
11 eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs eines Leistungsanschlusses, der gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist.
12 eine Draufsicht auf einen schützenden thermischen Koppler des in 11 gezeigten Leistungsanschlusses gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
13 eine Bodenansicht des schützenden thermischen Kopplers.
14 eine Ansicht eines Bereichs des in 11 gezeigten Leistungsanschlusses unter Darstellung eines variablen Widerstandselements.
15 eine Schnittdarstellung der Leistungsanschlüsse in einem vollständig verbundenen Zustand.
16 eine Schnittdarstellung der Leistungsanschlüsse in einem teilweise getrennten Zustand.
17 eine Schnittdarstellung der Leistungsanschlüsse in einem vollständig getrennten Zustand.
18 eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs eines Leistungsanschlusses, der gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist.
19 eine Perspektivansicht eines Bereichs des in 18 gezeigten Leistungsanschlusses gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
20 eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs eines Leistungsanschlusses, der gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist.
21 eine Seitenansicht eines Bereichs des in 20 dargestellten Leistungsanschlusses gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
22 eine Perspektivansicht eines Bereichs des in 20 gezeigten Leistungsanschlusses gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.

1 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines Leistungsverbindersystems 100, das gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist und einen ersten sowie einen zweiten elektrischen Verbinder 102, 104 beinhaltet, die miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können. Jeder der elektrischen Verbinder 102, 104 kann im Folgenden als komplementärer elektrischer Verbinder bezeichnet werden. 2 zeigt eine perspektivische Frontansicht des Leistungsverbindersystems 100, in der der elektrische Verbinder 102 von dem elektrischen Verbinder 104 getrennt dargestellt ist.
Das Leistungsverbindersystem 100 beinhaltet einen Hauptstromkreis 106, der durch die elektrischen Verbinder 102, 104 elektrisch verbunden wird. Bei einer exemplarischen Ausführungsform handelt es sich bei dem Hauptstromkreis 106 um einen Hochspannungs-Stromkreis, wie z.B. einen 48-Volt-Gleichstromkreis; jedoch kann der Hauptstromkreis 106 mit einer beliebigen Spannung in dem System verwendet werden, einschließlich einer höheren Spannung. Der Hauptstromkreis 106 kann in einer Kraftfahrzeuganwendung, wie z.B. in einem Fahrzeug, verwendet werden. Das Leistungsverbindersystem 100 kann bei alternativen Ausführungsformen andere Anwendungen als Kraftfahrzeuganwendungen aufweisen.
Das Leistungsverbindersystem 100 beinhaltet eine Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108, die elektrisch zwischen die elektrischen Verbinder 102, 104 geschaltet ist. Die Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108 schützt die Komponenten des Leistungsverbindersystems 100 vor Schäden aufgrund von Lichtbogenbildung, wenn die elektrischen Verbinder 102, 104 absichtlich oder versehentlich voneinander getrennt werden. Die Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108 gestattet die Trennung der elektrischen Verbinder 102, 104, wenn der Hauptstromkreis 106 eine stromführende Verbindung aufweist, so dass die elektrischen Verbinder 102, 104 während des Betriebs ausgetauscht werden können („Hotswap-Fähigkeit“). Verschiedene Ausführungsformen der Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108 beinhalten einen schützenden Wärmekoppler. Der schützende Wärmekoppler kann ein Element mit variablem Widerstand bzw. ein variables Widerstandselement beinhalten, wie z.B. einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten, der den Widerstand gegenüber dem Strom auf der Basis der Temperatur variiert.
In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem elektrischen Verbinder 104 um einen Sockelverbinder, der zur Anbringung an einer weiteren Vorrichtung, wie z.B. einer Batterie oder einer Energieverteilungseinheit in einem Fahrzeug ausgebildet ist. Der elektrische Verbinder 104 kann im Folgenden auch als Sockelverbinder 104 bezeichnet werden. Der elektrische Verbinder 102 ist dazu ausgebildet, in den Sockelverbinder 104 eingesteckt zu werden. Der elektrische Verbinder 102 bildet somit einen steckerartigen Verbinder und kann daher im Folgenden auch als steckerartiger Verbinder 102 bezeichnet werden.
Der Sockelverbinder 104 weist ein Gehäuse 110 auf, das nachfolgend auch als Sockelgehäuse bezeichnet wird und eine Mehrzahl von Sockel-Leistungsanschlüssen 112 (2) oder einfach Leistungsanschlüssen 112 hält. Die Leistungsanschlüsse 112 sind mit entsprechenden Leistungsdrähten 114 elektrisch verbunden. Die Leistungsanschlüsse 112 und die Leistungsdrähte 114 bilden Teile des Hauptstromkreises 106. Bei einer exemplarischen Ausführungsform bilden einige oder alle der Leistungsanschlüsse 112 Bereiche der Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Leistungsanschlüssen 112 um messerartige Anschlüsse; jedoch können bei alternativen Ausführungsformen auch andere Arten von Anschlüssen verwendet werden, wie z.B. ein Stiftanschluss, ein Buchsenanschluss oder ein anderer Anschlusstyp.
Das Sockelgehäuse 110 weist einen Hohlraum 120 auf, der von einer Ummantelungswand 122 umgeben ist. Das Sockelgehäuse 110 weist einen Befestigungsflansch 124 auf, der sich von der Ummantelungswand 122 nach außen erstreckt. Der Befestigungsflansch 124 kann zum Montieren des Sockelgehäuses 110 an einer weiteren Komponente, wie z.B. der Batterie oder der Energieverteilungseinheit des Fahrzeugs, verwendet werden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform weist das Sockelgehäuse 110 eine oder mehrere Führungseinrichtungen 126 zum Führen des Verbindungsvorgangs mit dem elektrischen Verbinder 102 auf. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Führungseinrichtungen 126 um Rippen, die sich von der Ummantelungswand 122 weg erstrecken. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Arten von Führungseinrichtungen verwendet werden, wie z.B. Schlitze, Keile oder andere Arten von Führungseinrichtungen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Sockelgehäuse 110 eine Befestigungseinrichtung 128 zum Befestigen des elektrischen Verbinders 102 an dem komplementären elektrischen Verbinder 104. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei der Befestigungseinrichtung 128 um eine Arretierung, die sich von der Ummantelungswand 122 weg erstreckt; bei alternativen Ausführungsformen können jedoch auch andere Arten von Befestigungseinrichtungen verwendet werden, wie z.B. ein Verriegelungselement.
Der elektrische Verbinder 102 weist ein Steckergehäuse 130 auf, das eine Mehrzahl von Leistungsanschlüssen 132 (in 3 gezeigt) hält. Die Leistungsanschlüsse 132 sind mit entsprechenden Leistungsdrähten 134 elektrisch verbunden. Die Leistungsanschlüsse 132 und die Leistungsdrähte 134 bilden Teile des Hauptstromkreises 106. Optional können die Leistungsanschlüsse 132 Teile der Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108 bilden.
Bei dem Gehäuse 130 kann es sich um ein mehrteiliges Steckergehäuse handeln. Bei der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der elektrische Verbinder 102 beispielsweise ein Außengehäuse 140 und ein Innengehäuse 142. Das Innengehäuse 132 bildet Teil einer Anschlussanordnung 144 des elektrischen Verbinders 102. Die Anschlussanordnung 144 ist in dem Außengehäuse 140 aufgenommen. Die Anschlussanordnung 144 beinhaltet die Leistungsanschlüsse 132. Die Anschlussanordnung 144 ist zur Aufnahme in dem Hohlraum 120 des Sockelgehäuses 110 ausgebildet. In einer exemplarischen Ausführungsform umgibt das Außengehäuse 140 des elektrischen Verbinders 102 die Ummantelungswand 122 derart, dass ein Bereich des Sockelverbinders 104 in dem elektrischen Verbinder 102 aufgenommen ist.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der elektrische Verbinder 102 Führungseinrichtungen 146, die mit den Führungseinrichtungen 126 des elektrischen Verbinders 104 zusammenwirken, um den Verbindungsvorgang des elektrischen Verbinders 102 mit dem elektrischen Verbinder 104 zu führen. Beispielsweise kann es sich bei den Führungseinrichtungen 146 um Schlitze handein, die die Rippen des elektrischen Verbinders 104 aufnehmen. In alternativen Ausführungsformen können andere Arten von Führungseinrichtungen 146 vorgesehen sein. In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der elektrische Verbinder 102 eine Befestigungseinrichtung 148 zum Befestigen des elektrischen Verbinders 102 an dem komplementären elektrischen Verbinder 104. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei der Befestigungseinrichtung 148 um ein Verriegelungselement; jedoch können bei alternativen Ausführungsformen auch andere Arten von Befestigungseinrichtungen verwendet werden.
3 zeigt eine Perspektivansicht eines Bereichs des Leistungsverbindersystems 100, in der die Gehäuse 110, 130 entfernt sind, um die Leistungsanschlüsse 112, 132 in einem nicht verbundenen bzw. getrennten Zustand zu veranschaulichen. 4 zeigt eine Perspektivansicht eines Bereichs des Leistungsverbindersystems 100, in der die Gehäuse 110, 130 entfernt sind, um die Leistungsanschlüsse 112, 132 in einem verbundenen bzw. getrennten Zustand zu veranschaulichen. Die Leistungsanschlüsse 112, 132 können entlang einer Verbindungsachse 150 miteinander verbunden und voneinander getrennt werden. Der Leistungsanschluss 112 beinhaltet die Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108; jedoch kann der Leistungsanschluss 132 zusätzlich oder alternativ Komponenten der Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108 beinhalten.
Die Leistungsanschlüsse 112, 132 sind mit den Leistungsdrähten 114 bzw. 134 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Leistungsanschluss 112 um einen steckerartigen Anschluss, wie z.B. einen messerartigen Anschluss, während es sich bei dem Leistungsanschluss 132 um einen buchsenartigen Anschluss handelt, wie z.B. eine Aufnahme oder Buchse. Die Leistungsanschlüsse 112, 132 können auf die entsprechenden Leistungsdrähte 114, 134 gecrimpt sein; jedoch können die Leistungsanschlüsse bei alternativen Ausführungsformen auch durch andere Mittel angeschlossen sein, wie z.B. durch Schweißen. Der Leistungsdraht 134 ist zur Verbindung mit einer Last ausgebildet, und der Leistungsdraht 114 ist zur Verbindung mit einer Stromversorgung, wie z.B. einer Batterie, ausgebildet, oder umgekehrt.
Die Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108 beinhaltet einen schützenden thermischen Koppler (PTC) 160, der mit dem Leistungsanschluss 112 elektrisch gekoppelt ist. Der PTC 160 ist in den Leistungsanschluss 112 integriert, und somit besteht keine Notwendigkeit für zusätzliche Komponenten oder zusätzliche Schaltungen zur Lichtbogenunterdrückung, durch die die Gesamtgröße und Komplexität des elektrischen Verbinders 104 vergrößert werden können. Wenn z.B. zusätzliche Anschlüsse und Drähte für die Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108 erforderlich wären, würde der elektrische Verbinder 104 größer sowie in der Herstellung teurer. Zumindest ein Bereich des PTC 160 kann in dem komplementären Leistungsanschluss 132 aufgenommen sein. Optional beinhaltet der PTC 160 eine dielektrische Abdeckung 162, die Komponenten des PTC 160 bedeckt sowie Bereiche der Hauptkontakte des Leistungsanschlusses 112 bedeckt.
Während der Trennung der Verbindung sind die Hauptkontakte des Leistungsanschlusses 112, die im Folgenden auch als Anschlusszungen bezeichnet werden können, dazu ausgebildet, als erstes getrennt zu werden, so dass der PTC 160 (z.B. komplementäre Kontakte des PTC 160) mit dem Leistungsanschluss 132 elektrisch verbunden bleibt. Der Leistungsanschluss 112 sieht eine sequenzierte Verbindung und Trennung der Verbindung zwischen den verschiedenen Komponenten vor, wie z.B. den Hauptkontakten des Leistungsanschlusses 112 und des PTC 160. Die Anordnung der Bestandteile sowie die Integration des PTC 160 verhindern eine Lichtbogenbildung, wenn die Leistungsanschlüsse 112, 132 voneinander getrennt werden, während sie Strom führen.
In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der PTC 160 ein variables Widerstandselement. Bei dem variablen Widerstandselement kann es sich um ein leitfähiges Polymerelement handeln, in dem leitfähige Partikel in einer Polymermatrix enthalten sind. Normalerweise bilden die leitfähigen Partikel einen Leitungsweg mit einem Widerstand, der größer ist als der Widerstand des Leistungsanschlusses 120, so dass bei Betrieb im normalen Verbindungszustand der Leistungsanschluss 112 im Wesentlichen den gesamten Strom führt. Mit steigendem Strom in dem PTC 160 dehnt sich das Polymer jedoch aus, und der Widerstand steigt an. Wenn der durch den PTC 160 fließende Strom aufgrund einer Trennung des Hauptleistungsanschlusses 112 rasch ansteigt, steigt der Widerstand aufgrund einer Widerstandserwärmung (I²R) des Polymers rasch an. Zum Verhindern einer Lichtbogenbildung beim Trennen des Leistungsanschlusses 112 muss die Trennungszeit für den Leistungsanschluss 112 geringer sein als die Zeit, in der der Widerstand des PTC 160 zu stark ansteigt. Der größte Teil des Stroms durch den Leistungsanschluss 112 muss von dem PTC 160 geführt werden, bis sich der Leistungsanschluss 112 in eine Position bewegt hat, in der eine Lichtbogenbildung nicht mehr möglich ist. Vor der Trennung des PTC 160 muss der Widerstand in dem PTC 160 derart ansteigen, dass der Stromfluss durch den PTC 160 vor dem Trennen der Verbindung unter die Lichtbogen-Schwelle bzw. die Schwelle zur Lichtbogenbildung sinkt. Diese Zeit wird als Ansprechzeit des variablen Widerstandselements bezeichnet. Da die Ansprechzeit des PTC 160 von dem Anfangsstrom durch den Leistungsanschluss 112 abhängig ist, der über einen großen Bereich variieren kann, ist die Ansprechzeit für einen bestimmten elektrischen Verbinder daher nicht konstant.
Wenn die Leistungsanschlüsse 112, 132 vollständig miteinander verbunden sind und sich im normalen Betrieb befinden, führt der Leistungsanschluss 112 einen hohen Strom. Der Strom fließt in erster Linie zwischen dem Leistungsanschluss 132 und dem Leistungsanschluss 112. Nur ein relativ geringer Nebenschlussstrom fließt durch den Hilfsbereich oder die Lichtbogen-Unterdrückungsschaltung 108. Während des Trennungsvorgangs beginnen die Hauptkontakte des Leistungsanschlusses 112 sich von dem Leistungsanschluss 132 zu lösen und zu trennen. Es ist in diesem Zeitraum, in dem sich die Anschlüsse 112, 132 in diesem anfänglichen Trennungszustand befinden, in dem eine Lichtbogenbildung zwischen den beiden elektrischen Verbindern 102, 104 am wahrscheinlichsten ist, wenn die Spannung und der Strom über einer Lichtbogen-Schwelle liegen, da ein relativ hoher vorhandener Strom unterbrochen werden muss. Jedoch begrenzt der PTC 160 die Spannung und den Strom über den Öffnungsspalt, um eine Lichtbogenbildung zu verhindern. Die beiden Anschlüsse 112, 132 werden während des anfänglichen Trennungsvorgangs möglicherweise nicht vollständig voneinander getrennt, sondern können vielmehr einer Trennung aufgrund eines Kontaktspringens ausgesetzt sein, wenn sich Federelemente biegen und unregelmäßige Oberflächen an den Anschlüssen zu momentaner Trennung und momentanem Eingriff führen. Die Dauer des Trennungsvorgangs sollte geringer sein als die Ansprechzeit für den PTC 160, so dass der PTC 160 nicht vor Abschluss der Trennung zwischen den Anschlüssen 112, 132 in den Zustand AUS oder den geöffneten Zustand schaltet.
Wenn sich die Hauptkontakte der Anschlüsse 112, 132 zu Beginn körperlich trennen, weist das variable Widerstandselement des PTC 160 einen niedrigen Widerstandszustand auf, da vor der Trennung nur eine geringe Strommenge durch den PTC 160 geflossen ist, so dass die Widerstandserwärmung des variablen Widerstandselements gering bleibt. Da der Widerstand relativ niedrig ist, fließt Strom durch den PTC 160. Der PTC 160 wirkt durch Variieren des Widerstands (z.B. auf der Basis der Temperatur) wie ein Schalter. In dem Zustand mit niedrigem Widerstand kann man sagen, dass der PTC 160 EIN ist. Während der PTC 160 mit dem Leistungsanschluss 132 verbunden bleibt, steigt der Strom durch den PTC 160 an, und aus diesem Grund nimmt die Widerstandserwärmung des variablen Widerstandselements zu. Der Widerstand des variablen Widerstandswerts nimmt mit steigender Temperatur zu. Während der Widerstand ansteigt, öffnet der PTC 160 wirksam, oder mit anderen Worten steigt der Widerstand desselben signifikant bis zu einem Punkt, an dem die Schaltung nicht mehr wirksam Strom leitet. In einem derartigen Zustand heißt es, dass sich der PTC-Schalter in der AUS-Position befindet.
Vor der Zeit, zu der sich der PTC 160 von dem Leistungsanschluss 132 trennt, liegt der durch den PTC 160 fließende Strom unterhalb der Lichtbogen-Schwelle. Dies ist bedingt durch den erhöhten Widerstand des PTC 160 während des sequenzierten Trennungsvorgangs. Wenn sich der PTC 160 schließlich trennt, fließt möglicherweise nur ein geringer Leckstrom durch die Leistungsanschlüsse 112, 132. An diesem Punkt ist nur eine unzulängliche elektrische Energie zum Unterhalten eines Lichtbogens zwischen Kontaktbereichen vorhanden. Die Zeitdauer, die während des Trennungsvorgangs der Leistungsanschlüsse 112, 132 voneinander verstreicht, gestattet ein Absinken des Stroms unter die Lichtbogen-Schwelle, bevor der PTC 160 körperlich von dem Leistungsanschluss 132 getrennt wird. Da kein Strom mehr fließt, kehrt der PTC 160 in einen Zustand mit niedrigerer Temperatur und niedrigerem Widerstand zurück.
5 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs des Leistungsanschlusses 112, in der die Abdeckung 162 (in 3 gezeigt) entfernt ist, um die verschiedenen Komponenten des PTC 160 zu veranschaulichen. 6 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs des Leistungsanschlusses 112, in der ein Teil des PTC 160 entfernt ist, um verschiedene Komponenten desselben zu veranschaulichen.
Der Leistungsanschluss 112 weist ein Anschlussende 164 und ein Verbindungsende 166 gegenüber dem Anschlussende 164 auf. Das Anschlussende 164 ist an den Leistungsdraht 114 angeschlossen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Leistungsanschluss 112 eine oder mehrere Anschlusszungen, die sich zumindest partiell zwischen dem Anschlussende 164 und dem Verbindungsende 166 erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der Leistungsanschluss 112 eine erste und eine zweite Anschlusszunge 170, 172; jedoch kann der Leistungsanschluss bei alternativen Ausführungsformen auch eine einzige Anschlusszunge oder mehr als zwei Anschlusszungen aufweisen. Die Anschlusszungen 170, 172 bilden die Hauptleiter des Hauptstromkreises 106. Die Anschlusszungen 170, 172 können durch Stanzen und Formen gebildet sein. Beispielsweise können die Anschlusszungen 170, 172 eine Crimp hülse an dem Anschlussende 164 bilden. Die Anschlusszungen 170, 172 können Kontaktzonen an dem Verbindungsende 166 bilden. Die Kontaktzonen an dem Verbindungsende beinhalten Verbindungsflächen 174, 176, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet sind. Optional kann es sich bei den Anschlusszungen 170, 172 um Mehrfach-Komponenten handeln. Beispielsweise können die Kontaktzonen an dem Verbindungsende 166 durch leitfähige Schichten einer gedruckten Schaltungskomponente gebildet sein, während die Crimphülse an dem Anschlussende 164 durch einen gestanzten und geformten, U-förmigen Hülsenbereich gebildet sein kann, der zum Crimpen auf den Leistungsdraht 114 ausgebildet ist. Alternativ können die Anschlusszungen 170, 172 als eine einzige, einheitliche Struktur ausgebildet sein, wie z.B. eine durch Stanzen und Formen gebildete Struktur, die sich von der Crimphülse zu den Kontaktzonen nach vorne erstreckt.
Der PTC 160 beinhaltet eine schützende Wärmekopplungsbrücke 180, die benachbart der Anschlusszunge 170 und/oder 172 angeordnet ist, sowie ein variables Widerstandselement 182, das elektrisch zwischen die Anschlusszunge 170 und/oder 172 und die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 gekoppelt ist. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 zumindest partiell zwischen den Anschlusszungen 170, 172 angeordnet, wie z.B. an dem Verbindungsende 166. Beispielsweise können die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 und die Anschlusszungen 170, 172 in einer geschichteten oder gestapelten Anordnung angeordnet sein, um einen einzelnen steckerartigen Anschluss, wie z.B. einen messerartigen Anschluss, zu bilden, der zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet ist.
Die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 und das variable Widerstandselement 182 bilden einen Nebenschlussweg durch den Leistungsanschluss 112 zur Lichtbogenunterdrückung. Die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 und das variable Widerstandselement 182 sind dazu ausgebildet, von dem komplementären Leistungsanschluss 132 getrennt zu werden, nachdem die Hauptanschlusszungen 170, 172 getrennt worden sind. Das variable Widerstandselement 182 ist dazu ausgebildet, den Widerstand von einem niedrigen Widerstandszustand in einen hohen Widerstandszustand zu variieren, um somit als Schalter zum Reduzieren des Stromflusses durch den PTC 160 zu arbeiten. Optional kann das variable Widerstandselement 182 den Widerstand temperaturabhängig variieren. In einer exemplarischen Ausführungsform erzeugt das variable Widerstandselement 182 einen variablen Widerstandspfad zwischen dem komplementären Leistungsanschluss 132 und den Anschlusszungen 170, 172.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das variable Widerstandselement 182 ein Widerstandselement mit positivem Temperaturkoeffizienten, das den Widerstand auf der Basis der Temperatur variiert. Beispielsweise kann der Widerstand mit steigender Temperatur höher werden. Das variable Widerstandselement 182 beinhaltet ein leitfähiges Polymerelement, bei dem leitfähige Partikel in ein nicht leitfähiges Polymer eingebettet sind. Eine höhere Widerstandserwärmung aufgrund von Strom, der durch den variablen Widerstandspfad des variablen Widerstandselements 182 fließt, verursacht ein Expandieren des nicht-leitfähigen Polymers und somit eine Unterbrechung von Leitungswegen, die durch miteinander verbundene leitfähige Partikel gebildet sind.
Das variable Widerstandselement 182 zeichnet sich dadurch aus, dass ein Anstieg in dem elektrischen Widerstand des variablen Widerstandselements 182 einem Einschaltstromstoß durch das variable Widerstandselement 182 nachhinkt, so dass das variable Widerstandselement für eine Zeitdauer, die als Ansprechzeit bezeichnet wird, einen Strom führt, der in etwa gleich dem Einschaltstromstoß ist. Die Ansprechzeit ist die Zeit, die das nicht leitfähige Polymer zum Expandieren bis zu einem Punkt benötigt, an dem die durch die miteinander verbundenen leitfähigen Partikel gebildeten Leitungswege nicht mehr genug Strom zum Unterstützen einer Lichtbogenbildung führen und somit einen Strom aufweisen, der unter einer Lichtbogen-Schwelle liegt, so dass bei der Trennung der Leistungsanschlüsse 112, 132 keine Lichtbogenbildung auftritt. Die Ansprechzeit ist lang genug, damit der Widerstand in dem variablen Widerstandselement 182 ausreichend ansteigen kann, um den Strom durch den variablen Widerstandspfad durch das variable Widerstandselement 182 unter die Lichtbogen-Schwelle zu reduzieren, so dass keine Lichtbogenbildung stattfindet. Die Ansprechzeit ist lang genug, damit das variable Widerstandselement 182 von einem ersten relativ niedrigen Widerstandszustand in einen zweiten relativ höheren Widerstandszustand umschalten kann. Bei einer exemplarischen Ausführungsform steigt der Widerstandswert des Widerstands mit positivem Temperaturkoeffizienten zwischen der Separation der Anschlusszungen 170, 172 sowie der Trennung des PTC 160 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausreichend rasch an, so dass die durch den PTC 160 fließende elektrische Energie nach der Separation der Anschlusszungen 170, 172 sowie vor der Trennung des PTC 160 unter eine Lichtbogen-Schwelle reduziert ist.
Die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 weist wenigstens einen Überbrückungsleiter 184, wenigstens ein isolierendes Substrat 166 und wenigstens eine Überbrückungszone 188 auf. Bei der schützenden Wärmekopplungsbrücke 180 kann es sich um eine geschichtete Struktur handeln. Beispielsweise kann es sich bei der schützenden Wärmekopplungsbrücke 180 um eine gedruckte Schaltungsstruktur handeln, wobei es sich bei dem bzw. den isolierenden Substraten 186 um innere Isolierschichten der gedruckten Schaltung handelt (z.B. hergestellt aus FR4-Material oder ähnlichem Leiterplattenmaterial) und wobei es sich bei dem bzw. den Überbrückungsleitern 184 und der bzw. den Überbrückungszonen 188 um gedruckte leitfähige Schichten der gedruckten Schaltung handelt. Bei der dargestellten Ausführungsform beinhaltet die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 eine zentrale oder innere leitfähige Schicht, die den Überbrückungsleiter 184 bildet, eine obere Isolierschicht, die ein oberes isolierendes Substrat 186 bildet, eine untere Isolierschicht, die ein unteres isolierendes Substrat 186 bildet, eine externe oder obere leitfähige Schicht, die eine obere Überbrückungszone 188 bildet, sowie eine externe oder untere leitfähige Schicht, die eine untere Überbrückungszone 188 bildet. Der Überbrückungsleiter 184 ist auf wenigstens einem der isolierenden Substrate 186, beispielsweise dem unteren isolierenden Substrat, angeordnet.
Die obere Überbrückungszone 188 ist auf dem oberen isolierenden Substrat 186 angeordnet und ist mit dem Überbrückungsleiter 184 durch das isolierende Substrat 186 hindurch elektrisch gekoppelt, beispielsweise durch Verwendung von leitfähigen Vias bzw. Durchkontaktierungen 190. Die obere Überbrückungszone 188 weist eine Verbindungsfläche 192 auf, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet ist. Beispielsweise kann die obere Überbrückungszone 188 an dem Verbindungsende 166 freiliegen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform liegt die obere Überbrückungszone 188 vor der oberen Anschlusszunge 170 frei. Die untere Überbrückungszone 188 ist an dem unteren isolierenden Substrat 186 angeordnet und mit dem Überbrückungsleiter 184 durch das isolierende Substrat 186 hindurch elektrisch gekoppelt, beispielsweise unter Verwendung der leitfähigen Durchkontaktierungen 190. Die untere Überbrückungszone 188 weist eine Verbindungsfläche 194 auf, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet ist. Beispielsweise kann die untere Überbrückungszone 188 an dem Verbindungsende 166 freiliegen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform liegt die untere Überbrückungszone 188 vor der unteren Anschlusszunge 172 frei.
Das variable Widerstandselement 182 ist elektrisch zwischen die Anschlusszunge(n) 170 und/oder 172 und den Überbrückungsleiter 184 geschaltet. Das variable Widerstandselement 182 bildet einen Nebenschluss, so dass keine Lichtbogenbildung auftritt, wenn der Leistungsanschluss 112 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 getrennt wird. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist das variable Widerstandselement 182 in den Leistungsanschluss 112 integriert. Beispielsweise kann das variable Widerstandselement 182 zumindest partiell in den Leistungsanschluss 112 vertieft sein, wie z.B. in die obere Anschlusszunge 170 und/oder in die schützende Wärmekopplungsbrücke 180. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet die obere Anschlusszunge 170 eine Tasche 196, die das variable Widerstandselement 182 aufnimmt. Das variable Widerstandselement 182 ist am Boden der Tasche 196 angeordnet. Optional kann die Oberseite des variablen Widerstandselements 182 ungefähr bündig oder koplanar mit der äußeren Oberfläche der oberen Anschlusszunge 170 sein, um ein niedriges Profil für den Leistungsanschluss 112 aufrechtzuerhalten. Optional kann die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 eine Tasche 198 aufweisen, die das variable Widerstandselement 182 aufnimmt. Beispielsweise kann das obere isolierende Substrat 186 die Tasche 198 beinhalten, die einen Bereich des Überbrückungsleiters 184 freilegt, so dass das variable Widerstandselement 182 direkt an den Überbrückungsleiter 184 angeschlossen werden kann. Die Taschen 196, 198 können derart dimensioniert sein, dass sich das variable Widerstandselement 182 ausdehnen kann, beispielsweise wenn es erwärmt wird. Bei verschiedenen anderen Ausführungsformen kann das variable Widerstandselement 182 mit dem Überbrückungsleiter 184 durch leitfähige Durchkontaktierungen, durch eine Federzunge oder einen anderen leitfähigen Weg elektrisch gekoppelt sein. Bei alternativen Ausführungsformen kann das variable Widerstandselement 182 zusätzlich oder alternativ am Boden des Leistungsanschlusses 112 angeordnet sein, wie z.B. in der unteren Anschlusszunge 172 und/oder in dem unteren isolierenden Substrat 186.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform weist das variable Widerstandselement 182 einen Widerstandselement-Kontakt 200 auf, beispielsweise an der äußeren Oberfläche desselben. Der Kontakt 200 des variablen Widerstandselements ist dazu ausgebildet, mit der Anschlusszunge 170 elektrisch gekoppelt zu werden. Beispielsweise weist der Widerstandselement-Kontakt 200 eine sich von diesem weg erstreckende Federzunge 202 auf. Die Federzunge 202 kann gegen die Anschlusszunge 170 federnd vorgespannt sein, um das variable Widerstandselement 182 mit der Anschlusszunge 170 elektrisch zu verbinden. Die Federzunge 202 kann Expansion und Kontraktion des variablen Widerstandselements 182 beispielsweise aufgrund von Erwärmung, wenn Strom durch das variable Widerstandselement 182 fließt, aufnehmen, während die elektrische Verbindung mit der Anschlusszunge 170 aufrechterhalten bleibt.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform handelt es sich bei den Kontaktflächen der Anschlusszungen 170, 172 um leitfähige Schichten der gedruckten Schaltungsstruktur, die die schützende Wärmekopplungsbrücke 180 bildet. Das obere und das untere isolierende Substrat 186 sind zwischen dem Überbrückungsleiter 184 sowie der oberen und der unteren Anschlusszunge 170, 172 positioniert, um eine elektrische Isolierung zwischen dem Überbrückungsleiter 184 und den Anschlusszungen 170, 172 zu schaffen. Damit ist der Überbrückungsleiter 184 über das variable Widerstandselement 182 nur mit den Anschlusszungen 170, 172 elektrisch verbunden. Die Anschlusszungen 170, 172 sind durch leitfähige Durchkontaktierungen 204, wie z.B. plattierte Durchkontaktierungen, durch die isolierenden Substrate 186 elektrisch miteinander verbunden. Die leitfähigen Durchkontaktierungen 204 sind durch die isolierenden Substrate 186 von dem Überbrückungsleiter 186 elektrisch isoliert. Die Kontaktzonen der Anschlusszungen 170, 172 können durch die leitfähigen Durchkontaktierungen 204 mit den Crimphülsenbereichen der Anschlusszungen 170, 172 elektrisch verbunden sein.
Die Kontaktzonen der Anschlusszungen 170, 172 erstrecken sich zu entsprechenden vorderen Rändern 210, 212. Die vorderen Ränder 210, 212 können von einer Vorderseite 214 des Leistungsanschlusses 112 nach hinten zurückgesetzt sein. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die vorderen Ränder 210, 212 entlang der Verbindungsachse 150 derart zueinander versetzt, dass sich die zweite Anschlusszunge 172 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 trennen lässt, bevor sich die erste Anschlusszunge 170 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 trennt. Beispielsweise kann der obere vordere Rand 210 vor dem unteren vorderen Rand 212 angeordnet sein, oder umgekehrt.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die obere und die untere Überbrückungszone 188 vor den Kontaktzonen der Anschlusszungen 170, 172 positioniert. Beispielsweise beinhalten die erste und die zweite Überbrückungszone 188 beide einen vorderen Rand 216 und einen hinteren Rand 218. Die vorderen Ränder 216 können an oder in der Nähe der Vorderseite 214 vorgesehen sein. Die hinteren Ränder 218 sind den vorderen Rändern 210, 212 über einen entsprechenden ersten und zweiten Spalt 220 hinweg zugewandt. Die Spalte 220 schaffen eine elektrische Isolierung der Überbrückungszonen 188 von den Anschlusszungen 170, 172. Hierdurch sind die Überbrückungszonen 188 mit den Anschlusszungen 170, 172 nur durch den Überbrückungsleiter 184 und das variable Widerstandselement 182 elektrisch verbunden. Die Verbindungsflächen 174, 176 der Anschlusszungen 170, 172 sind mit den Verbindungsflächen 192, 194 der oberen bzw. unteren Überbrückungszone 188 entlang der Verbindungsachse 150 ausgerichtet, sind jedoch in Richtung von vorne nach hinten voneinander versetzt. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist der zweite oder untere Spalt 220 zwischen der unteren Überbrückungszone 188 und der unteren Anschlusszunge 172 gegenüber dem ersten oder oberen Spalt 220 zwischen der oberen Überbrückungszone 188 und der oberen Anschlusszunge 170 entlang der Verbindungsachse 150 derart versetzt, dass sich die zweite Anschlusszunge 172 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 an dem zweiten Spalt 220 trennen lässt, während die erste Anschlusszunge 170 mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 verbunden bleibt. Die zweite oder untere Überbrückungszone 188 ist für eine Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet, während die erste Anschlusszunge 170 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 an dem ersten Spalt 220 getrennt ist.
Während des Trennungsvorgangs lässt sich die Verbindungsfläche 174 der Anschlusszunge 170 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 trennen, bevor die Verbindungsfläche 192 der oberen Überbrückungszone 188 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 getrennt wird, und die Verbindungsfläche 176 der Anschlusszunge 172 lässt sich von dem komplementären Leistungsanschluss 132 trennen, bevor die Verbindungsfläche 194 der unteren Überbrückungszone 188 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 getrennt wird. Wenn die Anschlusszungen 170, 172 getrennt sind, fließt der Strom durch den PTC 160. Der Widerstand in dem variablen Widerstandselement 182 steigt nach der Trennung der Hauptanschlusszungen 170, 172 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 sowie vor der Trennung der Überbrückungszonen 188 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 an, um den Strom durch den Überbrückungsleiter 184 und das variable Widerstandselement 182 während des Trennungsvorgangs nebenzuschließen.
7 zeigt eine Schnittdarstellung des Leistungsanschlusses 112 und des komplementären Leistungsanschlusses 132 in einem vollständig verbundenen Zustand. 8 zeigt eine Schnittdarstellung des Leistungsanschlusses 112 und des komplementären Leistungsanschlusses 132 in einem teilweise unverbundenen bzw. getrennten Zustand. 9 zeigt eine Schnittdarstellung des Leistungsanschlusses 112 und des komplementären Leistungsanschlusses 132 in einem teilweise getrennten Umgehungszustand oder Lichtbogen-Unterdrückungszustand. 10 zeigt eine Seitenansicht des Leistungsanschlusses 112 und des komplementären Leistungsanschlusses 132 in einem vollständig getrennten Zustand.
Der komplementäre Leistungsanschluss 132 weist eine Aufnahme 250 auf, die zwischen einer ersten und einer zweiten Verbindungszunge 252, 254 gebildet ist. Die Verbindungszungen 252, 254 weisen Verbindungsgrenzflächen 256, 258 auf, die dazu ausgebildet sind, während des Verbindungsvorgangs und des Trennungsvorgangs jeweils mit den verschiedenen Verbindungsflächen 174, 176 und 192, 194 der Anschlusszungen 170, 172 und der Überbrückungszonen 188 in gleitend verschiebbarer Weise zusammenzuwirken. In dem vollständig verbundenen Zustand (7) wirken die Verbindungszungen 252, 254 mit den Anschlusszungen 170 bzw. 172 zusammen. Strom fließt von dem komplementären Leistungsanschluss 132 durch die Anschlusszungen 170, 172 zu dem Leistungsanschluss 112, ohne durch den PTC 160 zu fließen.
Während des Trennungsvorgangs werden die Verbindungszungen 252, 254 in einer Trennungsrichtung verschoben, um sich von den Anschlusszungen 170, 172 zu trennen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhalten die Leistungsanschlüsse 112, 132 eine sequenzierte Verbindungs- und Verbindungstrennungsanordnung. Die erste Verbindungszunge 252 ist dazu ausgebildet, sich während eines Trennungsvorgangs als erstes von der ersten Anschlusszunge 170 zu trennen. Beispielsweise erreicht die erste Verbindungszunge 252 während eines Trennungsvorgangs zuerst den ersten Spalt 220 und dann die erste Überbrückungszone 188, während die zweite Verbindungszunge 254 mit der zweiten Anschlusszunge 172 gekoppelt bleibt. Beispielsweise veranschaulicht 8 die erste Verbindungszunge 252 in dem mit der ersten Überbrückungszone 188 gekoppelten Zustand sowie die zweite Verbindungszunge 254 in dem mit der zweiten Anschlusszunge 172 gekoppelten Zustand. Der Strom fließt tendenziell durch die zweite Anschlusszunge 172, und nicht durch den PTC 160, da der Widerstand in dem PTC 160 höher ist als der Widerstand in der zweiten Anschlusszunge 172.
Bei der weiteren Trennung der Leistungsanschlüsse 112, 132 werden die Leistungsanschlüsse 112, 132 schließlich in den Umgehungszustand oder Lichtbogen-Unterdrückungszustand bewegt (9). In dem Lichtbogen-Unterdrückungszustand haben sich beide Verbindungszungen 252, 254 über den ersten und den zweiten Spalt 220 hinweg zu der ersten und der zweiten Überbrückungszone 188 bewegt. Die Verbindungszungen 252, 254 sind nicht mehr direkt mit den Anschlusszungen 170, 172 verbunden. Der Strom fließt durch den PTC 160 zu den Anschlusszungen 170, 172. Die Überbrückungszonen 188 sind mit dem Überbrückungsleiter 184 elektrisch gekoppelt. Der Strom fließt durch den Überbrückungsleiter 184 zu dem variablen Widerstandselement 182. Der Strom fließt von dem variablen Widerstandselement 182 durch den Kontakt 200 des variablen Widerstandselements und die Federzunge 202 zu den Anschlusszungen 170, 172. Der PTC 160 bewirkt ein Nebenschließen des Stromflusses durch den Leistungsanschluss 112. Der PTC 160 erhöht den Widerstand im Verlauf der Zeit, um den Stromfluss zu verringern und das Risiko einer Lichtbogenbildung zu vermindern.
Die Leistungsanschlüsse 112, 132 werden weiter getrennt und in den vollständig unverbundenen bzw. getrennten Zustand gebracht (10). Die Verbindungszungen 252, 254 sind in dem vollständig getrennten Zustand von den Überbrückungszonen 188 separiert und getrennt.
11 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs eines Leistungsanschlusses 312, der gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist. Der Leistungsanschluss 312 ist dem Leistungsanschluss 112 ähnlich und kann in dem Leistungsverbindersystem 100 anstelle des Leistungsanschlusses 112 zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 verwendet werden. Der Leistungsanschluss 312 weist eine obere und eine untere oder eine erste und eine zweite Anschlusszunge 370, 372 auf, die den Anschlusszungen 170, 172 ähnlich sein können. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Anschlusszungen 370, 372 um gestanzte und geformte Zungen, die derart ausgebildet sind, dass sie sich von dem Anschlussende zu dem Verbindungsende des Leistungsanschlusses 312 erstrecken. Die Kontaktzonenbereiche der Anschlusszungen 370, 372 sind mit den Crimphülsenbereichen der Anschlusszungen 370, 372 einstückig ausgebildet, im Gegensatz zu einer Ausbildung als separate Komponenten, die elektrisch miteinander gekoppelt sind, wie dies bei den Anschlusszungen 170, 172 der Fall ist.
Der Leistungsanschluss 312 beinhaltet einen schützenden thermischen Koppler (PTC) 360 zur Bereitstellung einer Lichtbogenunterdrückung. Der PTC 360 beinhaltet eine schützende Wärmekopplungsbrücke 380, die benachbart der Anschlusszunge 370 und/oder 372 angeordnet ist, sowie ein variables Widerstandselement 382, das elektrisch zwischen die Anschlusszunge 370 und/oder 372 sowie die schützende Wärmekopplungsbrücke 380 geschaltet ist. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die schützende Wärmekopplungsbrücke 380 zumindest partiell zwischen den Anschlusszungen 370, 372 angeordnet. Beispielsweise können die schützende Wärmekopplungsbrücke 380 und die Anschlusszungen 370, 372 in einer geschichteten oder gestapelten Anordnung angeordnet sein, um einen einzigen steckerartigen Anschluss zu bilden, wie z.B. einen messerartigen Anschluss, der zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet ist.
Die schützende Wärmekopplungsbrücke 380 und das variable Widerstandselement 382 bilden den Nebenschlussweg durch den Leistungsanschluss 212 zur Lichtbogenunterdrückung. Die schützende Wärmekopplungsbrücke 380 und das variable Widerstandselement 382 sind dazu ausgebildet, von dem komplementären Leistungsanschluss 132 getrennt zu werden, nachdem die Hauptanschlusszungen 370, 372 getrennt sind. Das variable Widerstandselement 382 kann ähnlich dem variablen Widerstandselement 182 (in 5 gezeigt) ausgebildet sein. Das variable Widerstandselement 382 ist dazu ausgebildet, den Widerstand von einem niedrigen Widerstandszustand in einen hohen Widerstandszustand zu variieren, um als Schalter zu arbeiten und dadurch den Stromfluss durch den PTC 360 zu reduzieren. Optional kann das variable Widerstandselement 382 den Widerstand temperaturabhängig variieren. Bei einer exemplarischen Ausführungsform erzeugt das variable Widerstandselement 382 einen variablen Widerstandspfad zwischen dem komplementären Leistungsanschluss 132 und den Anschlusszungen 370, 372.
12 zeigt eine Draufsicht auf den PTC 360 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. 13 zeigt eine Bodenansicht des PTC 360. Die schützende Wärmekopplungsbrücke 380 weist wenigstens einen Überbrückungsleiter 384, wenigstens ein isolierendes Substrat 386 und wenigstens eine Überbrückungszone 388 auf. Bei der schützenden Wärmekopplungsbrücke 380 kann es sich um eine Schichtstruktur handeln. Beispielsweise handelt es sich bei der dargestellten Ausführungsform bei dem Überbrückungsleiter 384 und den Überbrückungszonen 388 um plattierte Schichten auf dem isolierenden Substrat 386. Bei dem isolierenden Substrat 386 handelt es sich um eine Formschale, die zum Aufnehmen der plattierten Schaltungen ausgebildet ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Überbrückungsleiter 384 auf die Oberseite der Isolierschicht 386 plattiert und erstreckt sich zu einem Anbringungsbereich für das variable Widerstandselement 382 (in 11 gezeigt). Eine obere leitfähige Schicht bildet eine obere Überbrückungszone 388 auf der oberen Oberfläche des isolierenden Substrats 386, und eine untere leitfähige Schicht bildet eine untere Überbrückungszone 388 auf der unteren Oberfläche des isolierenden Substrats 386. Sowohl die obere als auch die untere Überbrückungszone 388 sind mit dem Überbrückungsleiter 384 elektrisch verbunden. Beispielsweise sind die Überbrückungszonen 388 und der Überbrückungsleiter 384 durch einen gemeinsamen Plattierungsvorgang auf dem isolierenden Substrat 386 gebildet. Die untere Überbrückungszone 388 kann um die Vorderseite der oberen Oberfläche herumgeführt sein, um eine Verbindung mit der oberen Überbrückungszone 388 herzustellen. Alternativ kann die untere Überbrückungszone 388 mit der oberen Überbrückungszone 388 durch das isolierende Substrat 386, wie z.B. durch eine plattierte Durchkontaktierung, verbunden sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 11 bildet die obere Überbrückungszone 388 eine Verbindungsfläche, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet ist. Die obere Überbrückungszone 388 liegt vorderseitig von der oberen Anschlusszunge 370 frei. Die untere Überbrückungszone 388 bildet eine Verbindungsfläche, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet ist. Die untere Überbrückungszone 388 liegt vorderseitig von der unteren Anschlusszunge 372 frei. Die obere und die untere Überbrückungszone 388 können unterschiedliche Tiefen (z.B. von der Vorderseite) aufweisen, um eine versetzte, sequenzierte Verbindungs- und Verbindungstrennungs-Grenzfläche zu bilden. Die vorderen Enden der Anschlusszungen 370, 372 können auf unterschiedlichen Tiefen (z.B. von der Vorderseite) vorgesehen sein, um eine versetzte, sequenzierte Verbindungs- und Verbindungstrennungs-Grenzfläche bereitzustellen.
Das isolierende Substrat 386 kann Vertiefungen oder Taschen 390 an der oberen und der unteren Oberfläche zum Aufnehmen der Anschlusszungen 370, 372 aufweisen. Trennwände 392 können zum Trennen der Taschen 390 vorgesehen sein, um unterschiedliche Bereiche der Anschlusszungen 370, 372 aufzunehmen und/oder um die Anschlusszungen 370, 372 zu positionieren. Optional können die Anschlusszungen 370, 372 sich von diesen weg erstreckende Flügelbereiche 394 aufweisen, die mit dem isolierenden Substrat 386 zusammenwirken, um die Anschlusszungen 370, 372 an dem isolierenden Substrat 386 festzulegen. Die Flügelbereiche 394 können die Anschlusszungen 370, 372 in beabstandeter Beziehung zu dem Überbrückungsleiter 384 und/oder den Überbrückungszonen 388 halten, um dadurch sicherzustellen, dass die Anschlusszungen 370, 372 keinen Kurzschluss zu dem Überbrückungsleiter 384 und/oder den Überbrückungszonen 388 bilden. Luftspalte können als Isolierschicht zwischen den Anschlusszungen 370, 372 und dem Überbrückungsleiter 384 und/oder den Überbrückungszonen 388 vorgesehen sein.
14 veranschaulicht einen Bereich des Leistungsanschlusses 312 unter Darstellung des variablen Widerstandselements 382. Das variable Widerstandselement 382 ist mit dem Überbrückungsleiter 384 direkt gekoppelt. Das variable Widerstandselement 382 ist im Inneren des Leistungsanschlusses 312 zwischen den Anschlusszungen 370, 372 untergebracht. Eine Federzunge 396 des variablen Widerstandselements 382 ist dazu ausgebildet, mit der Anschlusszunge 370 und/oder 372 zusammenzuwirken und eine elektrische Verbindung damit herzustellen.
Das variable Widerstandselement 382 ist elektrisch zwischen die Anschlusszunge(n) 370 und/oder 372 und den Überbrückungsleiter 384 geschaltet. Das variable Widerstandselement 382 schafft einen Nebenschluss, so dass keine Lichtbogenbildung auftritt, wenn der Leistungsanschluss 312 von dem komplementären Leistungsanschluss 132 getrennt wird. Die Tasche, die das variable Widerstandselement 382 aufnimmt, kann derart dimensioniert sein, dass sich das variable Widerstandselement 382 beispielsweise bei Erwärmung ausdehnen kann.
15 zeigt eine Schnittdarstellung des Leistungsanschlusses 312 und des komplementären Leistungsanschlusses 132 in einem vollständig verbundenen Zustand. 16 zeigt eine Schnittdarstellung des Leistungsanschlusses 312 und des komplementären Leistungsanschlusses 132 in einem teilweise getrennten Zustand. 17 zeigt eine Schnittdarstellung des Leistungsanschlusses 312 und des komplementären Leistungsanschlusses 132 in einem getrennten Zustand, wie z.B. unmittelbar nach einer Verbindungstrennung. Nach der Verbindungstrennung kann der Leistungsanschluss 312 von dem Leistungsanschluss 312 weiter getrennt und entfernt werden.
Der Leistungsanschluss 112 ist in der Aufnahme 250 des komplementären Leistungsanschlusses 132 zwischen der oberen und der unteren Verbindungszunge 252, 254 aufgenommen. Die Verbindungsgrenzflächen 256, 258 der Verbindungszungen 252, 254 sind dazu ausgebildet, während des Verbindungsvorgangs und des Trennungsvorgangs jeweils mit den verschiedenen Verbindungsflächen der Anschlusszungen 370, 372 und der Überbrückungszonen 388 in gleitend verschiebbarer Weise zusammenzuwirken. In dem vollständig verbundenen Zustand (15) wirken die Verbindungszungen 252, 254 mit den jeweiligen Anschlusszungen 370, 372 zusammen. Strom fließt von dem komplementären Leistungsanschluss 132 durch die Anschlusszungen 370, 372 zu dem Leistungsanschluss 312, ohne durch den PTC 360 zu fließen.
Während des Trennungsvorgangs werden die Verbindungszungen 252, 254 in einer Trennungsrichtung verschoben, um sich von den Anschlusszungen 370, 372 zu trennen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform weisen die Leistungsanschlüsse 312, 132 eine sequenzierte Verbindungs- und Verbindungstrennungsanordnung auf. Die obere Verbindungszunge 252 ist dazu ausgebildet, sich während des Trennungsvorgangs als erstes von der oberen Anschlusszunge 370 zu trennen. Beispielsweise erreicht während des Trennungsvorgangs die obere Verbindungszunge 252 zuerst den oberen Spalt zwischen der oberen Überbrückungszone 388 und der oberen Anschlusszunge 370. 16 veranschaulicht die obere Verbindungszunge 352 in dem mit der oberen Überbrückungszone 388 gekoppelten Zustand sowie die untere Verbindungszunge 254 in dem mit der unteren Anschlusszunge 372 gekoppelten Zustand. Der Strom fließt tendenziell durch die untere Anschlusszunge 372, und nicht durch den PTC 360, da der Widerstand in dem PTC 360 höher ist als der Widerstand in der unteren Anschlusszunge 372. Nachdem beide Verbindungszungen 252, 254 von den Anschlusszungen 370, 372 getrennt sind und mit der oberen und der unteren Überbrückungszone 388 zusammenwirken, umgeht der Strom die Anschlusszungen 370, 372 und fließt zur Lichtbogenunterdrückung durch den PTC 360. Der Strom fließt durch den PTC 360 zu den Anschlusszungen 370, 372. Der Strom fließt durch den Überbrückungsleiter 384 zu dem variablen Widerstandselement 382. Der Strom fließt von dem variablen Widerstandselement 382 durch die Federzunge 396 zu den Anschlusszungen 370, 372. Der PTC 360 bewirkt einen Nebenschluss des Stromflusses durch den Leistungsanschluss 312. Der PTC 360 erhöht den Widerstand im Verlauf der Zeit, um den Stromfluss zu reduzieren und damit das Risiko einer Lichtbogenbildung zu vermindern.
Die Leistungsanschlüsse 312, 132 werden weiter getrennt und in den vollständig getrennten Zustand (17) gebracht. 17 veranschaulicht die Leistungsanschlüsse 312, 132 unmittelbar nach dem Trennungsvorgang, nachdem die Leistungsanschlüsse 312, 132 weiter voneinander separiert werden können. Die Verbindungszungen 252, 254 sind im vollständig getrennten Zustand von den Überbrückungszonen 388 separiert und getrennt. Im getrennten Zustand wirkt kein Bereich des Leistungsanschlusses 312 mit dem Leistungsanschluss 132 zusammen.
18 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs eines Leistungsanschlusses 412, der gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist. 19 zeigt eine Perspektivansicht eines Bereichs des Leistungsanschlusses 412 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. Der Leistungsanschluss 412 ist ähnlich den Leistungsanschlüssen 112, 312 und kann in dem Leistungsverbindersystem 100 anstelle der Leistungsanschlüsse 112, 312 zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 verwendet werden. Der Leistungsanschluss 412 weist eine obere und eine untere oder eine erste und eine zweite Anschlusszunge 470, 472 auf, die den Anschlusszungen 170, 172 ähnlich sein können. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Anschlusszungen 470, 472 um durch Stanzen und Formen gebildete Zungen, die derart ausgebildet sind, dass sie sich von dem Anschlussende zu dem Verbindungsende des Leistungsanschlusses 412 erstrecken. Die Kontaktzonenbereiche der Anschlusszungen 470, 472 sind in integraler Weise mit den Crimphülsenbereichen der Anschlusszungen 470, 472 ausgebildet, anstatt einer Ausbildung als separate Komponenten, die elektrisch miteinander gekoppelt sind, wie dies bei den Anschlusszungen 170, 172 der Fall ist.
Der Leistungsanschluss 412 beinhaltet einen schützenden thermischen Koppler (PTC) 460 zur Lichtbogenunterdrückung. Der PTC 460 beinhaltet eine schützende Wärmekopplungsbrücke 480, die benachbart der Anschlusszunge 470 und/oder 472 angeordnet ist, sowie ein variables Widerstandselement 482 (19), das dazu ausgebildet ist, elektrisch zwischen die Anschlusszunge 470 und/oder 472 und die schützende Wärmekopplungsbrücke 480 geschaltet zu werden. Das variable Widerstandselement 482 kann mit der Anschlusszunge 470 und/oder 472 elektrisch verbunden sein, wie z.B. durch eine Federzunge 496 oder einen anderen Typ einer elektrischen Verbindung. Die schützende Wärmekopplungsbrücke 480 kann der schützenden Wärmekopplungsbrücke 380 ähnlich sein; jedoch beinhaltet die schützende Wärmekopplungsbrücke 480 eine flexible Polymerschicht im Gegensatz zu einer Ausbildung als geformtes Substrat. Das variable Widerstandselement 482 kann dem variablen Widerstandselement 182 und/oder 382 ähnlich sein. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die schützende Wärmekopplungsbrücke 480 zumindest partiell zwischen den Anschlusszungen 470, 472 angeordnet. Beispielsweise können die schützende Wärmekopplungsbrücke 480 und die Anschlusszungen 470, 472 in einer geschichteten oder gestapelten Anordnung angeordnet sein, um einen einzigen steckerartigen Anschluss zu bilden, wie z.B. einen messerartigen Anschluss, der zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet ist.
Die schützende Wärmekopplungsbrücke 480 und das variable Widerstandselement 482 bilden den Nebenschlussweg durch den Leistungsanschluss 412 zur Lichtbogenunterdrückung. Die schützende Wärmekopplungsbrücke 480 und das variable Widerstandselement 482 sind dazu ausgebildet, von dem komplementären Leistungsanschluss 132 getrennt zu werden, nachdem die Hauptanschlusszungen 470, 472 getrennt worden sind. Das variable Widerstandselement 482 ist dazu ausgebildet, den Widerstand von einem niedrigen Widerstandszustand in einen hohen Widerstandszustand zu variieren, um somit als Schalter zu arbeiten und den Stromfluss durch den PTC 460 zu reduzieren. Optional kann das variable Widerstandselement 482 den Widerstand temperaturabhängig variieren. Bei einer exemplarischen Ausführungsform erzeugt das variable Widerstandselement 482 einen variablen Widerstandspfad zwischen dem komplementären Leistungsanschluss und den Anschlusszungen 470, 472.
Die schützende Wärmekopplungsbrücke 480 weist wenigstens einen Überbrückungsleiter 484, wenigstens ein isolierendes Substrat 486 und wenigstens eine Überbrückungszone 488 auf. Bei der schützenden Wärmekopplungsbrücke 480 kann es sich um eine Schichtstruktur handeln. Beispielsweise handelt es sich bei der dargestellten Ausführungsform bei dem Überbrückungsleiter 484 und den Überbrückungszonen 488 um gedruckte Schaltungen auf dem isolierenden Substrat 486. Bei dem isolierenden Substrat 486 handelt es sich um einen Polymerfilm. Das isolierende Substrat 486 kann flexibel sein. Die Überbrückungszonen 488 können sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche des isolierenden Substrats 486 gebildet sein. Alternativ kann das isolierende Substrat um eine andere Konstruktion herumgeführt sein, um Überbrückungszonen 388 sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der schützenden Wärmekopplungsbrücke 480 bereitzustellen.
20 zeigt eine perspektivische Frontansicht eines Bereichs eines Leistungsanschlusses 512, der gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist. 21 zeigt eine Seitenansicht eines Bereichs des Leistungsanschlusses 512. 22 zeigt eine Perspektivansicht eines Bereichs des Leistungsanschlusses 512 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. Der Leistungsanschluss 512 ist den Leistungsanschlüssen 112, 312, 412 ähnlich und kann in dem Leistungsverbindersystem 100 anstelle der Leistungsanschlüsse 112, 312, 412 zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 verwendet werden. Der Leistungsanschluss 512 weist eine obere und eine untere oder eine erste und eine zweite Anschlusszunge 570, 572 auf, die den Anschlusszungen 170, 172 ähnlich sein können. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Anschlusszungen 570, 572 um gestanzte und geformte Zungen, die derart ausgebildet sind, dass sie sich von dem Anschlussende bis zu dem Verbindungsende des Leistungsanschlusses 512 erstrecken. Die Kontaktzonenbereiche der Anschlusszungen 570, 572 sind mit den Crimphülsenbereichen der Anschlusszungen 570, 572 in integraler Weise ausgebildet, anstatt einer Ausbildung als separate Komponenten, die elektrisch miteinander gekoppelt sind, wie dies bei den Anschlusszungen 170, 172 der Fall ist.
Der Leistungsanschluss 512 weist einen schützenden thermischen Koppler (PTC) 560 zur Bereitstellung der Lichtbogenunterdrückung auf. Der PTC 560 beinhaltet eine schützende Wärmekopplungsbrücke 580, die benachbart der Anschlusszunge 570 und/oder 572 positioniert ist, sowie ein variables Widerstandselement 582 (20 und 22), das dazu ausgebildet ist, elektrisch zwischen die Anschlusszunge 570 und/oder 572 und die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 geschaltet zu werden. Das variable Widerstandselement 582 kann mit der Anschlusszunge 570 und/oder 572 elektrisch verbunden sein, wie z.B. durch eine Federzunge 583 oder einen anderen Typ einer elektrischen Verbindung. Die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 kann den schützenden Wärmekopplungsbrücken 380, 480 ähnlich sein. Die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 weist einen flexiblen Polymerfilm als isolierende Überzugsschicht um Leiterbahnen oder Leiter auf. Das variable Widerstandselement 582 kann dem variablen Widerstandselement 182 und/oder 382 und/oder 482 ähnlich sein. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 zumindest partiell zwischen den Anschlusszungen 570, 572 angeordnet. Beispielsweise können die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 und die Anschlusszungen 570, 572 in einer geschichteten oder gestapelten Anordnung angeordnet sein, um einen einzelnen steckerartigen Anschluss zu bilden, wie z.B. einen messerartigen Anschluss, der zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 ausgebildet ist.
Die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 und das variable Widerstandselement 582 bilden den Nebenschlussweg durch den Leistungsanschluss 512 zur Lichtbogenunterdrückung. Die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 und das variable Widerstandselement 582 sind dazu ausgebildet, von dem komplementären Leistungsanschluss 132 getrennt zu werden, nachdem die Hauptanschlusszungen 570, 572 getrennt worden sind. Das variable Widerstandselement 582 ist dazu ausgebildet, den Widerstand von einem niedrigen Widerstandszustand in einen hohen Widerstandszustand zu variieren, um somit als Schalter zu arbeiten und den Stromfluss durch den PTC 560 zu reduzieren. Optional kann das variable Widerstandselement 582 den Widerstand temperaturabhängig variieren. Bei einer exemplarischen Ausführungsform erzeugt das variable Widerstandselement 582 einen variablen Widerstandspfad zwischen dem komplementären Leistungsanschluss 132 und den Anschlusszungen 570, 572.
Die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 weist wenigstens einen Überbrückungsleiter 584, wenigstens ein isolierendes Substrat 586 und wenigstens eine Überbrückungszone 588 auf. Die Überbrückungsleiter 584 können in seitlicher Richtung derart versetzt sein (22), dass die Überbrückungsleiter 584 koplanar sein können (21). Die Überbrückungsleiter können sich sowohl entlang der Oberseite als auch entlang der Unterseite des variablen Widerstandselements 582 erstrecken. Bei der schützenden Wärmekopplungsbrücke 580 kann es sich um eine Schichtstruktur handeln. Beispielsweise handelt es sich bei der dargestellten Ausführungsform bei dem Überbrückungsleiter 584 und den Überbrückungszonen 588 um gedruckte Schaltungen auf dem isolierenden Substrat 586 oder um Leiter, die in eine isolierende Überzugschicht eingebettet sind. Der Überbrückungsleiter 584 kann zur elektrischen Verbindung mit dem variablen Widerstandselement 582 freiliegen. Bei dem isolierenden Substrat 586 kann es sich um einen Polymerfilm handeln. Das isolierende Substrat 586 kann flexibel sein.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die schützende Wärmekopplungsbrücke 580 ein oberes und ein unteres Überbrückungselement 590, 592, die jeweils eine entsprechende obere und untere Überbrückungszone 594, 596 aufweisen. Die Enden der Brückenelemente 590, 592 sind über die Enden der Anschlusszungen 570, 572 herum gefaltet und liegen an der oberen und der unteren Oberfläche der Anschlusszungen 570, 572 frei, um während des Verbindungsvorgangs und des Trennungsvorgangs mit dem komplementären Leistungsanschluss 132 in elektrische Verbindung zu treten. Die Überbrückungszonen 594, 596 liegen sowohl an der Oberseite als auch an der Bodenseite des Leistungsanschlusses 512 frei. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die Überbrückungszonen 594, 596 versetzt und somit axial versetzt angeordnet, um einen sequenzierten Verbindungsvorgang und Verbindungstrennungsvorgang bereitzustellen. Die Überbrückungszonen 594, 596 sehen auch einen sequenzierten Verbindungsvorgang und Verbindungstrennungsvorgang hinsichtlich der Anschlusszungen 570, 572 vor.
Es versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung der Erläuterung dienen soll und nicht einschränkend zu verstehen ist. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (und/oder Aspekte derselben) in Kombination miteinander verwendet werden. Außerdem können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne dass man den Umfang derselben verlässt. Abmessungen, Materialtypen, Orientierungen der verschiedenen Komponenten sowie die Anzahl und Positionen der verschiedenen Komponenten, wie sie hierin beschrieben sind, sollen Parameter von bestimmten Ausführungsformen definieren und sind keineswegs einschränkend zu verstehen sondern dienen lediglich als exemplarische Ausführungsformen. Den Fachleuten erschließen sich bei Lektüre der vorstehenden Beschreibung zahlreiche weitere Ausführungsformen und Modifikationen im Umfang der Ansprüche. Der Umfang der Erfindung ist daher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zu bestimmen.

Claims

Leistungsanschluss (112) für einen elektrischen Verbinder (102), der zur Verbindung mit einem komplementären Leistungsanschluss (132) eines komplementären elektrischen Verbinders ausgebildet ist, wobei der Leistungsanschluss aufweist: eine Anschlusszunge (170), die zur elektrischen Kopplung mit einem Leistungsdraht (114) ausgebildet ist, wobei die Anschlusszunge eine Verbindungsfläche (174) aufweist, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss ausgebildet ist; eine schützende Wärmekopplungsbrücke (180), die benachbart der Anschlusszunge positioniert ist, wobei die schützende Wärmekopplungsbrücke einen Überbrückungsleiter (184), ein isolierendes Substrat (186) und eine Überbrückungszone (188) aufweist, wobei der Überbrückungsleiter auf dem isolierenden Substrat vorgesehen ist, wobei die Überbrückungszone auf dem isolierenden Substrat vorgesehen ist und mit dem Überbrückungsleiter elektrisch gekoppelt ist, wobei die Überbrückungszone eine Verbindungsfläche (192) aufweist, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss ausgebildet ist; und ein variables Widerstandselement (382), das elektrisch zwischen die Anschlusszunge und den Überbrückungsleiter geschaltet ist, wobei das variable Widerstandselement einen Nebenschluss bereitstellt, so dass keine Lichtbogenbildung auftritt, wenn der Leistungsanschluss von dem komplementären Leistungsanschluss des komplementären elektrischen Verbinders getrennt wird; wobei sich die Verbindungsfläche der Anschlusszunge von dem komplementären Leistungsanschluss des komplementären elektrischen Verbinders trennen lässt, bevor die Verbindungsfläche der Überbrückungszone von dem komplementären Leistungsanschluss des komplementären elektrischen Verbinders getrennt wird, so dass der Widerstand in dem variablen Widerstandselement nach der Trennung des Hauptleistungsanschlusses von dem komplementären Leistungsanschluss und vor der Trennung der Überbrückungszone von dem komplementären Leistungsanschluss ansteigt und dadurch der Strom während des Trennungsvorgangs durch den Überbrückungsleiter und das variable Widerstandselement nebengeschlossen wird.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsfläche (174) der Anschlusszunge (170) mit der Verbindungsfläche (192) der Überbrückungszone (188) entlang einer Verbindungsachse (150) des Leistungsanschlusses mit dem komplementären Leistungsanschluss (132) ausgerichtet ist.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, wobei das isolierende Substrat (186) zwischen dem Überbrückungsleiter (184) und der Anschlusszunge (170) angeordnet ist.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, wobei das variable Widerstandselement (382) mit dem Überbrückungsleiter (184) direkt gekoppelt ist.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, wobei das variable Widerstandselement (382) einen Widerstandselement-Kontakt (200) aufweist, der eine Federzunge (202) aufweist, die gegen die Anschlusszunge (170) federnd vorgespannt ist, um das variable Widerstandselement und die Anschlusszunge elektrisch zu koppeln.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, wobei die schützende Wärmekopplungsbrücke (180) eine Leiterplatte aufweist, die wenigstens eine innere leitfähige Schicht, die den Überbrückungsleiter (184) bildet, und wenigstens eine äußere leitfähige Schicht aufweist, die die Überbrückungszone (188) bildet, wobei wenigstens eine innere Isolierschicht das isolierende Substrat (186) bildet.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem isolierenden Substrat (186) um einen flexiblen Polymerfilm handelt, und wobei es sich bei dem Überbrückungsleiter (184) und der Überbrückungszone (188) um Schaltungsschichten handelt, die direkt auf den flexiblen Polymerfilm aufgebracht sind.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Anschlusszunge um eine erste Anschlusszunge (170) handelt, wobei der Leistungsanschluss ferner eine zweite Anschlusszunge (172) aufweist, die zur elektrischen Kopplung mit dem Leistungsdraht (114) ausgebildet ist, wobei die zweite Anschlusszunge eine Verbindungsfläche (176) aufweist, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss (132) ausgebildet ist, wobei die schützende Wärmekopplungsbrücke (180) zwischen der ersten und der zweiten Anschlusszunge in einer gestapelten Anordnung angeordnet ist, um ein einziges messerartiges Element zu bilden, das zur Aufnahme in dem komplementären Leistungsanschluss ausgebildet ist.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Anschlusszunge um eine erste Anschlusszunge (170) handelt, wobei es sich bei dem isolierenden Substrat um ein erstes isolierendes Substrat (186) handelt und es sich bei der Überbrückungszone um eine erste Überbrückungszone (188) handelt, wobei der Leistungsanschluss ferner eine zweite Anschlusszunge (172) aufweist, die zur elektrischen Kopplung mit einem Leistungsdraht (114) ausgebildet ist, wobei die zweite Anschlusszunge eine Verbindungsfläche (176) aufweist, die zur Verbindung mit dem komplementären Leistungsanschluss (132) ausgebildet ist, wobei die schützende Wärmekopplungsbrücke (180) weiterhin ein zweites isolierendes Substrat (186) und eine zweite Überbrückungszone (188) aufweist, die an dem zweiten isolierenden Substrat vor der zweiten Anschlusszunge vorgesehen ist, wobei das erste isolierende Substrat zwischen der ersten Anschlusszunge und dem Überbrückungsleiter (184) angeordnet ist und diese elektrisch voneinander isoliert, und wobei das zweite isolierende Substrat zwischen der zweiten Anschlusszunge und dem Überbrückungsleiter angeordnet ist und diese elektrisch voneinander isoliert.
Leistungsanschluss (112) nach Anspruch 1, der ferner eine dielektrische Abdeckung (162) aufweist, die die Anschlusszunge (170) und die schützende Wärmekopplungsbrücke (180) an dem variablen Widerstandselement (382) überdeckt.