EP4091217A1 - Contact element assembly for a plug connector part - Google Patents

Contact element assembly for a plug connector part

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EP4091217A1
EP4091217A1 EP20829854.7A EP20829854A EP4091217A1 EP 4091217 A1 EP4091217 A1 EP 4091217A1 EP 20829854 A EP20829854 A EP 20829854A EP 4091217 A1 EP4091217 A1 EP 4091217A1
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EP
European Patent Office
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contact
contact element
lamellae
sensor
connector part
Prior art date
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Pending
Application number
EP20829854.7A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Führer
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Phoenix Contact eMobility GmbH
Original Assignee
Phoenix Contact eMobility GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact eMobility GmbH filed Critical Phoenix Contact eMobility GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a contact element assembly for a plug connector part according to the preamble of claim 1.
  • Such a contact element assembly can be used on a connector part which can be plugged into an associated mating connector part.
  • a contact element assembly has a contact element which comprises a contact body and a plurality of contact blades which can be moved elastically with respect to the contact body.
  • the contact lamellae together form a plug-in opening and can be brought into contact with a mating contact element of the mating connector part that can be plugged into the plug-in opening in an electrically contacting manner.
  • Such a contact element realizes a contact socket into which a mating contact element in the form of a contact pin can be inserted.
  • the contact socket forms a plug-in opening for receiving the mating contact element, the contact lamellae of the contact element being (slightly) elastically deflected during insertion and thus resting against the mating contact element with elastic contact force, so that a low-resistance electrical transition is created between the contact element and the mating contact element.
  • a connector part of the type in question can be used, for example, as a charging plug or as a charging socket for charging an electrically powered vehicle (also referred to as an electric vehicle).
  • a charging socket is arranged, for example, on a vehicle and can be plugged into an associated mating connector part in the form of a charging plug on a cable connected to a charging station in order to establish an electrical connection between the charging station and the vehicle.
  • Charging currents can be transmitted as direct currents or alternating currents, in particular charging currents in the form of direct current have a high current strength, for example 500 A or even more, and can lead to heating of the cable as well as a connector part connected to the cable.
  • heat is generated not only on the cable with which a charging plug is connected to a charging station, for example, but also on the charging plug and the charging socket into which the charging plug is connected is plugged in.
  • Heat is generated in particular on contact elements of a charging socket or a charging plug, via which electrical contact is made when the charging plug is inserted into the charging socket.
  • Such contact elements which are made of an electrically conductive metal material, for example from a copper material, heat up when a charging current flows over the contact elements, whereby the contact elements are basically to be dimensioned depending on the charging current to be transmitted so that the contact elements have a sufficient Have current carrying capacity and heating at the contact elements is limited.
  • the rule here is that a contact element must be dimensioned larger, the larger the charging current to be transmitted.
  • the generation of heat at a contact element is determined in particular by a transition resistance with which the contact element is in contact with an associated counter-contact element. If wear or damage occurs on a contact element, the contact resistance can be increased, which is associated with an increase in the power loss and with heating of the contact element during operation.
  • a measuring tip can be inserted into a plug-in opening of a socket contact in order to measure normal forces of the socket contact.
  • the object of the present invention is to provide a contact element assembly which enables a simple monitoring of whether a contact element of the contact element assembly has possibly been subject to wear or damage.
  • the contact element assembly has a sensor device which comprises a sensor element which is arranged in relation to the contact lamellae of the contact element in such a way that the sensor element is not in electrical system with the contact lamellae in an operational state of the contact lamellae, but is designed to respond in the event of an unusual deformation at least one of the contact lamellae to get into electrical installation with the at least one of the contact lamellae, the sensor element having an evaluation device for evaluating one as a function of one Contacting the at least one of the contact lamellas is connected to the sensor signal received with the sensor element.
  • the sensor device is used to detect an unusual deformation on one or more of the contact lamellas of the contact element in order to generate a sensor signal as a function of such an extraordinary deformation, which can be evaluated to infer damage or wear on the contact element . If an unusual deformation occurs on one or more of the contact lamellae, for example because one or more contact lamellae are bent (buckled), it can be assumed that the contact resistance in the electrical connection of the contact element with the associated mating contact element is increased because of an electrical contact is no longer made available over all contact lamellas or a contact force with which the contact lamellas rest on the associated counter-contact element is reduced. If such an unusual deformation is detected via the sensor device, a countermeasure can thus be initiated in order to prevent overheating of the contact element, for example by reducing a transmitted current or interrupting a transmission process.
  • the contact lamellae are arranged on the contact body of the contact element in an elastically movable manner.
  • the contact lamellas are slightly elastically deflected towards the contact body, so that when the mating contact element is inserted into the plug-in opening, the contact lamellas rest against the mating contact element with elastic contact force.
  • the contact lamellas are not in electrical contact with the sensor element, so that the sensor element is electrically separated from the contact lamellae.
  • the operational state is understood to mean a customary deflection of the contact lamellae during a customary plug-in process for making contact with the mating contact element designed as a contact pin.
  • the contact lamellae are only slightly deflected when the mating contact element is inserted into the plug-in opening of the contact element and rest against the mating contact element with an elastic tension force, but do not contact the sensor element of the sensor device.
  • the operational state can be defined, for example, in that the clear width of the plug-in opening is not increased by a certain, defined amount, the contact lamellas are thus arranged within an (imaginary) circumferential enveloping circle surrounding the contact lamellae and the enveloping circle when the contact lamella is plugged in do not leave.
  • the sensor element is arranged outside the plug-in opening.
  • the contact lamellae are (slightly) adjusted radially outward, whereby in the event of an unusual deformation, the contact lamellae come into contact with the outside of the contact element through an enveloping circle defined by the inner circumference of the sensor element, for example Insert opening arranged sensor element arrive.
  • the evaluation device can be part of the connector part or a higher-level assembly, for example a charging station or a vehicle.
  • FIG. 1 is a view of a charging system for charging an electric vehicle
  • FIG. 2 shows a view of a plug connector part in the form of a charging plug
  • FIG. 6 shows a view of the contact element with a sensor device arranged thereon for detecting an unusual deformation on one or more contact blades of the contact element
  • FIG. 8 shows a longitudinal sectional view through the contact element with the sensor device arranged thereon;
  • FIG. 9A shows the longitudinal sectional view according to FIG. 8, with a mating contact element plugged onto the contact element;
  • FIG. 9B shows an enlarged view in section A according to FIG. 9A;
  • the charging station 1 shows a charging station 1 which is used to charge an electrically powered vehicle 4, also referred to as an electric vehicle.
  • the charging station 1 is designed to provide a charging current in the form of an alternating current or a direct current and has a cable 2, which has one end 201 with the charging station 1 and another end 200 with a connector part 3 in the form of a charging plug connected is.
  • the transferred charging currents have a high current intensity, e.g. greater than 300 A, possibly even of the order of 500 A or more. Due to such high charging currents, thermal losses occur on the cable 2 and also on the connector part 3 and the mating connector part 40, which can lead to heating of the cable 2, the connector part 3 and the mating connector part 40.
  • the contact element 31 has a contact body 310 with a cylindrical basic shape, on which a shaft section 315 and a collar 314 protruding radially with respect to the shaft section 315 are formed. Projecting from the shaft section 315 are contact lamellae 311, which are separated from one another via slots and are lined up along a circumferential direction around an insertion direction E, along which the contact element 31 can be connected to an associated mating contact element 41.
  • a mating contact element 41 for the plug-in connection, can be inserted into the plug-in opening 313 along the plug-in direction E by the mating contact element 41 running onto the contact blades 311 on the inside in the area of the tips 312 and being pushed between the contact blades 311 .
  • the mating contact element 41 comes into electrically contacting contact with the contact lamellae 311, so that an electrical connection between the contact element 31 and the mating contact element 41 is established.
  • the contact lamellae 311 can be moved elastically with respect to the contact body 310.
  • the contact lamellae 311 are formed integrally and in one piece with the contact body 310, but can (slightly) be deflected to the contact body 310 and, when the mating contact element 41 is inserted into the plug opening 313, rest on the rigidly designed mating contact element 41 with elastic contact force, so that a low-resistance transition between the contact element 31 and the mating contact element 41 is established.
  • a heating on a connector part 3 in the form of a charging plug, as shown in Fig. 2 can occur in particular in the area of the contact elements 31, with heating being essentially due to the transition resistance between the contact elements 31 and the associated mating contact elements and thus from the Contact elements 31 occurring ohmic power loss depends.
  • the transition resistance between the contact element 31 and an associated mating contact element 41 depends in particular on the functionality of the contact blades 311 and on a contact force existing between the contact blades 311 and the mating contact element 41. If there is wear or damage to one or more of the contact lamellae 311, as a result of which the contact force between the contact lamellae 311 and the mating contact element 41 is reduced, or if one or more contact lamellae 311 even fall due to an unusual deformation, for example buckling or a break, for establishing the contact, the transition resistance between the contact element 31 and the mating contact element 41 can be increased, which is associated with an increase in the power loss and thus with greater heating.
  • the sensor element 33 has an element body 330 in the form of a cylindrical sleeve, which is arranged circumferentially outside the contact blades 311 of the contact element 31.
  • the element body 330 is circumferentially closed and thus surrounds the contact lamellae 311 circumferentially.
  • Test fingers 331 extend axially from the element body 330 and are lined up circumferentially around the plug-in direction E and are separated from one another by axially extending slots.
  • the test fingers 331 extend from the element body 330 in the direction of the tips 312 of the contact lamellae 311 and come to rest on the outside of the contact lamellae 311, the test fingers 311 being spaced apart from the contact lamellae 331 in a normal, operational state.
  • test fingers 331 can be deflected elastically towards the element body 330.
  • the test fingers 331 should not provide any support for the contact lamellae 311 radially outward and are thus elastically flexible and deformable in the event of an exceptional deformation on one or more contact lamellae 311 under the action of the contact lamellae 311.
  • the element body 330 is arranged on an insulating element 34, which is arranged with a ring section 340 on the shaft section 315 of the contact element 31 and faces the collar 314 of the contact element 31 with a flange section 341, which protrudes radially with respect to the ring section 340.
  • the insulating element 34 occupies an intermediate layer between the contact element 31 and the sensor element 33, so that the sensor element 33 is in electrical contact with the contact element 31 via the insulating element 34.
  • the sensor element 33 is firmly connected to the contact element 31 via the insulating element 34.
  • test fingers 331 are spaced apart from the contact blades 311.
  • the sensor element 33 is thus electrically separated from the contact element 31 and, in particular, is not at the same potential as the contact element 31.
  • contact lamellae 311 When the mating contact element 41 in the form of the contact pin is connected to the contact element 31 in the form of the contact sockets, the contact lamellae 311 are (slightly) deflected, widening the plug-in opening 313 and thus causing an elastic bias on the contact lamellae 311 Contact lamellae 311 deflected as intended, contact lamellae 311 do not come into contact with test fingers 331 or element body 330, so that sensor element 33 remains electrically isolated from contact element 31.
  • the contact lamellae 311 in the intended state do not leave an imaginary enveloping circle that extends around the contact lamellae 311 and outside of which the test fingers 331 are located.
  • An extraordinary deformation on the contact blades 311 can be temporary or permanent.
  • a deformation at the contact blades 311 can only be temporary, for example. However, when worn or broken, deformation can be permanent and plastic.
  • such an unusual deformation can be evaluated and displayed via the evaluation device 5 in order to initiate a suitable countermeasure, for example to modify or interrupt a current transmission process by reducing the current intensity.
  • a contact element assembly of the type described can be used on a charging system for charging an electric vehicle. Such a contact element assembly can, however, also be used in other applications, in particular where large currents are to be transmitted.

Abstract

The invention relates to a contact element assembly for a plug connector part (3) which can be plugged into a mating plug connector part (40), said contact assembly comprising a contact element (31) having a body (310) and a plurality of contact lamellae (311) which can move elastically with respect to the contact body (310), which together form a plug-in opening (313) and which can be brought into electrical contact with a mating contact element (41) of the mating plug connector part (40), said mating contact element being pluggable into the plug-in opening (313). A sensor device (36) has a sensor element (33) which is positioned with respect to the contact lamellae (311) in such a way that the sensor element (33) is not in electrical contact with the contact lamellae (311) when the contact lamellae (311) are operational, but is designed to come into electrical contact with at least one of the contact lamellae (311) in the event of said at least one of the contact lamellae (311) being deformed in a non-conventional manner, the sensor element (33) being connected to an evaluation device (5) for evaluating a sensor signal received in accordance with the contact between said at least one of the contact lamellae (311) and the sensor element (33).

Description

Kontaktelementbaugruppe für ein Steckverbinderteil Contact element assembly for a connector part
Die Erfindung betrifft eine Kontaktelementbaugruppe für ein Steckverbinderteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a contact element assembly for a plug connector part according to the preamble of claim 1.
Eine solche Kontaktelementbaugruppe ist an einem Steckverbinderteil verwendbar, das steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil verbindbar ist. Eine solche Kontaktelementbaugruppe weist ein Kontakteiementauf, das einen Kontaktkörper und eine Mehrzahl von elastisch zu dem Kontaktkörper beweglichen Kontaktlamellen umfasst. Die Kontaktlamellen bilden gemeinsam eine Stecköffnung aus und sind elektrisch kontaktierend mit einem in die Stecköffnung einsteckbaren Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinderteils in Anlage bringbar. Such a contact element assembly can be used on a connector part which can be plugged into an associated mating connector part. Such a contact element assembly has a contact element which comprises a contact body and a plurality of contact blades which can be moved elastically with respect to the contact body. The contact lamellae together form a plug-in opening and can be brought into contact with a mating contact element of the mating connector part that can be plugged into the plug-in opening in an electrically contacting manner.
Ein solches Kontaktelement verwirklicht eine Kontaktbuchse, in die ein Gegenkontaktelement in Form eines Kontaktstifts eingesteckt werden kann. Die Kontaktbuchse bildet eine Stecköffnung zum Aufnehmen des Gegenkontaktelements aus, wobei beim Einstecken die Kontaktlamellen des Kontaktelements (geringfügig) elastisch ausgelenkt werden und somit mit elastischer Kontaktkraft an dem Gegenkontaktelement anliegen, sodass ein niederohmiger elektrischer Übergang zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement geschaffen ist. Such a contact element realizes a contact socket into which a mating contact element in the form of a contact pin can be inserted. The contact socket forms a plug-in opening for receiving the mating contact element, the contact lamellae of the contact element being (slightly) elastically deflected during insertion and thus resting against the mating contact element with elastic contact force, so that a low-resistance electrical transition is created between the contact element and the mating contact element.
Ein Steckverbinderteil der hier in Rede stehenden Art kann z.B. als Ladestecker oder als Ladebuchse zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (auch bezeichnet als Elektrofahrzeug) Verwendung finden. Eine Ladebuchse ist beispielswiese an einem Fahrzeug angeordnet und kann steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil in Form eines Ladesteckers an einem an eine Ladestation angeschlossenen Kabel verbunden werden, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug herzustellen. A connector part of the type in question can be used, for example, as a charging plug or as a charging socket for charging an electrically powered vehicle (also referred to as an electric vehicle). A charging socket is arranged, for example, on a vehicle and can be plugged into an associated mating connector part in the form of a charging plug on a cable connected to a charging station in order to establish an electrical connection between the charging station and the vehicle.
Ladeströme können als Gleichströme oder als Wechselströme übertragen werden, wobei insbesondere Ladeströme in Form von Gleichstrom eine große Stromstärke, beispielsweise 500 A oder sogar darüber, aufweisen und zu einer Erwärmung des Kabels genauso wie eines mit dem Kabel verbundenen Steckverbinderteils führen können. Charging currents can be transmitted as direct currents or alternating currents, in particular charging currents in the form of direct current have a high current strength, for example 500 A or even more, and can lead to heating of the cable as well as a connector part connected to the cable.
Bei einem Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs entsteht Wärme nicht nur an dem Kabel, mit dem ein Ladestecker beispielsweise mit einer Ladestation verbunden ist, sondern auch an dem Ladestecker und an der Ladebuchse, in die der Ladestecker eingesteckt ist. Wärme entsteht hierbei insbesondere an Kontaktelementen einer Ladebuchse oder eines Ladesteckers, über die ein elektrischer Kontakt hergestellt wird, wenn der Ladestecker in die Ladebuchse eingesteckt ist. Solche Kontaktelemente, die aus einem elektrisch leitfähigen Metallmaterial, beispielsweise aus einem Kupferwerkstoff, gefertigt sind, erwärmen sich, wenn ein Ladestrom über die Kontaktelemente fließt, wobei grundsätzlich die Kontaktelemente in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Ladestrom so zu dimensionieren sind, dass die Kontaktelemente eine hinreichende Stromtragfähigkeit aufweisen und eine Erwärmung an den Kontaktelementen begrenzt ist. Hierbei gilt, dass ein Kontaktelement umso größer zu dimensionieren ist, je größer der zu übertragende Ladestrom ist. In a charging system for charging an electric vehicle, heat is generated not only on the cable with which a charging plug is connected to a charging station, for example, but also on the charging plug and the charging socket into which the charging plug is connected is plugged in. Heat is generated in particular on contact elements of a charging socket or a charging plug, via which electrical contact is made when the charging plug is inserted into the charging socket. Such contact elements, which are made of an electrically conductive metal material, for example from a copper material, heat up when a charging current flows over the contact elements, whereby the contact elements are basically to be dimensioned depending on the charging current to be transmitted so that the contact elements have a sufficient Have current carrying capacity and heating at the contact elements is limited. The rule here is that a contact element must be dimensioned larger, the larger the charging current to be transmitted.
Eine Wärmeentwicklung an einem Kontaktelement ist insbesondere bestimmt durch einen Übergangswiderstand, mit dem das Kontaktelement mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement in kontaktierender Anlage ist. Kommt es an einem Kontaktelement zu einem Verschleiß oder zu einer Beschädigung, kann der Übergangswiderstand erhöht sein, was mit einem Anstieg der Verlustleistung und mit einer Erwärmung an dem Kontaktelement im Betrieb einhergeht. The generation of heat at a contact element is determined in particular by a transition resistance with which the contact element is in contact with an associated counter-contact element. If wear or damage occurs on a contact element, the contact resistance can be increased, which is associated with an increase in the power loss and with heating of the contact element during operation.
Bei einer aus der DE 202004007830 U 1 bekannten Messvorrichtung kann eine Messpitze in eine Stecköffnung eines Buchsenkontakts eingeführt werden, um Normalkräfte des Buchsenkontakts zu messen. In a measuring device known from DE 202004007830 U 1, a measuring tip can be inserted into a plug-in opening of a socket contact in order to measure normal forces of the socket contact.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontaktelementbaugruppe zur Verfügung zu stellen, die auf einfache Weise eine Überwachung ermöglicht, ob es an einem Kontaktelement der Kontaktelementbaugruppe gegebenenfalls zu einem Verschleiß oder einer Beschädigung gekommen ist. The object of the present invention is to provide a contact element assembly which enables a simple monitoring of whether a contact element of the contact element assembly has possibly been subject to wear or damage.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by an object with the features of claim 1.
Demnach weist die Kontaktelementbaugruppe eine Sensoreinrichtung auf, die ein Sensorelement umfasst, das so zu den Kontaktlamellen des Kontaktelements angeordnet ist, dass das Sensorelement in einem betriebsgemäßen Zustand der Kontaktlamellen nicht mit den Kontaktlamellen in elektrischer Anlage ist, aber ausgebildet ist, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen mit der zumindest einen der Kontaktlamellen in elektrische Anlage zu gelangen, wobei das Sensorelement mit einer Auswerteeinrichtung zum Auswerten eines in Abhängigkeit von einer Kontaktierung der zumindest einen der Kontaktlamellen mit dem Sensorelement erhaltenen Sensorsignals verbunden ist. Accordingly, the contact element assembly has a sensor device which comprises a sensor element which is arranged in relation to the contact lamellae of the contact element in such a way that the sensor element is not in electrical system with the contact lamellae in an operational state of the contact lamellae, but is designed to respond in the event of an unusual deformation at least one of the contact lamellae to get into electrical installation with the at least one of the contact lamellae, the sensor element having an evaluation device for evaluating one as a function of one Contacting the at least one of the contact lamellas is connected to the sensor signal received with the sensor element.
Die Sensoreinrichtung dient dazu, eine außergewöhnliche Verformung an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen des Kontaktelements zu detektieren, um in Abhängigkeit von einer solchen außergewöhnlichen Verformung ein Sensorsignal zu generieren, das ausgewertet werden kann, um auf eine Beschädigung oder einen Verschleiß an dem Kontaktelement zu schließen. Kommt es an einem oder mehreren der Kontaktlamellen zu einer außergewöhnlichen Verformung, beispielsweise weil eine oder mehrere Kontaktlamellen verbogen (ausgeknickt) sind, kann davon ausgegangen werden, dass der Kontaktwiderstand in der elektrischen Verbindung des Kontaktelements mit dem zugeordneten Gegenkontaktelement erhöht ist, weil ein elektrischer Kontakt nicht mehr über sämtliche Kontaktlamellen zur Verfügung gestellt wird oder eine Kontaktkraft, mit der Kontaktlamellen an dem zugeordneten Gegenkontaktelement anliegen, reduziert ist. Wird eine solche außergewöhnliche Verformung über die Sensoreinrichtung festgestellt, kann somit eine Gegenmaßnahme eingeleitet werden, um einer Überhitzung an dem Kontaktelement vorzubeugen, beispielsweise indem ein übertragener Strom reduziert oder ein Übertragungsvorgang unterbrochen wird. The sensor device is used to detect an unusual deformation on one or more of the contact lamellas of the contact element in order to generate a sensor signal as a function of such an extraordinary deformation, which can be evaluated to infer damage or wear on the contact element . If an unusual deformation occurs on one or more of the contact lamellae, for example because one or more contact lamellae are bent (buckled), it can be assumed that the contact resistance in the electrical connection of the contact element with the associated mating contact element is increased because of an electrical contact is no longer made available over all contact lamellas or a contact force with which the contact lamellas rest on the associated counter-contact element is reduced. If such an unusual deformation is detected via the sensor device, a countermeasure can thus be initiated in order to prevent overheating of the contact element, for example by reducing a transmitted current or interrupting a transmission process.
Die Kontaktlamellen sind elastisch beweglich an dem Kontaktkörper des Kontaktelements angeordnet. Bei einem üblichen Steckvorgang, bei dem ein Gegenkontaktelement in die Stecköffnung des als Kontaktbuchse ausgebildeten Kontaktelements eingesteckt wird, werden die Kontaktlamellen geringfügig elastisch zu dem Kontaktkörper ausgelenkt, sodass die Kontaktlamellen bei in die Stecköffnung eingestecktem Gegenkontaktelement mit elastischer Kontaktkraft an dem Gegenkontaktelement anliegen. Im Rahmen eines solchen betriebsgemäßen Zustands sind die Kontaktlamellen nicht mit dem Sensorelement in elektrischer Anlage, sodass das Sensorelement elektrisch von den Kontaktlamellen getrennt ist. The contact lamellae are arranged on the contact body of the contact element in an elastically movable manner. In a conventional plugging process, in which a mating contact element is inserted into the plug-in opening of the contact element designed as a contact socket, the contact lamellas are slightly elastically deflected towards the contact body, so that when the mating contact element is inserted into the plug-in opening, the contact lamellas rest against the mating contact element with elastic contact force. In the context of such an operational state, the contact lamellas are not in electrical contact with the sensor element, so that the sensor element is electrically separated from the contact lamellae.
Unter dem betriebsgemäßen Zustand wird in diesem Zusammenhang eine übliche Auslenkung der Kontaktlamellen bei einem üblichen Steckvorgang zur Kontaktierung mit dem als Kontaktstift ausgebildeten Gegenkontaktelement verstanden. Im Rahmen eines solchen betriebsgemäßen Zustands werden die Kontaktlamellen bei Einstecken des Gegenkontaktelements in die Stecköffnung des Kontaktelements nur geringfügig ausgelenkt und liegen mit elastischer Spannkraft an dem Gegenkontaktelement an, kontaktieren dabei aber das Sensorelement der Sensoreinrichtung nicht. Der betriebsgemäße Zustand kann beispielsweise dadurch definiert sein, dass die lichte Weite der Stecköffnung nicht über ein bestimmtes, definiertes Maß vergrößert ist, die Kontaktlamellen somit innerhalb eines (gedachten) die Kontaktlamellen umgebenden, umfänglichen Hüllkreises angeordnet sind und bei steckendem Verbinden mit dem Gegenkontaktelement den Hüllkreis nicht verlassen. In this context, the operational state is understood to mean a customary deflection of the contact lamellae during a customary plug-in process for making contact with the mating contact element designed as a contact pin. In the context of such an operational state, the contact lamellae are only slightly deflected when the mating contact element is inserted into the plug-in opening of the contact element and rest against the mating contact element with an elastic tension force, but do not contact the sensor element of the sensor device. The operational state can be defined, for example, in that the clear width of the plug-in opening is not increased by a certain, defined amount, the contact lamellas are thus arranged within an (imaginary) circumferential enveloping circle surrounding the contact lamellae and the enveloping circle when the contact lamella is plugged in do not leave.
Kommt es an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen zu einer außergewöhnlichen Verformung, zum Beispiel infolge eines falschen Einsteckens des Gegenkontaktelements, infolge eines Bruchs an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen oder infolge zum Beispiel einer elastischen, irreversiblen Verformung zum Beispiel in Form eines Ausknickens, so gelangen die eine oder die mehreren Kontaktlamellen in Anlage mit dem Sensorelement. Das Sensorelement gelangt somit auf das Potenzial des Kontaktelements, was über die an das Sensorelement angeschlossene Auswerteeinrichtung detektiert und ausgewertet werden kann. Bei einer Potenzialänderung an dem Sensorelement kann ein entsprechendes Sensorsignal erzeugt werden, das anzeigt, dass eine Kontaktierung zwischen einer oder mehreren Kontaktlamellen und dem Sensorelement besteht und somit ein oder mehrere der Kontaktlamellen in unzulässiger Weise ausgelenkt worden sind. If there is an unusual deformation on one or more of the contact lamellae, for example as a result of incorrect insertion of the mating contact element, as a result of a break in one or more of the contact lamellae or as a result of, for example, an elastic, irreversible deformation, for example in the form of a buckling, so the one or more contact lamellas come into contact with the sensor element. The sensor element thus reaches the potential of the contact element, which can be detected and evaluated via the evaluation device connected to the sensor element. In the event of a change in potential at the sensor element, a corresponding sensor signal can be generated which indicates that there is contact between one or more contact blades and the sensor element and that one or more of the contact blades have thus been deflected in an impermissible manner.
Eine solche außergewöhnliche Verformung kann temporär oder andauernd sein. Beides soll von der Auswerteeinrichtung angezeigt werden, weil auch eine temporäre außergewöhnliche Verformung einen Kontaktwiderstand erhöhen kann und somit ausgewertet und angezeigt werden soll. Such extraordinary deformation can be temporary or permanent. Both should be displayed by the evaluation device, because even a temporary extraordinary deformation can increase a contact resistance and should therefore be evaluated and displayed.
In einer Ausgestaltung ist das Sensorelement außerhalb der Stecköffnung angeordnet. Bei Einstecken eines Gegenkontaktelements in die Stecköffnung des Kontaktelements werden die Kontaktlamellen (geringfügig) radial nach außen verstellt, wobei bei einer außergewöhnlichen Verformung die Kontaktlamellen beispielsweise durch einen durch den Innenumfang des Sensorelements definierten Hüllkreis um das Kontaktelement herum treten und dadurch in Anlage mit dem außerhalb der Stecköffnung angeordneten Sensorelement gelangen. In one embodiment, the sensor element is arranged outside the plug-in opening. When a mating contact element is inserted into the plug-in opening of the contact element, the contact lamellae are (slightly) adjusted radially outward, whereby in the event of an unusual deformation, the contact lamellae come into contact with the outside of the contact element through an enveloping circle defined by the inner circumference of the sensor element, for example Insert opening arranged sensor element arrive.
Das Sensorelement kann beispielsweise einen zylindrischen Elementkörper aufweisen. Der Elementkörper kann beispielsweise als Hülse geformt sein, die das Kontaktelement im Bereich der Kontaktlamellen umfänglich umgibt und dabei beispielsweise umfänglich geschlossen ist. Alternativ kann der Elementkörper auch an einem Umfangsort geöffnet sein und somit zum Beispiel als offener Ring ausgestaltet sein. Das Sensorelement kann als starres Element ausgebildet sein. Bei einem Verformen einer oder mehrerer der Kontaktlamellen wird beispielsweise eine Kontaktierung zwischen den Kontaktlamellen und dem Elementkörper hergestellt, sodass dadurch das Sensorelement auf das Potenzial des Kontaktelements gelangt, was durch die Auswerteeinrichtung entsprechend ausgewertet werden kann. The sensor element can for example have a cylindrical element body. The element body can be shaped, for example, as a sleeve which surrounds the contact element in the area of the contact lamellae and is for example closed circumferentially. Alternatively, the element body can also be open at a circumferential location and thus be designed, for example, as an open ring. The sensor element can be designed as a rigid element. When one or more of the contact lamellae are deformed, for example, contact is established between the contact lamellae and the element body so that the sensor element reaches the potential of the contact element, which can be evaluated accordingly by the evaluation device.
In einer Ausgestaltung weist das Sensorelement zumindest einen an dem Elementkörper angeordneten Prüffinger aus. Der Prüffinger kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen mit der zumindest einen der Kontaktlamellen in elektrische Anlage zu gelangen. Ein elektrischer Kontakt bei einer Verformung an einem oder an mehreren Kontaktlamellen wird somit über einen von dem Elementkörper vorstehenden Prüffinger hergestellt, wobei der Prüffinger so geformt und zu den Kontaktlamellen angeordnet ist, dass bei einer außergewöhnlichen Verformung an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen eine Anlage zwischen der oder den Kontaktlamellen hergestellt wird und das Sensorelement somit auf das Potenzial des Kontaktelements gelangt. In one embodiment, the sensor element has at least one test finger arranged on the element body. The test finger can be designed, for example, to come into electrical contact with the at least one of the contact blades in the event of an unusual deformation on at least one of the contact blades. An electrical contact in the event of a deformation of one or more contact lamellas is thus established via a test finger protruding from the element body, the test finger being shaped and arranged in relation to the contact lamellae in such a way that in the event of an unusual deformation on one or more of the contact lamellae a contact between the contact lamella or lamellae is produced and the sensor element thus reaches the potential of the contact element.
Der zumindest eine Prüffinger kann sich beispielsweise axial von dem Elementkörper in Richtung von Spitzen der Kontaktlamellen erstrecken, die von dem Kontaktkörper abliegen. Ein oder mehrere Prüffinger stehen somit von dem Elementkörper axial vor und sind so zu den Kontaktlamellen angeordnet, dass eine außergewöhnliche Verformung an den Kontaktlamellen detektiert werden kann. The at least one test finger can, for example, extend axially from the element body in the direction of tips of the contact lamellae, which are remote from the contact body. One or more test fingers thus protrude axially from the element body and are arranged in relation to the contact lamellae in such a way that an unusual deformation on the contact lamellae can be detected.
Die Prüffinger können beispielsweise elastisch zu dem Elementkörper beweglich sein. Die Elastizität der Prüffinger zu dem Elementkörper kann beispielsweise so bemessen sein, dass die Prüffinger (deutlich) weicher zu dem Elementkörper beweglich sind als die Kontaktlamellen zu dem Kontaktkörper. Dies erfolgt vor dem Hintergrund, dass die Prüffinger eine durch die Kontaktlamellen bereitgestellte Kontaktkraft nicht beeinflussen sollen und insbesondere kein Gegenlager für die Kontaktlamellen darstellen sollen. Das Sensorelement mit den daran angeordneten Prüffingern soll zur Detektion einer Verformung an den Kontaktlamellen dienen, nicht aber für ein Abstützen der Kontaktlamellen bei einer Verformung. The test fingers can, for example, be elastically movable in relation to the element body. The elasticity of the test fingers in relation to the element body can be dimensioned, for example, so that the test fingers can be moved (significantly) more smoothly in relation to the element body than the contact lamellas in relation to the contact body. This takes place against the background that the test fingers should not influence a contact force provided by the contact lamellas and, in particular, should not represent a counter-bearing for the contact lamellae. The sensor element with the test fingers arranged on it should serve to detect a deformation on the contact lamellae, but not to support the contact lamellae in the event of a deformation.
Die Kontaktlamellen können einstückig mit dem Kontaktkörper des Kontaktelements ausgebildet sein. Beispielweise ist das Kontaktelement als Drehteil gefertigt, mit einstückig und integral mit dem Kontaktkörper geformten Kontaktlamellen. Das Sensorelement kann einstückig geformt sein. Insbesondere können der Elementkörper und die daran angeordneten Prüffinger integral und einstückig geformt sein. The contact blades can be formed in one piece with the contact body of the contact element. For example, the contact element is manufactured as a turned part, with contact blades formed in one piece and integrally with the contact body. The sensor element can be formed in one piece. In particular, the element body and the test fingers arranged thereon can be formed integrally and in one piece.
Mehrere Prüffinger können hierbei entlang einer Umfangsrichtung aneinander angereiht und zum Beispiel durch Schlitze voneinander getrennt sein. Several test fingers can be lined up along a circumferential direction and separated from one another by slots, for example.
In einer Ausgestaltung weist die Kontaktelementbaugruppe ein Isolierelement auf, das an dem Kontaktkörper angeordnet ist. Das Sensorelement ist hierbei an dem Isolierelement angeordnet und über das Isolierelement elektrisch zu dem Kontaktelement isoliert. Das Isolierelement dient zur elektrischen Trennung der Sensorelements von dem Kontaktelement, sodass im betriebsgemäßen Zustand der Kontaktlamellen das Sensorelement nicht elektrisch mit dem Kontaktelement verbunden ist und sich insbesondere nicht auf dem Potenzial des Kontaktelements befindet. Erst bei einer außergewöhnlichen Verformung an einer oder mehreren Kontaktlamellen erfolgt eine Kontaktierung mit dem Sensorelement, was durch die an das Sensorelement angeschlossene Auswerteeinrichtung entsprechend ausgewertet werden kann. In one embodiment, the contact element assembly has an insulating element which is arranged on the contact body. The sensor element is arranged on the insulating element and is electrically isolated from the contact element via the insulating element. The insulating element serves to electrically isolate the sensor element from the contact element, so that in the operational state of the contact lamellas, the sensor element is not electrically connected to the contact element and, in particular, is not at the potential of the contact element. Contact is only made with the sensor element in the event of an unusual deformation on one or more contact lamellas, which can be evaluated accordingly by the evaluation device connected to the sensor element.
Während das Kontaktelement und das Sensorelement jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metallmaterial, beispielsweise einem Kupfermaterial, gefertigt sind, ist das Isolierelement aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial oder einem Keramikmaterial, gefertigt. While the contact element and the sensor element are each made of an electrically conductive material, in particular a metal material, for example a copper material, the insulating element is made of an electrically insulating material, for example a plastic material or a ceramic material.
Das Isolierelement weist beispielsweise einen das Kontaktelement umfänglich umgebenden Ringabschnitt auf. Der Ringabschnitt nimmt eine Zwischenlage zwischen dem Kontaktelement (das radial innerhalb des Isolierelements angeordnet ist) und dem Sensorelement (das radial außerhalb des Isolierelements angeordnet ist) ein, sodass das Isolierelement eine elektrisch isolierende Zwischenlage zwischen dem Kontaktelement und dem Sensorelement ausbildet. The insulating element has, for example, a ring section circumferentially surrounding the contact element. The ring section occupies an intermediate layer between the contact element (which is arranged radially inside the insulating element) and the sensor element (which is arranged radially outside the insulating element), so that the insulating element forms an electrically insulating intermediate layer between the contact element and the sensor element.
In einer Ausgestaltung ist eine Leitungsader an einem von den Kontaktlamellen abliegenden Ende des Kontaktelements mit dem Kontaktkörper verbunden. Über eine solche Leitungsader kann ein Strom zum Kontaktelement geleitet werden. In one embodiment, a line core is connected to the contact body at an end of the contact element remote from the contact lamellae. A current can be conducted to the contact element via such a line core.
Die Kontaktelementbaugruppe kann beispielsweise Bestandteil eines Steckverbinderteils sein. Bei einem steckenden Verbinden des Steckverbinderteils mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil gelangt das Kontaktelement der Kontaktelementbaugruppe in elektrisch kontaktierende Verbindung mit einem Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinderteils, sodass über den durch das Steckverbinderteil und das Gegensteckverbinderteil geschaffenen Steckverbinder eine elektrische Verbindung von elektrischen Leitungen hergestellt werden kann. The contact element assembly can, for example, be part of a plug connector part. When the plug connector part is connected to an associated mating connector part, the contact element of the contact element assembly comes into electrically contacting connection with a mating contact element of the Mating connector part, so that an electrical connection of electrical lines can be established via the connector created by the connector part and the mating connector part.
Das Steckverbinderteil kann beispielsweise Bestandteil eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs sein. Beispielsweise kann das Steckverbinderteil einen Ladestecker verwirklichen, der an einem Ladekabel angeordnet ist und beispielsweise mit einer Ladebuchse auf Seiten eines Elektrofahrzeugs steckend verbunden werden kann. The connector part can, for example, be part of a charging system for charging an electric vehicle. For example, the connector part can implement a charging plug which is arranged on a charging cable and can be plugged into a charging socket on the side of an electric vehicle, for example.
Die Auswerteeinrichtung kann hierbei Bestandteil des Steckverbinderteils oder auch einer übergeordneten Baugruppe, zum Beispiel einer Ladestation oder eines Fahrzeugs, sein. The evaluation device can be part of the connector part or a higher-level assembly, for example a charging station or a vehicle.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: The idea on which the invention is based will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures. Show it:
Fig. 1 eine Ansicht eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs; 1 is a view of a charging system for charging an electric vehicle;
Fig. 2 eine Ansicht eines Steckverbinderteils in Form eines Ladesteckers; 2 shows a view of a plug connector part in the form of a charging plug;
Fig. 3 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements in Form einer Kontaktbuchse; 3 shows a view of an exemplary embodiment of a contact element in the form of a contact socket;
Fig. 4 eine Ansicht des Kontaktelements mit einem eingesteckten Gegenkontaktelement; 4 shows a view of the contact element with an inserted mating contact element;
Fig. 5 eine Explosionsansicht des Kontaktelements zusammen mit einer Sensoreinrichtung; 5 shows an exploded view of the contact element together with a sensor device;
Fig. 6 eine Ansicht des Kontaktelements mit daran angeordneter Sensoreinrichtung zum Detektieren einer außergewöhnlichen Verformung an einer oder an mehreren Kontaktlamellen des Kontaktelements; 6 shows a view of the contact element with a sensor device arranged thereon for detecting an unusual deformation on one or more contact blades of the contact element;
Fig. 7 eine ausschnittsweise vergrößerte Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 6; FIG. 7 shows a partially enlarged view of the arrangement according to FIG. 6; FIG.
Fig. 8 eine Längsschnittansicht durch das Kontaktelement mit der daran angeordneten Sensoreinrichtung; Fig. 9A die Längsschnittansicht gemäß Fig. 8, mit einem an das Kontaktelement angesteckten Gegenkontaktelement; 8 shows a longitudinal sectional view through the contact element with the sensor device arranged thereon; FIG. 9A shows the longitudinal sectional view according to FIG. 8, with a mating contact element plugged onto the contact element; FIG.
Fig. 9B eine vergrößerte Ansicht im Ausschnitt A gemäß Fig. 9A; FIG. 9B shows an enlarged view in section A according to FIG. 9A; FIG.
Fig. 10A die Längsschnittansicht des Kontaktelements, mit einem falsch gesteckten Gegenkontaktelement; und 10A shows the longitudinal sectional view of the contact element with an incorrectly inserted mating contact element; and
Fig. 10B eine vergrößerte Ansicht im Ausschnitt B gemäß Fig. 10A. FIG. 10B shows an enlarged view in section B according to FIG. 10A.
Fig. 1 zeigt eine Ladestation 1 , die zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 4, auch bezeichnet als Elektrofahrzeug, dient. Die Ladestation 1 ist dazu ausgestaltet, einen Ladestrom in Form eines Wechselstroms oder eines Gleichstroms zur Verfügung zu stellen und weist ein Kabel 2 auf, das mit einem Ende 201 mit der Ladestation 1 und mit einem anderen Ende 200 mit einem Steckverbinderteil 3 in Form eines Ladesteckers verbunden ist. 1 shows a charging station 1 which is used to charge an electrically powered vehicle 4, also referred to as an electric vehicle. The charging station 1 is designed to provide a charging current in the form of an alternating current or a direct current and has a cable 2, which has one end 201 with the charging station 1 and another end 200 with a connector part 3 in the form of a charging plug connected is.
Wie aus den Ansichten gemäß Fig. 2 ersichtlich, weist das Steckverbinderteil 3 in Form des Ladesteckers an einem Gehäuse 30 Steckabschnitte 300, 301 auf, mit denen das Steckverbinderteil 3 steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil 40 in Form einer Ladebuchse an dem Fahrzeug 4 in Eingriff gebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Ladestation 1 elektrisch mit dem Fahrzeug 4 verbunden werden, um Ladeströme von der Ladestation 1 hin zu dem Fahrzeug 4 zu übertragen. As can be seen from the views according to FIG. 2, the connector part 3 in the form of the charging plug on a housing 30 has plug-in sections 300, 301 with which the connector part 3 is brought into engagement with an associated mating connector part 40 in the form of a charging socket on the vehicle 4 can be. In this way, the charging station 1 can be electrically connected to the vehicle 4 in order to transmit charging currents from the charging station 1 to the vehicle 4.
Um ein zügiges Aufladen des Elektrofahrzeugs 4 z.B. im Rahmen eines sogenannten Schnellladevorgangs zu ermöglichen, weisen die übertragenen Ladeströme eine große Stromstärke, z.B. größer als 300 A, gegebenenfalls sogar in der Größenordnung von 500 A oder darüber, auf. Aufgrund solch hoher Ladeströme kommt es an dem Kabel 2 und auch am Steckverbinderteil 3 sowie dem Gegensteckverbinderteil 40 zu thermischen Verlusten, die zu einem Erwärmen des Kabels 2, des Steckverbinderteils 3 und des Gegensteckverbinderteils 40 führen können. In order to enable the electric vehicle 4 to be charged quickly, e.g. as part of a so-called quick charging process, the transferred charging currents have a high current intensity, e.g. greater than 300 A, possibly even of the order of 500 A or more. Due to such high charging currents, thermal losses occur on the cable 2 and also on the connector part 3 and the mating connector part 40, which can lead to heating of the cable 2, the connector part 3 and the mating connector part 40.
Das Steckverbinderteil 3 weist Kontaktelemente 31 auf, die jeweils mit einer zugeordneten Lastleitung zum Übertragen von Ladeströmen in Form eines Gleichstroms verbunden sind und bei steckendem Verbinden des Steckverbinderteils 3 mit dem Gegensteckverbinderteil 40 elektrisch kontaktierend mit zugeordneten Gegenkontaktelementen in Eingriff gelangen. Bei dem Steckverbinderteil 3 in Form des in Fig. 2 dargestellten Ladesteckers sind Kontaktelemente 31 an dem in Fig. 3 unteren Steckabschnitt 301 angeordnet und verwirklichen Lastkontakte zum Übertragen des Ladestroms. Die Kontaktelemente 31 sind nach Art von Kontaktbuchsen ausgebildet und innerhalb von Steckdomen 302 in dem Steckabschnitt 301 angeordnet. Weitere Kontaktelemente 303 an dem in Fig. 2 oberen Steckabschnitt 300 dienen zum Übertragen von Steuersignalen. The connector part 3 has contact elements 31 which are each connected to an associated load line for transmitting charging currents in the form of a direct current and, when the connector part 3 is plugged into the mating connector part 40, come into contact with associated mating contact elements in an electrically contacting manner. In the connector part 3 in the form of the charging plug shown in FIG. 2, contact elements 31 are arranged on the lower plug section 301 in FIG. 3 and implement load contacts for transmitting the charging current. The contact elements 31 are designed in the manner of contact sockets and are arranged within plug domes 302 in the plug section 301. Further contact elements 303 on the plug section 300 at the top in FIG. 2 are used to transmit control signals.
Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktelements 31, das als Kontaktbuchse ausgebildet und mit einer Lastleitung 32 verbunden ist. 3 and 4 show an exemplary embodiment of a contact element 31 which is designed as a contact socket and is connected to a load line 32.
Das Kontaktelement 31 weist einen Kontaktkörper 310 mit einer zylindrischen Grundform auf, an dem ein Schaftabschnitt 315 und ein radial gegenüber dem Schaftabschnitt 315 vorstehender Bund 314 geformt ist. Von dem Schaftabschnitt 315 stehen Kontaktlamellen 311 vor, die über Schlitze voneinander getrennt und entlang einer Umfangsrichtung um eine Steckrichtung E, entlang derer das Kontaktelement 31 mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement 41 verbunden werden kann, aneinander angereiht sind. The contact element 31 has a contact body 310 with a cylindrical basic shape, on which a shaft section 315 and a collar 314 protruding radially with respect to the shaft section 315 are formed. Projecting from the shaft section 315 are contact lamellae 311, which are separated from one another via slots and are lined up along a circumferential direction around an insertion direction E, along which the contact element 31 can be connected to an associated mating contact element 41.
Die Kontaktlamellen 311 bilden gemeinsam eine Stecköffnung 313 aus, um die herum die Kontaktlamellen 311 gruppiert sind. Mit Spitzen 312 weisen die Kontaktlamellen 311 hierbei von dem Schaftabschnitt 315 weg. The contact lamellae 311 together form a plug-in opening 313, around which the contact lamellae 311 are grouped. With tips 312, the contact lamellas 311 point away from the shaft section 315.
Zum steckenden Verbinden kann ein Gegenkontaktelement 41, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, entlang der Steckrichtung E in die Stecköffnung 313 eingesteckt werden, indem das Gegenkontaktelement 41 im Bereich der Spitzen 312 innenseitig auf die Kontaktlamellen 311 aufläuft und zwischen die Kontaktlamellen 311 geschoben wird. Das Gegenkontaktelement 41 gelangt hierbei in elektrisch kontaktierende Anlage mit den Kontaktlamellen 311, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Gegenkontaktelement 41 hergestellt wird. For the plug-in connection, a mating contact element 41, as shown in FIG. 4, can be inserted into the plug-in opening 313 along the plug-in direction E by the mating contact element 41 running onto the contact blades 311 on the inside in the area of the tips 312 and being pushed between the contact blades 311 . The mating contact element 41 comes into electrically contacting contact with the contact lamellae 311, so that an electrical connection between the contact element 31 and the mating contact element 41 is established.
Die Kontaktlamellen 311 sind elastisch zu dem Kontaktkörper 310 beweglich. Die Kontaktlamellen 311 sind hierbei integral und einstückig mit dem Kontaktkörper 310 geformt, können aber (geringfügig) zu dem Kontaktkörper 310 ausgelenkt werden und liegen, bei in die Stecköffnung 313 eingestecktem Gegenkontaktelement 41, mit elastischer Kontaktkraft an dem starr ausgebildeten Gegenkontaktelement 41 an, sodass ein niederohmiger Übergang zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Gegenkontaktelement 41 hergestellt ist. Eine Erwärmung an einem Steckverbinderteil 3 in Form eines Ladesteckers, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, kann insbesondere im Bereich der Kontaktelemente 31 auftreten, wobei eine Erwärmung wesentlich von dem Übergangswiderstand zwischen den Kontaktelementen 31 und den zugeordneten Gegenkontaktelementen und somit von der an den Kontaktelementen 31 auftretenden ohmschen Verlustleistung abhängt. The contact lamellae 311 can be moved elastically with respect to the contact body 310. The contact lamellae 311 are formed integrally and in one piece with the contact body 310, but can (slightly) be deflected to the contact body 310 and, when the mating contact element 41 is inserted into the plug opening 313, rest on the rigidly designed mating contact element 41 with elastic contact force, so that a low-resistance transition between the contact element 31 and the mating contact element 41 is established. A heating on a connector part 3 in the form of a charging plug, as shown in Fig. 2, can occur in particular in the area of the contact elements 31, with heating being essentially due to the transition resistance between the contact elements 31 and the associated mating contact elements and thus from the Contact elements 31 occurring ohmic power loss depends.
Der Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktelement 31 und einem zugeordneten Gegenkontaktelement 41 hängt hierbei insbesondere von der Funktionsfähigkeit der Kontaktlamellen 311 und von einer zwischen den Kontaktlamellen 311 und dem Gegenkontaktelement 41 bestehenden Kontaktkraft ab. Kommt es an einer oder mehreren der Kontaktlamellen 311 zu einem Verschleiß oder zu einer Beschädigung, infolge dessen die Kontaktkraft zwischen den Kontaktlamellen 311 und dem Gegenkontaktelement 41 reduziert ist, oder fallen gar eine oder mehrere Kontaktlamellen 311 aufgrund einer außergewöhnlichen Verformung, zum Beispiel einem Ausknicken oder einem Bruch, für die Herstellung des Kontakts aus, so kann der Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Gegenkontaktelement 41 erhöht sein, was mit einer Vergrößerung der Verlustleistung und somit mit einer größeren Erwärmung einhergeht. The transition resistance between the contact element 31 and an associated mating contact element 41 depends in particular on the functionality of the contact blades 311 and on a contact force existing between the contact blades 311 and the mating contact element 41. If there is wear or damage to one or more of the contact lamellae 311, as a result of which the contact force between the contact lamellae 311 and the mating contact element 41 is reduced, or if one or more contact lamellae 311 even fall due to an unusual deformation, for example buckling or a break, for establishing the contact, the transition resistance between the contact element 31 and the mating contact element 41 can be increased, which is associated with an increase in the power loss and thus with greater heating.
Bei einem in Fig. 5 bis 10A, 10B dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Kontaktelement 31 eine Sensoreinrichtung 36 angeordnet, die ein Sensorelement 33 aufweist, an das eine Anschlussleitung 35 und über die Anschlussleitung 35 eine Auswerteeinrichtung 5 angeschlossen ist. In an embodiment shown in FIGS. 5 to 10A, 10B, a sensor device 36 is arranged on the contact element 31, which has a sensor element 33 to which a connection line 35 and an evaluation device 5 is connected via the connection line 35.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Sensorelement 33 einen Elementkörper 330 in Form einer zylindrischen Hülse auf, die umfänglich außerhalb der Kontaktlamellen 311 des Kontaktelements 31 angeordnet ist. Der Elementkörper 330 ist umfänglich geschlossen und fasst die Kontaktlamellen 311 somit umfänglich ein. In the exemplary embodiment shown, the sensor element 33 has an element body 330 in the form of a cylindrical sleeve, which is arranged circumferentially outside the contact blades 311 of the contact element 31. The element body 330 is circumferentially closed and thus surrounds the contact lamellae 311 circumferentially.
Axial von dem Elementkörper 330 sind Prüffinger 331 erstreckt, die umfänglich um die Steckrichtung E aneinander angereiht und über axial erstreckte Schlitze voneinander getrennt sind. Die Prüffinger 331 erstrecken sich ausgehend von dem Elementkörper 330 in Richtung der Spitzen 312 der Kontaktlamellen 311 und kommen außenseitig der Kontaktlamellen 311 zu liegen, wobei die Prüffinger 311 in einem normalen, betriebsgemäßen Zustand von den Kontaktlamellen 331 beabstandet sind. Test fingers 331 extend axially from the element body 330 and are lined up circumferentially around the plug-in direction E and are separated from one another by axially extending slots. The test fingers 331 extend from the element body 330 in the direction of the tips 312 of the contact lamellae 311 and come to rest on the outside of the contact lamellae 311, the test fingers 311 being spaced apart from the contact lamellae 331 in a normal, operational state.
Die Prüffinger 331 sind elastisch zu dem Elementkörper 330 auslenkbar. Die Prüffinger 331 sollen insbesondere keine Abstützung für die Kontaktlamellen 311 radial nach außen bereitstellen und sind somit bei einer außergewöhnlichen Verformung an einer oder an mehreren Kontaktlamellen 311 unter Einwirkung der Kontaktlamellen 311 elastisch nachgiebig und verformbar. The test fingers 331 can be deflected elastically towards the element body 330. In particular, the test fingers 331 should not provide any support for the contact lamellae 311 radially outward and are thus elastically flexible and deformable in the event of an exceptional deformation on one or more contact lamellae 311 under the action of the contact lamellae 311.
Der Elementkörper 330 ist an einem Isolierelement 34 angeordnet, das mit einem Ringabschnitt 340 an dem Schaftabschnitt 315 des Kontaktelements 31 angeordnet ist und mit einem Flanschabschnitt 341 , der radial gegenüber dem Ringabschnitt 340 vorsteht, dem Bund 314 des Kontaktelements 31 zugewandt ist. Das Isolierelement 34 nimmt eine Zwischenlage zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Sensorelement 33 ein, sodass das Sensorelement 33 elektrisch über das Isolierelement 34 gegenüber dem Kontaktelement 31 kontaktiert ist. The element body 330 is arranged on an insulating element 34, which is arranged with a ring section 340 on the shaft section 315 of the contact element 31 and faces the collar 314 of the contact element 31 with a flange section 341, which protrudes radially with respect to the ring section 340. The insulating element 34 occupies an intermediate layer between the contact element 31 and the sensor element 33, so that the sensor element 33 is in electrical contact with the contact element 31 via the insulating element 34.
Über das Isolierelement 34 ist das Sensorelement 33 fest mit dem Kontaktelement 31 verbunden. The sensor element 33 is firmly connected to the contact element 31 via the insulating element 34.
In einem betriebsgemäßen Zustand, dargestellt in Fig. 8 sowie bei steckender Verbindung mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement 41 in Fig. 9A und 9B, sind die Prüffinger 331 zu den Kontaktlamellen 311 beabstandet. Das Sensorelement 33 ist somit elektrisch von dem Kontaktelement 31 getrennt und befindet sich insbesondere nicht auf dem gleichen Potenzial wie das Kontaktelement 31. In an operational state, shown in FIG. 8 and with a plugged connection with an associated counter-contact element 41 in FIGS. 9A and 9B, the test fingers 331 are spaced apart from the contact blades 311. The sensor element 33 is thus electrically separated from the contact element 31 and, in particular, is not at the same potential as the contact element 31.
Bei einem steckenden Verbinden des Gegenkontaktelements 41 in Form des Kontaktstifts mit dem Kontaktelement 31 in Form der Kontaktbuchsen werden die Kontaktlamellen 311 (geringfügig) ausgelenkt, unter Aufweitung der Stecköffnung 313 und somit unter Bewirken einer elastischen Vorspannung an den Kontaktlamellen 311. Bei einem bestimmungsgemäßen Steckvorgang bei in bestimmungsgemäßer Weise ausgelenkten Kontaktlamellen 311 gelangen die Kontaktlamellen 311 hierbei nicht in Anlage mit den Prüffingern 331 oder dem Elementkörper 330, sodass das Sensorelement 33 elektrisch von dem Kontaktelement 31 getrennt bleibt. When the mating contact element 41 in the form of the contact pin is connected to the contact element 31 in the form of the contact sockets, the contact lamellae 311 are (slightly) deflected, widening the plug-in opening 313 and thus causing an elastic bias on the contact lamellae 311 Contact lamellae 311 deflected as intended, contact lamellae 311 do not come into contact with test fingers 331 or element body 330, so that sensor element 33 remains electrically isolated from contact element 31.
Insbesondere verlassen die Kontaktlamellen 311 in bestimmungsgemäßem Zustand einen gedachten, um die Kontaktlamellen 311 herum erstreckten Hüllkreis, außerhalb dessen sich die Prüffinger 331 befinden, nicht. In particular, the contact lamellae 311 in the intended state do not leave an imaginary enveloping circle that extends around the contact lamellae 311 and outside of which the test fingers 331 are located.
Kommt es zu einem falschen Steckvorgang, wie in Fig. 10A und 10B dargestellt, oder zu einem Verschleiß oder Bruch an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen 311 , so kann eine übermäßige, außergewöhnliche Verformung an einer oder an mehreren Kontaktlamellen 311 auftreten, wie dies aus Fig. 10A und 10B ersichtlich ist. Infolge einer solchen außergewöhnlichen Verformung gelangen eine oder mehrere Kontaktlamellen 311 in elektrische Anlage mit den Prüffingern 331 des Sensorelements 33, sodass das Sensorelement 33 auf das elektrische Potenzial des Kontaktelements 31 gebracht wird. Eine solche Potenzialänderung kann über die Auswerteeinrichtung 5, die über die Anschlussleitung 35 mit dem Sensorelement 33 verbunden ist, detektiert werden, sodass ausgewertet werden kann, ob es zu einer außergewöhnlichen Verformung an den Kontaktlamellen 311 des Kontaktelements 31 gekommen ist. If there is an incorrect plug-in process, as shown in FIGS. 10A and 10B, or if one or more of the contact lamellae 311 is worn or broken, excessive, unusual deformation can occur on one or more Contact blades 311 occur, as can be seen from FIGS. 10A and 10B. As a result of such an unusual deformation, one or more contact lamellae 311 come into electrical contact with the test fingers 331 of the sensor element 33, so that the sensor element 33 is brought to the electrical potential of the contact element 31. Such a change in potential can be detected via the evaluation device 5, which is connected to the sensor element 33 via the connection line 35, so that it can be evaluated whether an unusual deformation has occurred on the contact lamellae 311 of the contact element 31.
Eine außergewöhnliche Verformung an den Kontaktlamellen 311 kann temporär oder andauernd sein. Bei einem falschen Steckvorgang, wie in Fig. 10A und 10B dargestellt, kann eine Verformung an den Kontaktlamellen 311 beispielsweise nur vorübergehend sein. Bei einem Verschleiß oder Bruch kann eine Verformung jedoch dauerhaft und plastisch sein. An extraordinary deformation on the contact blades 311 can be temporary or permanent. In the event of an incorrect insertion process, as shown in FIGS. 10A and 10B, a deformation at the contact blades 311 can only be temporary, for example. However, when worn or broken, deformation can be permanent and plastic.
In beiden Fällen kann eine solche außergewöhnliche Verformung über die Auswerteeinrichtung 5 ausgewertet und angezeigt werden, um eine geeignete Gegenmaßnahme einzuleiten, zum Beispiel einen Stromübertragungsvorgang durch Reduzierung der Stromstärke zu modifizieren oder zu unterbrechen. In both cases, such an unusual deformation can be evaluated and displayed via the evaluation device 5 in order to initiate a suitable countermeasure, for example to modify or interrupt a current transmission process by reducing the current intensity.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen. The idea on which the invention is based is not restricted to the exemplary embodiments described above, but can in principle also be implemented in a completely different manner.
Eine Kontaktelementbaugruppe der beschriebenen Art kann an einem Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs verwendet werden. Eine solche Kontaktelementbaugruppe kann jedoch auch in anderer Anwendung verwendet werden, insbesondere dort, wo große Ströme zu übertragen sind. A contact element assembly of the type described can be used on a charging system for charging an electric vehicle. Such a contact element assembly can, however, also be used in other applications, in particular where large currents are to be transmitted.
Ein Sensorelement kann starr oder, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, abschnittsweise elastisch ausgebildet sein. Ein solches Sensorelement kann eine Hülsenform aufweisen, kann aber auch anders geformt sein und insbesondere von einer zylindrischen Form abweichen. Bezugszeichenliste A sensor element can be rigid or, as in the exemplary embodiment shown, be designed to be elastic in sections. Such a sensor element can have a sleeve shape, but can also be shaped differently and in particular deviate from a cylindrical shape. List of reference symbols
1 Ladestation 1 charging station
2 Ladekabel 2 charging cables
200, 201 Ende 200, 201 end
3 Ladestecker 3 charging plugs
30 Gehäuse 30 housing
300, 301 Steckabschnitt 300, 301 plug-in section
302 Steckdom 302 plug-in dome
303 Signalkontakte 303 signal contacts
31 Kontaktelement (Kontaktbuchse)31 contact element (contact socket)
310 Kontaktkörper 310 contact body
311 Kontaktlamelle 311 contact blade
312 Spitze 312 tip
313 Stecköffnung 313 plug-in opening
314 Bund 314 Confederation
315 Schaftabschnitt 315 shaft section
32 Leitungsader 32 line cores
33 Sensorelement (Sensorhülse)33 sensor element (sensor sleeve)
330 Elementkörper 330 element body
331 Prüffinger 331 test fingers
34 Isolierelement 34 Isolation element
340 Ringabschnitt 340 ring section
341 Flanschabschnitt 341 flange section
35 Sensorleitung 35 sensor cable
36 Sensoreinrichtung 36 Sensor Setup
4 Fahrzeug 4 vehicle
40 Gegensteckverbinderteil 40 Mating connector part
41 Gegenkontaktelement (Kontaktstift)41 mating contact element (contact pin)
5 Auswerteeinrichtung E Steckrichtung 5 Evaluation device E plug-in direction

Claims

Patentansprüche Claims
1. Kontaktelementbaugruppe für ein steckend mit einem Gegensteckverbinderteil (40) verbindbares Steckverbinderteil (3), mit einem Kontaktelement (31), das einen Körper (310) und eine Mehrzahl von elastisch zu dem Kontaktkörper (310) beweglichen Kontaktlamellen (311) aufweist, die gemeinsam eine Stecköffnung (313) ausbilden und elektrisch kontaktierend mit einem in die Stecköffnung (313) einsteckbaren Gegenkontaktelement (41) des Gegensteckverbinderteils (40) in Anlage bringbar sind, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (36), die ein Sensorelement (33) aufweist, das so zu den Kontaktlamellen (311) angeordnet ist, dass das Sensorelement (33) in einem betriebsgemäßen Zustand der Kontaktlamellen (311) nicht mit den Kontaktlamellen (311) in elektrischer Anlage ist, aber ausgebildet ist, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen (311) mit der zumindest einen der Kontaktlamellen (311) in elektrische Anlage zu gelangen, wobei das Sensorelement (33) mit einer Auswerteeinrichtung (5) zum Auswerten eines in Abhängigkeit von einer Kontaktierung der zumindest einen der Kontaktlamellen (311) mit dem Sensorelement (33) erhaltenen Sensorsignals verbunden ist. 1. Contact element assembly for a plug connector part (3) that can be plugged into a mating connector part (40), with a contact element (31) which has a body (310) and a plurality of contact blades (311) which are elastically movable relative to the contact body (310) together form a plug-in opening (313) and can be brought into contact with a mating contact element (41) of the mating connector part (40) that can be plugged into the plug-in opening (313), characterized by a sensor device (36) which has a sensor element (33) which is arranged in relation to the contact lamellae (311) so that the sensor element (33) is not in electrical system with the contact lamellae (311) in an operational state of the contact lamellae (311), but is designed in the event of an unusual deformation of at least one of the contact lamellae (311) to get into electrical installation with the at least one of the contact blades (311), the sensor element (33) mi t is connected to an evaluation device (5) for evaluating a sensor signal obtained as a function of a contact between the at least one of the contact blades (311) and the sensor element (33).
2. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (33) außerhalb der Stecköffnung (313) angeordnet ist. 2. Contact element assembly according to claim 1, characterized in that the sensor element (33) is arranged outside the plug-in opening (313).
3. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (33) einen zylindrischen Elementkörper (330) aufweist. 3. Contact element assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor element (33) has a cylindrical element body (330).
4. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementkörper (330) sich umfänglich um das Kontaktelement (31) erstreckt. 4. Contact element assembly according to claim 3, characterized in that the element body (330) extends circumferentially around the contact element (31).
5. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementkörper (330) umfänglich geschlossen ist. 5. Contact element assembly according to claim 3 or 4, characterized in that the element body (330) is circumferentially closed.
6. Kontaktelementbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (33) zumindest einen an dem Elementkörper (330) angeordneten Prüffinger (331) aufweist, der ausgebildet ist, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen (311) mit der zumindest einen der Kontaktlamellen (311) in elektrische Anlage zu gelangen. 6. Contact element assembly according to one of claims 3 to 5, characterized in that the sensor element (33) has at least one test finger (331) which is arranged on the element body (330) and which is designed in the event of an exceptional deformation on at least one of the contact blades (311 ) to get into the electrical system with the at least one of the contact blades (311).
7. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Prüffinger (331) sich axial von dem Elementkörper (330) in Richtung von von dem Kontaktkörper (310) abliegenden Spitzen (312) der Kontaktlamellen (311) erstreckt. 7. Contact element assembly according to claim 6, characterized in that the at least one test finger (331) extends axially from the element body (330) in the direction of tips (312) of the contact blades (311) remote from the contact body (310).
8. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Prüffinger (331) elastisch zu dem Elementköper (330) beweglich ist. 8. Contact element assembly according to claim 6 or 7, characterized in that the at least one test finger (331) is elastically movable to the element body (330).
9. Kontaktelementbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Isolierelement (34), das an dem Kontaktkörper (310) angeordnet ist, wobei das Sensorelement (33) an dem Isolierelement (34) angeordnet und über das Isolierelement (34) elektrisch zu dem Kontaktelement (31) isoliert ist. 9. Contact element assembly according to one of the preceding claims, characterized by an insulating element (34) which is arranged on the contact body (310), wherein the sensor element (33) is arranged on the insulating element (34) and electrically to the via the insulating element (34) Contact element (31) is isolated.
10. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das10. Contact element assembly according to claim 9, characterized in that the
Isolierelement (34) einen das Kontaktelement (31) umfänglich umgebendenThe insulating element (34) surrounds the contact element (31) circumferentially
Ringabschnitt (340) aufweist, der zwischen dem Kontaktelement (31) und demHas ring portion (340) between the contact element (31) and the
Sensorelement (33) angeordnet ist. Sensor element (33) is arranged.
11. Kontaktelementbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Leitungsader (32), die an einem von den Kontaktlamellen (311) abliegenden Ende des Kontaktelements (31) mit dem Kontaktkörper (310) verbunden ist. 11. Contact element assembly according to one of the preceding claims, characterized by a line core (32) which is connected to the contact body (310) at one end of the contact element (31) remote from the contact blades (311).
12. Steckverbinderteil (3), mit einer Kontaktelementbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche. 12. Plug connector part (3), with a contact element assembly according to one of the preceding claims.
13. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbinderteil (3) Bestandteil eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (4) ist. 13. Connector part (3) according to claim 12, characterized in that the connector part (3) is part of a charging system for charging an electric vehicle (4).
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