KR20220000839A

KR20220000839A - 자동차에서 전기 에너지를 송신하기 위한 고-전류 접촉 수단 및 연결 디바이스

Info

Publication number: KR20220000839A
Application number: KR1020210082369A
Authority: KR
Inventors: 스테판 에른스트 글레이저; 발터 생거; 루카스 슈로스
Original assignee: 티이 커넥티버티 저머니 게엠베하
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-01-04
Also published as: FR3111983B1; JP2022008218A; JP7182666B2; US20210408738A1; DE102020116904A1; KR102614635B1; CN113851897A; FR3111983A1

Abstract

본 발명은 고-전류 접촉 수단(25) 및 고-전류 접촉 수단(25)을 포함하는 연결 디바이스(15)에 관한 것이며, 고-전류 접촉 수단(25)은 접촉 엘리먼트(45, 65), 접촉 하우징(40) 및 온도 측정 수단(50, 70)을 포함하고, 접촉 하우징(35)은 접촉 엘리먼트(45, 65)를 수용하는 접촉 리시버(190)를 갖고, 접촉 엘리먼트(45, 65)는 플러그-인 축(110)을 따라 추가 고-전류 접촉 수단(30)의 추가 접촉 엘리먼트(75) 내로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있고, 접촉 하우징(35)은 플러그-인 축(110)에 대해 경사진 센서 리시버(205)를 갖고, 센서 리시버(205)는 접촉 리시버(190)로 이어지고, 온도 측정 수단(50, 70)은 센서 리시버(205)에 적어도 부분적으로 배열되고, 온도 측정 수단(50, 70)은 접촉 엘리먼트(45, 65)의 온도(T_S1(t), T_S2(t))를 측정하기 위해 접촉 엘리먼트(45, 65)의 외주 측(130)에 맞대어진다.

Description

자동차에서 전기 에너지를 송신하기 위한 고-전류 접촉 수단 및 연결 디바이스{High-current contact means and connection device for transmitting electrical energy in a motor vehicle}

본 발명은 청구항 1에 따른 고-전류 접촉 수단 및 청구항 13에 따라 자동차에서 전기 에너지, 특히 구동 에너지를 송신하기 위한 연결 디바이스에 관한 것이다.

온도 감지를 갖는 플러그-인 디바이스는 DE 10 2016 107 401 A1로부터 알려져 있다.

본 발명의 목적은 자동차에서 전기 에너지, 특히 전기 구동 에너지를 송신하기 위한 개선된 고-전류 접촉 수단 및 개선된 연결 디바이스를 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1에 따른 고-전류 접촉 수단 및 청구항 13에 따른 연결 디바이스에 의해 달성된다. 유리한 실시예들은 종속 청구항들에서 특정된다.

개선된 고-전류 접촉 수단은 접촉 엘리먼트, 접촉 하우징 및 온도 측정 수단을 포함하는 고-전류 접촉 수단에 의해 제공될 수 있다는 것이 인식되었다. 접촉 하우징은 접촉 엘리먼트를 수용하는 접촉 리시버를 갖는다. 접촉 엘리먼트는 플러그-인 축을 따라 추가 고-전류 접촉 수단의 추가 접촉 엘리먼트 내로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 접촉 하우징은 플러그-인 축에 대해 경사진 센서 리시버를 갖는다. 센서 리시버는 접촉 리시버 내로 이어진다. 온도 측정 수단은 센서 리시버 상에 적어도 부분적으로 배열된다. 온도 측정 수단은 접촉 엘리먼트의 온도를 측정하기 위해 접촉 엘리먼트의 외주 측에 맞대어진다.

이 설계는 온도 측정 수단이 접촉 하우징에 통합되고 센서 리시버가 플러그-인 축에 대해 경사져 있기 때문에, 온도 측정 수단이 특히 간단하고 비용-효율적인 방식으로 장착할 수 있다는 이점을 갖는다. 필요하면, 손상이 발생한 경우 고-전류 접촉 수단을 분리하지 않고 온도 측정 수단이 또한 교체될 수 있다. 더욱이, 접촉 엘리먼트와 온도 측정 수단의 직접 접촉으로 인해, 접촉 엘리먼트의 온도는 특히 정밀한 방식으로 측정될 수 있다. 따라서 접촉 엘리먼트의 과열은 초기 스테이지에서 검출될 수 있고, 필요한 경우 고-전류 접촉 수단을 통해 송신되는 전류는 그에 따라 감소될 수 있다.

다른 실시예에서, 온도 측정 수단은 온도 센서 및 센서 케이싱을 포함하고, 온도 센서는 센서 케이싱에 매립된다. 센서 케이싱은 접촉 엘리먼트에 맞대어지고 온도 센서를 접촉 엘리먼트에 열적으로 커플링된다. 온도 센서는 접촉 엘리먼트의 온도를 측정하도록 설계된다. 센서 케이싱에 온도 센서를 매립하는 것은 온도 센서가 수분으로부터 보호된다는 이점을 갖는다. 특히 수분에 의한 누설 전류가 온도 센서의 측정을 왜곡하는 상황을 회피하는 것이 가능하다.

다른 실시예에서, 온도 측정 수단은 연결 케이블을 갖는다. 연결 케이블은 제1 케이블 외피 및 제1 케이블 외피를 통해 적어도 하나의 전기 절연 및 전기 전도성 센서 라인을 갖는다. 연결 케이블은 온도 센서로 이어지고 센서 라인은 온도 센서에 전기적으로 연결된다. 센서 케이싱은 물질적으로 본딩된 방식으로 제1 케이블 외피에 연결된다. 센서 케이싱의 서브-부분에 매립된 연결 케이블은 온도 센서로 이어진다. 센서 케이싱과 제1 케이블 외피 사이의 물질적으로 본딩된 연결로 인해, 온도 측정 수단이 매우 오래가고 위에서 설명된 수분의 침투가 온도 측정 수단의 수명에 걸쳐 지속적 방식으로 방지된다는 것이 보장된다.

이 경우에 센서 케이싱 및 제1 케이블 외피는 실질적으로 동일한 매트릭스 재료를 포함하는 경우 특히 유리하다. 부가적으로 또는 대안적으로, 센서 케이싱 및/또는 제1 케이블 외피는 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리우레탄과 같은 매트릭스 재료들 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 구리, 알루미늄, 은과 같은 충전제들 중 적어도 하나가 센서 케이싱의 매트릭스 재료에 매립되는 경우 특히 유리하다. 이는 센서 케이싱을 특히 열 전도성으로 만든다.

접촉 엘리먼트의 온도의 특히 정밀하고 신속한 측정은, 센서 케이싱의 열전도율이 1　W/(m·K) 내지 2　W/(m·K)에 있고 이들을 포함하는 경우 보장된다.

다른 실시예에서, 접촉 엘리먼트는 플러그-인 구역 및 플러그-인 구역에 연결되는 연결 구역을 갖는다. 연결 구역은 고-전류 케이블의 전기 도체를 수용하고 전기적으로 접촉하기 위한 연결 리시버를 내부 상에 갖는다. 플러그-인 구역은 추가 접촉 엘리먼트에 대한 전기적 접촉을 실현하도록 설계된다. 연결 구역의 외주 측 상에서, 온도 측정 수단은 접촉 엘리먼트에 대해 맞대어진다. 특히 연결 구역이 크림핑된 경우 연결 구역에서 온도의 측정은, 특히 또한 플러그-인 구역에서 접촉 엘리먼트의 온도가 특정 정밀도로 간접적으로 측정되는 것을 가능하게 한다. 이 경우에 접촉 엘리먼트가 열 전도성인 경우가 특히 유리하다.

접촉 하우징은 칼라 부분을 갖는다. 내부 상에서, 칼라 부분은 센서 리시버를 한정한다. 센서 케이싱은 칼라 부분의 내주 측에 맞대어진다. 따라서 온도 측정 수단은 센서 리시버에서 기울어지는 것이 방지된다.

센서 케이싱이 센서 케이싱의 원주 주위에 실현된 원주 밀봉 윤곽을 갖는 경우 특히 유리하다. 밀봉 윤곽은 칼라 부분의 내주 측에 맞대어지고 센서 리시버를 통한 액체들의 유입에 대해 접촉 리시버를 밀봉한다. 이는 접촉 리시버에서 접촉 엘리먼트의 부식을 방지한다.

다른 실시예에서, 고-전류 접촉 수단은 접촉 하우징의 외부 상에 배열된 센서 커버를 갖는다. 센서 커버는 센서 리시버의 외부를 적어도 부분적으로 폐쇄한다. 센서 커버의 내부는 접촉 엘리먼트를 등진 측 상의 온도 측정 수단에 맞대어진다. 센서 커버는 온도 측정 수단과 접촉 엘리먼트 사이의 물리적 접촉을 보장한다. 따라서 온도 측정 수단에 의한 신뢰할 수 있는 온도 측정이 보장된다.

센서 케이싱은 센서 리시버에 인장 방식으로 배열되고 온도 측정 수단의 베어링 접촉 표면은 접촉 엘리먼트의 외주 측을 가압력으로 가압하는 경우 특히 유리하다. 결과적으로, 접촉 엘리먼트의 외주 측과 온도 측정 수단 사이의 열 저항이 특히 낮다.

센서 커버가 센서 리시버로 이어지는 리드-스루(lead-through)를 갖는 경우 특히 유리하며, 여기서 연결 케이블은 리드-스루를 통해 센서 리시버로부터 인도된다. 이 설계는 연결 케이블이 접촉 하우징으로부터 인도될 때 연결 케이블의 걸림이 방지되는 이점을 갖는다. 더욱이, 센서 커버는 연결 케이블을 손상시키지 않고 센서 케이싱에 가압력을 신뢰할 수 있게 도입할 수 있다.

다른 실시예에서, 센서 커버는 원주형 테두리를 갖는다. 테두리는 칼라 부분의 외부 상에 배열되고 칼라 부분에 포지티브 방식으로 연결된다.

연결 디바이스가 고-전류 접촉 수단 및 고-전류 케이블을 갖는다는 점에서 전기 에너지, 특히 자동차의 구동 에너지를 송신하기 위한 연결 디바이스가 제공될 수 있으며, 여기서 고-전류 접촉 수단은 위에서 설명된 바와 같이 실현된다. 고-전류 케이블은 전기 도체 및 전기 도체를 감싸는 제2 케이블 외피를 포함한다. 전기 도체는 전기 에너지를 송신하도록 설계된다. 전기 도체는 접촉 엘리먼트에 전기적으로 연결된다.

이러한 설계는, 특히 고-전류 케이블의 전기 도체와 접촉 엘리먼트의 커플링의 구역의 온도 측정 수단으로 인해, 접촉 엘리먼트의 온도의 특히 정밀한 측정이 보장된다는 이점을 갖는다. 일 측 상에 삽입되는 온도 측정 수단으로 인해, 온도 측정 수단의 연결 케이블은 고-전류 케이블의 코스에 독립적으로 인도될 수 있다. 더욱이, 특히 손상의 경우, 접촉 하우징으로부터 고-전류 케이블과 함께, 접촉 엘리먼트의 이러한 필수적인 제거 없이 온도 측정 수단을 교체하는 것이 가능하다. 따라서 연결 디바이스는 특히 수리가 용이하다.

본 발명은 도면들에 기초하여 이하에서 더 상세히 설명된다.

도 1은 연결 디바이스를 갖는 시스템의 분해도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 고-전류 접촉 수단의 온도 측정 수단의 부분 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 단면 A-A를 따라 도 1에 도시된 제1 고-전류 접촉 수단을 통한 상세한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 A-A 단면을 따라 도 1에 도시된 시스템을 통한 단면도이다.

다음 도면들에서, 좌표계가 참조된다. 좌표계는 예시적으로 오른손 시스템(right-hand system)으로서 실현되며 x-축(종방향), y-축(횡방향) 및 z-축(수직방향)을 갖는다.

도 1은 연결 디바이스(15)를 포함하는 시스템(10)의 분해도를 도시한다. 연결 디바이스(15)는 적어도 하나의 고-전류 케이블(20) 및 제1 고-전류 접촉 수단(25)을 갖는다. 시스템(10)은 부가적으로 제2 고-전류 접촉 수단(30)을 갖는다.

실시예에서, 제1 고-전류 접촉 수단(25) 및 제2 고-전류 접촉 수단(30)은 다극 접촉 수단으로서 실현된다. 물론, 도 1에 도시된 다극 설계, 특히 도 1에 도시된 2-극 설계와 대조적으로 제1 고-전류 접촉 수단(25) 및 고-전류 접촉 수단(30)이 단극이 되는 것이 또한 구상 가능할 것이다. 단순화를 위해, 제1 고-전류 접촉 수단(25) 및 제2 고-전류 접촉 수단(30)은 2-극 설계와 관련하여 아래에서 설명되며, 상세한 설명은 고-전류 접촉 수단(25, 30)의 극들 중 하나에 기초한다.

시스템(10)은 자동차의 구동 모터를 구동하기 위해 자동차에서 구동 에너지를 송신하는 역할을 한다. 또한, 시스템(10)이 자동차의 전기 에너지 저장 수단을 충전하기 위한 충전 전류를 송신하는 것이 가능하다. 실시예에서, 시스템(10)은 10 내지 1000 암페어, 특히 200 내지 600 암페어, 특히 유리하게는 400 내지 500 암페어의 전류를 적어도 20초, 바람직하게는 1분, 특히 적어도 5분 동안 송신하도록 설계된다. 송신되는 구동 전류 또는 충전 전류의 시간 상한은 실질적으로 전기 에너지 저장 수단의 용량에 의해 결정된다. 고-전류 접촉 수단(25, 30)을 통해 송신되는 전력은 30 kW 내지 400 kW일 수 있다. 고-전류 접촉 수단(25, 30)에 인가되는 전압은 예컨대, 48 V 내지 500 V일 수 있으며, 따라서 자동차의 일반적인 12-볼트 또는 24-볼트 전력 시스템과 크게 상이하다.

제1 고-전류 접촉 수단(25)은 제1 접촉 하우징(35), 제2 접촉 하우징(40), 적어도 하나의 제1 접촉 엘리먼트(45) 및 적어도 하나의 제1 온도 측정 수단(50)을 갖는다. 또한, 도 1의 예로서, 제1 고-전류 접촉 수단(25)은 제1 밀봉 수단(55), 제2 밀봉 수단(60), 제2 접촉 엘리먼트(65) 및 제2 온도 측정 수단(70)을 갖는다.

도 1에서, 예시적으로, 제1 접촉 엘리먼트(45) 및 제2 접촉 엘리먼트(65)는 제1 접촉 엘리먼트(45)와 제2 접촉 엘리먼트(65) 사이 중앙에 배열되는 대칭 평면에 대해 미러-대칭적이다. 제1 및 제2 접촉 엘리먼트(45, 65)는 각각 전기 및 열 전도성 재료를 포함한다. 재료는 1　W/(m·K) 내지 2　W/(m·K) 이상의 열전도율을 갖는다.

제1 온도 측정 수단(50)은 제1 접촉 엘리먼트(45)에 할당되고, 제2 온도 측정 수단(70)은 제2 접촉 엘리먼트(65)에 할당된다. 이 경우에, 제1 온도 측정 수단(50)은 제1 접촉 엘리먼트(45)의 제1 온도(T_S1(t))를 측정하도록 설계된다. 실시예에서 제1 온도 측정 수단(50)과 동일한 제2 온도 측정 수단(70)은 제2 접촉 엘리먼트(65)의 제2 온도(T_S2(t))를 측정하도록 설계된다.

제2 고-전류 접촉 수단(30)은 제1 고-전류 접촉 수단(25)에 대응하도록 설계된다. 실시예에서, 제2 고-전류 접촉 수단(30)은 예시적으로 제3 접촉 엘리먼트(75) 및 제4 접촉 엘리먼트(80)를 가지며, 제3 접촉 엘리먼트(75)는 제1 고-전류 접촉 수단(25)과 함께 끼워졌을 때, 제1 접촉 엘리먼트(45)와의 전기적 접촉을 실현도록 설계된다. 유사하게, 제4 접촉 엘리먼트(80)는 제1 고-전류 접촉 수단(25)이 제2 고-전류 접촉 수단(30)에 끼워졌을 때, 제2 접촉 엘리먼트(65)와의 전기적 접촉을 형성하도록 설계된다.

실시예에서, 고-전류 접촉 수단(25, 30)의 극성은, 예컨대, 제1 접촉 엘리먼트(45) 및 제3 접촉 엘리먼트(75)가 전기 에너지 저장 수단의 제1 극 예컨대, 양극에 전기적으로 연결되도록 선택될 수 있다. 제2 접촉 엘리먼트(65) 및 제4 접촉 엘리먼트(80)는 예컨대, 전기 에너지 저장 수단의 제2 극, 예컨대, 음극에 전기적으로 연결될 수 있다. 접촉 엘리먼트들(45, 65, 75, 80)이 병렬로 연결되는 것이 또한 구상 가능할 것이다. 따라서, 예컨대, 접촉 엘리먼트들(45, 65, 75, 80)은 전기 에너지 저장 수단의 양극에만 또는 전기 에너지 저장 수단의 음극에만 연결될 수 있어서, 시스템(10)이 특히 높은 전류를 송신할 수 있게 한다. 이 설계는 특히 구동 모터가 특히 높은 전력 소비를 갖는 경우에 유리하다. 결과적으로, 시스템(10)은 특히 상용차들에서 사용하기에 적합하다.

제1 접촉 엘리먼트(45)는 예시적으로 소켓 접촉으로서 실현된다. 제1 접촉 엘리먼트(45)는 플러그-인 구역(100) 및 플러그-인 구역(100)에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결된 연결 구역(105)을 갖는다. 플러그-인 구역(100)은 x-방향으로 연장되는 플러그-인 축(110)을 따라 연장된다. 실시예에서, 제1 접촉 엘리먼트(45)는 직선형이어서, 연결 구역(105)은 또한 플러그-인 축(110)을 따라 연장된다. 제1 접촉 엘리먼트(45)는 또한 각진 접촉 엘리먼트로서 실현될 수 있는데, 즉 연결 구역(105)은 플러그-인 구역(100)에 대해 예컨대, 수직으로 경사진다.

또한, 제1 접촉 엘리먼트(45) 상에 배열된 접촉 잠금부(111)가 존재할 수 있다. 제1 밀봉 수단(55)은 제2 고-전류 접촉 수단(30) 쪽을 향하는 제1 접촉 하우징(35)의 일 측 상에 배열된다. 제2 밀봉 수단(60) 및 제2 접촉 하우징(40)은 플러그-인 축(110)에 대해 제2 고-전류 접촉 수단(30)을 등지는 측 상에 배열된다. 조립된 상태에서, 제2 접촉 하우징(40)은 제1 접촉 하우징(35)에 체결되고, 제2 고-전류 접촉 수단(30)을 등지는 측 상의 후방에서 제1 고-전류 접촉 수단(25)을 폐쇄한다. 고-전류 케이블(20)은 제2 고-전류 접촉 수단(30)을 등진 측 상에서 진행되고, 예컨대, 구동 모터 또는 구동 모터를 제어하기 위한 제어 유닛으로 이어진다.

제1 접촉 하우징(35)은 제1 접촉 엘리먼트(45)를 위한 제1 접촉 리시버(190)를 갖고, 제2 접촉 리시버(195)를 갖는다. 제1 접촉 엘리먼트(45)는 제1 접촉 리시버(190)에 배열되고, 제2 접촉 엘리먼트(65)는 제2 접촉 리시버(195)에 배열된다. 제1 접촉 리시버(190) 및 제2 접촉 리시버(195)는 y-방향에서 서로 오프셋되게 배열된다. 이 경우에 제1 및 제2 접촉 리시버들(190, 195)은 미러-대칭적일 수 있다. 제1 접촉 리시버(190)는 x-축을 따라 그의 메인 범위의 방향에서 실질적으로 연장된다.

도 2는 도 1에 도시된 제1 고-전류 접촉 수단(25)의 온도 측정 수단(50, 70)의 부분 사시도를 도시한다.

온도 측정 수단(50, 70)은 각각 온도 센서(85), 센서 케이싱(90) 및 연결 케이블(95)을 갖는다. 온도 센서(85)는 점선에 의해 도 2에 개략적으로 도시된다. 제1 온도 측정 수단(50)은 아래에서 설명된다. 제1 온도 측정 수단(50) 및 제2 온도 측정 수단(70)은 예시적으로 서로 동일하다. 제1 온도 측정 수단(50)에 대해 아래에서 설명된 것이 - 달리 언급되지 않는 한 - 제2 온도 측정 수단(70)에 또한 적용된다.

온도 센서(85)는 예컨대, NTC 엘리먼트로서 실현될 수 있다. 온도 센서(85)의 다른 설계가 또한 구상 가능하다. 온도 센서(85)는 센서 케이싱(90)에 매립된다. 센서 케이싱(90)에 온도 센서(85)를 매립하는 것은 이 경우에, 온도 센서(85)가 센서 케이싱(90)에 의해 원주 방향으로 완전히 둘러싸이고 온도 센서(85)의 측 표면들 중 어느 것도 원주 방향에서 심지어 단지 부분적으로도 노출되지 않는다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 또한, 센서 케이싱(90)은 물질적으로 본딩된 방식으로 온도 센서(85)에 연결될 수 있어서, 센서 케이싱(90)의 의도되지 않은 분리 및/또는 센서 케이싱(90)과 온도 센서(85) 사이에 간극의 형성이 회피될 수 있다. 이러한 방식으로, 센서 케이싱(90)과 온도 센서(85) 사이의 수분의 누수가 방지될 수 있다. 따라서, 온도 센서(85)에 의한 제1 온도(T_S1(t))의 측정에 있어, 누설 전류들 및 온도 센서(85)의 측정 결과의 결과적인 왜곡을 회피하는 것이 이에 따라 가능하다.

센서 케이싱(90)은 제1 외주 측(115)을 갖는다. 도 2는 하부측 상에 베어링 접촉 표면(120)을 갖는 센서 케이싱(90)을 예시적으로 도시한다.

예시적으로, 베어링 접촉 표면(120)은 평평한 설계로 이루어진다. 베어링 접촉 표면(120)은 예시적으로 xy-평면으로 연장된다. 베어링 접촉 표면(120)은 또한 만곡될 수 있다.

제1 외주 측(115) 상에서, 센서 케이싱(90)은 예컨대, 밀봉 윤곽(135)을 갖는다. 밀봉 윤곽(135)은 하나 이상의 밀봉 립들(140)을 가질 수 있다. 밀봉 윤곽(135)은 바람직하게는 제1 외주 측(115) 상의 원주 주위, 특히 전체 원주 주위에 실현된다. 밀봉 립(140) 대신에, 밀봉 윤곽(135)은 또한 상이한 설계로 이루어질 수 있다. 도 2에서, 예컨대, 밀봉 립들(140)은 z-방향으로 서로 오프셋되게 배열된다.

도 2의 상부 측 상에서, 베어링 접촉 표면(120)을 등지는 측 상에서, 센서 케이싱(90)은 가압 표면(145)을 갖는다. 가압 표면(145)은 베어링 접촉 표면(120)에 평행하다. 가압 표면(145)은 이 경우에 평평하고 xy-평면으로 연장될 수 있다. 연결 케이블(95)은 예시적으로 가압 표면(145)과 관련하여 중앙 포지션에서 가압 표면(145)으로부터 인도된다.

z-방향으로 베어링 접촉 표면(120) 맞은편에, 온도 측정 수단(50, 70)의 연결 케이블(95)은 축(125)을 따라 직선으로 가압 표면(145)으로부터 인도된다. 온도 측정 수단(50, 70)이 조립되었을 때, 축(125)은 플러그-인 축(110)에 대해 수직으로 정렬된다. 예컨대, 축(125)은 플러그-인 축(110)에 수직인 평면에서 진행된다. 이 경우에, 도 2에 도시된 바와 같이, 축(125)은 z-방향으로 진행될 수 있다.

연결 케이블(95)은 연결 케이블(95)을 자동차의 평가 수단으로 안내하기 위해 센서 케이싱(90)으로부터 일정 거리를 두고 구부러질 수 있다.

연결 케이블(95)은 제1 케이블 외피(150)를 갖는다. 제1 케이블 외피는 전기 절연 재료로 만들어진다. 제1 케이블 외피(150)는 제1 매트릭스 재료를 포함할 수 있으며, 제1 매트릭스 재료는 예컨대, 실리콘, 폴리우레탄, 폴리에틸렌을 포함한다. 또한, 연결 케이블(95)은, 전기 전도성이고 온도 센서(85)와 평가 수단 사이에 전기적 연결을 제공하는 적어도 하나의 센서 라인(155)을 포함한다. 센서 라인(155)은 제1 케이블 외피(150)에 의해 원주방향으로 완전히 둘러싸인다.

연결 케이블(95)은 온도 센서(85)로 이어진다. 유리하게는, 연결 케이블(95)의 제1 서브-부분(160)은 센서 케이싱(90)에 매립된다. 센서 케이싱(90)은 바람직하게는 제1 서브-부분(160)에서 제1 케이블 외피(150)에 물질적으로 본딩된 방식으로 연결된다. 물질-본딩된 연결은 누수 간극의 형성을 방지한다. 이는 연결 케이블(95) 및 센서 케이싱(90)의 구역에서 수분 및/또는 물의 유입을 방지한다.

도 3은 도 1에 도시된 단면 A-A를 따라 도 1에 도시된 제1 고-전류 접촉 수단(25)을 통한 상세한 단면도를 도시한다.

제1 온도 측정 수단(50)이 조립된 상태에 있을 때, 베어링 접촉 표면(120)은 제1 접촉 엘리먼트(45)의 연결 구역(105)에서 제1 접촉 엘리먼트(45)의 제2 외주 측(130)에 평평하게 맞대어진다. 베어링 접촉 표면(120)이 제1 접촉 엘리먼트(45)의 제2 외주 측(130)에 대응하도록 실현되는 경우가 특히 유리하다.

고-전류 케이블(20)은 제2 서브-부분(165) 및 제3 서브-부분(170)을 갖는다. 제3 서브-부분(170)은 고-전류 케이블(20)의 단부(171)에 인접하다. 제2 서브-부분(165)은 고-전류 케이블(20)의 단부(171)로부터 이격된다.

고-전류 케이블(20)은 전기 도체(175)를 갖고, 전기 도체(175)는 바람직하게는 적어도 15 제곱 밀리미터, 특히 적어도 25 제곱 밀리미터, 특히 유리하게는 적어도 50 제곱 밀리미터의 단면적을 갖는다. 전기 도체(175)는 미세하거나 매우 미세한 연선 구조로 이루어질 수 있다.

고-전류 케이블(20)은 또한 제2 케이블 외피(180)를 갖고, 제2 케이블 외피(180)는 제2 서브-부분(165)에서 원주 측 상에서 전기 도체(175)를 둘러싸고 외피를 입힌다. 이 경우에 제2 케이블 외피(180)는 전기 도체(175)를 전기적으로 절연한다.

제3 서브-부분(170)에서, 제2 케이블 외피(180)는 전기 도체(175)로부터 이격되고, 전기 도체(175)는 연결 구역(105)의 연결 리시버(185)에 배열된다. 바람직하게는, 연결 구역(105)은 연결 리시버(185)에서 크림핑된다(crimped). 부가적으로 또는 대안적으로, 제3 서브-부분(170)을 연결 리시버(185)에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결하기 위해 추가의 물질적으로 본딩된 그리고/또는 포지티브(positive) 및/또는 넌-포지티브 연결 수단이 가능하다.

센서 케이싱(90)은 온도 센서(85)를 연결 구역(105)의 제2 외주 측(130)에 열적으로 연결한다. 이를 위해, 센서 케이싱(90)은 바람직하게는 실리콘, 폴리우레탄, 폴리에틸렌과 같은 제2 매트릭스 재료 중 적어도 하나를 포함한다. 제1 매트릭스 재료가 제2 매트릭스 재료와 동일한 경우가 특히 유리하다. 이 설계는 사출-성형 프로세스에 의한 제1 온도 측정 수단(50)의 제조에 있어, 이미 연결 케이블(95)에 연결된 온도 센서(85) 및 제1 서브-부분(160)이, 여전히 액체이거나 점성이고 경화될 제2 매트릭스 재료로 캡슐화될 수 있고 제2 매트릭스 재료는 경화 시에, 제1 케이블 외피(150)의 제1 매트릭스 재료에 대한 물질적으로 본딩된 연결을 실현한다는 이점을 갖는다. 그리하여 제1 케이블 외피(150)와 센서 케이싱(90) 사이에 특히 양호한 본딩이 보장된다.

또한, 센서 케이싱(90)의 제2 매트릭스 재료에 매립된 적어도 하나의 미립자 충전제, 예컨대, 알루미늄 및/또는 은 및/또는 구리가 있을 수 있다. 충전제로 인해, 센서 케이싱(90)의 열전도율이 특히 높다. 그 결과, 센서 케이싱(90)은 100 내지 300　W/(m·K)의 열전도율을 갖는다.

제1 접촉 하우징(35)의 측 상에서, 예컨대, 도 3의 상부 측 상에서, 제1 접촉 하우징(35)은 적어도 하나의 칼라 부분(200)을 가지며, 칼라 부분(200)은 축(125)을 중심으로 원주방향으로 실현된다. 바람직하게는, 각각의 접촉 리시버(190, 195)에 대해 실현되는 각각 하나의 칼라 부분(200)이 존재한다. 칼라 부분(200)은 칼라 부분(200)의 내주 측(206)과 함께 센서 리시버(205)를 한정한다. 센서 리시버(205)는 축(125)과 관련하여 축방향으로, 연관된 접촉 리시버(190, 195), 도 3에서 제1 접촉 리시버(190) 내부로 이어진다.

또한, 제1 고-전류 접촉 수단(25)은 센서 커버(210)를 가질 수 있다. 실시예에서, 각각의 칼라 부분(200)에 대해, 칼라 부분(200) 상에 배열된 각각 하나의 센서 커버(210)가 존재한다.

온도 측정 수단(50, 70)의 제4 서브-섹션(215)은 센서 리시버(205)에서 맞물린다. 온도 측정 수단(50, 70)의 제5 서브-섹션(220)은 개개의 접촉 리시버(190, 195) 내로 돌출한다. 센서 케이싱(90)은 밀봉 윤곽(135), 특히 밀봉 립(140)으로 내주 측(206)과 맞대어져서, 센서 리시버(205)는 시스템(10)의 환경으로부터 밀봉되고, 센서 리시버(205)를 통해 센서 케이싱(90)을 측방향으로 지나가는 액체의 유입이 방지된다. 그리하여 접촉 엘리먼트(45, 65, 75, 80)의 부식이 방지된다. 밀봉 윤곽(140) 대신에, 밀봉 엘리먼트가 또한 센서 케이싱(90)과 내주 측(206) 사이에 배열될 수 있다.

제1 접촉 엘리먼트(45)를 등지는 측 상에서, 센서 커버(210)는 칼라 부분(200)에 부착된다. 센서 커버(210)는 (z-방향에서) 접촉 리시버(190, 195)를 등지는 측 상에서 센서 리시버(205)를 폐쇄한다.

센서 커버(210)는 내부 측(225)으로 센서 케이싱(90)의 가압 표면(145)과 맞대어진다. 센서 커버(210)가 내부 상에 적어도 하나의 웹(230)을 갖는 경우 특히 유리하다. 바람직하게는, 복수의 웹들(230)이 센서 뚜껑(210) 상에서 x-방향으로 서로 오프셋되게 배열된다. 웹들(230) 각각은 플레이트-형상이고 예시적으로 yz-평면으로 연장된다. 웹들(205) 각각의 자유 단부는 커버의 내부 측(225)을 형성한다.

센서 커버(210)는 또한 원주 테두리(231)를 갖는다. 예컨대, 에지(231)는 래칭 수단에 의해 칼라 부분(200)에 포지티브 방식으로(positively) 연결될 수 있다.

조립된 상태에서, 웹(230)의 자유 단부는 커버의 내부 측(225)으로 가압 표면(145)과 맞대어진다. 센서 커버(210)는 또한 칼라 부분(200)에 래치된다. 그리하여 센서 커버(210)는 축(125)을 따라 작용하는 가압력(F_P)을 제공한다. 가압력(F_P)으로, 센서 커버(210)는 가압 표면(145)에 대해 작용하고 연관된 접촉 엘리먼트(45, 65, 75, 80)의 제2 외주 측(130)에 대해 센서 케이싱(90)을 가압한다. 도 3에서, 제1 온도 측정 수단(50)의 센서 케이싱(90)은 제1 접촉 엘리먼트(45)의 제2 외주 측(130)에 대해 가압된다.

도 3에서, 제1 접촉 엘리먼트(45)는 가압력(F_P)에 대해 작용하는 반대 힘(F_G)을 제공한다. 가압의 결과로서, 베어링 접촉 표면(120)은 제2 외주 측(130)에 평평하게 맞대어져서, 제1 접촉 엘리먼트(45)와 센서 케이싱(90) 사이의 열 전달 저항이 특히 낮아진다.

바람직하게는, 센서 케이싱(90)이 적어도 온도 센서(85)와 베어링 접촉 표면(120) 사이의 수직 방향에서 10 % 내지 40 %로 가역적으로 탄성적으로 변형되는 방식으로 가압력(F_P) 및 대응하는 반대 힘(F_G)이 선택된다. 이러한 방식으로, 베어링 접촉 표면(120)과 센서 케이싱(90) 사이의 열 전달 저항이 추가로 감소될 수 있다. 가압력(F_P)은 센서 케이싱(90)의 다수의 웹들(230)을 통해 가압 표면(145) 내로 특히 효과적으로 도입될 수 있다.

또한, 센서 커버(210)는 센서 리시버(205) 내로 이어지는 리드-스루(235)를 가질 수 있다. 연결 케이블(95)은 리드 스루(235)를 통해 센서 리시버(205)로부터 인도된다. 또한, 연결 케이블(95)은 2개의 인접한 웹들(230) 사이에 이어져서 연결 케이블(95)의 끼임이 방지된다.

도 4는 조립된 상태에서 도 1에 도시된 A-A 단면을 따라 도 1에 도시된 시스템(10)을 통한 단면도를 도시한다.

이 경우에, 명확성을 위해, 도 4에서 제2 고-전류 접촉 수단(30)은 단지 개략적으로 점선으로 표시된다.

조립된 상태에서, 제1 접촉 엘리먼트(45)는 제3 접촉 엘리먼트(75)와 접촉하고, 제2 접촉 엘리먼트(65)는 제4 접촉 엘리먼트(80)와 접촉한다.

제1 접촉 엘리먼트(45)와 제3 접촉 엘리먼트(75) 사이의 접촉의 경우에, 플러그-인 구역(100)에서, 시스템(10)은 제1 전기 옴 접촉 저항을 갖는다. 마찬가지로, 연결 디바이스(15)는 고-전류 케이블(20)의 전기 도체(175)와 제1 전기 접촉 엘리먼트(45)의 연결 리시버(185) 사이의 전기 접촉에서 제2 전기 옴 접촉 저항을 갖는다.

전류, 특히 100 암페어보다 큰 전류의 송신 동안, 접촉 엘리먼트(45, 65, 75, 80)는 접촉 엘리먼트(45, 65, 75, 80)의 내부 옴 저항뿐만 아니라 제1 및 제2 옴 접촉 저항으로 인해 가열된다.

온도 측정 수단(50, 70)의 온도 센서(85)와 연관된 제1 또는 제2 접촉 엘리먼트(45, 65) 사이의 짧은 거리, 및 센서 케이싱(90)을 통해 온도 센서(85)와 연결 부분(105)의 양호한 열적 연결로 인해, 제1 온도 측정 수단(50)의 온도 센서(85)는 특히 정밀한 방식으로 제1 접촉 엘리먼트(45)의 연결 구역(105)의 제1 온도(T_S1(t))를 측정할 수 있다. 마찬가지로, 제2 온도 측정 수단(70)의 온도 센서(85)는 제2 접촉 엘리먼트(65)의 연결 부분의 제2 온도(T_S2(t))를 측정한다.

제1 접촉 엘리먼트(45)의 플러그-인 구역(100)의 제3 온도(T_K3(t)) 및 제1 접촉 엘리먼트(45)의 연결 구역(105)에서 온도 센서(85)에 의해 측정된 제1 온도(T_S1(t))가 시간(t)에 걸쳐 측정되는 경우, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에서, 제1 온도(T_S1(t))는 단지 몇 도 켈빈 차이(6 켈빈 미만, 특히 4 켈빈 미만)를 갖는 제3 온도(T_K3(t))에 대응하고, 제3 온도(T_K3(t))의 것과 실질적으로 동일한 시간 곡선을 갖는다는 것을 알 수 있다. 직접 열 커플링으로 인해, 제1 측정된 온도(T_S1(t))는 실질적으로 플러그-인 구역(100)의 제3 온도(T_K3(t))에 대응한다. 제1 온도(T_S1(t))와 제3 온도(T_K3(t)) 사이의 온도 차이는 평가 수단에 의해 고려될 수 있다.

따라서 온도 센서(85)에 의해 측정된 제1 및 제2 온도(T_S1(t), T_S2(t))는 플러그-인 구역(100)에서 각각 제1 접촉 엘리먼트(45) 및 제2 접촉 엘리먼트(65)의 정밀한 간접 온도 측정을 표현한다. 개개의 온도 센서(85)는 측정된 제1 및 제2 온도(T_S1(t), T_S2(t))의 정보를 연결 케이블(95)을 통해 평가 수단에 각각 제공한다. 평가 수단은 예컨대, 자동차의 구동 모터를 제어하기 위해 측정된 제1 온도(T_S1(t)) 및 제2 온도(T_S2(t))를 고려할 수 있다. 제1 및 제2 접촉 저항을 낮게 유지하기 위해, 제1 및 제2 밀봉 수단(55, 60)은 환경으로부터 접촉 엘리먼트들(45, 65, 75, 80)을 밀봉한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 시스템(10)의 실시예는 고-전류 케이블(20)과 제3 및 제4 접촉 엘리먼트들(75, 80) 사이에서, 특히 전기 에너지 저장 수단으로 시스템(10)에 의해 송신될 동적으로 변하는 전류 부하들의 특히 정밀하고 정확한 측정에 특히 매우 적합하다.

연결 케이블(95)은 온도 센서(85)가 평가 수단에 유연하게 연결될 수 있게 한다. 센서 케이싱(90)에 의해 캡슐화되는 온도 센서(85) 및 온도 센서(85) 및 제1 케이블 외피(150) 둘 모두에 대한 센서 케이싱(90)의 물질적으로 본딩된 연결로 인해, 온도 센서(85)는 수분의 유입으로부터 보호된다. 그리하여 누설 전류가 방지되어서, 온도 센서(85)가 제1 또는 제2 온도(T_S1(t), T_S2(t))를 특히 정밀한 방식으로 측정한다.

도 1 내지 도 4에 설명된 설계는 또한 서로 접촉되고 예컨대, 레버 수단(240)에 의해 기계적으로 잠겨지는 고-전류 접촉 수단(25, 30)에 특히 적합하다.

10 시스템
15 연결 디바이스
20 고-전류 케이블
25 제1 고-전류 접촉 수단
30 제2 고-전류 접촉 수단
35 제1 접촉 하우징
40 제2 접촉 하우징
45 제1 접촉 엘리먼트
50 제1 온도 측정 수단
55 제1 밀봉 수단
60 제2 밀봉 수단
65 제2 접촉 엘리먼트
70 제2 온도 측정 수단
75 제3 접촉 엘리먼트
80 제4 접촉 엘리먼트
85 온도 센서
90 센서 케이싱
95 연결 케이블
100 (제1 접촉 엘리먼트의) 플러그-인 구역
105 (제1 접촉 엘리먼트의) 연결 구역
110 플러그-인 축
111 접촉 잠금부
115 제1 외주 측
120 베어링 접촉 표면
125 축
130 제2 외주 측
135 밀봉 윤곽
140 밀봉 립
145 가압 표면
150 제1 케이블 외피
155 센서 라인
160 (연결 케이블의) 제1 서브-부분
165 제2 서브-부분
170 제3 서브-부분
171 단부
175 전기 도체
180 제2 케이블 외피
185 연결 리시버
190 제1 접촉 리시버
195 제2 접촉 리시버
200 칼라 부분
205 센서 리시버
206 내주 측
210 센서 커버
215 제4 서브-부분
220 제5 서브-부분
225 커버의 내부 측
230 웹
231 테두리
235 리드-스루
240 레버 수단
F_P 가압력
F_G 반대 힘
T_S1(t) 제1 온도
T_S2(t) 제2 온도
T_K3(t) 제3 온도

Claims

고-전류 접촉 수단(25)으로서,
접촉 엘리먼트(45, 65), 접촉 하우징(40) 및 온도 측정 수단(50, 70)을 포함하며,
상기 접촉 하우징(35)은 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)를 수용하는 접촉 리시버(190)를 갖고,
상기 접촉 엘리먼트(45, 65)는 플러그-인 축(110)을 따라 추가 고-전류 접촉 수단(30)의 추가 접촉 엘리먼트(75) 내로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있고,
상기 접촉 하우징(35)은 상기 플러그-인 축(110)에 대해 경사진 센서 리시버(205)를 갖고,
상기 센서 리시버(205)는 상기 접촉 리시버(190)로 이어지고,
상기 온도 측정 수단(50, 70)은 상기 센서 리시버(205)에 적어도 부분적으로 배열되고,
상기 온도 측정 수단(50, 70)은 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)의 온도(T_S1(t))를 측정하기 위해 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)의 외주 측(130)에 맞대어지는,
고-전류 접촉 수단(25).
제1 항에 있어서,
상기 온도 측정 수단(50, 70)은 온도 센서(85) 및 센서 케이싱(90)을 포함하고,
상기 온도 센서(85)는 상기 센서 케이싱(90)에 매립되고,
상기 센서 케이싱(90)은 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)에 맞대어지고 상기 온도 센서(85)를 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)에 열적으로 커플링하고,
상기 온도 센서(85)는 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)의 온도(T_K(t))를 측정하도록 설계되는,
고-전류 접촉 수단(25).
제2 항에 있어서,
상기 온도 측정 수단(50, 70)은 연결 케이블(95)을 갖고,
상기 연결 케이블(95)은 제1 케이블 외피(150) 및 상기 제1 케이블 외피(150)를 통해 적어도 하나의 전기 절연 및 전기 전도성 센서 라인(155)을 갖고,
상기 연결 케이블(95)은 상기 온도 센서(85)로 이어지고 상기 센서 라인(155)은 상기 온도 센서(85)에 전기적으로 연결되고,
상기 센서 케이싱(90)은 물질적으로 본딩된 방식으로 상기 제1 케이블 외피(150)에 연결되고,
상기 센서 케이싱(90)의 서브-부분(160)에 매립된 연결 케이블(95)은 상기 온도 센서(85)로 이어지는,
고-전류 접촉 수단(25).
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 케이싱(90) 및 상기 제1 케이블 외피(150)는 실질적으로 동일한 매트릭스 재료를 포함하고,
및/또는,
상기 센서 케이싱(90) 및/또는 상기 제1 케이블 외피(150)는 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리우레탄과 같은 매트릭스 재료들 중 적어도 하나를 포함하고,
구리, 알루미늄, 은과 같은 충전제들 중 적어도 하나가 상기 센서 케이싱(90)의 매트릭스 재료에 매립되는,
고-전류 접촉 수단(25).
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 케이싱(90)은 1 W/(m·K) 및 2 W/(m·K)를 포함하고 이들 사이의 열전도율을 갖는,
고-전류 접촉 수단(25).
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉 엘리먼트(45, 65)는 플러그-인 구역(100) 및 상기 플러그-인 구역(100)에 연결되는 연결 구역(105)을 갖고,
상기 연결 구역(105)은 고-전류 케이블(20)의 전기 도체(175)를 수용하고 상기 전기 도체(175)에 전기적으로 접촉하기 위한 연결 리시버(185)를 내부 상에 갖고,
상기 플러그-인 구역(100)은 상기 추가 접촉 엘리먼트(75)에 대한 전기적 접촉을 실현하도록 설계되고,
상기 온도 측정 수단(50, 70)은 상기 연결 구역(105)의 외주 측(130)에 맞대어지는,
고-전류 접촉 수단(25).
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉 하우징(35, 40)은 칼라 부분(200)을 갖고,
상기 칼라 부분(200)은 내부 상에서, 상기 센서 리시버(205)를 한정하고,
상기 센서 케이싱(90)은 상기 칼라 부분(200)의 내주 측(206)에 맞대어지는,
고-전류 접촉 수단(25).
제7 항에 있어서,
상기 센서 케이싱(90)은 상기 센서 케이싱(90)의 원주 주위에 실현된 원주 밀봉 윤곽(135)을 갖고,
상기 밀봉 윤곽(135)은 상기 칼라 부분(200)의 내주 측(206)에 맞대어지고 상기 접촉 리시버(190)를 밀봉하는,
고-전류 접촉 수단(25).
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉 하우징(35, 40)의 외부 상에 배열되는 센서 커버(210)를 갖고,
상기 센서 커버(210)는 상기 센서 리시버(205)의 외부를 적어도 부분적으로 폐쇄하고,
상기 센서 커버(210)의 내부 측(225)은 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)를 등지는 측 상에서 상기 온도 측정 수단(50, 70)에 맞대어지고, 상기 온도 측정 수단(50, 70)과 상기 접촉 엘리먼트 사이의 물리적 접촉을 보장하는,
고-전류 접촉 수단(25).
제9 항에 있어서,
상기 센서 케이싱(90)은 상기 센서 리시버(205)에 인장 방식으로 배열되고 상기 온도 측정 수단(50, 70)의 베어링 접촉 표면(120)은 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)의 외주 측(130)을 가압력(F_P)으로 가압하는,
고-전류 접촉 수단(25).
제9 항 또는 제10 항에 있어서,
상기 센서 커버(210)는 상기 센서 리시버(205)로 이어지는 리드-스루(lead-through)(235)를 갖고,
상기 연결 케이블(95)은 상기 리드 스루(235)를 통해 상기 센서 리시버(205)로부터 인도되는,
고-전류 접촉 수단(25).
제9 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 커버(210)는 원주 테두리(231)를 갖고,
상기 테두리(231)는 상기 칼라 부분(200)의 외부 상에 배열되고 상기 칼라 부분(200)에 포지티브 방식으로(positively) 연결되는,
고-전류 접촉 수단(25).
자동차에서 전기 에너지를 송신하기 위한 연결 디바이스(15)로서,
고-전류 접촉 수단(25) 및 고-전류 케이블(20)을 갖고,
상기 고-전류 케이블(20)은 전기 도체(175) 및 상기 전기 도체(175)를 감싸는 제2 케이블 외피(180)을 포함하고,
상기 전기 도체(175)는 전기 에너지를 송신하도록 설계되고,
상기 전기 도체(175)는 상기 접촉 엘리먼트(45, 65)에 전기적으로 연결되는,
자동차에서 전기 에너지를 송신하기 위한 연결 디바이스(15).