WO2022073782A1 - Temperaturerfassungseinrichtung für ein steckverbinderteil - Google Patents

Temperaturerfassungseinrichtung für ein steckverbinderteil Download PDF

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WO2022073782A1
WO2022073782A1 PCT/EP2021/076460 EP2021076460W WO2022073782A1 WO 2022073782 A1 WO2022073782 A1 WO 2022073782A1 EP 2021076460 W EP2021076460 W EP 2021076460W WO 2022073782 A1 WO2022073782 A1 WO 2022073782A1
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temperature detection
temperature
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sensor
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Ralf Feldner
Cedric DEPPE
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Phoenix Contact E-Mobility Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a temperature detection device for a connector part according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a temperature detection device.
  • Such a temperature detection device comprises a locking element for mounting on a contact element of the connector part and at least one temperature sensor.
  • WO 2018/197247 A1 describes such a temperature detection device, which includes a latching element with a temperature sensor.
  • a latching element enables a firm seat and direct contact with the contact element and therefore allows effective heat transfer from the contact element of the connector part to the temperature sensor.
  • the temperature detection device has a relatively complex structure.
  • Temperature detection devices mounted axially (with respect to a plug-in axis of the contact element) and preloaded with a spring are also conceivable, with increased dependencies on tolerances in the production of the individual components being able to add to a complex structure.
  • the object of the present invention is to specify a temperature detection device that has a particularly simple structure.
  • the latching element is made of metal, with the at least one temperature sensor being attached to the latching element by means of a sensor holder.
  • the latching element consists entirely of metal, it has a particularly simple structure and is easy to produce, for example by means of a simple stamping process. It also allows particularly effective heat conduction.
  • the locking element consists of aluminum, copper or steel.
  • the at least one temperature sensor is mounted on the latching element, specifically by means of the sensor holder.
  • the temperature sensor or sensors can be designed, for example, in the form of temperature-dependent resistors.
  • Such temperature sensors can, for example, be resistors with a positive temperature coefficient (so-called PTC resistors). whose resistance value increases with increasing temperature (also known as PTC thermistors, which have good electrical conductivity at low temperatures and reduced electrical conductivity at higher temperatures).
  • Such temperature sensors can, for example, also have a non-linear temperature characteristic and can be made of a ceramic material, for example (so-called ceramic PTC thermistors).
  • ceramic PTC thermistors electrical resistors with a negative temperature coefficient
  • NTC resistors electrical resistors with a negative temperature coefficient
  • temperature sensors formed by semiconductor components can also be used.
  • the latching element can be formed in one piece, and in particular also from the same material. This enables a particularly simple and also precise manufacture.
  • the locking element consists of a piece of sheet metal. In this way, several locking elements can be produced in one stamping process. Furthermore, such a locking element takes up little space.
  • the latching element has two latching arms.
  • a receiving opening can be formed between the locking arms.
  • the receiving opening has an edge area that extends along an arc of a circle. This allows a particularly simple construction and uncomplicated but secure assembly on the contact element.
  • a locking edge is formed on each of the locking arms.
  • the distance between the latching edges is optionally smaller than the diameter of the circular arc. This allows the latching element to be snapped onto the contact element in a simple, form-fitting manner and securely held thereon.
  • the at least one temperature sensor can be embedded in the material of the sensor holder.
  • the temperature sensor is completely enclosed in the material of the sensor holder, with only connecting lines protruding to the outside. In this way, a particularly secure fastening of the temperature sensor can be achieved.
  • the sensor holder consists, for example, of an electrically insulating material. As a result, no further insulation of the temperature sensor is necessary, not even when the latching element is in contact with the electrically conductive contact element.
  • the sensor holder can consist of a plastic, in particular an electrically insulating plastic, as a result of which production can be further simplified.
  • the sensor holder has two contact sections, between which a head section (generally a section) of the latching element is arranged.
  • a head section generally a section
  • the sensor holder grips the head portion. This enables a particularly robust installation.
  • At least one opening is formed on the head section of the latching element.
  • a passage of the sensor holder connecting the two contact sections is optionally arranged in the opening (or in each of the openings).
  • the penetration connects (or the penetrations connect) the contact sections, e.g. of the same material with one another. This enables a particularly secure and robust mounting of the temperature sensor on the latching element.
  • a connector part is provided with at least one electrical contact element for establishing an electrical contact with a corresponding mating contact element.
  • the connector part includes a temperature detection device according to any configuration described herein.
  • the connector part can include multiple contact elements and/or multiple temperature detection devices.
  • Such a connector part can be a plug or a socket.
  • Such a connector part can be used in particular on a charging device for transmitting a charging current.
  • the connector part can be designed in particular as a charging plug or charging socket for charging a motor vehicle driven by an electric motor (also referred to as an electric vehicle) and can be used on the part of a charging station, e.g. as a charging plug on a charging cable, or also on the part of a vehicle as a so-called inlet.
  • Charging plugs or charging sockets for charging electric vehicles are regularly designed in such a way that large charging currents can be transmitted.
  • the thermal power loss increases quadratically with the charging current and it is also stipulated that a temperature increase in a connector part must not exceed a certain temperature, it is regularly necessary to provide temperature monitoring for such charging plugs or charging sockets in order to prevent overheating of components of the charging plug or charging socket early detection and, if necessary, a To effect modification of the charging current or even a shutdown of the charging device.
  • the proposed connector part with the temperature detection device allows such a temperature monitoring, and because the latching element is made of metal and not only equipped with comparatively thin heat conductors, also a particularly short reaction time.
  • the connector part has a simple structure and is easy to manufacture for the reasons already explained above.
  • the contact element (or each of several contact elements) can have a groove, in particular a circumferential groove.
  • the latching element of the temperature detection device can be latched onto the groove and latched in the assembled state. This allows an effective direct (area) contact between the two parts and also a particularly simple assembly and at the same time secure mounting.
  • a method of manufacturing a temperature sensing device according to any configuration described herein.
  • the at least one temperature sensor is fastened to the metal latching element by means of the sensor holder.
  • the sensor holder is injection molded onto the latching element, which allows the temperature detection device to be produced particularly easily and quickly. It can be provided that the at least one temperature sensor is overmoulded with the material that then forms the sensor holder. As a result, the temperature sensor can be protected particularly well.
  • the latching element is provided with a latching contour.
  • Fig. 1 shows a temperature detection device and a contact element of a connector part in a perspective view
  • Fig. 2 shows the temperature detection device according to Fig. 1 in a
  • FIG. 3 shows the temperature detection device and the contact element in the state according to FIG. 2 in a plan view along a plug-in axis of the contact element;
  • FIG. 4 shows the temperature detection device and the contact element in the state according to FIG. 2 in a side view
  • Figures 5A and 5B show a cross-sectional view of the cutting plane A-A illustrated in Figure 4 and a detail thereof;
  • Fig. 6 shows the temperature detection device according to FIG. 1, wherein the position of a
  • Fig. 7 is an exploded view of the elements of
  • Fig. 8 an electric vehicle with a charging cable and a charging station for
  • the temperature detection device 1 shows a temperature detection device 1 for a connector part, e.g. for one of the connector parts 2, 3 shown in FIG. 8.
  • the temperature detection device 1 can be mounted on a contact element 20, also shown in FIG.
  • the contact element 20 is a contact plug that can be plugged into a corresponding contact socket with electrical contact, wherein the contact element 20 could alternatively be designed as a contact socket into which a corresponding contact plug can be plugged with electrical contact.
  • the temperature detection device 1 comprises a locking element 10, a temperature sensor 11 (which is not visible in Fig. 1 but is shown in Figs. 5A to 7) and a temperature sensor 13 that can be connected to an evaluation unit via connecting lines 12.
  • the temperature detection device comprises 1 exactly one temperature sensor 13, configurations with more than one such temperature sensor 13 also being conceivable.
  • the locking element 10 consists of a piece of metal and is produced in the present case as a stamped part from sheet metal.
  • the latching element 10 is therefore a metal part.
  • the latching element 10 comprises a head section 100 from which two latching arms 101A, 101B extend.
  • a receiving opening 102 is formed between the locking arms 101A, 101B.
  • the receiving opening 102 has an inner surface that runs along an arc of a circle.
  • Each of the latch arms 101A, 101B has an open end.
  • a locking edge 104 is formed on each of the locking arms 101A, 101B near the open end.
  • the latching edges 104 face each other.
  • the latching edges 104 describe a constriction behind which the receiving opening 102 widens.
  • an insertion bevel 103 is formed on each of the latching edges 104 .
  • the insertion bevels 103 make it easier to insert the contact element 20 into the receiving opening 102, with the latching arms 101A, 101B being displaced elastically (to the outside).
  • the receiving opening 102 is designed to match an outer contour of the contact element 20 , in the present case a contour designed in a circumferential groove 200 .
  • the contact element 20 has an outer diameter which corresponds to the inner diameter of the circular arc of the receiving opening 102 or is designed to be slightly larger for a press fit.
  • the temperature detection device 1 can thus be latched or clipped onto the contact element, in the present case in the groove 200.
  • the state of the temperature detection device 1 mounted on the contact element 20 is shown in Fig. 2.
  • the contact element 20 comprises a contact section 201 for making electrical contact with the corresponding mating contact element and (at one axial end) a receptacle 202 for connecting an electrical line.
  • an electric current is passed over it, for example a charging current for an electric vehicle, for example for the vehicle 6 according to FIG. 8.
  • the contact element 20 can heat up in the process.
  • the temperature detection device 1 is set up to monitor the temperature of the contact element 20 . Because the locking element 10 is made of solid metal, such as aluminum or copper, it conducts heat particularly effectively. In addition, it is accommodated in the groove in the assembled state and has a surface (large-surface) contact with the contact element 20 . This enables particularly short response times for temperature monitoring.
  • FIG 3 shows a view looking along a plug-in axis of the contact element 20, ie the axis along which the contact element 20 can be plugged in for electrical connection to a mating contact element. It can be seen that the latching element 10 can be latched onto the contact element 20 in a mounting direction perpendicular to the plug-in axis.
  • the connecting lines 12 of the temperature sensor 13 extend from the sensor holder in a direction that runs perpendicularly to the plug-in axle and also perpendicularly to the direction of assembly.
  • the sensor holder 13 in the installed state according to FIG. 3 is directly adjacent to a surface of the contact element 20 .
  • the sensor holder 13 comprises a surface that runs along an arc of a circle (and follows a portion of the surface of the contact element 20).
  • FIG. 5A shows a cross section according to the cutting plane A-A shown in FIG. 4 and FIG. 5B shows a section shown in FIG. 5A in an enlarged representation.
  • the temperature sensor 11 is embedded in the material of the sensor holder 13 .
  • the temperature sensor 11 is surrounded on all sides by the material of the sensor holder 13 .
  • the connection lines 12 are electrically connected to the temperature sensor 11 inside the sensor holder.
  • the connection lines 12 extend out of the sensor holder 13 .
  • the material of the sensor holder 13 is an electrically insulating plastic, in particular an injection-moldable plastic.
  • the temperature sensor 11 provided with the connection lines 12 and the latching element 10 are placed in an injection mold and then injected with injection molding material, which then forms the sensor holder 13 .
  • a material area of the sensor holder extends between the temperature sensor 11 and the latching element 10, as can be seen in particular from FIG. 5B.
  • the material of the sensor holder 13 insulates the temperature sensor 11 (and the connecting lines 12) from the latching element 10 and thus also from the contact element 20. In the assembled state, the latching element 10 and the contact element 20 are in contact with one another and are therefore in electrical contact.
  • the temperature sensor 11 is arranged in the direct vicinity of the latching element 10, which is possible in particular due to the insulation provided by the sensor holder 13. Between the locking element 10 and the temperature sensor 11 only a thin material layer of the sensor holder 13 is arranged. This enables a particularly fast response.
  • connection lines 12 themselves are also (each) provided with electrical insulation and are stripped only in the area of the connection to the temperature sensor 11 , ie inside the sensor holder 13 . This achieves an encapsulation of the temperature sensor 11, which allows a particularly reliable electrical insulation from the potential of the contact element 20 and thus an arrangement of the temperature sensor 11 particularly close to the latching element 10.
  • the latching element 10 comprises a plurality of openings 105, in the present case two, through which the material of the sensor holder 13 extends.
  • the sensor holder 13 forms a passage 132 for each of the openings 105 .
  • Each of the passages 132 connects two contact sections 133 of the sensor holder 13, which can be seen in particular in FIG.
  • a gap is formed between the contact sections 133, in which a part of the head section 100 of the latching element 10 is accommodated. This enables sensor element 13 to be held particularly securely and securely on latching element 10.
  • the passages 132 can alternatively be designed in the form of latchable pins with open ends, so that the sensor holder 13 can be easily but securely attached to the latching element 10 .
  • FIG 8 shows a vehicle 6 in the form of a vehicle driven by an electric motor (also referred to as an electric vehicle).
  • the vehicle 6 has electrically chargeable batteries, via which an electric motor for moving the vehicle 6 can be supplied with electricity.
  • the vehicle 6 can be connected to a charging station 5 via a charging cable 4 .
  • the charging cable 4 can be plugged with a connector part 2 designed as a charging plug at one end into an associated connector part 3 serving as a mating connector part in the form of a charging socket of the vehicle 6 and is connected at its other end via another connector part 2 designed as a charging plug with a corresponding one , as Mating connector part serving connector part 3 in the form of a charging socket on the charging station 5 in electrical connection.
  • Charging currents with a comparatively high current intensity are transmitted to the vehicle 6 via the charging cable 4 .
  • the connector parts 2 each comprise a plurality of contact elements 20 and temperature detection devices 1 as shown in FIG.

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Abstract

Eine Temperaturerfassungseinrichtung (1) für ein Steckverbinderteil (2, 3) umfasst ein Rastelement (10) zur Montage an einem Kontaktelement (20) des Steckverbinderteils (2, 3) und zumindest einen Temperatursensor (11). Dabei ist vorgesehen, dass das Rastelement (10) aus Metall besteht, wobei der zumindest eine Temperatursensor (11) mittels einem Sensorhalter (13) am Rastelement (10) befestigt ist. Auf diese Weise wird ein eine Temperaturerfassungseinrichtung angegeben, die einen besonders einfachen Aufbau aufweist.

Description

Temperaturerfassungseinrichtung für ein Steckverbinderteil
Die Erfindung betrifft eine Temperaturerfassungseinrichtung für ein Steckverbinderteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen T emperaturerfassungseinrichtung.
Eine derartige Temperaturerfassungseinrichtung umfasst ein Rastelement zur Montage an einem Kontaktelement des Steckverbinderteils und zumindest einen Temperatursensor.
Die WO 2018/197247 A1 beschreibt eine solche Temperaturerfassungseinrichtung, die ein Rastelement mit einem Temperatursensor umfasst. Ein solches Rastelement ermöglicht einen festen Sitz und eine direkte Berührung mit dem Kontaktelement und erlaubt daher eine effektive Wärmeübertragung vom Kontaktelement des Steckverbinderteils zum Temperatursensor. Die Temperaturerfassungseinrichtung weist einen relativ komplexen Aufbau auf.
Denkbar sind auch axial (in Bezug auf eine Steckachse des Kontaktelements) montierte und mit einer Feder vorgespannte Temperaturerfassungseinrichtungen, wobei hier zu einem komplexen Aufbau verstärkte Abhängigkeiten von Toleranzen bei der Herstellung der einzelnen Komponenten hinzukommen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Temperaturerfassungseinrichtung anzugeben, die einen besonders einfachen Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist vorgesehen, dass das Rastelement aus Metall besteht, wobei der zumindest eine Temperatursensor mittels einem Sensorhalter am Rastelement befestigt ist.
Da das Rastelement vollständig aus Metall besteht, weist es einen besonders einfachen Aufbau auf und ist einfach herstellbar, z.B. mittels eines einfachen Stanzprozesses. Zudem erlaubt es eine besonders effektive Wärmeleitung. Beispielsweise besteht das Rastelement aus Aluminium, aus Kupfer oder aus Stahl. Am Rastelement ist der zumindest eine Temperatursensor montiert, und zwar mittels des Sensorhalters. Der oder die Temperatursensoren können z.B. in Form von temperaturabhängigen Widerständen ausgebildet sein. Bei solchen Temperatursensoren kann es sich beispielsweise um Widerstände mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (sogenannte PTC-Widerstände) handeln, deren Widerstandswert mit steigender Temperatur ansteigt (auch bezeichnet als Kaltleiter, die bei niedriger Temperatur eine gute elektrische Leitfähigkeit und bei höheren Temperaturen eine reduzierte elektrische Leitfähigkeit aufweisen). Solche Temperatursensoren können beispielsweise auch eine nichtlineare Temperaturkennlinie aufweisen und können beispielsweise aus einem Keramikmaterial hergestellt sein (sogenannte Keramik-Kaltleiter). Es können beispielsweise aber auch elektrische Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten (sogenannte NTC- Widerstände) als Temperatursensoren zum Einsatz kommen, deren Widerstandswert mit steigender Temperatur sinkt. Alternativ oder zusätzlich können auch durch Halbleiterbauelemente ausgebildete Temperatursensoren zum Einsatz kommen.
Konkret kann das Rastelement einstückig, und insbesondere auch materialeinheitlich, ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache und zudem auch präzise Herstellung.
Beispielsweise besteht das Rastelement aus einem Stück Metallblech. So können gleich mehrere Rastelemente in einem Stanzprozess hergestellt werden. Ferner nimmt ein solches Rastelement nur wenig Bauraum ein.
In einer Ausgestaltung weist das Rastelement zwei Rastarme auf. Zwischen den Rastarmen kann eine Aufnahmeöffnung ausgebildet sein. Optional weist die Aufnahmeöffnung einen Randbereich auf, der entlang eines Kreisbogens erstreckt ist. Das erlaubt eine besonders einfache Konstruktion und eine unkomplizierte aber sichere Montage am Kontaktelement.
Gemäß einer Weiterbildung ist an jedem der Rastarme eine Rastkante ausgebildet. Optional ist der Abstand zwischen den Rastkanten kleiner als der Durchmesser des Kreisbogens. Das erlaubt ein einfaches formschlüssiges Aufrasten des Rastelements am Kontaktelement und eine sichere Halterung daran.
Der zumindest eine Temperatursensor kann in das Material des Sensorhalters eingebettet sein. Beispielsweise ist der Temperatursensor vollständig im Material des Sensorhalters eingeschlossen, wobei nur Anschlussleitungen nach außen ragen. Hierdurch kann eine besonders sichere Befestigung des Temperatursensors erzielt werden.
Der Sensorhalter besteht z.B. aus einem elektrisch isolierenden Material. Hierdurch ist keine weitere Isolation des Temperatursensors notwendig, auch nicht wenn das Rastelement in Berührung mit dem elektrisch leitenden Kontaktelement steht. Der Sensorhalter kann aus einem Kunststoff bestehen, insbesondere einem elektrisch isolierenden Kunststoff, wodurch die Herstellung weiter vereinfacht werden kann.
In einer Ausgestaltung weist der Sensorhalter zwei Anlageabschnitte auf, zwischen denen ein Kopfabschnitt (allgemein ein Abschnitt) des Rastelements angeordnet ist. Zum Beispiel umgreift der Sensorhalter den Kopfabschnitt. Das ermöglicht eine besonders robuste Montage.
Gemäß einer Weiterbildung ist am Kopfabschnitt des Rastelements zumindest eine Öffnung ausgebildet. Optional ist in der Öffnung (oder jeweils in den Öffnungen) ein die beiden Anlageabschnitte verbindender Durchgriff des Sensorhalters angeordnet. Der Durchgriff verbindet (oder die Durchgriffe verbinden) die Anlageabschnitte z.B. materialeinheitlich miteinander. Hierdurch wird eine besonders sichere und robuste Halterung des Temperatursensors am Rastelement ermöglicht.
Gemäß einem Aspekt wird ein Steckverbinderteil mit zumindest einem elektrischen Kontaktelement zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit einem entsprechenden Gegenkontaktelement bereitgestellt. Das Steckverbinderteil umfasst dabei eine Temperaturerfassungseinrichtung nach einer beliebigen hierin beschriebenen Ausgestaltung. Insbesondere kann das Steckverbinderteil mehrere Kontaktelemente und/oder mehrere Temperaturerfassungseinrichtungen umfassen.
Bei einem solchen Steckverbinderteil kann es sich um einen Stecker oder auch eine Buchse handeln. Ein solches Steckverbinderteil kann insbesondere an einer Ladeeinrichtung zum Übertragen eines Ladestroms zum Einsatz kommen. Das Steckverbinderteil kann insbesondere als Ladestecker oder Ladebuchse zum Laden eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (bezeichnet auch als Elektrofahrzeug) ausgebildet sein und kann auf Seiten einer Ladestation, z.B. als Ladestecker an einem Ladekabel, oder auch auf Seiten eines Fahrzeugs als sogenannter Inlet verwendet werden. Ladestecker oder Ladebuchsen zum Aufladen von Elektrofahrzeugen sind regelmäßig so auszulegen, dass große Ladeströme übertragen werden können. Weil die thermische Verlustleistung quadratisch mit dem Ladestrom wächst und zudem vorgeschrieben ist, dass eine Temperaturerhöhung an einem Steckverbinderteil eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten darf, ist bei solchen Ladesteckern oder Ladebuchsen regelmäßig erforderlich, eine Temperaturüberwachung bereitzustellen, um eine Überhitzung an Bauteilen des Ladesteckers oder der Ladebuchse frühzeitig zu erkennen und gegebenenfalls eine Modifizierung des Ladestroms oder gar eine Abschaltung der Ladeeinrichtung zu bewirken. Das vorgeschlagene Steckverbinderteil mit der Temperaturerfassungseinrichtung erlaubt eine solche Temperaturüberwachung, und weil das Rastelement aus Metall besteht und nicht lediglich mit vergleichsweise dünnen Wärmeleitern bestückt ist, auch eine besonders kurze Reaktionszeit. Überdies ist das Steckverbinderteil aus den oben bereits erläuterten Gründen einfach aufgebaut und einfach herstellbar.
Das Kontaktelement (oder jedes von mehreren Kontaktelementen) kann eine Nut, insbesondere eine umlaufende Nut, aufweisen. An der Nut ist das Rastelement der Temperaturerfassungseinrichtung aufrastbar und im zusammengebauten Zustand aufgerastet. Dies erlaubt eine effektive direkte (flächige) Berührung zwischen den beiden Teilen und zudem eine besonders einfache Montage und zugleich sichere Halterung.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Temperaturerfassungseinrichtung nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird der zumindest eine Temperatursensor mittels dem Sensorhalter am aus Metall bestehenden Rastelement befestigt.
Bezüglich der Vorteile und der Möglichkeiten zur Ausgestaltung des Verfahrens wird auf die obigen Angaben zur Temperaturerfassungseinrichtung und zum Steckverbinderteil Bezug genommen.
Beispielsweise wird der Sensorhalter mittels Spritzguss am Rastelement angespritzt, was eine besonders einfache und schnelle Herstellung der Temperaturerfassungseinrichtung erlaubt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Temperatursensor mit dem Material, dass daraufhin den Sensorhalter bildet, umspritzt wird. Hierdurch kann der Temperatursensor besonders gut geschützt werden. Bei der Herstellung wird das Rastelement mit einer Rastkontur versehen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen in schematischen Darstellungen:
Fig.1 eine Temperaturerfassungseinrichtung und ein Kontaktelement eines Steckverbinderteils in einer perspektivischen Ansicht; Fig. 2 die Temperaturerfassungseinrichtung gemäß Fig. 1 in einem auf das
Kontaktelement aufgerasteten Zustand in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 3 die Temperaturerfassungseinrichtung und das Kontaktelement im Zustand gemäß Fig. 2 in einer Draufsicht entlang einer Steckachse des Kontaktelements;
Fig. 4 die Temperaturerfassungseinrichtung und das Kontaktelement im Zustand gemäß Fig. 2 in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 5A und 5B eine Querschnittsansicht der in Fig. 4 veranschaulichten Schnittebene A-A und einen Detailausschnitt davon;
Fig. 6 die Temperaturerfassungseinrichtung gemäß Fig. 1 , wobei die Lage eines
Temperatursensors veranschaulicht ist;
Fig. 7 eine Explosionsdarstellung der Elemente der
Temperaturerfassungseinrichtung gemäß Fig. 1 und das Kontaktelement; und
Fig. 8 ein Elektrofahrzeug mit einem Ladekabel und einer Ladestation zum
Aufladen.
Fig. 1 zeigt eine Temperaturerfassungseinrichtung 1 für ein Steckverbinderteil, z.B. für eines der in Fig. 8 gezeigten Steckverbinderteile 2, 3. Die Temperaturerfassungseinrichtung 1 ist an einem ebenfalls in Fig. 1 gezeigten Kontaktelement 20 des Steckverbinderteils 2, 3 montierbar. Bei dem Kontaktelement 20 handelt es sich vorliegend um einen Kontaktstecker der elektrisch kontaktierend in eine entsprechende Kontaktbuchse eingesteckt werden kann, wobei das Kontaktelement 20 alternativ auch als Kontaktbuchse ausgebildet sein könnte, in die ein entsprechender Kontaktstecker elektrisch kontaktierend eingesteckt werden kann.
Die Temperaturerfassungseinrichtung 1 umfasst ein Rastelement 10, einen Temperatursensor 11 (der in Fig. 1 nicht sichtbar, aber in den Fig. 5A bis 7 gezeigt ist) und einen über Anschlussleitungen 12 an eine Auswerteeinheit anschließbaren Temperatursensor 13. Im hier beschriebenen Beispiel umfasst die Temperaturerfassungseinrichtung 1 genau einen Temperatursensor 13, wobei auch Ausgestaltungen mit mehr als einem solchen Temperatursensor 13 denkbar sind. Das Rastelement 10 besteht aus einem Stück Metall und ist vorliegend als Stanzteil aus einem Blech hergestellt. Bei dem Rastelement 10 handelt es sich somit um ein Metallteil. Das Rastelement 10 umfasst einen Kopfabschnitt 100, von dem sich zwei Rastarme 101A, 101 B erstrecken. Zwischen den Rastarmen 101A, 101 B ist eine Aufnahmeöffnung 102 ausgebildet. Die Aufnahmeöffnung 102 weist eine innere Oberfläche auf, die entlang einem Kreisbogen verläuft. Jeder der Rastarme 101A, 101 B weist ein offenes Ende auf. Nahe dem offenen Ende ist an jedem der Rastarme 101A, 101 B eine Rastkante 104 ausgebildet. Die Rastkanten 104 sind einander zugewandt. Die Rastkanten 104 beschreiben eine Verengung, hinter der sich die Aufnahmeöffnung 102 weitet. Ferner ist an jeder der Rastkanten 104 eine Einführschräge 103 ausgebildet. Die Einführschrägen 103 erleichtern ein Einführen des Kontaktelements 20 in die Aufnahmeöffnung 102, wobei die Rastarme 101A, 101 B elastisch (nach außen) verdrängt werden.
Die Aufnahmeöffnung 102 ist passend zu einer äußeren Kontur des Kontaktelements 20 ausgebildet, vorliegend zu einer in einer umlaufenden Nut 200 ausgebildeten Kontur. Innerhalb der Nut 200 weist das Kontaktelement 20 einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser des Kreisbogens der Aufnahmeöffnung 102 entspricht oder für einen Presssitz geringfügig größer ausgebildet ist. Die Temperaturerfassungseinrichtung 1 ist somit auf das Kontaktelement aufrastbar, aufclipsbar, vorliegend in der Nut 200.
Den am Kontaktelement 20 montierten Zustand der Temperaturerfassungseinrichtung 1 zeigt Fig. 2.
Das Kontaktelement 20 umfasst einen Kontaktabschnitt 201 zum elektrischen Kontaktieren des entsprechenden Gegenkontaktelements und (an einem axialen Ende) eine Aufnahme 202 zum Anschluss einer elektrischen Leitung. Im Einsatz des Kontaktelements 20 wird darüber ein elektrischer Strom geleitet, z.B. ein Ladestrom für ein Elektrofahrzeug, z.B. für das Fahrzeug 6 gemäß Fig. 8. Hierbei kann sich das Kontaktelement 20 erwärmen. Die Temperaturerfassungseinrichtung 1 ist dazu eingerichtet, die Temperatur des Kontaktelements 20 zu überwachen. Weil das Rastelement 10 aus massivem Metall besteht, z.B. Aluminium oder Kupfer, leitet es besonders effektiv Wärme. Zudem ist es im montierten Zustand in der Nut aufgenommen und weist eine flächige (großflächige) Anlage mit dem Kontaktelement 20 auf. Hierdurch sind besonders kurze Ansprechzeiten bei der Temperaturüberwachung möglich. Fig. 3 zeigt eine Ansicht mit Blick entlang einer Steckachse des Kontaktelements 20, also der Achse, entlang der das Kontaktelement 20 zum elektrischen Verbinden mit einem Gegenkontaktelement steckbar ist. Es ist ersichtlich, dass das Rastelement 10 in einer Montagerichtung senkrecht zur Steckachse auf das Kontaktelement 20 aufrastbar ist. Vorliegend gehen die Anschlussleitungen 12 des Temperatursensors 13 in einer Richtung vom Sensorhalter ab, die senkrecht zur Steckachse und auch senkrecht zur Montagerichtung verläuft.
Ferner ist insbesondere anhand von Fig. 3 ersichtlich, dass der Sensorhalter 13 im montierten Zustand gemäß Fig. 3 direkt an eine Oberfläche des Kontaktelements 20 angrenzt. Vorliegend umfasst der Sensorhalter 13 eine Fläche, die entlang einem Kreisbogen verläuft (und folgt einem Abschnitt der Oberfläche des Kontaktelements 20).
Fig. 5A zeigt einen Querschnitt gemäß der in Fig. 4 eingezeichneten Schnittebene A-A und Fig. 5B zeigt einen in Fig. 5A eingezeichneten Ausschnitt in einer vergrößerten Darstellung.
Insbesondere anhand der Fig. 5A und 5B ist ersichtlich, dass der Temperatursensor 11 in das Material des Sensorhalters 13 eingebettet ist. Vorliegend ist der T emperatursensor 11 an allen Seiten durch Material des Sensorhalters 13 umgeben. Die Anschlussleitungen 12 sind im Inneren des Sensorhalters an den Temperatursensor 11 elektrisch angeschlossen. Die Anschlussleitungen 12 erstrecken sich aus dem Sensorhalter 13 heraus. Bei dem Material des Sensorhalters 13 handelt es sich um einen elektrisch isolierenden Kunststoff, insbesondere einen spritzgießbaren Kunststoff. Beispielweise werden zur Herstellung der Temperaturerfassungseinrichtung 1 der mit den Anschlussleitungen 12 versehene Temperatursensor 11 und das Rastelement 10 in einer Spritzgussform platziert und dann mit Spritzgussmaterial angespritzt, welches dann den Sensorhalter 13 ausbildet. Ein Materialbereich des Sensorhalters erstreckt sich zwischen dem Temperatursensor 11 und dem Rastelement 10, wie insbesondere anhand der Fig. 5B erkennbar.
Das Material des Sensorhalters 13 isoliert den Temperatursensor 11 (und die Anschlussleitungen 12) gegenüber dem Rastelement 10, und dadurch auch gegenüber dem Kontaktelement 20. Das Rastelement 10 und das Kontaktelement 20 stehen im montierten Zustand in Berührung miteinander und dadurch in elektrischem Kontakt.
Wie insbesondere anhand der Fig. 5A, 5B und 6 erkennbar, ist der Temperatursensor 11 in direkter Nähe zum Rastelement 10 angeordnet, was insbesondere durch die Isolation durch den Sensorhalter 13 möglich ist. Zwischen dem Rastelement 10 und dem Temperatursensor 11 ist nur eine dünne Materialschicht des Sensorhalters 13 angeordnet. Dadurch wird ein besonders schnelles Ansprechverhalten ermöglicht.
Die Anschlussleitungen 12 an sich sind ebenfalls (jeweils) mit einer elektrischen Isolierung versehen und nur im Bereich des Anschlusses an den Temperatursensor 11 , also im Inneren des Sensorhalters 13 abisoliert. Dadurch wird eine Kapselung des Temperatursensors 11 erzielt, die eine besonders sichere elektrische Isolierung gegenüber dem Potential des Kontaktelements 20 erlaubt und damit eine Anordnung des Temperatursensors 11 besonders nahe am Rastelement 10.
Anhand der Fig. 5A und 5B ist ferner ersichtlich, dass das Rastelement 10 mehrere, vorliegend zwei Öffnungen 105 umfasst, welche durch Material des Sensorhalters 13 durchgriffen werden. Vorliegend bildet der Sensorhalter 13 für jede der Öffnungen 105 einen Durchgriff 132 aus. Jeder der Durchgriffe 132 verbindet zwei insbesondere in Fig. 7 erkennbare Anlageabschnitte 133 des Sensorhalters 13 miteinander, und zwar vorliegend materialeinheitlich. Zwischen den Anlageabschnitten 133 ist ein Spalt ausgebildet, in dem ein Teil des Kopfabschnitts 100 des Rastelements 10 aufgenommen ist. Das ermöglicht eine besonders sichere und feste Halterung des Sensorelements 13 am Rastelement 10.
Wenn der Sensorhalter 13 wie im vorliegenden Beispiel an das Rastelement 10 angespritzt ist, dann wird während des Spritzgussvorgangs Spritzgussmaterial durch die Öffnungen 105 gespritzt. Wird der Sensorhalter 13 alternativ vorproduziert und dann mit dem Rastelement 10 verbunden, dann können die Durchgriffe 132 alternativ in Form von verrastbaren Pins mit offenen Ende ausgebildet sein, sodass der Sensorhalter 13 einfach aber sicher auf das Rastelement 10 aufgesteckt werden kann.
Fig. 8 zeigt ein Fahrzeug 6 in Form eines elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugs (bezeichnet auch als Elektrofahrzeug). Das Fahrzeug 6 verfügt über elektrisch aufladbare Batterien, über die ein Elektromotor zum Fortbewegen des Fahrzeugs 6 elektrisch versorgt werden kann.
Um die Batterien des Fahrzeugs 6 aufzuladen, kann das Fahrzeug 6 über ein Ladekabel 4 an eine Ladestation 5 angeschlossen werden. Das Ladekabel 4 kann hierzu mit einem als Ladestecker ausgebildeten Steckverbinderteil 2 an einem Ende in ein zugeordnetes, als Gegensteckverbinderteil dienendes Steckverbinderteil 3 in Form einer Ladebuchse des Fahrzeugs 6 eingesteckt werden und steht an seinem anderen Ende über einen anderen als Ladestecker ausgebildeten Steckverbinderteil 2 mit einem entsprechenden, als Gegensteckverbinderteil dienenden Steckverbinderteil 3 in Form einer Ladebuchse an der Ladestation 5 in elektrischer Verbindung.
Über das Ladekabel 4 werden Ladeströme mit vergleichsweise großer Stromstärke hin zum Fahrzeug 6 übertragen.
Die Steckverbinderteile 2 umfassen jeweils mehrere Kontaktelemente 20 und Temperaturerfassungseinrichtungen 1 gemäß Fig. 1.
Bezugszeichenliste
1 Temperaturerfassungseinrichtung
10 Rastelement
100 Kopfabschnitt
101A, 101B Rastarm
102 Aufnahmeöffnung
103 Einführschräge
104 Rastkante
105 Öffnung
11 Temperatursensor
12 Anschlussleitung
13 Sensorhalter
130 Grundkörper
131 Aufnahme
132 Durchgriff
133 Anlageabschnitt
2, 3 Steckverbinderteil
20 Kontaktelement
200 Nut
201 Kontaktabschnitt
202 Aufnahme
4 Ladekabel
5 Ladestation
6 Fahrzeug

Claims

Patentansprüche
1. Temperaturerfassungseinrichtung (1) für ein Steckverbinderteil (2, 3), umfassend ein Rastelement (10) zur Montage an einem Kontaktelement (20) des Steckverbinderteils (2, 3) und zumindest einen Temperatursensor (11), dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (10) aus Metall besteht, wobei der zumindest eine Temperatursensor (11) mittels einem Sensorhalter (13) am Rastelement (10) befestigt ist.
2. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (10) einstückig und materialeinheitlich ausgebildet ist.
3. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (10) aus einem Stück Metallblech besteht.
4. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (10) zwei Rastarme (101A, 101 B) aufweist, die zwischen sich eine Aufnahmeöffnung (102) ausbilden, wobei die Aufnahmeöffnung (102) einen Randbereich aufweist, der entlang eines Kreisbogens erstreckt ist.
5. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der Rastarme (101A, 101 B) eine Rastkante (104) ausgebildet ist, wobei der Abstand zwischen den Rastkanten (104) kleiner ist als der Durchmesser des Kreisbogens.
6. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor (11) in das Material des Sensorhalters (13) eingebettet ist.
7. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorhalter (13) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
8. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorhalter (13) aus einem Kunststoff besteht.
9. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorhalter (13) zwei Anlageabschnitte (133) aufweist, zwischen denen ein Kopfabschnitt (100) des Rastelements (10) angeordnet ist. Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Kopfabschnitt (100) des Rastelements (10) zumindest eine Öffnung (105) ausgebildet ist, in welcher ein die beiden Anlageabschnitte (133) verbindender Durchgriff (132) des Sensorhalters (13) angeordnet ist. Steckverbinderteil (2, 3), mit einem elektrischen Kontaktelement (20) zum Herstellen eines elektrischen Kontakts, gekennzeichnet durch eine Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Steckverbinderteil (2, 3) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20) eine umlaufende Nut (200) aufweist, an der das Rastelement (10) der Temperaturerfassungseinrichtung (1) aufgerastet ist. Verfahren zur Herstellung einer Temperaturerfassungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der zumindest eine Temperatursensor (11) mittels dem Sensorhalter (13) am Rastelement (10) befestigt wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorhalter (13) mittels Spritzguss am Rastelement (10) angespritzt wird, wobei der zumindest eine Temperatursensor (11) umspritzt wird.
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