包含设于接触元件的接触片上的传感器装置的插式连接器部件

文档序号:453495 发布日期:2021-12-28 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 包含设于接触元件的接触片上的传感器装置的插式连接器部件 (Plug connector part comprising a sensor device arranged on a contact piece of a contact element ) 是由 托马斯·菲雷尔 于 2020-05-06 设计创作,主要内容包括:一种用于为电动车辆充电的插式连接器部件(5),包括至少一个电接触元件(52),其可沿插入方向(E)与对配插式连接器部件(4)的对配接触元件(40)连接并且具有数个成组将用于容置对配接触元件(40)的插口(522)围绕的接触片(521)。一个弹簧元件(526)布置在接触片(521)上,并且为了在接触片(521)上提供机械预紧而围绕插入方向(E)至少部分地将接触片(521)周向环扣。插式连接器部件(5)还包括用于检测被测变量的传感器装置(53),其布置在接触片(521)中的至少一个上并且通过弹簧元件(526)保持在所述接触片(521)中的至少一个上。(A plug connector part (5) for charging an electric vehicle comprises at least one electrical contact element (52) which can be connected in an insertion direction (E) to a mating contact element (40) of a mating plug connector part (4) and has a plurality of contact pieces (521) which surround groups of receptacles (522) for receiving the mating contact elements (40). A spring element (526) is arranged on the contact plate (521) and, in order to provide a mechanical pretension on the contact plate (521), the contact plate (521) is at least partially circumferentially looped around the insertion direction (E). The plug connector part (5) further comprises a sensor device (53) for detecting a measured variable, which is arranged on at least one of the contact pieces (521) and is held on at least one of the contact pieces (521) by a spring element (526).)

包含设于接触元件的接触片上的传感器装置的插式连接器 部件

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于为电动车辆充电的插式连接器部件。

背景技术

这种插式连接器部件例如可以构建为用于为电动车充电的充电插头,并且例如布置在与充电站连接的充电缆线上。但这种插式连接器部件也可以实现例如位于电动车一侧的充电插座。

这种插式连接器部件包括至少一个电接触元件,其能够沿插入方向与对配插式连接器部件的对配接触元件连接,并且具有数个成组将用于容置对配接触元件的插口围绕的接触片。在接触片上设有弹簧元件,其为了提供机械预紧而围绕插入方向至少部分地将接触片周向环扣,并且也称作上弹簧

此接触元件例如与负载线连接,并且在建立了连接的情况下,例如用于在插式连接器部件与对应的对配插式连接器部件之间传输负载电流。在为电动车充电的充电操作中,可能有电流强度较大(例如500A或者甚至更大)的充电电流流动,因此,在充电操作中,在充电系统中、特别是也在插式连接器部件上可能发生升温。

在此,特别是也可能在插式连接器部件的接触元件的区域内发生升温。在接触元件上,污物或者损伤可能会导致接触电阻增大,进而导致工作中的损耗热增大,在插式连接器部件的温度监控中需要对此进行侦测,从而尽可能防止插式连接器部件因过度升温而受损。

在此,可通过在与接触元件间隔一定距离的构件上、例如在充电线上间接地进行测量,不算间便地对接触元件进行温度监控。就充电系统而言,例如在充电线上,以及也在插式连接器部件自身的组件上可能设有液冷装置,其实现工作中的冷却,但不延伸至接触元件的接触片,故不直接在接触片上提供冷却。通过在经冷却的器件上、例如在充电线上进行温度测量,并不能可靠地推断出接触元件上、特别是接触元件的接触片上可能出现的升温。

故存在对以下插式连接器部件的需求:就在工作中携带负载电流、故而可能在工作中发生升温的接触元件而言,直接在此类接触元件上进行温度测量,借此实现可靠的温度监控。

在此需要注意的是,尤其是在接触元件的区域内,插式连接器部件中的结构空间通常是有限的,因此,用于检测温度的传感器装置应具有较小的结构空间需求。

就DE 10 2015 115 657 B3所揭示的电接触元件而言,一个光纤置入位于接触元件上的凹槽。此光纤构建为传感器,并且例如可用于测量温度。

就DE 10 2016 001 572 A1所揭示的充电连接器而言,传感器是利用热缩管布置在连接配合件上。

WO 02/13330 A1描述过一种插式连接器,其具有触点,这些触点为了容置触针而呈套管状或者套筒状,其中在触点中的至少一个上设有温度传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于为电动车辆充电的插式连接器部件,其在高效利用结构空间的情况下,在接触元件的接触片上实现对被测变量、特别是温度的检测。

本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1的特征的主题。

据此,所述插式连接器部件具有用于检测被测变量的传感器装置,其布置在所述接触片中的至少一个上,并且通过弹簧元件保持在接触片中的所述至少一个上。

所述传感器装置特别是可适于检测温度。所述传感器装置例如可具有形式为温敏电阻器的传感器元件,从而可根据电阻变化推断出接触片上的温度变化。

所述传感器装置是布置在接触片中的至少一个上,并且通过将接触片环扣的弹簧元件固设在接触片上。所述也称作上弹簧的弹簧元件一方面用于在接触片上提供弹性预紧,特别是用于在接触片上在与对应的对配接触元件连接的状态下,在接触片与例如构建为触针的对配接触元件之间实现(足够的)接触法向力(Kontaktnormalkraft)。另一方面,弹簧元件用作将传感器装置固设在接触片上的固设件。为了在接触片上提供预紧力,必定设有弹簧元件,而由于也将此弹簧元件用于固设传感器装置,部件数目有所减少,传感器装置所需的结构空间也较小。

由于传感器装置直接布置在接触片上,传感器装置能够直接在接触片上记录被测变量、特别是温度,进而在接触片上实现温度监控。这样便能大体无延迟地并且精确地识别出接触片上可能存在的升温,从而在故障情形下采取应对措施,例如中断或者修改充电操作。借此,特别是能够在接触片与对应的对配接触元件发生电接触的接触点的区域内进行温度监控。

因此,弹簧元件用于将传感器装置固设在接触片上。在此,传感器装置可以贴靠在单独一个接触片上。但传感器装置也可以同时贴靠在数个接触片上。

在一个技术方案中,所述弹簧元件提供相对于插入方向径向向内的预紧力,其作用于传感器装置,进而按压传感器装置,使其与对应的接触片发生抵靠。这样一来,通过弹簧元件确保传感器装置与对应的接触片抵靠,进而能够记录对应的接触片上的温度。

所述周向围绕接触元件的接触片延伸的弹簧元件例如可以具有一或数个线圈,并且例如由弹簧丝形成。弹簧元件例如可以置于形成在接触片上的、围绕插入方向在接触片上周向环绕的凹槽中,并借此将接触片环扣,从而在接触片上提供径向向内的预紧力,此预紧力用于在与对应的对配接触元件插式连接的过程中调节接触力。所述凹槽例如可以形成在接触片的自由端的区域内。接触片例如可以沿插入方向从接触元件的杆段伸出,并且在其自由端上承载弹簧元件,使得弹簧元件在自由端的区域内提供径向向内的、对接触片的扩张起抑制作用的预紧力。

在一个技术方案中,所述弹簧元件具有从所述线圈延伸出的弹簧臂和连接至所述弹簧臂的弹簧端部。所述弹簧臂例如可以沿插入方向从周向围绕接触片卷绕的线圈延伸出,并且在背离线圈的一端上承载弹簧端部,所述弹簧端部例如可以与弹簧臂互成大约90°角度并且作用于传感器装置,从而将传感器装置固设在接触片上。在此,弹簧端部例如可以弯曲,从而作用于传感器装置,并且将特别是径向向内的预紧力施加至传感器装置。

在一个技术方案中,所述接触片中的一个具有凹口,其沿插入方向纵向延伸,且弹簧臂置于此凹口中。所述凹口在接触片上形成针对弹簧元件的抗旋转件,并且特别是防止弹簧臂周向滑动,进而确保通过设于弹簧臂上的弹簧端部将传感器装置固设。所述凹口例如可以作为铣槽形成在接触片中的一个的外侧上,其中凹口也可以形成在两个相邻的接触片之间,进而可以在两个相邻的接触片上延伸。

在一个技术方案中,在设有传感器装置的接触片上,形成有沿插入方向延伸的容置槽,所述传感器装置置于该容置槽中。所述容置槽是形成在对应的接触片外侧并且将传感器装置容置,使得传感器装置至少部分地埋置在对应的接触片中,并且使得传感器装置额外需要的结构空间进一步减小。此外,通过容置在容置槽中,将传感器装置容置在对应的接触片上的定义位置上,并且特别是沿周向锁紧在接触片上,其中通过弹簧元件也将传感器装置特别是径向锁紧,进而将传感器装置保持在接触片上。

在一个技术方案中,所述传感器装置具有传感器元件和将该传感器元件包围的电绝缘的壳体。所述传感器元件例如可以由温敏电阻器构成,其中这种电阻器可以具有负温度系数(NTC电阻器)或者正温度系数(PTC电阻器)。所述壳体将传感器元件包围,并且例如可以由具有较小壁厚、例如具有介于0.01mm与0.1mm之间的壁厚的薄膜管构成。所述壳体是电绝缘的,并且还足够耐电压,故接触元件上的即便较大的、例如乃至1000V的电压也不会导致对传感器元件的电压击穿。所述壳体是导热的,故可通过传感器元件记录和侦测在对应的接触元件上出现的升温。

在一个技术方案中,所述传感器装置具有进线元件,其例如由柔性印制电路板构成,且传感器元件布置在此进线元件上。所述进线元件可具有一或数个针对传感器元件的进线,并且在一端从壳体引出,从而例如在插式连接器部件内与上级电气或电子组件、例如信号触点电接触,借此在接触元件上实现温度监控。

所述进线元件例如可以呈条带状延伸并且承载传感器元件。在此,壳体将传感器元件和进线元件包围,其中进线元件可以沿插入方向从壳体引出,以便将传感器元件与上级电气组件连接。

在一个技术方案中,所述传感器装置具有承载元件,其同样被包围在壳体中,并且布置在进线元件的背离传感器元件的一侧上。所述承载元件用于特别是在传感器元件的区域内将传感器装置机械稳定化,从而将弹簧元件所提供的预紧力传递至传感器元件,并且以径向朝向对应的接触片的方式在传感器元件上引起预紧。

在一个技术方案中,所述接触元件具有固设元件,形式例如为可弹性变形的环形元件、例如弹性体环件,其以一定方式布置在接触片上,使得固设元件将接触片周向环扣。所述固设装置例如可用于将进线元件固设在接触片上,并且置于形成在接触片上的、围绕插入方向环绕的凹部中。其中,所述凹部例如形成在接触片的背离自由端的端部上,并且,接触片在这些端部处例如与接触元件的实心杆段连接。

固设元件可以如下引起对进线元件的固设:固设元件将例如通过柔性印制电路板形成的进线元件环扣,借此将其保持在接触片上。所述进线元件例如可以具有弯曲区段,其置于形成在接触片上的、围绕插入方向环绕的凹部中。

所述类型的插式连接器部件例如可以实现用于为电动车充电的充电系统的充电插头。这种插式连接器部件例如可以布置在充电缆线上,并且通过充电缆线与充电站连接。例如可以将所述插式连接器部件与位于电动车一侧的对应的形式为充电插座的对配插式连接器部件插式连接。

但所述插式连接器部件也可以实现例如位于电动车一侧的充电插座。

此外,也可以将插式连接器部件应用于其他需要传输特别大的电流的应用。

附图说明

下面结合附图所示实施例对本发明的基本理念进行详细说明。其中:

图1为具有充电缆线的电动车辆(电动车)以及用于充电的充电站的示意图;

图2为形式为用于为电动车充电的充电插头的插式连接器部件的实施例的视图;

图3为如图2所示插式连接器部件的经局部剖切的侧视图;

图4为图3中的截取部分A的放大图;

图5为包含设于接触元件上的传感器装置的插式连接器部件的接触元件的单独视图;

图6为所述接触元件的侧视图;

图7为所述接触元件的分解图;

图8为所述接触元件的前视图;

图9为图8中的截取部分B的放大图;

图10为布置在接触元件的接触片上的弹簧元件的单独视图;

图11为接触元件在接触片的自由端区域内的放大图,其中未示出设于接触片上的弹簧元件;

图12为接触片在其自由端区域内的视图,其中示出设于接触片上的弹簧元件和传感器装置;以及

图13为布置在接触片上的用于将进线元件固设的固设元件的剖视图。

具体实施方式

图1为电动机驱动汽车(也称作电动车)形式的车辆1的示意图。电动车1具有可充电的电池,其用于为电动机供电,从而使车辆1移动。

为了对车辆1的电池进行充电,可通过充电缆线3将车辆1连接至充电站2。为此,可以借助充电插头形式的插式连接器部件5将充电缆线3在一端插入车辆1的对应的充电插座形式的对配插式连接器部件4,并且,所述充电缆线在其另一端与充电站2连接,具体方式例如为,另一充电插头6与充电站2上的充电插座形式的对配插式连接器部件20电连接。通过充电缆线3将具有相对较大电流强度的充电电流传输至车辆1。

图2示出插式连接器部件5的一个实施例,所述插式连接器部件布置在充电缆线3上,并且例如可以插入位于车辆1一侧的对应的充电插座形式的对配插式连接器部件4。插式连接器部件5具有壳体50,在所述壳体上形成有插接区段500、501,在所述插接区段的区域内设有用于与对配插式连接器部件4的对应的对配接触元件插式连接的接触元件51、52。

在所示实施例中,位于上插接区段500的区域内的接触元件51用作用于传输控制信号的信号触点。位于下插接区段501上的接触元件52则用于传输直流电形式的充电电流,用以为车辆1的车辆电池充电。

由于待传输的负载电流可能具有高电流强度(例如500A甚或更高),在充电系统的工作中,可能在充电系统的不同组件上、例如在充电缆线3上和插式连接器部件5上发生升温。为了抑制此类升温,例如可以在充电缆线3上以及在插式连接器部件5上提供形式例如为液冷的主动冷却件,其能够将充电缆线3上以及插式连接器部件5上的热吸收和导出,从而防止在充电缆线3上以及在插式连接器部件5上发生过度升温。

在此,这种冷却件可以延伸至负载接触元件52,但其中无法直接对置入位于下插接区段501内部的插接凸起(Steckdome)502的呈套管状的接触元件52的接触片进行冷却。

然而,特别是在接触元件52上,可能在工作中发生升温。在正常的工作条件下,插式连接器部件5的接触元件52与对配插式连接器4的对应的的对配接触元件之间的电阻通常较小,而例如在接触元件52或者对配接触元件污染或者受损的情况下,这种电阻显著增大,这可能导致接触元件52上的升温大幅加剧。

因此,存在直接在接触元件52的接触片的区域内进行温度监控的需求,其中,在接触片的区域内提供的处于插接凸起502内的结构空间较小,故仅有较小的结构空间可供这种温度监控使用。

如图3以侧视图以及图4以放大剖视图所示,结合以根据图5至图7的针对一个实施例的接触元件52的单独视图,可以看出,接触元件52借助从杆段520延伸出的接触片521置于对应的插接凸起502中。在此,每个接触元件52可以沿插入方向E与对应的触针(参阅图4)形式的对配接触元件40连接,具体方式为,将触针形式的对配接触元件40插入通过接触片521构成的插口522,并进而容置在插口522内。

接触片521沿插入方向E从圆柱形杆段520延伸出,其中相邻的接触片521是通过各一开缝相互分隔开。在插入状态下,接触片521与对配接触元件40接触,其中接触片521是能够至少小幅地弹性偏转,并且在插入状态下借助弹性预紧(接触法向力)贴靠在对配接触元件40上。

为了在插入状态下针对接触片521与构建为触针的对配接触元件40之间的接触提供定义的接触法向力,在接触片521的背离杆段520的自由端523的区域内设有弹簧元件526,所述弹簧元件由卷绕的弹簧丝制成并且在外侧沿围绕插入方向E的周向将接触片521环扣,例如如图5和图6所示。

也称作上弹簧的弹簧元件526例如具有一个以上的线圈、例如约两个线圈,并且置于形成在接触片521上的、围绕插入方向E环绕的凹槽524中,并借此轴向保持在接触片521上。弹簧元件526在接触片521上提供径向向内的预紧力,并借此以弹性方式抑制接触片521的扩张,这样一来,通过弹簧元件526确保接触片521以足够的预紧力贴靠在插入的对配接触元件40上。

在如图所示的实施例中,在接触元件52上设有传感器装置53,其适于在接触片521上检测被测变量、特别是检测温度。

在所示实施例中,传感器装置53具有形式例如为温敏电阻器的传感器元件530,其布置在形式例如为柔性印制电路板的进线元件531上并且与承载元件534一起被包围在壳体535中。

如图8和图9所示,传感器元件530布置在进线元件531的面向对应接触片521的一侧上。承载元件534则位于进线元件531的背离接触片521的一侧上并且用于将传感器装置53机械稳定化。

壳体535将传感器元件530、进线元件531和承载元件534周向包围,并且例如由壁厚较小的、例如壁厚为数个百分之一毫米的薄膜管构成。在此,壳体535是电绝缘的并且具有足够的耐电压性,故即使接触元件52上的电压较大,也不会导致对处于壳体535内的传感器元件530的电压击穿。

壳体535是周向闭合并且也在其端部闭合,使得传感器元件530被防潮密封地包围在壳体535内。

特别是从图5和图6可以看出,由柔性印制电路板构成的例如呈条带状的进线元件531是在一端从壳体535引出,并且以防止水分进入壳体535内部的方式与壳体535隔绝。进线元件531借助弯曲区段532置于凹部525中,所述凹部在接触片521上形成在面向杆段520的端部的区域内,并且围绕插入方向E周向环绕,并且与连接区段533连通,借助所述连接区段能够将传感器装置53与上级电气或电子组件、例如信号触点51连接,用以实现温度监控。

根据图5至图7,结合以图13,可以看出,在凹部525的区域内,固设元件536围绕接触片521延伸。在所示实施例中,固设元件536是由弹性体环件构成,并且用途是作用于进线元件531的弯曲区段532,借此将进线元件531固设在接触片521上。

传感器装置53置于形成在接触片521中的一个上的、在对应的接触片521外侧沿插入方向E延伸的容置槽537中,并且通过弹簧元件526固设在容置槽537中,并且借此保持在接触元件52上。如图10和图12所示,弹簧元件526具有在轴向上沿插入方向E从弹簧元件526的线圈伸出的弹簧臂527,其承载背离所述线圈的、与弹簧臂527互成一定角度的弯曲的弹簧端部528。将图11与图12相结合可以看出,在安装位置(图12)中,弹簧臂527置于形成在接触片521中的一个上的凹口529中,并且借助弹簧端部528从上卡住置于对应的接触片521的容置槽537中的传感器装置53,使得传感器装置53通过弹簧元件528固设在对应的接触片521上。由于弹簧臂527置于凹口529中,弹簧元件526被周向锁紧以防扭转,因此,弹簧臂527特别是不会周向滑动,并且弹簧端部528不会从传感器装置53脱离。

由于弹簧端部528在外部将传感器装置53环扣并且径向作用于传感器装置53,弹簧元件526以设于弹簧臂527上的弹簧端部528弹性按压传感器装置53,使得其与对应的接触片521抵靠。这样一来,特别是如图9以放大图示出的那样,引起(导热的)壳体535在对应的接触片521上的抵靠,并且建立传感器元件530与接触片521的热连接。

借此,通过(还用于将接触片521预紧的)弹簧元件526将传感器装置53固设在接触片521上。当接触片521在与对配接触元件40的插式连接过程中发生偏转的情况下,能够不受阻碍地通过弹簧臂527和设于弹簧臂上的弹簧端部528带动传感器装置53。

由于传感器装置53置于位于接触片521上的对应的容置槽537上,并且利用必定设有的器件、即弹簧元件526来将传感器装置53固设在接触片521上,在接触片521的区域内几乎不会因传感器装置53而产生额外的空间需求。因此,传感器装置53不与将接触片521容置的插接凸起502(参阅图3和图4)发生碰撞,从而能够直接在接触片521上在工作中进行温度监控。

本发明的基本理念不局限于上述实施例,而是也可以其他方式实现。

传感器装置可如描述的那样布置在插式连接器部件的一个或数个接触元件上。优选地,特别是可以在每个用于在工作中传输负载电流的接触元件上设有所述类型的传感器装置。

传感器装置可以用于检测温度,其中传感器装置具有形式例如为温敏电阻器的传感器元件,进而产生测量信号或者至少有助于产生测量信号。但原则上也可以记录其他被测变量。

所述类型的插式连接器部件可有利地用于为电动车充电,其中也可以考虑其他应用。

附图标记说明

1 车辆

2 充电站

20 对配插式连接器部件(充电插座)

3 充电缆线

4 对配插式连接器部件(充电插座)

40 对配接触元件

5.6 插式连接器部件(充电插头)

50 壳体

500,501 插接区段

502 插接凸起

51 接触元件(信号触点)

52 接触元件(负载触点)

520 杆段

521 接触片

522 插口

523 端部

524 凹槽

525 凹部

526 弹簧元件(上弹簧)

527 弹簧臂

528 端部

529 凹口

53 传感器装置

530 传感器元件

531 进线元件

532 弯曲区段

533 连接区段

534 承载元件

535 壳体

536 固设元件

537 容置槽

E 插入方向。

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