DE102015104170B4

DE102015104170B4 - Anschlusssteckvorrichtung

Info

Publication number: DE102015104170B4
Application number: DE102015104170.7A
Authority: DE
Inventors: Volker Wassermann
Original assignee: Kriwan Industrie Elektronik GmbH
Current assignee: Kriwan Industrie Elektronik GmbH
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2035-03-21
Also published as: DE102015104170A1

Abstract

Anschlusssteckvorrichtung mit einem Stecker (1), der ein Steckergehäuse (2), wenigstens einen ersten und einen zweiten Steckkontakt (3, 4) zur Übertragung eines Stroms und eine Temperaturerfassungseinrichtung (5) zur Erfassung der Temperatur an den Steckkontakten (3, 4) im Steckergehäuse (5) umfasst, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (5) wenigstens einen ersten und einen zweiten Temperatursensor (50, 51) aufweist, sodass zur Erfassung der Temperatur der Steckkontakte der erste Temperatursensor (50) mit dem ersten Steckkontakt (3) und der zweite Temperatursensor (51) mit dem zweiten Steckkontakt (4) in Wirkkontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Temperatursensor (50, 51) auf einer starren Leiterplatte (52) mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Abstand der Steckkontakte (3, 4) entspricht, wobei der der erste und der zweite Temperatursensor (50, 51) auf einer Plattenseite der starren Leiterplatte (52) montiert sind, während der erste und der zweite Steckkontakt (3, 4) mit der anderen Plattenseite der Leiterplatte (52) in Kontakt stehen.

Description

Anschlusssteckvorrichtungen kommen beispielsweise zum Aufladen von Akkumulatoren der unterschiedlichsten Art zur Anwendung. Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise beim Aufladen von Elektrofahrzeugen, kommt es dabei zu sehr hohen Ladeströmen über einen längeren Zeitraum, was zu Überhitzungen und ggf. auch Beschädigungen führen kann.
In der DE 10 2011 084 527 A1 wird daher im Stecker ein Temperatursensor vorgesehen, der in Verbindung mit einer Steuereinrichtung steht, die derart ausgestaltet ist, dass beim Erreichen einer vorgegebenen Temperatur im Stecker ein Signal an das Elektrofahrzeug kommuniziert wird, sodass das Elektrofahrzeug den Ladestrom reduziert.
Aus der DE 10 2012 008 489 A1 ist weiterhin eine schaltbare Steckdose bekannt, bei der eine Temperaturerfassungseinrichtung in der Steckdose angeordnet ist, die mit einer Steuervorrichtung verbunden ist, um eine Schalteinrichtung zum wahlweisen Trennen oder Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung in Abhängigkeit vom erfassten Temperaturwert anzusteuern.
In der DE 10 2012 204 898 A1 wird ferner ein Temperatursensor zum Aufbringen auf einen Gegenstand beschrieben, der beispielsweise in Heizungsanlagen genutzt werden kann, um den Wärmebedarf zu steuern bzw. zu regeln. Der Temperatursensor ist dabei als SMD-Bauteil ausgebildet und auf einem Schaltungsträger befestigt, der eine Dicke von lediglich 80 µm bis 500 µm aufweist. Ein derart dünner Schaltungsträger hat den Vorteil, dass er sich auf einer gekrümmten Oberfläche, wie beispielsweise einem Heizungsrohr, anschmiegen kann und dadurch einen guten Wärmeübergang zum Temperatursensor gewährleistet.
Weiterhin ist aus der DE 10 2012 107 902 A1 eine Steckereinheit mit einer Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Temperatur an den Steckkontakten bekannt, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung einen ersten und einen zweiten Temperatursensor aufweist, die mit Abstand voneinander auf einem Träger montiert sind. Die DE 20 2008 009 929 U1 offenbart ferner eine Ladesteckvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Elektroantrieb, wobei die Steckkontakte durch eine Platine hindurchgeführt auf dieser fixiert sind, wobei auf der Platine auch noch weitere elektronische Bauelemente angeordnet werden können.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine Anschlusssteckvorrichtung mit einem Stecker anzugeben, die sich durch einen einfachen Aufbau und eine zuverlässige Erfassung der Temperatur im Stecker auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Anschlusssteckvorrichtung weist einen Stecker auf, der ein Steckergehäuse, wenigstens einen ersten und einen zweiten Steckkontakt zur Übertragung eines Stroms und eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Temperatur an den Steckkontakten im Steckergehäuse umfasst. Die Temperaturerfassungseinrichtung weist wenigstens einen ersten und einen zweiten Temperatursensor auf, die auf einer starren Leiterplatte mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Abstand der Steckkontakte entspricht, wobei der der erste und der zweite Temperatursensor auf einer Plattenseite der starren Leiterplatte montiert sind, während der erste und der zweite Steckkontakt mit der anderen Plattenseite der Leiterplatte in Kontakt stehen, sodass zur Erfassung der Temperatur der Steckkontakte der erste Temperatursensor mit dem ersten Steckkontakt und der zweite Temperatursensor mit dem zweiten Steckkontakt in Wirkkontakt stehen.
Die Anordnung der Temperatursensoren auf einer Leiterplatte ermöglicht eine einfache und schnelle Montage der Leiterplatte im Steckergehäuse. Durch die unmittelbare Zuordnung der Temperatursensoren zu jeweils einem Steckkontakt lässt sich die Temperatur im Bereich der Steckkontakte zuverlässig ermitteln.
Unter einer Leiterplatte wird insbesondere eine Leiterplatte aus FR4-Material verstanden. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit kann aber auch eine Leiterplatte auf Keramikbasis verwendet werden, deren Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem FR4-Material um etwa den Faktor 100 besser ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Stecker um einen Ladestecker zur Übertragung eines Ladestroms. Die erfindungsgemäße Anordnung der Temperatursensoren im Stecker kann aber auch bei anderen Anwendungen vorgesehen werden, bei denen beispielsweise über den Stecker hohe Ströme übertragen werden und Überhitzungen nicht ausgeschlossen werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Steckkontakte und die Leiterplatte an einem (elektrisch isolierenden) Kontaktträger gehaltert. Die Halterung der Leiterplatte muss so ausgeführt sein, dass die Leiterplatte insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit den Steckkontakten verbunden ist. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass die Leiterplatte stoffschlüssig, beispielsweise mit einem Klebstoff, einem Verguss oder einer Wärmeleitpaste, direkt an den Steckkontakten fixiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind jedoch im Kontaktträger Schlitze vorgesehen, in welche die Leiterplatte eingeschoben werden kann, sodass eine Plattenseite der Leiterplatte mit einem gewissen Druck gegen die Steckkontakte gedrückt wird. Natürlich wäre es prinzipiell auch denkbar, dass der Druck, mit der die Leiterplatte an die Steckkontakte gedrückt wird, durch ein am Kontaktträger ausgebildetes federndes Element oder auch durch ein zusätzliches federelastisches Element aufgebracht wird. Vorzugsweise wird jedoch auf zusätzliche Bauteile verzichtet, um insbesondere die Montage zu erleichtern.
Die Leiterplatte weist vorzugsweise eine Spannungsfestigkeit von der einen Plattenseite zur anderen Plattenseite von wenigstens 5 kV, vorzugsweise wenigstens 7 kV auf. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Temperatursensoren durch die Ladeströme nicht beschädigt werden.
Weiterhin sollte die Leiterplatte zweckmäßigerweise eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,20 W/(m·K) aufweisen, um eine zuverlässige Temperaturerfassung zu ermöglichen.
Für eine möglichst gute Temperaturerfassung sind die Temperatursensoren mit kürzestem Abstand zum Steckkontakt anzuordnen. Der Abstand entspricht zweckmäßigerweise im Wesentlichen der Dicke der Leiterplatte sowie einer ggf. vorhandenen Klebstoffschicht. Damit dauerhaft ein ausreichender Kontakt zwischen der Leiterplatte und den Steckkontakten gewährleistet ist, wird eine starre Leiterplatte verwendet. Um einerseits eine ausreichende Spannungsfestigkeit und eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit und andererseits eine guten Kontakt mit den Steckkontakten zu gewährleisten, sollte die Dicke der Leitungsplatte im Bereich von 0,5 bis 3,2 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 2,0 mm liegen.
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Stecker mit einem Kabel verbunden, das wenigstens zwei mit den Steckkontakten verbundene Adern zur Übertragung des Stroms und wenigstens zwei mit den Temperatursensoren in Verbindung stehende Litzen zur Weiterleitung eines Temperatursignals aufweist. Die Ladestruktur kann ferner eine mit der Temperaturerfassungseinrichtung in Verbindung stehende Steuereinrichtung zur Beeinflussung des über die Steckkontakte fließenden Stroms umfassen. Die Verbindung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der Steuereinrichtung erfolgt dabei über die beiden Litzen im Kabel. Die Steuereinrichtung ist in bekannter Art und Weise so ausgebildet, dass sie bei Erreichen von vorgegebenen Temperaturwerten den Strom reduziert oder gar unterbricht.
Die Anschlusssteckvorrichtung kann beispielsweise als Einphasen-Stecker oder als Dreiphasen-Stecker ausgebildet werden. Je nach Bauart kann auch die Anzahl der Steckkontakte unterschiedlich sein. Weist die Anschlusssteckvorrichtung wenigstens einen dritten Steckkontakt auf, besteht die Möglichkeit, die Leiterplatte zwischen den drei Steckkontakten anzuordnen, sodass der erste und zweite Steckkontakt auf der einen Plattenseite und der dritte Steckkontakt mit der anderen Plattenseite mit der Leiterplatte in Wirkkontakt stehen und auch der dritte Steckkontakt mit einem dritten Temperatursensor zusammenwirkt. Die Leiterplatte kann auf diese Weise zwischen den drei Steckkontakten eingeklemmt werden. Bei einer derartigen Anordnung sind die Steckkontakte und die zugeordneten Temperatursensoren auf gegenüberliegenden Plattenseiten der Leiterplatte angeordnet, sodass sich die Leiterplatte jeweils zwischen Steckkontakt und zugehörigem Temperatursensor befindet. Bei der zuvor beschriebenen Anordnung mit drei Steckkontakten ist die Leiterplatte somit auf beiden Seiten mit Temperatursensoren bestückt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Schittdarstellung des Steckers in der Draufsicht,
2 eine schematische Schittdarstellung des Steckers in der Seitenansicht,
3 eine schematische Schnittdarstellung der Leiterplatte, der mit den Steckkontakten in Kontakt stehenden Leiterplatte,
4 eine schematische Darstellung der Anschlusssteckvorrichtung mit Stecker und Steuereinrichtung und
5 eine schematische Ansicht der mit den Steckkontakten in Verbindung stehenden Leiterplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels.
Der in den 1 bis 3 dargestellte Stecker 1 weist ein Steckergehäuse 2, wenigstens einen ersten und einem zweiten Steckkontakt 3, 4 zur Übertragung eines Stroms und eine Temperaturerfassungseinrichtung 5 zur Erfassung der Temperatur an den Steckkontakten 3, 4 auf. Die Temperaturerfassungseinrichtung 5 sieht wenigstens einen ersten und zweiten Temperatursensor 50, 51 vor, die auf einer starren Leiterplatte 52 mit Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Abstand der Steckkontakte 3, 4 entspricht. Die Leiterplatte 52 steht mit den Steckkontakten 3, 4 derart in Kontakt, dass zur Erfassung der Temperatur der Steckkontakte der erste Temperatursensor 50 mit dem ersten Steckkontakt 3 und der zweite Temperatursensor 51 mit dem zweiten Steckkontakt 4 in Wirkkontakt steht. Die beiden Temperatursensoren 50, 51 sind dabei auf der den beiden Steckkontakten gegenüberliegenden Plattenseite der Leiterplatte 52 montiert. Die Leiterplatte 52 befindet sich somit zwischen den Temperatursensoren und den Steckkontakten.
Die Temperatursensoren sind dabei auf der Leiterplatte 52 so angeordnet, dass sie einen möglichst geringen Abstand zum zugehörigen Steckkontakt aufweisen. Idealerweise entspricht der Abstand zwischen Temperatursensor und Steckkontakt im Wesentlichen der Dicke der Leiterplatte. Im Inneren des Steckergehäuses 2 ist ein Kontaktträger 6 vorgesehen, der zum einen die beiden Steckkontakte 3, 4 und zum anderen die Leiterplatte 52 haltert. Zur Halterung der Leiterplatte 52 sind im Kontaktträger 6 Führungsschlitze 7, 8 ausgebildet, die in Bezug auf die beiden Steckkontakte 3, 4 so ausgerichtet sind, dass die in die Führungsschlitze 7, 8 eingesteckte Leiterplatte 52 mit einem gewissen Druck gegen die Steckkontakte 3, 4 gedrückt wird.
Weiterhin ist es denkbar, dass die Leiterplatte 52 über geeignete Mittel, beispielsweise Rastnasen oder dergleichen in den Führungsschlitzen gesichert ist.
4 zeigt eine Anschlusssteckvorrichtung mit einem Stecker 1, einem Kabel 9 und einer Steuereinrichtung 10. Im Kabel 9 sind zwei Adern 11, 12 vorgesehen, die im Stecker 1 an die Steckkontakte 3, 4 angeschlossen sind. Weiterhin sind im Kabel 9 im Bereich zwischen den Stecker 1 und der Steuereinrichtung 10 zwei Litzen 13, 14 vorgesehen, die mit den auf der Leiterplatte angeordneten Temperatursensoren 50, 51 verbunden sind und das Temperatursignal in die Steuereinrichtung 10 weiterleiten. In der Steuereinrichtung 10 sind nicht näher dargestellte Mittel vorgesehen, um ggf. den über die Adern 11, 12 zum Stecker 1 übertragenen Strom in Abhängigkeit des Temperatursignals zu begrenzen oder abzuschalten.
Selbstverständlich sind auch Anschlusssteckvorrichtungen denkbar, die wenigstens einen dritten Steckkontakt 15 umfassen (5). Dabei können die drei Steckkontakte 3, 4 und 15 so angeordnet werden, dass die Leiterplatte 52 zwischen den drei Steckkontakten angeordnet ist, sodass der erste und zweite Steckkontakt 3, 4 auf einer Plattenseite und der dritte Steckkontakt 15 auf der anderen Plattenseite mit der Leiterplatte in Wirkkontakt stehen. Der dritte Steckkontakt 15 wirkt wiederum mit einem auf der gegenüberliegenden Plattenseite angeordneten dritten Temperatursensor 53 zusammen. Die drei Steckkontakte 3, 4 und 15 sind dabei so zueinander angeordnet, dass die Leiterplatte 52 zwischen den drei Steckkontakten festgeklemmt wird.

Claims

Anschlusssteckvorrichtung mit einem Stecker (1), der ein Steckergehäuse (2), wenigstens einen ersten und einen zweiten Steckkontakt (3, 4) zur Übertragung eines Stroms und eine Temperaturerfassungseinrichtung (5) zur Erfassung der Temperatur an den Steckkontakten (3, 4) im Steckergehäuse (5) umfasst, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (5) wenigstens einen ersten und einen zweiten Temperatursensor (50, 51) aufweist, sodass zur Erfassung der Temperatur der Steckkontakte der erste Temperatursensor (50) mit dem ersten Steckkontakt (3) und der zweite Temperatursensor (51) mit dem zweiten Steckkontakt (4) in Wirkkontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Temperatursensor (50, 51) auf einer starren Leiterplatte (52) mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Abstand der Steckkontakte (3, 4) entspricht, wobei der der erste und der zweite Temperatursensor (50, 51) auf einer Plattenseite der starren Leiterplatte (52) montiert sind, während der erste und der zweite Steckkontakt (3, 4) mit der anderen Plattenseite der Leiterplatte (52) in Kontakt stehen.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte (3, 4) und die Leiterplatte (52) an einem Kontaktträger (6) gehaltert sind.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) kraftschlüssig mit den Steckkontakten (3, 4) verbunden ist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) formschlüssig mit den Steckkontakten (3, 4) verbunden ist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) in Schlitzen am Kontaktträger (6) gehaltert ist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) stoffschlüssig mit den Steckkontakten (3, 4) verbunden ist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) mittels Klebstoff am Kontaktträger (6) und/oder an den Steckkontakten (3, 4) fixiert ist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Temperaturerfassungseinrichtung (5) in Verbindung stehende Steuereinrichtung (10) zur Beeinflussung des über die Steckkontakte (3, 4) fließenden Stroms.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) eine Spannungsfestigkeit von einer Plattenseite zur anderen Plattenseite von wenigstens 5 kV aufweist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Leiterplatte (52) eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,2 W/(m·K) aufweist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 3,2 mm aufweist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (1) mit einem Kabel (9) verbunden ist, das wenigstens zwei mit den Steckkontakten (3, 4) verbundene Adern (11, 12) zur Übertragung des Stroms und wenigstens zwei mit den Temperatursensoren (50, 51) in Verbindung stehende Litzen (13, 14) zur Weiterleitung eines Temperatursignals aufweist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein dritter Steckkontakt (15) vorgesehen ist, wobei die Leiterplatte (52) zwischen den drei Steckkontakten (3, 4, 15) angeordnet ist, sodass der erste und zweite Steckkontakte (3, 4) mit einer Plattenseite und der dritte Steckkontakt (15) mit der anderen Plattenseite der Leiterplatte (52) in Wirkkontakt stehen und der dritte Steckkontakt (15) mit einem dritten Temperatursensor (53) zusammenwirkt.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (52) zwischen den drei Steckkontakten (3, 4, 15) festgeklemmt ist.
Anschlusssteckvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte (3, 4, 15) und die zugeordneten Temperatursensoren (50, 51, 53) auf gegenüberliegenden Plattenseiten der Leiterplatte (52) angeordnet sind, sodass sich die Leiterplatte (52) jeweils zwischen Steckkontakt und zugehörigem Temperatursensor befindet.