DE102019207675A1

DE102019207675A1 - Steckverbindersystem

Info

Publication number: DE102019207675A1
Application number: DE102019207675.0A
Authority: DE
Inventors: Guenter Schelling; Maik Paehrisch; Thorsten Kremer; Konstantin Spanos; Dennis Burger; Steffen Eberle; Tim Liewer; Wolfgang Pade; Frederik David Ferber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-11-26
Also published as: WO2020239624A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steckverbindersystem (1) zum Zusammenstecken entlang einer Einsteckrichtung (E) mit einem Gegensteckverbinder (50). Das Steckverbindersystem (1) weist ein Gehäuse (2), wenigstens ein Kontaktelement (3) mit einem freien Ende (4) und ein EMV-Filterelement (20) auf. Das EMV-Filterelement (20) weist einen Schaltungsträger (22) und wenigstens ein auf dem Schaltungsträger (22) angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement (24) auf. Das EMV-Filterelement (20) ist elektrisch mit dem wenigstens einen Kontaktelement (3) verbunden, wobei das EMV-Filterelement (20) in einem Abstand (D) von nicht mehr als 20cm, bevorzugt nicht mehr als 10cm von dem freien Ende (4) des Kontaktelements (3) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steckverbindersystem.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik, z.B. für Kraftfahrzeug-Anwendungen, ist bekannt, dass elektrische oder elektronische Komponenten für den Betrieb mit Strom versorgt werden müssen. Derartige Komponenten können z.B. ein Inverter, ein Elektromotor, eine Batterie, ein Steuergerät, ein Sensor, ein Ladegerät, etc. sein. Dabei spielt häufig die sogenannte „elektromagnetische Verträglichkeit“ (EMV) eine große Rolle. Die EMV bezeichnet dabei die Fähigkeit eines technischen Geräts, andere Geräte nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte zu stören oder durch andere Geräte gestört zu werden.
Um die EMV zu verbessern und daher elektromagnetische Strahlenquellen einzudämmen und elektrische und/oder elektronische Bauelemente in diesen Komponenten vor dieser elektromagnetischen Strahlung zu schützen, kann eine Schirmung der Komponenten vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Gehäuse der Komponente (z.B. ein Steuergerätgehäuse, Motorgehäuse, Ladegerätgehäuse, etc.) durch Metalleinlagen oder gar durch die Ausbildung als Metallgehäuse die Schirmung bewirken.
Innerhalb der Komponente wird die EMV verbessert, indem in den zur Komponente zugehörigen Schaltkreisen eine nachgeschaltete einfache oder mehrfache EMV-Filterstufe, also ein EMV-Filterelement, die Emission reduziert. Ein derartiges EMV-Filterelement kann z.B. einen oder mehrere Kondensatoren und Widerstände aufweisen.
Die oben beschriebenen Komponenten können als Schnittstelle zu einer externen Spannungs- oder Signalquelle mit einem Ende eines Steckverbinders bzw. mit einem im Steckverbinder vorgesehenen Kontaktelement verbunden sein. Dieser Steckverbinder kann z.B. in das Komponentengehäuse integriert sein.
Der Steckverbinder kann ein Gehäuse aufweisen, welches eine mechanische Schnittstelle zum Zusammenstecken mit einem Gegensteckverbinder darstellt. Wenn der Steckverbinder mit einem passenden Gegensteckverbinder zusammengesteckt ist, wobei ein anderes Ende (ein freies Ende) des Kontaktelements mit einem Gegensteckverbinder-Kontaktelement verbunden wird, kann die Komponente mit Spannung, Strom und/oder (Strom)Signalen versorgt werden oder (Strom)Signale ausgeben.
Aus der EP 0 268 770 A1 ist ein Gleichstrom-Kommutatormotor bekannt, der ein EMV-Filterelement aufweist.
Aus der DE 10 2016 211 387 A1 ist eine in einem elektrisch betriebenen oder hybridbetriebenen Kraftfahrzeug verbaute Ladevorrichtung bekannt, wobei die Ladevorrichtung ein EMV-Filterelement aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass es trotz aller Sorgfalt vorkommen kann, dass unerwünschte elektromagnetische Störstrahlung über den Gegensteckverbinder und den Steckverbinder auf die Komponente bzw. in das Innere des Komponentengehäuses übertragen wird. Infolge dessen sind möglicherweise innerhalb der Komponente zusätzliche Schirmungsmaßnahmen notwendig oder das EMV-Filterelement der Komponente muss besonders stark ausgelegt werden. Dies kann auch bei einer guten Schirmung des Gegensteckverbinders und der daran angeschlossenen Leitung notwendig sein.
Weiterhin geht die Erfindung aus von der Erkenntnis, dass die Abmessungen der Komponenten (z.B. Inverter, Motoren, Steuergeräte, Sensoren, etc.) immer kleiner werden sollen, um z.B. in einem Kraftfahrzeug Platz für weitere Komponenten zu schaffen oder den Fahrgastraum zu vergrößern. Das Vorsehen eines EMV-Filterelements in den Komponenten erfordert jedoch einen Mehrbedarf an Platz, vor allem, wenn das EMV-Filterelement als eine modulare Baugruppe ausgebildet sein soll. Denn diese muss innerhalb der Komponente angebracht werden, was längere Leitungen erfordert. Auch nimmt der Montageaufwand zu, da innerhalb der Komponente mehr Teile zu verbauen sind. Der elektrische Gesamtwiderstand kann wegen einer Erhöhung der Anzahl von Kontaktpunkten ebenfalls zunehmen. Schließlich kann es - gerade bei Komponenten im Hochstrombereich - zu einer starken Erwärmung kommen. Gerade bei beengten Raumverhältnissen können dann die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile bzw. Bauelemente des EMV-Filterelements der Komponente überhitzen und es kann zu einer verkürzten Lebensdauer des EMV-Filterelements kommen.
Schließlich geht die Erfindung aus von der Erkenntnis, dass jede Komponente ein eigenes EMV-Filterelement aufweisen kann, wobei die Qualität der EMV-Filtermodule bzw. EMV-Filterelemente stark unterschiedlich sein kann bzw. sich im Laufe der Betriebszeit verschlechtern kann. Dadurch kann beim Zusammenspiel mehrerer Komponenten (z.B. in einem Kraftfahrzeug ein Inverter, ein Elektromotor, eine Batterie, ein Steuergerät, etc.) eine Komponente mit mangelhaftem EMV-Filterelement über die Verbindungsleitungen elektromagnetische Störsignale an die mit ihr zusammengeschalteten Komponenten übertragen.
Es kann daher ein Bedarf bestehen, die Entstörung möglichst kostengünstig, wenig komplex aufgebaut mit wenigen Bauteilen, einfach austauschbar und in der Art eines einheitlichen, modularen Konzepts bereitzustellen. Ebenso kann ein Bedarf bestehen, das Temperaturniveau für das EMV-Filterelement zu begrenzen.
Vorteile der Erfindung
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Steckverbindersystem zum Zusammenstecken entlang einer Einsteckrichtung mit einem Gegensteckverbinder vorgeschlagen. Das Steckverbindersystem weist ein Gehäuse, wenigstens ein Kontaktelement mit einem freien Ende sowie ein EMV-Filterelement auf (EMV bedeutet hierbei „Elektromagnetische Verträglichkeit“). Dabei kann das Gehäuse mit dem Kontaktelement als Steckverbinder bezeichnet werden. Der Steckverbinder zusammen mit dem EMV-Filterelement ist dann das Steckverbindersystem. Das EMV-Filterelement weist einen Schaltungsträger und wenigstens ein auf dem Schaltungsträger angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Bauteil auf. Das EMV-Filterelement ist elektrisch mit dem wenigstens einen Kontaktelement verbunden. Das EMV-Filterelement ist sehr nahe an dem freien Ende des Kontaktelements bzw. zu der Kontaktstelle mit dem Gegenkontaktelement angeordnet bzw. sehr nahe zu einer Einstecköffnung des Gehäuses für den Gegensteckverbinder. Das EMV-Filterelement ist dabei in einem Abstand von nicht mehr als 20cm, bevorzugt nicht mehr als 10cm, besonders bevorzugt nicht mehr als 5cm und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 2cm von dem freien Ende des Kontaktelements bzw. der Kontaktstelle mit dem Gegenkontaktelement bzw. der Einstecköffnung des Gehäuses für den Gegensteckverbinder angeordnet. Das Steckverbindersystem kann bevorzugt für den Betrieb bei hohen Strömen im Bereich von 10A bis 1200A eingerichtet sein, besonders bevorzugt für den Betrieb bei Strömen größer als 50A und ganz besonders bevorzugt für den Betrieb bei Strömen größer als 100A, z.B. von mehr als 200A oder sogar mehr als 400A.
Mit anderen Worten: das EMV-Filterelement wird nahe der Kontaktstelle mit dem Gegensteckverbinder-Kontaktelement in das Steckverbindersystem integriert. Das EMV-Filterelement kann dabei unmittelbar bzw. direkt in das Steckverbindersystem integriert sein.
Durch den geringen Abstand des EMV-Filterelements zu dem freien Ende des Kontaktelements bzw. zur Kontaktstelle mit dem Gegenkontaktelement bzw. zur Einstecköffnung und damit - im mit dem Gegenstecker zusammengesteckten Zustand - auch zu dem Gegenstecker wird vorteilhaft die EMV-Fähigkeit des Steckverbindersystems verbessert. Auch die EMV-Fähigkeit einer an das Steckverbindersystem angebundenen Komponente wird dadurch verbessert. Derartige Komponenten können z.B. ein Inverter, ein Elektromotor, ein Generator, eine Batterie, ein Steuergerät, ein Sensor, etc. sein. Denn das EMV-Filterelement befindet sich sehr nahe an der Kontaktstelle zu dem Gegensteckverbinder. Dadurch wird bereits unmittelbar benachbart zu dieser Kontaktstelle ein möglicher Eintrag von unerwünschten Störsignalen (z.B. hochfrequente elektrische oder magnetische Strahlungen) durch das EMV-Filterelement verhindert. Mit anderen Worten: die Entstörung ist in das Steckverbindersystem integriert und nicht erst in der daran angeschlossenen Komponente.
Weiterhin vorteilhaft wird der Platzbedarf bzw. der Formfaktor des entstörten Steckverbindersystems deutlich reduziert. Dies ist z.B. bei Hochstrom-Steckverbindungen ein großer Vorteil, da bereits der Steckverbinder (Gehäuse und Kontaktelement) relativ viel Platz einnehmen kann und ein separates EMV-Filterelement zusätzlichen Platzbedarf erfordert. Die Integration des EMV-Filterelements in den Steckverbinder und damit die Ausbildung eines Steckverbindersystems ermöglicht somit eine besonders kompakte Bauform des Steckverbinders bzw. des Steckverbindersystems.
Weiterhin vorteilhaft können Kosten und Gewicht eingespart werden. Denn durch das Vorsehen des EMV-Filterelements im Steckverbindersystem können z.B. die Stromschienen bzw. Leitungen in einer mit dem Steckverbindersystem zu verbindenden Komponente kurz gehalten werden - denn dort muss nun kein EMV-Filterelement mehr verbaut werden. Beispielsweise bei Hochstromverbindungen sind große Leitungsquerschnitte notwendig, z.B. von 4mm² bis hin zu 200mm² oder sogar bis hin zu 400mm². Durch kurze Leitungen mit derartigen Querschnitten kann daher eine Menge Material einsparen - dementsprechend können Materialkosten und Gewicht eingespart werden.
Weiterhin vorteilhaft können Montageschritte beim Zusammenbau der mit dem Steckverbindersystem zu verbindenden Komponenten (z.B. Inverter, Elektromotoren, etc.) sowie Verbindungsmittel (z.B. Schrauben, Nieten, etc.) eingespart werden. Denn das EMV-Filterelement muss nun nicht mehr in oder an der Komponente montiert werden, da bereits das Steckverbindersystem das Entstörsystem in Gestalt des EMV-Filterelements bereitstellt. Insgesamt werden vorteilhaft weniger Einzelbauteile benötigt, was eine Reduktion der Komplexität bei der Montage der mit dem Steckverbindersystem zu verbindenden Komponenten und auch des Steckverbindersystems selber bedeutet. Dadurch wird eine fehlerunanfälligere bzw. robustere Konstruktion geschaffen.
Weiterhin vorteilhaft kann die Funktion des EMV-Filterelements auf einer geringeren Wertschöpfungsstufe erfolgen, nämlich direkt nach Herstellung des Steckverbindersystems. So kann einfach und kostengünstig gewährleistet werden, dass nur funktionsfähige und entstörte Steckverbindersystem verbaut werden. Ein Entstörtest bzw. EMV-Test der mit dem Steckverbindersystem verbundenen Komponente kann somit entfallen oder einfacher durchgeführt werden.
Weiterhin kann vorteilhaft durch die Anordnung des EMV-Filterelements in der Nähe des freien Endes des Kontaktelements bzw. durch die Integration des EMV-Filterelements in das Steckverbindersystem bewirkt werden, dass der Übergangswiderstand auf dem elektrischen Pfad vom Gegensteckverbinder über das Steckverbindersystem zu der mit dem Steckverbindersystem verbundenen Komponente verringert wird. Denn durch die Integration des EMV-Filterelements in das Steckverbindersystem können Kontaktpunkte und damit Übergangswiderstände verschiedener Stromleiter eingespart werden. Damit sinkt vorteilhaft auch der Gesamtwiderstand.
Schließlich kann durch das Vorsehen des EMV-Filterelements im bzw. am bzw. auf dem Steckverbindersystem vorteilhaft eine hohe, standardisierte Qualität des EMV-Filterelements gewährleistet werden. Je nach gewünschter Entstörungsqualität können EMV-Filterelemente verwendet werden, die anwendungsspezifisch unterschiedliche Frequenzbänder ausfiltern und/oder die eine anwendungsspezifisch unterschiedlich starke Dämpfung der unerwünschten Frequenzen bewirken. Damit kann das Entstörkonzept für die unterschiedlichsten Komponenten kostengünstig auf das Steckverbindersystem verlagert werden.
Das Steckverbindersystem kann bevorzugt zur Verwendung im Gleichstrombetrieb vorgesehen sein, insbesondere bei hohen Strömen, wie sie z.B. in der Elektromobilität oder bei Hybrid-Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen. Jedoch ist auch eine Verwendung im Wechselstrombetrieb mit zwei oder drei oder mehr Phasen möglich.
Das Gehäuse des Steckverbindersystems kann z.B. elektrisch isolierend ausgebildet sein. Es kann z.B. aus Kunststoff gefertigt sein. Das Gehäuse kann auf einer dem Gegensteckverbinder zugewandten Seite einen becherartigen Abschnitt aufweisen, wobei das wenigstens eine Kontaktelement mit seinem freien Ende in diesen becherartigen Abschnitt hineinragt. Das Gehäuse kann als Spritzgussteil gefertigt sein. Es kann z.B. einstückig ausgebildet sein oder aus z.B. zwei oder drei Gehäuseteilen zusammengesetzt sein (z.B. durch Clips- oder Schraubverbindungen oder dergleichen). Dabei kann das wenigstens eine Kontaktelement beim Spritzgussprozess als Einlegeteil in der Spritzgussform bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann z.B. bewirkt werden, dass das Kontaktelement den Boden des z.B. becherartigen Aufnahmeabschnitts für den Gegenstecker durchgreift bzw. durch diesen hindurchragt und dieser Durchgang des Kontaktelements dennoch mediendicht ausgeführt ist. Im Durchgangsabschnitt kann das Kontaktelement an seiner Außenseite eine Profilierung, z.B. eine Hakenstruktur oder eine Sägezahnstruktur, aufweisen, die einen besseren Halt im Material des Gehäuses bewirkt.
Das Kontaktelement kann z.B. als Pin mit rechteckigem oder rundem Querschnitt ausgebildet sein oder als Kontaktmesser. Der Querschnitt des Kontaktelements kann z.B. für die Verwendung bei hohen Strömen ausgelegt sein und z.B. mehr als 4 mm² betragen. Der Querschnitt kann z.B. 10mm² oder 50mm² oder 100mm² oder sogar bis zu 200mm² betragen. Auch 400mm² sind möglich. Das Kontaktelement kann elektrisch gut leitend ausgebildet sein und z.B. aus einem Metall gestaltet sein, z.B. Kupfer oder einer Kupferlegierung. Es kann ausgebildet sein, um zumindest an einem Ende, seinem freien Ende, mit einem Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinders mechanisch und elektrisch kontaktiert zu werden. Das Kontaktelement ist mit seinem freien Ende dem Gegensteckverbinder zugewandt. Das Kontaktelement kann beispielsweise zumindest abschnittsweise im Inneren des Gehäuses angeordnet sein, z.B. im Innern des becherartigen Aufnahmeabschnitts. Es kann auch auf der von dem Aufnahmeabschnitt abgewandten Seite abschnittsweise oder nahezu vollständig (z.B. zu mehr als 90%) im Innern des Gehäuses verlaufen bzw. angeordnet sein, z.B. indem es umspritzt ist. Es kann auch derart im bzw. am Gehäuse angeordnet sein, dass es mit einer seiner Flächen bündig mit dem Gehäuse abschließt. Das Kontaktelement kann an seinem freien Ende auch in der Art eines Lamellenkäfigs ausgebildet sein, in den das Gegenkontaktelement eingesteckt wird. Der Begriff „freies Ende“ ist dahingehend zu verstehen, dass im Bereich dieses Endes der elektrische Kontakt mit dem Gegenkontakt hergestellt wird.
Das EMV-Filterelement ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Störungen, die in das Steckverbindersystem eingetragen werden, zu filtern bzw. unschädlich zu machen, das Steckverbindersystem also zu entstören. Der Schaltungsträger kann z.B. als Leiterplatte ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine ein- oder mehrlagige Leiterplatte aus FR4-Material oder besser verwendet werden. Ebenso ist es möglich, beispielsweise ein Stanzgitter als Schaltungsträger zu verwenden. Das wenigstens eine auf dem Schaltungsträger angeordnete elektrische bzw. elektronische Bauteil bzw. Bauelement kann z.B. als Kondensator oder als Widerstand oder als Spule oder als (Überspannungs)Diode, etc. ausgebildet sein. Auch kleine integrierte Schaltkreise können vorgesehen sein. Das wenigstens eine elektrische oder elektronische Bauelement kann für hohe Ströme von mehr als 10A oder mehr als 50A oder mehr als 100A ausgebildet sein.
Das Steckverbindersystem kann eine Schirmung aufweisen. Beispielsweise kann die Schirmung in das Gehäuse integriert sein oder um das Gehäuse herum angeordnet sein. Auf diese Weise wird verhindert, dass vom Steckverbindersystem unerwünschte elektromagnetische Strahlung an die Umgebung abgegeben wird, sei es auf der dem Gegensteckverbinder zugewandten Seite, sei es auf der Seite des Steckverbindersystems, an welche die Komponente angeschlossen werden kann. Diese Schirmung kann z.B. durch Schirmbleche ausgebildet sein.
Ebenso kann das Steckverbindersystem einen Masseanschluss aufweisen. Dadurch kann das Steckverbindersystem, z.B. mit der Schirmung, auf ein z.B. mit dem Gegensteckverbinder und/oder mit der Komponente gemeinsames, definiertes elektrisches Potenzial gelegt werden. Dieser Masseanschluss kann als Erdung ausgeführt sein, es kann jedoch auch ein anderes vorgegebenes, definiertes elektrisches Potenzial sein.
Grundsätzlich können bei einer Mehrzahl von Kontaktelementen auch mehrere EMV-Filterelemente vorgesehen sein, z.B. für jedes Kontaktelement ein EMV-Filterelement.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Steckverbindersystem wenigstens einen elektrischen Leiter zum Verbinden mit einer vom EMV-Filterelement und vom Gegensteckverbinder verschiedenen elektrischen oder elektronischen Komponente (z.B. ein Inverter, ein Motor, ein Generator, eine Batterie, ein Sensor, etc.) aufweist. Der Schaltungsträger umschließt den wenigstens einen elektrische Leiter entlang einer Umlaufrichtung um den wenigstens einen elektrischen Leiter herum um höchstens 270°. Dabei ist der wenigstens eine elektrische Leiter von dem Kontaktelement verschieden und mit dem wenigstens einen Kontaktelement elektrisch verbunden.
Mit anderen Worten: das wenigstens eine Kontaktelement wird nicht vollständig bzw. umlaufend von dem Schaltungsträger umschlossen. Das wenigstens eine Kontaktelement durchdringt den Schaltungsträger nicht bzw. durchgreift ihn nicht. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung bzw. Montage des Steckverbindersystems bewirkt. Denn der Schaltungsträger kann z.B. einfach mittelbar oder unmittelbar auf den wenigstens einen elektrischen Leiter aufgesetzt und elektrisch mit diesem verbunden werden. Auch kann der Schaltungsträger dadurch besonders einfach gefertigt werden, da keine Durchführung bzw. keine Öffnung zum Durchstecken des wenigstens einen Leiters vorgesehen werden muss.
Dadurch, dass der wenigstens eine Leiter von dem wenigstens einen Kontaktelement verschieden ist kann das Steckverbindersystem vorteilhaft eine besonders große konstruktionstechnische Flexibilität erhalten. So kann z.B. ein einfaches, z.B. standardisiertes und/oder kurzes, Kontaktelement im Steckverbindersystem vorgesehen sein. Dieses kann auf seiner von dem freien Ende abgewandten Seite einen Anschluss an den elektrischen Leiter aufweisen. Der elektrische Leiter wiederum kann verschiedene geometrische Formen annehmen, um so den Anschluss an die Komponente (z.B. das Steuergerät) zu bewirken. Er kann dafür z.B. Biegungen oder Knicke aufweisen, um Höhen- oder Längenunterschiede auszugleichen. Auch kann er z.B. mit einer u-förmigen Form ausgebildet sein, um im unteren Teil der u-Form das EMV-Filterelement aufzunehmen. Dieses ragt dann nicht zu stark nach oben über das Niveau des Kontaktelements hinaus. Auch kann auf diese Weise z.B. eine thermische Anbindung an das Komponentengehäuse erleichtert werden.
Bei mehr als einem Kontaktelement und mehr als einem elektrischen Leiter kann jedes Kontaktelement mit genau einem elektrischen Leiter elektrisch verbunden sein. Es ist aber auch möglich, dass an einem elektrischen Leiter mehrere Kontaktelemente angeschlossen sind.
In diesem Fall kann das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger mechanisch mit dem wenigstens einen elektrischen Leiter verbunden sein. Elektrisch ist das EMV-Filterelement hierbei beispielsweise direkt mit dem wenigstens einen elektrischen Leiter und mittelbar über den elektrischen Leiter mit dem Kontaktelement verbunden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger mechanisch mit dem wenigstens einen elektrischen Leiter verbunden ist, elektrisch aber unmittelbar bzw. direkt mit dem wenigstens einen Kontaktelement. In diesem Fall kann der wenigstens eine elektrische Leiter z.B. für eine Formanpassung sorgen, so dass das EMV-Filterelement nicht über eine vorgegebene Außenkontur hinausragt.
Ein (kurzes) elektrisches Verbindungsmittel wie z.B. ein Bonddraht oder eine Niete oder eine Schraube oder eine Lötverbindung, mit dem der Schaltungsträger bzw. das EMV-Filterelement an den wenigstens einen Leiter bzw. an das Kontaktelement elektrisch angeschlossen ist soll hierbei dem Ausdruck „unmittelbar elektrisch mit dem elektrischen Leiter/dem Kontaktelement verbunden“ nicht im Wege stehen.
Grundsätzlich können bei einer Mehrzahl von elektrischen Leitern auch mehrere EMV-Filterelemente vorgesehen sein, z.B. für jeden elektrischen Leiter ein EMV-Filterelement.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Steckverbindersystem wenigstens einen elektrischen Leiter zum Verbinden mit einer vom EMV-Filterelement und vom Gegensteckverbinder verschiedenen elektrischen oder elektronischen Komponente (z.B. ein Inverter, ein Motor, ein Generator, eine Batterie, ein Sensor, etc.) aufweist. Der Schaltungsträger umschließt den wenigstens einen elektrische Leiter entlang einer Umlaufrichtung um den wenigstens einen elektrischen Leiter herum um höchstens 270°. Dabei ist der wenigstens eine elektrische Leiter das wenigstens eine Kontaktelement. Anders ausgedrückt: das Kontaktelement ist hierbei identisch mit dem elektrischen Leiter.
Mit anderen Worten: das wenigstens eine Kontaktelement wird nicht vollständig bzw. umlaufend von dem Schaltungsträger umschlossen. Das wenigstens eine Kontaktelement durchdringt den Schaltungsträger nicht bzw. durchgreift ihn nicht. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung bzw. Montage des Steckverbindersystems bewirkt. Denn der Schaltungsträger kann einfach mittelbar oder unmittelbar auf den wenigstens einen elektrischen Leiter aufgesetzt und elektrisch mit diesem verbunden werden. Auch kann der Schaltungsträger dadurch besonders einfach gefertigt werden, da keine Durchführung bzw. keine Öffnung zum Durchstecken des wenigstens einen Leiters vorgesehen werden muss.
Dadurch, dass der wenigstens eine elektrische Leiter identisch mit dem Kontaktelement ist wird vorteilhaft bewirkt, dass der elektrische Gesamtwiderstand besonders niedrig gehalten wird, da keine zusätzlichen Kontaktpunkte vorhanden sind. Auch wird dadurch die Herstellung des Steckverbindersystems vereinfacht, da ein Schritt der Verbindung des weiteren Leiters mit dem Kontaktelement entfällt.
In diesem Fall ist das EMV-Filterelement direkt mit dem Kontaktelement elektrisch verbunden.
Dadurch, dass der Schaltungsträger mit seiner Haupterstreckungsebene parallel zu dem wenigstens einen elektrischen Leiter auf dem wenigstens einen elektrischen Leiter angeordnet ist wird eine besonders kompakte Bauform des Steckverbindersystems erzielt.
Das Steckverbindersystem kann auf diese Weise z.B. sehr flach ausgebildet sein, so dass es in demjenigen Bereich, welcher in ein Komponentengehäuse eingesteckt ist nur wenig höher ist (senkrecht zur Einsteckrichtung in das Komponentengehäuse) als das Kontaktelement. Beispielsweise ist es nicht höher als die achtfache oder nicht höher als die fünffache oder sogar nicht höher als die dreifache Dicke bzw. Höhe des Kontaktelements bzw. des elektrischen Leiters. Vorteilhaft kann dadurch auch die Herstellung des Steckverbindersystems besonders einfach gestaltet sein. Beispielsweise kann das EMV-Filterelement bereits vor einem Spritzgussvorgang auf dem wenigstens einen elektrischen Leiter bzw. dem Kontaktelement angeordnet werden. Besonders einfach ist bei einer parallelen Anordnung des EMV-Filterelements auch, das EMV-Filterelement nach der Herstellung des Steckverbindersystems auf dem wenigstens einen elektrischen Leiter anzuordnen und ggf. dort auch zu befestigen.
Im Unterschied zu einem EMV-Filterelement, durch welches hindurch das Kontaktelement gesteckt werden muss kann hier auch entlang der Längserstreckung des wenigstens einen Leiters eine Aussparung im Gehäuse vorgesehen sein, in welche das EMV-Filterelement eingesetzt wird. Das EMV-Filterelement kann auf dem wenigstens einen Leiter bzw. auf dem Kontaktelement angeordnet sein, es kann auch am wenigstens einen Leiter bzw. Kontaktelement befestigt oder montiert sein (z.B. kraftschlüssig oder formschlüssig oder stoffschlüssig). Es kann auch in das Gehäuse eingegossen sein. Das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger kann unmittelbar bzw. direkt auf dem wenigstens einen Leiter bzw. dem Kontaktelement angeordnet sein. Das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger kann jedoch auch unter Zwischenlage eines weiteren Elements auf dem wenigstens einen Leiter bzw. auf dem Kontaktelement angeordnet bzw. montiert bzw. befestigt sein. Das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger kann lösbar oder unlösbar (d.h.: nicht zerstörungsfrei lösbar) auf dem wenigstens einen Leiter bzw. dem Kontaktelement angeordnet bzw. befestigt sein.
Der wenigstens eine Leiter bzw. das Kontaktelement kann einen Montageabschnitt bzw. Anordnungsabschnitt aufweisen, in dem das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger platziert bzw. angeordnet bzw. montiert wird.
Dadurch, dass das Steckverbindersystem wenigstens zwei Kontaktelemente bzw. wenigstens zwei elektrische Leiter aufweist, wobei das EMV-Filterelement elektrisch mit zwei oder mehr Kontaktelementen bzw. mit zwei oder mehr elektrischen Leitern verbunden ist wird eine besonders kostengünstige Entstörung ermöglicht. Denn das EMV-Filterelement kann auf diese Weise für die Entstörung von wenigstens zwei Leitungen gleichzeitig ausgebildet sein und es werden Bauteile eingespart. Beispielsweise können in einem Gleichstrom-Steckverbindersystem genau zwei Kontaktelemente bzw. elektrische Leiter vorgesehen sein. In einem dreiphasigen Wechselstrom-Steckverbindersystem können drei Kontaktelemente bzw. elektrische Leiter vorgesehen sein. Vorteilhaft ist hier das EMV-Filterelement mit allen drei Kontaktelementen bzw. elektrischen Leitern verbunden.
Es kann vorgesehen sein, dass das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger mit allen elektrischen Leitern bzw. Kontaktelementen elektrisch verbunden ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger nicht mit allen elektrischen Leitern bzw. Kontaktelementen verbunden ist, wenigstens jedoch mit zwei der elektrischen Leiter bzw. Kontaktelemente.
Grundsätzlich können bei einer Mehrzahl von elektrischen Leitern bzw. Kontaktelementen auch mehrere EMV-Filterelemente vorgesehen sein.
Dadurch, dass der Schaltungsträger elektrisch direkt bzw. unmittelbar mit jedem Kontaktelement verbunden ist wird eine besonders gute Entstörung bewirkt. Es kann eine besonders kompakte, klein bauende Bauform erzielt werden.
Ein (kurzes) elektrisches Verbindungsmittel wie z.B. ein Bonddraht oder eine Niete oder eine Schraube oder eine Lötverbindung, mit dem der Schaltungsträger bzw. das EMV-Filterelement an das Kontaktelement elektrisch angeschlossen ist soll hierbei dem Ausdruck „direkt elektrisch mit dem Kontaktelement verbunden“ nicht im Wege stehen.
Dadurch, dass das EMV-Filterelement am oder im Gehäuse festgelegt ist wird eine besonders kompakte Bauform und ein besonders langlebiges Steckverbindersystem geschaffen. Beispielsweise kann das EMV-Filterelement vom Gehäuse umschlossen oder umspritzt sein. Es ist dadurch besonders gut gegen äußere Einflüsse geschützt wie z.B. Schmutz oder Feuchtigkeit. Eine Befestigung am Gehäuse bewirkt zudem eine Entlastung des wenigstens einen Leiters bzw. des wenigstens einen Kontaktelements, da mechanische Spannungen oder mechanischer Druck vom Gehäuse abgefangen wird und nicht (vollständig) auf den wenigstens einen Leiter bzw. das wenigstens eine Kontaktelement übertragen wird und umgekehrt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das EMV-Filterelement für den Betrieb bei hohen Spannungen von mehr als 40V, bevorzugt mehr als 200V und ganz besonders bevorzugt von mehr als 400V eingerichtet ist. Dadurch wird vorteilhaft ein Betrieb auch im Hochvolt-Bereich von z.B. Elektrofahrzeugen möglich. Die Ausbildung für derartig hohe Spannungen wird dadurch bewirkt, dass der Schaltungsträger und die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente des EMV-Filterelements durch ausreichend große Luft- und Kriechstrecken voneinander getrennt sind, so dass Überschläge vermieden werden. Dies kann z.B. auch durch die Verwendung einer mehrlagigen Leiterplatte und einer Bestückung mit elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen bzw. Bauelementen auf zwei Seiten der Leiterplatte bewirkt werden. Auf diese Weise kann das Steckverbindersystem den Einbau komplexer, hochspannungstauglicher und großbauender EMV-Filterelemente in den Komponenten (z.B. Inverter, Motor, etc.) überflüssig machen und damit erheblichen Bauraum einsparen.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Steckverbindersystem ein thermisch leitendes Element aufweist. Das thermisch leitende Element ist mit einem ersten Abschnitt mit dem EMV-Filterelement thermisch leitend gekoppelt, wobei das thermisch leitende Element einen vom ersten Abschnitt verschiedenen zweiten Abschnitt aufweist, der zur Ankopplung an eine thermische Senke eingerichtet ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Steckverbindersystem als integriertes System bereits ein Entwärmkonzept aufweist. Gerade beim Betrieb der Komponente bzw. des Steckverbindersystems mit hohen Strömen kann durch den elektrischen Widerstand und eingeschränkte Wärmeabfuhr eine hohe Temperatur entstehen, die langfristig das EMV-Filterelement beschädigen kann. Durch das Vorsehen des thermisch leitenden Elements kann sichergestellt werden, dass das EMV-Filterelement nicht überhitzt und dadurch stets seine Funktion aufrecht erhält. Beim Verbau des Steckverbindersystems in bzw. an eine Komponente (z.B. Inverter, Motor, Steuergerät, etc.) ist dort lediglich eine Wärmesenke vorzusehen, an welche der zweite Abschnitt des thermisch leitenden Elements thermisch leitend (z.B. durch Aufbringen einer Wärmeleitpaste) gekoppelt werden muss. Der zweite Abschnitt kann dabei eine spezielle Geometrie aufweisen, die in eine korrespondierende Geometrie (Schlüssel-Schloss-Prinzip) der Wärmesenke eingreift. Dadurch wird eine besonders gute Wärmekopplung bewirkt.
Das thermisch leitende Element kann z.B. elektrisch nicht leitend ausgebildet sein und z.B. ein keramisches Material umfassen. Es kann z.B. eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 4 W/(m*K) aufweisen, bevorzugt wenigstens 5 W/(m*K).
Das thermisch leitende Element kann z.B. mit dem wenigstens einen elektrischen Leiter bzw. dem wenigstens einen Kontaktelement thermisch leitfähig verbunden sein. Wenn das EMV-Filterelement mit dem elektrischen Leiter bzw. dem Kontaktelement gekoppelt ist wird durch eine Ableitung von Wärme des elektrischen Leiters bzw. des Kontaktelements auch das EMV-Filterelement gekühlt. In diesem Fall kann das thermische Element lediglich mittelbar mit dem EMV-Filterelement gekoppelt sein.
Das thermisch leitende Element kann jedoch auch unmittelbar bzw. direkt mit dem EMV-Filterelement thermisch gekoppelt sein. Dabei soll ein notwendiges Befestigungsmittel (z.B. Schrauben oder Nieten) oder auch eine zwischen thermischem Element und EMV-Filterelement eingebrachte Wärmeleitpaste dem Begriff „direkt / unmittelbar thermisch gekoppelt“ nicht entgegenstehen.
Dadurch, dass zwischen dem Schaltungsträger und jedem der elektrischen Leiter bzw. jedem Kontaktelement ein als separates Element ausgebildetes thermisches Isolierelement angeordnet ist wird vorteilhaft bewirkt, dass eine Erwärmung des elektrischen Leiters bzw. des Kontaktelements durch den hohen Stromfluss nicht direkt und nicht in voller Stärke auf das EMV-Filterelement durchschlägt. In diesem Fall müsste somit bei Verwendung eines an eine thermische Senke gekoppelten thermischen Elements somit auch wesentlich weniger Wärme abgeführt werden. Das thermische Element könnte somit vorteilhaft kleiner dimensioniert werden.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Steckverbindersystem einen Schirmleiter zum Anschließen an einen Gegenschirmleiter des Gegensteckverbinders aufweist, wobei das EMV-Filterelement an den Schirmleiter angeschlossen ist. Dabei kann z.B. ein Masseanschluss des EMV-Filterelements an den Schirmleiter angeschlossen sein. Dadurch wird vorteilhaft das Risiko minimiert, dass elektromagnetische Störstrahlung von außen überhaupt in das Gesamtsystem eindringt bzw. Störstrahlung aus dem Gesamtsystem in die Außenumgebung abgestrahlt wird.
Dadurch, dass das Steckverbindersystem einen Fluss-Konzentrator bzw. ein Flussleitstück aufweist, der den elektrischen Leiter entlang der Umlaufrichtung zumindest entlang eines Umlaufwinkels von 270° umläuft wird vorteilhaft bewirkt, dass in dem Steckverbindersystem eine berührungslose Strommessung ermöglicht wird, die auch kein Zwischenschalten eines Amperemeters erfordert. Dadurch kann das Steckverbindersystem über seine Funktionen der elektrischen Verbindung mit Gegensteckverbinder und Komponente sowie die Entstörung hinaus kostengünstig mit einer weiteren Funktionalität ausgestattet werden, die an anderer Stelle eingespart werden kann. Der Fluss-Konzentrator bzw. das Flussleitstück kann dabei aus einem magnetisch hochpermeablen Material wie z.B. Weicheisen ausgebildet sein. Das den elektrischen Leiter bzw. das Kontaktelement ringförmig umgebende Magnetfeld wird in dem Fluss-Konzentrator gebündelt.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Fluss-Konzentrator einen Schlitz derart aufweist, dass der Fluss-Konzentrator nicht ringförmig geschlossen ist, wobei der Schlitz zum Einbringen eines Magnetfeldsensors eingerichtet ist. Der Magnetfeldsensor kann z.B. als Hall-Sensors ausgebildet sein. Dadurch kann eine einfache, kostengünstige, berührungslose und genaue Strommessung im Steckverbindersystem ermöglicht werden. Der Schlitz ist dabei derart gestaltet bzw. eingerichtet, dass der Magnetfeldsensor möglichst passgenau in ihn eingesteckt werden kann.
Dadurch, dass im Schlitz ein Magnetfeldsensor angeordnet ist, wobei der Magnetfeldsensor z.B. ein Hall-Sensor sein kann, wird vorteilhaft bewirkt, dass das Steckverbindersystem für eine Strommessung eingerichtet ist. Der Magnetfeldsensor bzw. der Hall-Sensor kann dabei z.B. elektrisch mit einer Auswerteelektronik verbunden sein, die die generierten bzw. erfassten Signale in eine Stromstärke umrechnet.
Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen

1: einen schematischen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem, einen mit dem Steckverbindersystem zusammensteckbaren Gegensteckverbinder und eine an das Steckverbindersystem angeschlossene Komponente;
2: eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine Ausführungsform eines Steckverbindersystems;
3a: eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine andere Ausführungsform eines Steckverbindersystems;
3b: eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf das Steckverbindersystem aus 3a;
4: einen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem ähnlich zu dem aus den 3a und 3b, hier jedoch mit thermisch leitendem Element;
5a: einen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem ähnlich zu dem aus den 3a und 3b, hier jedoch mit thermisch leitendem Element und Fluss-Konzentrator;
5b: eine Aufsicht auf den Fluss-Konzentrator aus 5a.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem 1 zum Zusammenstecken entlang einer Einsteckrichtung E mit einem Gegensteckverbinder 50 sowie eine an das Steckverbindersystem 1 angeschlossene Komponente 70. Dabei ist ein xz-Koordinatensystem zur besseren Orientierung eingezeichnet, wobei hier die x-Richtung der Längsrichtung und die z-Richtung der Höhenrichtung entspricht.
Das Steckverbindersystem weist ein Gehäuse 2, wenigstens ein Kontaktelement 3 mit einem freien Ende 4 sowie ein EMV-Filterelement 20 auf. Das EMV-Filterelement 20 weist einen Schaltungsträger 22 bzw. ein Trägerelement 22 und wenigstens ein auf dem Schaltungsträger 22 angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement 24 auf. Das EMV-Filterelement 20 ist elektrisch mit dem wenigstens einen Kontaktelement 3 verbunden, wobei das EMV-Filterelement 20 sehr nah am bzw. wenig beabstandet zum freien Ende 4 angeordnet ist. Das EMV-Filterelement 20 ist in einem Abstand D von nicht mehr als 20cm, bevorzugt nicht mehr als 10cm und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 5cm von dem freien Ende 4 des Kontaktelements 3 angeordnet. Dadurch wird bewirkt, dass potenziell durch den Gegensteckverbinder 50 in das Steckverbindersystem 1 eingetragene elektromagnetische Störstrahlung nicht an einem komponentenseitigen weiteren Ende 14 des Steckverbindersystems 1 entweichen kann sondern so nah wie möglich an der Schnittstelle zum Gegensteckverbinder 50 entstört bzw. gefiltert wird.
Das Gehäuse 2 zusammen mit dem Kontaktelement 3 kann z.B. als Steckverbinder bezeichnet werden. Zusammen mit dem EMV-Filterelement 20 wird ein Steckverbindersystem 1 gebildet.
Das Gehäuse 2 kann z.B. aus Kunststoff gestaltet sein oder Kunststoff umfassen. Es kann elektrisch isolierend ausgebildet sein. Grundsätzlich kann es auch Metall gestaltet sein bzw. Metall umfassen. Das Gehäuse 2 ist auf der dem Gegensteckverbinder 50 zugewandten Seite beispielsweise becherförmig ausgebildet. Dadurch wird geometrisch eine Schnittstelle geschaffen, in die bevorzugt (nur) ein komplementär ausgebildeter Gegensteckverbinder 50 eingesteckt werden kann. Im Inneren des becherförmigen Gehäuseabschnitts des Gehäuses 2 ist das freie Ende 4 des Kontaktelements 3 angeordnet. Das Kontaktelement 3 kann beim Zusammenstecken des Steckverbindersystems 1 mit dem Gegensteckverbinder 50 mit einem Gegenkontaktelement 53 des Gegensteckverbinders 50 elektrisch kontaktiert werden.
Der Schaltungsträger 22 kann z.B. als einlagige oder mehrlagige Leiterplatte ausgebildet sein, z.B. aus einem Material wie FR4 oder besser. Der Schaltungsträger 22 kann alternativ auch als Stanzgitter oder als Keramikträgersubstrat oder dergleichen ausgebildet sein.
Das auf dem Schaltungsträger 22 angeordnete wenigstens eine elektrische oder elektronische Bauteil bzw. Bauelement 24 kann z.B. ausgebildet sein als ein Kondensator, ein elektrischer Widerstand, eine Spule, ein Halbleiterbauelement wie z.B. eine Diode, ein integrierter Schaltkreis oder dergleichen.
Die Komponente 70 kann z.B. ein Inverter eines elektrisch oder hybrid betriebenen Kraftfahrzeugs sein oder ein Elektromotor eines elektrisch oder hybrid betriebenen Kraftfahrzeugs, ein Steuergerät, ein Sensor, eine Batterie, ein Batterieladegerät, ein Generator oder dergleichen. Die Komponente 70 ist hier innerhalb eines Komponentengehäuses 80 angeordnet. Das Komponentengehäuse 80 kann eine Schirmung der Komponente 70 gegen von außen eindringende elektromagnetische Strahlung darstellen. Dazu kann das Komponentengehäuse 80 z.B. aus Metall gestaltet sein oder als Kunststoffgehäuse, in welches Metallbleche eingearbeitet sind oder auf das eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht ist oder dergleichen. Das Komponentengehäuse 80 ist hier geerdet, d.h. an ein Massepotenzial angeschlossen („GND“). Grundsätzlich kann statt des Erdpotenzials (0V) auch irgendein beliebiges, definiertes elektrisches Potenzial an dem Komponentengehäuse 80 anliegen. Die Komponente 70 ist z.B. mittels eines als Stromschiene ausgeführten Anschlusses72 mit dem dem freien Ende 4 gegenüberliegenden weiteren Ende 14 des Kontaktelements 3 elektrisch und mechanisch verbunden, z.B. durch eine Schraubverbindung, eine Nietverbindung, eine Steckverbindung, eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung oder dergleichen.
Das Steckverbindersystem 1 kann für den Betrieb bei hohen Strömen im Bereich von 10A bis 1200A eingerichtet sein. Bevorzugt ist es für Ströme von wenigstens 50A oder wenigstens 100A ausgelegt. Dazu kann ein Querschnitt des wenigstens einen Kontaktelements 3 von z.B. wenigstens 4mm² oder wenigstens 10mm² oder wenigstens 50mm² vorgesehen sein. Auch sind Querschnitte von bis zu 200mm² oder auch bis zu 400mm² möglich, um eine ausreichende Tragfähigkeit für derart hohe Ströme aufzuweisen.
Das Steckverbindersystem 1 und das EMV-Filterelement 20 kann auch für den Betrieb mit hohen Spannungen eingerichtet sein, z.B. Spannungen von wenigstens 40V, bevorzugt von wenigstens 100V, besonders bevorzugt von wenigstens 200V oder wenigstens 400V und ganz besonders bevorzugt von wenigstens 500V. Es kann vorgesehen sein, dass Spannungen von bis zu 1000V an das Steckverbindersystem 1 betriebssicher angelegt werden können. Dazu sind alle elektrisch funktionalen Elemente durch ausreichendende Beabstandung oder Isolierung voneinander getrennt, so dass stets ausreichende Kriechstrecken bzw. Luftstrecken bestehen und es nicht zu Spannungsüberschlägen kommt.
Das Steckverbindersystem 1 weist wenigstens einen elektrischen Leiter 5 auf, der z.B. als Stromschiene oder Pin oder Kontaktmesser gebildet ist, zum Verbinden mit der vom EMV-Filterelement 20 und vom Gegensteckverbinder 50 verschiedenen elektrischen oder elektronischen Komponente 70. Der Schaltungsträger 22 bzw. das Trägerelement 22 umschließt den wenigstens einen elektrische Leiter 5 entlang einer Umlaufrichtung U um den wenigstens einen elektrischen Leiter 5 herum um einen Umschließungswinkel von höchstens 270°.
In 1 ist der elektrische Leiter 5 identisch mit dem Kontaktelement 3. In einer alternativen Ausführungsform (siehe z.B. 2a) ist es jedoch möglich, dass der elektrische Leiter 5 ein von dem Kontaktelement 3 verschiedenes Element ist. Dieses zunächst separate Element (der elektrische Leiter 5) wird bei einem Montagevorgang mit dem Kontaktelement 3 elektrisch verbunden, so dass der elektrische Leiter 5 und das Kontaktelement 3 im fertig hergestellten Steckverbindersystem 1 elektrisch miteinander verbunden sind.
Das Steckverbindersystem 1 kann bevorzugt für Gleichstrom verwendet werden. In diesem Fall können z.B. zwei Kontaktelemente 3 bzw. elektrische Leiter 5 vorgesehen bzw. eingerichtet sein bzw. verwendet werden. Es kann dann entweder ein EMV-Filterelement 20 pro Kontaktelement 3 bzw. elektrischem Leiter 5 vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, dass in diesem Fall beide Kontaktelemente 3 bzw. elektrische Leiter 5 mit einem EMV-Filterelement 20 elektrisch verbunden sind und gemeinsam entstört werden.
In einer anderen Ausgestaltung kann das Steckverbindersystem 1 z.B. für einen dreiphasigen oder mehr als dreiphasigen Wechselstrom eingerichtet sein. In diesem Fall kann für jede Phase ein Kontaktelement 3 bzw. ein elektrischer Leiter 5 vorgesehen sein. Hier kann jedes Kontaktelement 3 bzw. jeder elektrische Leiter 5 mit einem eigenen EMV-Filterelement 20 verbunden sein. Es können jedoch auch mehrere der Kontaktelemente 3 bzw. elektrische Leiter 5 mit einem EMV-Filterelement 20 elektrisch verbunden sein und von diesem EMV-Filterelement 20 entstört werden.
In 1 ist der Schaltungsträger 22 als Leiterplatte mit einer Haupterstreckungsebene P ausgebildet. Der Schaltungsträger 22 und damit das EMV-Filterelement 20 ist auf dem elektrischen Leiter 5 und damit in 1 auf dem Kontaktelement 3 angeordnet und die Haupterstreckungsebene P ist parallel zu dem elektrischen Leiter 5 bzw. dem Kontaktelement 3 angeordnet. Durch die parallele Anordnung ist das Steckverbindersystem 1 flach bauend, d.h.: der Schaltungsträger 22 ragt in 1 bevorzugt nicht senkrecht zur Einsteckrichtung E über die maximale Außenkontur des Gehäuses 2 hinaus.
Im Falle einer Ausbildung des elektrischen Leiters 5 bzw. des Kontaktelements 3 als flache Stromschiene wäre somit ein Umschließungswinkel um die Umlaufrichtung U von ungefähr 90° gegeben. Würde der z.B. als Leiterplatte ausgebildete Schaltungsträger 22 das z.B. als Stromschiene ausgebildete Kontaktelement 3 in der Art eines umgedrehten „U“ auch seitlich umgreifen, so wäre ein Umschließungswinkel von ungefähr 270° gegeben (je nach Aspektverhältnis des Querschnitts des Kontaktelements 3).
In der Anordnung des Schaltungsträgers 22 gemäß 1 ist ein besonders einfaches Bestücken des Steckverbindersystems 1 mit dem EMV-Filterelement 20 möglich. Beispielsweise kann das EMV-Filterelement 20 auch nach Herstellung des Gehäuses 2 z.B. als Spritzgussteil mit dem Kontaktelement 3 als Einlegeteil nach dem Spritzgussprozess unproblematisch in eine für das EMV-Filterelement 20 freigehaltene Aussparung eingesetzt werden. Jedoch ist auch ein Umspritzen des EMV-Filterelements 20 grundsätzlich möglich, wodurch eine besonders medienrobuste Ausgestaltung geschaffen wird. In diesem Fall kann ein einstückiges Steckverbindersystem 1 realisiert werden, welches nicht zerstörungsfrei in seine Einzelteile zerlegt werden kann.
Der Schaltungsträger 22 ist in 1 elektrisch direkt bzw. unmittelbar mit dem Kontaktelement 3 verbunden und nicht z.B. lediglich mittelbar, z.B. durch eine Anordnung des Schaltungsträgers 22 auf bzw. an der Komponente 70. Bei mehreren Kontaktelementen 3 kann der Schaltungsträger 22 mit jedem Kontaktelement 3 direkt elektrisch verbunden sein. Hierbei ist unter „direkt“ und „unmittelbar“ zu verstehen, dass zwischen dem Schaltungsträger 22 und dem Kontaktelement 3 höchstens ein kurzes elektrisches Verbindungsmittel wie z.B. ein Bonddraht oder eine Niete oder eine Schraube oder eine Lötverbindung oder dergleichen zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehen ist, mit dem der Schaltungsträger 22 bzw. das EMV-Filterelement 20 an das Kontaktelement 3 elektrisch angeschlossen ist. Dieses Verbindungsmittel soll eine Länge von 3cm nicht überschreiten, bevorzugt eine Länge von 1,5cm nicht überschreiten und ganz besonders bevorzugt eine Länge von 0,75cm nicht überschreiten.
Das EMV-Filterelement 20 ist am oder im Gehäuse 2 festgelegt bzw. befestigt bzw. montiert. In 1 kann das EMV-Filterelement 20 vollständig im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet sein, sei es durch eine Umspritzung, sei es durch eine Anordnung in einem für das EMV-Filterelement 20 vorgesehenen Innenraum. Es ist jedoch auch möglich, dass das EMV-Filterelement 20 z.B. nur teilweise von dem Gehäuse 2 umschlossen ist. Beispielsweise kann das EMV-Filterelement 20 in eine Aussparung im Gehäuse 2 eingesetzt sein. Es kann dann am Gehäuse 2 festgelegt sein, z.B. angeclipst, durch eine Schraubverbindung oder durch eine Klebeverbindung. Eine lösbare Verbindung (z.B. durch Anclipsen oder Anschrauben) bewirkt vorteilhaft, dass das EMV-Filterelement 20 je nach Anwendungszeck oder zu Wartungszwecken in einfacher Art und Weise getauscht werden kann. Auf diese Weise ist mit ein und demselben Steckverbinder (bestehend aus Gehäuse 2 und Kontaktelement 3) ein modular ausbaufähiges Steckverbindersystem 1 (Steckverbinder mit EMV-Filtersystem) gestaltbar.
Das Steckverbindersystem 1 der 1 weist ein thermisch leitendes Element 30 auf. Grundsätzlich sind auch Steckverbindersysteme 1 ohne ein derartiges thermisch leitendes Element 30 denkbar. Das thermisch leitende Element 30 kann z.B. eine thermische Leitfähigkeit von wenigstens 4 W/(m*K) aufweisen. Es kann z.B. vollständig oder zumindest abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildet sein. Es kann z.B. aus einem Keramikmaterial gestaltet sein oder aus einem Metall mit einer elektrisch isolierenden Sperrschicht. Das thermisch leitende Element 30 ist mit einem ersten Abschnitt 32 mit dem EMV-Filterelement 20 thermisch leitend gekoppelt. Das thermisch leitende Element 30 weist einen vom ersten Abschnitt 32 verschiedenen zweiten Abschnitt 34 auf, der zur Ankopplung an eine thermische Senke 82 eingerichtet ist. In 1 wird die thermische Senke 82 z.B. durch einen Abschnitt des Komponentengehäuses 80 gebildet. Die thermische Senke 82 kann z.B. aus Metall ausgebildet sein und/oder Kühlrippen aufweisen, die nach außen gerichtet sind. Auf diese Weise kann die Betriebstemperatur des EMV-Filterelements 20 in vertretbaren Grenzen gehalten werden, z.B. bei weniger als 120°C oder weniger als 90°C oder sogar weniger als 70°C und dies selbst dann, wenn im Steckverbindersystem 1 hohe Ströme fließen und die Kontaktelemente 3 eine deutlich höhere Temperatur aufweisen.
In dem Steckverbindersystem 1 der 1 ist zwischen dem Schaltungsträger 20 und jedem der elektrischen Leiter 3 bzw. jedem der Kontaktelemente 5 ein als separates Element ausgebildetes thermisches Isolierelement 6 angeordnet. Grundsätzlich sind auch Steckverbindersysteme 1 ohne ein derartiges thermisch Isolierelement 6 denkbar. Dieses thermische Isolierelement 6 kann z.B. als Isolierpapier ausgebildet sein. Es kann z.B. eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,1 W/(m*K) aufweisen. Dadurch wird bei einer Erwärmung des Kontaktelement 3 bzw. des elektrischen Leiters 5 in Folge z.B. hoher Ströme der Wärmeübertrag auf das EMV-Filterelement 20 reduziert bzw. minimiert. Dies bewirkt eine geringere Betriebstemperatur des EMV-Filterelements 20.
Thermisches Isolierelement 6 und thermisch leitendes Element 30 können beide zusammen im bzw. am Steckverbindersystem 1 vorgesehen sein wie in 1. Es ist jedoch auch möglich, ein Steckverbindersystem 1 bereitzustellen, welches nur eines der beiden Elemente 6, 30 oder keines der beiden Elemente 6, 30 aufweist.
In dem Steckverbindersystem 1 der 1 ist weiterhin ein Fluss-Konzentrator 40 bzw. ein Flussleitstück 40 vorgesehen. Es sind jedoch auch Steckverbindersysteme 1 ohne einen derartigen Fluss-Konzentrator 40 denkbar. Der Fluss-Konzentrator 40 umläuft den elektrischen Leiter 5 bzw. das Kontaktelement 3 entlang der Umlaufrichtung U zumindest entlang eines Umlaufwinkels von 270°.
Der Fluss-Konzentrator 40 kann z.B. aus einem magnetisch hochpermeablen Material wie z.B. Weicheisen gestaltet sein. Er kann infolge seiner Materialeigenschaft und/oder seiner geometrischen Form den magnetischen Fluss eines auf ihn wirkenden Magnetfeldes in sich konzentrieren und somit verstärken und diesen magnetischen Fluss somit gezielt an einen gewünschten vordefinierten Ort weiterleiten.
Dabei kann bei Steckverbindersystemen 1 mit mehr als einem Kontaktelement 3 bzw. mehr als einem elektrischen Leiter 5 vorgesehen sein, dass mehrere Fluss-Konzentratoren 40 vorgesehen sind, z.B. für jedes Kontaktelement 3 bzw. jeden elektrischen Leiter 5 ein eigener Fluss-Konzentrator 40. Der Fluss-Konzentrator 40 kann dafür verwendet werden, eine berührungslose Strommessung zu ermöglichen und zwar des elektrischen Stroms in demjenigen Kontaktelement 3 bzw. elektrischen Leiter 5, der durch den Fluss-Konzentrator 40 umschlossen ist.
Der Fluss-Konzentrator 40 kann einen Schlitz 42 derart aufweist, dass der Fluss-Konzentrator 40 nicht an allen Stellen ringförmig geschlossen ist (siehe z.B. 5b). Der Schlitz 42 kann zum Einbringen eines Magnetfeldsensors 48 eingerichtet sein. Der Magnetfeldsensor 48 kann z.B. als Hall-Sensor 49 eingerichtet sein. In dem Schlitz 42 der 1 ist ein Magnetfeldsensor 48, z.B. ein Hall-Sensor 49, angeordnet.
Der Gegensteckverbinder 50 weist ein Gegenkontaktelement 53 auf, welches im zusammengesteckten Zustand mit dem Kontaktelement 3 des Steckverbindersystems 1 kontaktiert werden kann. Der Gegensteckverbinder 50 weist außerdem ein Gegensteckverbindergehäuse 52 auf, welches z.B. aus Kunststoff gestaltet ist oder Kunststoff umfasst. Dieses Gegensteckverbindergehäuse 52 ist hier an seinem dem Steckverbindersystem 1 zugewandten Ende becherförmig gestaltet und ist komplementär zu dem becherförmigen Abschnitt des Gehäuses 2 des Steckverbindersystems 1 ausgebildet. Am vom Steckverbindersystem 1 abgewandten Ende ist das Gegenkontaktelement 53 an eine Anschlussleitung 54 elektrisch angeschlossen, z.B. über eine Crimpverbindung. Die Anschlussleitung 54 weist dabei von innen nach außen betrachtet einen Innenleiter 51 auf, der von einer Innenisolierung 55 umgeben ist. Die Innenisolierung 55 ist von einem Gegenschirmleiter 57 umgeben, der z.B. als elektrische leitendes Schirmgeflecht ausgebildet ist. Ganz außen ist der Gegenschirmleiter 57 von einer Außenisolierung 58 umgeben.
Das Steckverbindersystem 1 der 1 weist einen Schirmleiter 7 auf. Dieser Schirmleiter 7 ist eingerichtet zum Anschließen an den Gegenschirmleiter 57 des Gegensteckverbinders 50. Grundsätzlich sind auch Steckverbindersysteme ohne Schirmleiter 7 denkbar. Das EMV-Filterelement 20 ist an den Schirmleiter 7 angeschlossen. Dabei kann z.B. ein Masseanschluss 27 des EMV-Filterelements 20 an den Schirmleiter 7 angeschlossen sein.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die gesamte elektrische Strecke von der Anschlussleitung 54 bzw. dem Anschlusskabel bzw. dem Kabelbaum über das Steckverbindersystem 1 bis hin zur Komponente 70 eine durchgehende Schirmung aufweist und somit ein Eintrag elektromagnetischer Strahlung in die elektrische Leitung und/oder ein Austrag elektromagnetischer Strahlung aus der elektrischen Leitung möglichst gering gehalten wird. Grundsätzlich ist jedoch auch ein Steckverbindersystem 1 ohne Schirmleiter 7 denkbar.
Das Steckverbindersystem 1 gemäß 1 weist somit neben der Stromleitfunktion, der Verbindungsfunktion und der Entstörfunktion zusätzlich eine Entwärmfunktion, eine Aufwärmschutzfunktion, eine Strommessfunktion und eine EMV-Schirmungsfunktion auf. Die Entstörfunktion kann z.B. durch geeignete Wahl des EMV-Filterelements 20 modular an die Entstörbedürfnisse angepasst werden. Dadurch kann ein hochintegriertes, modular gestaltbares, multifunktionales Steckverbindersystem 1 bereitgestellt werden, das einfach und kostengünstig herstellbar ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine Ausführungsform eines Steckverbindersystems 1. Zur Orientierung ist ein xyz-Koordinatensystem eingezeichnet, wobei hier x die Längsrichtung, y die Breitenrichtung und z die Höhenrichtung darstellen soll. Dabei weist das Steckverbindersystem 1 ein vergleichsweise kurz ausgeführtes Gehäuse 2 mit zwei darin angeordneten Kontaktelementen 3 auf, die z.B. als Kontaktmesser ausgestaltet sind. Es kann sich z.B. um ein Steckverbindersystem 1 für die Übertragung von Gleichstrom mit hoher Stromstärke (>10A) und hoher Spannung (>40V) handeln. Grundsätzlich wäre das Steckverbindersystem 1 auch denkbar mit nur einem Kontaktelement 3 oder mit mehr als zwei Kontaktelementen (z.B. drei oder mehr Kontaktelemente 3 für mehrphasigen Wechselstrom).
An das weitere Ende 14 jedes der beiden Kontaktelemente 3 ist jeweils ein als separates Element ausgebildeter elektrischer Leiter 5 angeschlossen. In 2 ist jeder der beiden elektrischen Leiter 5 an einem Ende durch eine Schraubverbindung mit je einem Kontaktelement 3 elektrisch verbunden, wobei jeweils eine Verbindungsschraube 16 den jeweiligen elektrischen Leiter 3 auch am Gehäuse (lösbar) befestigt bzw. festlegt, wobei auch andere Verbindungsmittel denkbar sind. Am anderen Ende ist jeder elektrische Leiter 5 durch eine weitere Verbindungsschraube 18 mit je einem elektrischen Anschluss 72 der Komponente 70 elektrisch und mechanisch verbunden, wobei auch andere Verbindungsmittel denkbar sind.
Jeder der beiden elektrischen Leiter 5 weist entlang seiner länglichen Erstreckung entlang der Einsteckrichtung E (hier entsprechend auch der x-Richtung) eine u-förmige Absenkung auf, wobei der tiefste Teil der Absenkung einen Anordnungsabschnitt bzw. einen Montageabschnitt M für das EMV-Filterelement 20 darstellt. Das EMV-Filterelement 20 ist mittels zweier hier als Schrauben ausgeführter Befestigungsmittel 29 direkt mit beiden elektrischen Leitern 5 elektrisch verbunden und - in dieser Ausführungsform - auch mechanisch verbunden. Der Montageabschnitt M der elektrischen Leiter 5 verläuft im Wesentlichen parallel zu dem Komponentengehäuse 80 der elektrischen Komponente 70. Der Montageabschnitt M der beiden elektrischen Leiter 5 ist thermisch leitend mit dem Komponentengehäuse 80 gekoppelt. Dadurch macht in 2 der Montageabschnitt M der beiden elektrischen Leiter 5 ein separates thermisch leitendes Element 30 überflüssig. Vielmehr wird die Entwärmung des EMV-Filterelements 20 durch die thermische Nähe und thermische Kopplung des Montageabschnitts M der elektrischen Leiter 5 an das Komponentengehäuse 80 bewirkt. Das Komponentengehäuse 80 wirkt dabei in der Koppelfläche zum Montageabschnitt M als thermische Senke 82. Das Komponentengehäuse 80 kann z.B. aus Metall gestaltet sein. Um einen elektrischen Kurzschluss zwischen Komponentengehäuse 80 und Montageabschnitt M zu vermeiden kann z.B. ein Element zwischen den beiden Komponentengehäuse 80 und Montageabschnitt M angeordnet sein, welches gute thermische Leiteigenschaften aufweist, jedoch elektrisch isolierend wirkt.
Das EMV-Filterelement 20 ist mittels seines Masseanschlusses 27 mit dem hier auf Erdpotenzial („GND“, 0V) liegenden Komponentengehäuse 80 elektrisch verbunden.
In 2 gehört der elektrische Anschluss 72 der Komponente 70 nicht mehr zum Steckverbindersystem 1.
Durch den nach unten gezogenen Montageabschnitt M wird neben der Möglichkeit einer einfachen Entwärmung auch eine besonders flache Bauform des Steckverbindersystems 1 bewirkt. Denn das EMV-Filterelement 20 ragt in einer Richtung senkrecht zur Einsteckrichtung E mit keinem seiner elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente 24 wesentlich (mehr als 5mm) über die Außenkontur des Gehäuses 2 hinaus bzw. liegt sogar vollständig innerhalb der Außenkontur des Gehäuses 2.
3a zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine andere Ausführungsform eines Steckverbindersystems 1. Zur Orientierung ist wieder ein xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Das Steckverbindersystem 1 weist auch hier zwei Kontaktelemente 3 auf, die z.B. als Einlegeteile weitestgehend vom Gehäuse 2 umspritzt sind. In diesem Fall stellen die Kontaktelemente 3 gleichzeitig die elektrischen Leiter 5 dar. An ihrem weiteren Ende 14 sind sie zur elektrischen Kontaktierung zu einer hier nicht dargestellten Komponente 70 ausgebildet (z.B. Inverter, Steuergerät, etc.). Das EMV-Filterelement 20 ist in eine Aussparung des Gehäuses 2 eingesetzt und direkt auf den beiden Kontaktelementen 3 angeordnet bzw. aufgesetzt. Es weist in seinem z.B. als mehrlagige Leiterplatte ausgebildeten Schaltungsträger 22 zwei Befestigungsöffnungen 28 auf, die auch zur direkten elektrischen Kontaktierung mit den Kontaktelementen 3 dienen. Der Schaltungsträger 22 kann z.B. durch zwei hier nicht dargestellte Schrauben mechanisch am Gehäuse 2 und elektrisch an den Kontaktelementen 3 angebunden werden. Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, dass die beiden Schrauben in einem als Sackloch ausgeführten Schraubenloch der Kontaktelemente 3 enden und das EMV-Filterelement 20 somit nur mittelbar über die Kontaktelemente 3 mit dem bzw. an dem Gehäuse 2 mechanisch verbunden ist.
Das EMV-Filterelement 20 ist wiederum sehr nahe an den im becherförmigen Abschnitt des Gehäuses 2 angeordneten und hier nicht sichtbaren freien Enden der Kontaktelemente angeordnet. Das EMV-Filterelement 20 ist mit der Haupterstreckungsebene P seines Schaltungsträgers 22 parallel zu den Kontaktelementen 3 angeordnet und bewirkt so eine sehr flache Bauform bzw. einen sehr flachen Formfaktor des Steckverbindersystems 1. Das Aspektverhältnis beträgt hier z.B. ungefähr 3:2:1 bis 4:2:1 (Länge (x) : Breite (y) : Höhe (z)), wobei das EMV-Filterelement 20 mit all seinen Bauelementen 24 hier eine Höhe aufweist, die geringer ist als die Höhe, die durch den becherartigen Abschnitt des Gehäuses 2 oder den Kragen 8 bewirkt wird und hier nur ungefähr 50% bis 75% dieser Höhe beträgt.
Der Masseanschluss 27 des EMV-Filterelements 27 ist z.B. an ein Erdpotenzial („GND“) anschließbar, z.B. an ein hier nicht dargestelltes, geerdetes Komponentengehäuse 80.
Das Gehäuse 2 weist an seinem, dem hier nicht dargestellten Gegensteckverbinder 50 zuweisenden, becherartigen Abschnitt einen Kragen 8 auf. Der Kragen 8 weist mehrere Befestigungsöffnungen 9 auf. Der Kragen 8 weist an seiner dem weiteren Ende 14 der Kontaktelemente 3 zuweisenden Seite eine Dichtung 10 auf. Mittels des Kragens 8, der Befestigungsöffnungen 9 und der Dichtung 10 kann das Steckverbindersystem 1 mediendicht bzw. zumindest staubgeschützt und spritzwassergeschützt in einer Montageöffnung der Komponente 70 montiert werden.
3b zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf das Steckverbindersystem 1 aus 3a. Die Figur zeigt, dass das EMV-Filterelement 20 bzw. sein Schaltungsträger 22 ungefähr auf einer Mittelebene entlang der - im Unterschied zu dem Steckverbindersystem aus 2 - unverbogen ausgeführten elektrischen Leiter 5 angeordnet ist, also ungefähr symmetrisch zur xy-Ebene. Es ist erkennbar, dass der Schaltungsträger 22 auch auf seiner Rückseite bzw. Unterseite mit zumindest einem Bauelement 24 bestückt ist. Durch den zweiseitigen Aufbau des Schaltungsträgers 22 und eine Aussparung im Gehäuse 2, durch die das rückseitig angeordnete Bauelement 24 hindurchragt, wird bewirkt, dass das EMV-Filterelement 20 trotz seiner Anordnung ungefähr auf der xy-Ebene nicht oder nur unwesentlich über die Außenkontur des Gehäuses 2 bzw. seines becherartigen Abschnitts hinausragt.
Weiterhin ist zu erkennen, dass das EMV-Filterelement 20 auf der Rückseite seines Schaltungsträgers 22 an einen Schirmleiter 7 angeschlossen ist, der im becherartigen Abschnitt des Gehäuses 2 mit einem Gegenschirmleiter 57 eines hier nicht dargestellten Gegensteckverbinders 50 verbunden werden kann.
4 zeigt einen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem 1, das ähnlich ist zu demjenigen aus den 3a und 3b, hier jedoch ein separat ausgeführtes thermisch leitendes Element 30 aufweist, welches nicht mit dem Kontaktelement 3 bzw. dem elektrischen Leiter 5 identisch ist. Ferner ist hier das beispielhaft als Schraube ausgeführte Befestigungsmittel 29 dargestellt, mit welchem das EMV-Filterelement 20 elektrisch mit den Kontaktelementen 3 verbunden ist und an dem Gehäuse 2 befestigt ist.
Zwischen dem EMV-Filterelement 20 und dem hier angeschnittenen Kontaktelement 3 ist ein thermisches Isolierelement 6 angeordnet.
Das thermisch leitende Element 30 ist mit seinem ersten Abschnitt 32 mit dem EMV-Filterelement 32 mittels des Befestigungsmittels 29 thermisch leitend gekoppelt und mit seinem vom ersten Abschnitt 32 abgewandten zweiten Abschnitt 34 an eine thermische Senke 82. Diese kann z.B. durch das Komponentengehäuse 80 gebildet sein oder einen Kühlkörper mit Rippen.
5a zeigt ein einen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem 1 ähnlich zu dem aus den 3a und 3b. Jedoch weist dieses Steckverbindersystem 1 neben einem thermisch leitenden Element 30 und einem Isolierelement 6 (siehe 4) zusätzlich noch einen Fluss-Konzentrator 40 auf. Grundsätzlich kann auch eine Ausführungsform nur mit Fluss-Konzentrator 40 und ohne thermisch leitendes Element 30 und/oder ohne thermisches Isolierelement 6 vorgesehen sein.
Der Fluss-Konzentrator 40 umschließt hier eines der beiden Kontaktelemente 3 oder beide Kontaktelemente 3.
5b zeigt eine Aufsicht auf den Fluss-Konzentrator 40 aus 5a. Dabei ist erkennbar, dass der Fluss-Konzentrator 40 einen Spalt 42 aufweist, in den ein Magnetfeldsensor 48 einsteckbar ist.
In 5a ist ein als Hall-Sensor 49 ausgebildeter Magnetfeldsensor in den Schlitz 42 eingesteckt. Der Magnetfeldsensor 48 kann über eine hier nicht dargestellte Leitung oder auch drahtlos mit einer Auswerteeinheit, z.B. einem Steuergerät, verbunden sein, so dass aus den erfassten Magnetfeldsignalen eine in dem Kontaktelement 3 bzw. dem elektrischen Leiter 5 bzw. in den Kontaktelementen 3 bzw. in den elektrischen Leitern 5 fließende Stromstärke bestimmt werden kann.
Abschließend sei angemerkt, dass das Steckverbindersystem 1 nicht auf die Anwendung in Kraftfahrzeugen beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0268770 A1 [0007]
DE 102016211387 A1 [0008]

Claims

Steckverbindersystem zum Zusammenstecken entlang einer Einsteckrichtung (E) mit einem Gegensteckverbinder (50), das Steckverbindersystem (1) aufweisend: -- ein Gehäuse (2); -- wenigstens ein Kontaktelement (3) mit einem freien Ende (4); -- ein EMV-Filterelement (20); wobei das EMV-Filterelement (20) einen Schaltungsträger (22) und wenigstens ein auf dem Schaltungsträger (22) angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement (24) aufweist, wobei das EMV-Filterelement (20) elektrisch mit dem wenigstens einen Kontaktelement (3) verbunden ist, wobei das EMV-Filterelement (20) in einem Abstand (D) von nicht mehr als 20cm, bevorzugt nicht mehr als 10cm von dem freien Ende (4) des Kontaktelements (3) angeordnet ist, wobei das Steckverbindersystem (1) insbesondere für den Betrieb bei hohen Strömen im Bereich von 10A bis 1200A eingerichtet ist.
Steckverbindersystem nach Anspruch 1, wobei das Steckverbindersystem (1) wenigstens einen elektrischen Leiter (5) zum Verbinden mit einer vom EMV-Filterelement (20) und vom Gegensteckverbinder (50) verschiedenen elektrischen oder elektronischen Komponente (70) aufweist, wobei der Schaltungsträger (22) den wenigstens einen elektrische Leiter (5) entlang einer Umlaufrichtung (U) um den wenigstens einen elektrischen Leiter (5) herum um höchstens 270° umschließt, wobei der wenigstens eine elektrische Leiter (5) von dem Kontaktelement (3) verschieden ist und mit dem wenigstens einen Kontaktelement (3) elektrisch verbunden ist oder wobei der wenigstens eine elektrische Leiter (5) das wenigstens eine Kontaktelement (3) ist.
Steckverbindersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schaltungsträger (22) mit seiner Haupterstreckungsebene (P) parallel zu dem wenigstens einen elektrischen Leiter (5) auf dem wenigstens einen elektrischen Leiter (5) angeordnet ist.
Steckverbindersystem nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steckverbindersystem (1) wenigstens zwei elektrische Leiter (5) aufweist, wobei das EMV-Filterelement (20) elektrisch mit zwei oder mehr elektrischen Leitern (5) verbunden ist.
Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schaltungsträger (22) elektrisch direkt mit jedem Kontaktelement (3) verbunden ist.
Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das EMV-Filterelement (20) am oder im Gehäuse (2) festgelegt ist.
Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das EMV-Filterelement (20) für den Betrieb bei hohen Spannungen von mehr als 40V, bevorzugt mehr als 200V und ganz besonders bevorzugt von mehr als 400V eingerichtet ist.
Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steckverbindersystem (1) ein thermisch leitendes Element (30) aufweist, wobei das thermisch leitende Element (30) mit einem ersten Abschnitt (32) mit dem EMV-Filterelement (20) thermisch leitend gekoppelt ist, wobei das thermisch leitende Element (30) einen vom ersten Abschnitt (32) verschiedenen zweiten Abschnitt (34) aufweist, der zur Ankopplung an eine thermische Senke (82) eingerichtet ist.
Steckverbindersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei zwischen dem Schaltungsträger (20) und jedem der elektrischen Leiter (3) ein als separates Element ausgebildetes thermisches Isolierelement (6) angeordnet ist.
Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steckverbindersystem (1) einen Schirmleiter (7) zum Anschließen an einen Gegenschirmleiter (57) des Gegensteckverbinders (50) aufweist, wobei das EMV-Filterelement (20) an den Schirmleiter (7) angeschlossen ist, insbesondere wobei ein Masseanschluss (27) des EMV-Filterelements (20) an den Schirmleiter (7) angeschlossen ist.
Steckverbindersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei das Steckverbindersystem (1) einen Fluss-Konzentrator (40) aufweist, der den elektrischen Leiter (5) entlang der Umlaufrichtung (U) zumindest entlang eines Umlaufwinkels von 270° umläuft.
Steckverbindersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Fluss-Konzentrator (40) einen Schlitz (42) derart aufweist, dass der Fluss-Konzentrator (40) nicht ringförmig geschlossen ist, wobei der Schlitz (42) zum Einbringen eines Magnetfeldsensors (48), insbesondere eines Hall-Sensors (49), eingerichtet ist.
Steckverbindersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei im Schlitz (42) ein Magnetfeldsensor (48), insbesondere ein Hall-Sensor (49), angeordnet ist.