WO2021144100A1

WO2021144100A1 - Kontaktelementbaugruppe für ein steckverbinderteil

Info

Publication number: WO2021144100A1
Application number: PCT/EP2020/086095
Authority: WO
Inventors: Thomas Führer
Original assignee: Phoenix Contact E-Mobility Gmbh
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-07-22
Also published as: DE102020100900A1; US20230056363A1; DE102020100900B4; EP4091217A1

Abstract

Eine Kontaktelementbaugruppe für ein steckend mit einem Gegensteckverbinderteil (40) verbindbares Steckverbinderteil (3) umfasst ein Kontaktelement (31), das einen Körper (310) und eine Mehrzahl von elastisch zu dem Kontaktkörper (310) beweglichen Kontaktlamellen (311) aufweist, die gemeinsam eine Stecköffnung (313) ausbilden und elektrisch kontaktierend mit einem in die Stecköffnung (313) einsteckbaren Gegenkontaktelement (41) des Gegensteckverbinderteils (40) in Anlage bringbar sind. Eine Sensoreinrichtung (36) weist ein Sensorelement (33) auf, das so zu den Kontaktlamellen (311) angeordnet ist, dass das Sensorelement (33) in einem betriebsgemäßen Zustand der Kontaktlamellen (311) nicht mit den Kontaktlamellen (311) in elektrischer Anlage ist, aber ausgebildet ist, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen (311) mit der zumindest einen der Kontaktlamellen (311) in elektrische Anlage zu gelangen, wobei das Sensorelement (33) mit einer Auswerteeinrichtung (5) zum Auswerten eines in Abhängigkeit von einer Kontaktierung der zumindest einen der Kontaktlamellen (311) mit dem Sensorelement (33) erhaltenen Sensorsignals verbunden ist.

Description

Kontaktelementbaugruppe für ein Steckverbinderteil

Die Erfindung betrifft eine Kontaktelementbaugruppe für ein Steckverbinderteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Kontaktelementbaugruppe ist an einem Steckverbinderteil verwendbar, das steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil verbindbar ist. Eine solche Kontaktelementbaugruppe weist ein Kontakteiementauf, das einen Kontaktkörper und eine Mehrzahl von elastisch zu dem Kontaktkörper beweglichen Kontaktlamellen umfasst. Die Kontaktlamellen bilden gemeinsam eine Stecköffnung aus und sind elektrisch kontaktierend mit einem in die Stecköffnung einsteckbaren Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinderteils in Anlage bringbar.

Ein solches Kontaktelement verwirklicht eine Kontaktbuchse, in die ein Gegenkontaktelement in Form eines Kontaktstifts eingesteckt werden kann. Die Kontaktbuchse bildet eine Stecköffnung zum Aufnehmen des Gegenkontaktelements aus, wobei beim Einstecken die Kontaktlamellen des Kontaktelements (geringfügig) elastisch ausgelenkt werden und somit mit elastischer Kontaktkraft an dem Gegenkontaktelement anliegen, sodass ein niederohmiger elektrischer Übergang zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement geschaffen ist.

Ein Steckverbinderteil der hier in Rede stehenden Art kann z.B. als Ladestecker oder als Ladebuchse zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (auch bezeichnet als Elektrofahrzeug) Verwendung finden. Eine Ladebuchse ist beispielswiese an einem Fahrzeug angeordnet und kann steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil in Form eines Ladesteckers an einem an eine Ladestation angeschlossenen Kabel verbunden werden, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug herzustellen.

Ladeströme können als Gleichströme oder als Wechselströme übertragen werden, wobei insbesondere Ladeströme in Form von Gleichstrom eine große Stromstärke, beispielsweise 500 A oder sogar darüber, aufweisen und zu einer Erwärmung des Kabels genauso wie eines mit dem Kabel verbundenen Steckverbinderteils führen können.

Bei einem Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs entsteht Wärme nicht nur an dem Kabel, mit dem ein Ladestecker beispielsweise mit einer Ladestation verbunden ist, sondern auch an dem Ladestecker und an der Ladebuchse, in die der Ladestecker eingesteckt ist. Wärme entsteht hierbei insbesondere an Kontaktelementen einer Ladebuchse oder eines Ladesteckers, über die ein elektrischer Kontakt hergestellt wird, wenn der Ladestecker in die Ladebuchse eingesteckt ist. Solche Kontaktelemente, die aus einem elektrisch leitfähigen Metallmaterial, beispielsweise aus einem Kupferwerkstoff, gefertigt sind, erwärmen sich, wenn ein Ladestrom über die Kontaktelemente fließt, wobei grundsätzlich die Kontaktelemente in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Ladestrom so zu dimensionieren sind, dass die Kontaktelemente eine hinreichende Stromtragfähigkeit aufweisen und eine Erwärmung an den Kontaktelementen begrenzt ist. Hierbei gilt, dass ein Kontaktelement umso größer zu dimensionieren ist, je größer der zu übertragende Ladestrom ist.

Eine Wärmeentwicklung an einem Kontaktelement ist insbesondere bestimmt durch einen Übergangswiderstand, mit dem das Kontaktelement mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement in kontaktierender Anlage ist. Kommt es an einem Kontaktelement zu einem Verschleiß oder zu einer Beschädigung, kann der Übergangswiderstand erhöht sein, was mit einem Anstieg der Verlustleistung und mit einer Erwärmung an dem Kontaktelement im Betrieb einhergeht.

Bei einer aus der DE 202004007830 U 1 bekannten Messvorrichtung kann eine Messpitze in eine Stecköffnung eines Buchsenkontakts eingeführt werden, um Normalkräfte des Buchsenkontakts zu messen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontaktelementbaugruppe zur Verfügung zu stellen, die auf einfache Weise eine Überwachung ermöglicht, ob es an einem Kontaktelement der Kontaktelementbaugruppe gegebenenfalls zu einem Verschleiß oder einer Beschädigung gekommen ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach weist die Kontaktelementbaugruppe eine Sensoreinrichtung auf, die ein Sensorelement umfasst, das so zu den Kontaktlamellen des Kontaktelements angeordnet ist, dass das Sensorelement in einem betriebsgemäßen Zustand der Kontaktlamellen nicht mit den Kontaktlamellen in elektrischer Anlage ist, aber ausgebildet ist, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen mit der zumindest einen der Kontaktlamellen in elektrische Anlage zu gelangen, wobei das Sensorelement mit einer Auswerteeinrichtung zum Auswerten eines in Abhängigkeit von einer Kontaktierung der zumindest einen der Kontaktlamellen mit dem Sensorelement erhaltenen Sensorsignals verbunden ist.

Die Sensoreinrichtung dient dazu, eine außergewöhnliche Verformung an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen des Kontaktelements zu detektieren, um in Abhängigkeit von einer solchen außergewöhnlichen Verformung ein Sensorsignal zu generieren, das ausgewertet werden kann, um auf eine Beschädigung oder einen Verschleiß an dem Kontaktelement zu schließen. Kommt es an einem oder mehreren der Kontaktlamellen zu einer außergewöhnlichen Verformung, beispielsweise weil eine oder mehrere Kontaktlamellen verbogen (ausgeknickt) sind, kann davon ausgegangen werden, dass der Kontaktwiderstand in der elektrischen Verbindung des Kontaktelements mit dem zugeordneten Gegenkontaktelement erhöht ist, weil ein elektrischer Kontakt nicht mehr über sämtliche Kontaktlamellen zur Verfügung gestellt wird oder eine Kontaktkraft, mit der Kontaktlamellen an dem zugeordneten Gegenkontaktelement anliegen, reduziert ist. Wird eine solche außergewöhnliche Verformung über die Sensoreinrichtung festgestellt, kann somit eine Gegenmaßnahme eingeleitet werden, um einer Überhitzung an dem Kontaktelement vorzubeugen, beispielsweise indem ein übertragener Strom reduziert oder ein Übertragungsvorgang unterbrochen wird.

Die Kontaktlamellen sind elastisch beweglich an dem Kontaktkörper des Kontaktelements angeordnet. Bei einem üblichen Steckvorgang, bei dem ein Gegenkontaktelement in die Stecköffnung des als Kontaktbuchse ausgebildeten Kontaktelements eingesteckt wird, werden die Kontaktlamellen geringfügig elastisch zu dem Kontaktkörper ausgelenkt, sodass die Kontaktlamellen bei in die Stecköffnung eingestecktem Gegenkontaktelement mit elastischer Kontaktkraft an dem Gegenkontaktelement anliegen. Im Rahmen eines solchen betriebsgemäßen Zustands sind die Kontaktlamellen nicht mit dem Sensorelement in elektrischer Anlage, sodass das Sensorelement elektrisch von den Kontaktlamellen getrennt ist.

Unter dem betriebsgemäßen Zustand wird in diesem Zusammenhang eine übliche Auslenkung der Kontaktlamellen bei einem üblichen Steckvorgang zur Kontaktierung mit dem als Kontaktstift ausgebildeten Gegenkontaktelement verstanden. Im Rahmen eines solchen betriebsgemäßen Zustands werden die Kontaktlamellen bei Einstecken des Gegenkontaktelements in die Stecköffnung des Kontaktelements nur geringfügig ausgelenkt und liegen mit elastischer Spannkraft an dem Gegenkontaktelement an, kontaktieren dabei aber das Sensorelement der Sensoreinrichtung nicht. Der betriebsgemäße Zustand kann beispielsweise dadurch definiert sein, dass die lichte Weite der Stecköffnung nicht über ein bestimmtes, definiertes Maß vergrößert ist, die Kontaktlamellen somit innerhalb eines (gedachten) die Kontaktlamellen umgebenden, umfänglichen Hüllkreises angeordnet sind und bei steckendem Verbinden mit dem Gegenkontaktelement den Hüllkreis nicht verlassen.

Kommt es an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen zu einer außergewöhnlichen Verformung, zum Beispiel infolge eines falschen Einsteckens des Gegenkontaktelements, infolge eines Bruchs an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen oder infolge zum Beispiel einer elastischen, irreversiblen Verformung zum Beispiel in Form eines Ausknickens, so gelangen die eine oder die mehreren Kontaktlamellen in Anlage mit dem Sensorelement. Das Sensorelement gelangt somit auf das Potenzial des Kontaktelements, was über die an das Sensorelement angeschlossene Auswerteeinrichtung detektiert und ausgewertet werden kann. Bei einer Potenzialänderung an dem Sensorelement kann ein entsprechendes Sensorsignal erzeugt werden, das anzeigt, dass eine Kontaktierung zwischen einer oder mehreren Kontaktlamellen und dem Sensorelement besteht und somit ein oder mehrere der Kontaktlamellen in unzulässiger Weise ausgelenkt worden sind.

Eine solche außergewöhnliche Verformung kann temporär oder andauernd sein. Beides soll von der Auswerteeinrichtung angezeigt werden, weil auch eine temporäre außergewöhnliche Verformung einen Kontaktwiderstand erhöhen kann und somit ausgewertet und angezeigt werden soll.

In einer Ausgestaltung ist das Sensorelement außerhalb der Stecköffnung angeordnet. Bei Einstecken eines Gegenkontaktelements in die Stecköffnung des Kontaktelements werden die Kontaktlamellen (geringfügig) radial nach außen verstellt, wobei bei einer außergewöhnlichen Verformung die Kontaktlamellen beispielsweise durch einen durch den Innenumfang des Sensorelements definierten Hüllkreis um das Kontaktelement herum treten und dadurch in Anlage mit dem außerhalb der Stecköffnung angeordneten Sensorelement gelangen.

Das Sensorelement kann beispielsweise einen zylindrischen Elementkörper aufweisen. Der Elementkörper kann beispielsweise als Hülse geformt sein, die das Kontaktelement im Bereich der Kontaktlamellen umfänglich umgibt und dabei beispielsweise umfänglich geschlossen ist. Alternativ kann der Elementkörper auch an einem Umfangsort geöffnet sein und somit zum Beispiel als offener Ring ausgestaltet sein. Das Sensorelement kann als starres Element ausgebildet sein. Bei einem Verformen einer oder mehrerer der Kontaktlamellen wird beispielsweise eine Kontaktierung zwischen den Kontaktlamellen und dem Elementkörper hergestellt, sodass dadurch das Sensorelement auf das Potenzial des Kontaktelements gelangt, was durch die Auswerteeinrichtung entsprechend ausgewertet werden kann.

In einer Ausgestaltung weist das Sensorelement zumindest einen an dem Elementkörper angeordneten Prüffinger aus. Der Prüffinger kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen mit der zumindest einen der Kontaktlamellen in elektrische Anlage zu gelangen. Ein elektrischer Kontakt bei einer Verformung an einem oder an mehreren Kontaktlamellen wird somit über einen von dem Elementkörper vorstehenden Prüffinger hergestellt, wobei der Prüffinger so geformt und zu den Kontaktlamellen angeordnet ist, dass bei einer außergewöhnlichen Verformung an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen eine Anlage zwischen der oder den Kontaktlamellen hergestellt wird und das Sensorelement somit auf das Potenzial des Kontaktelements gelangt.

Der zumindest eine Prüffinger kann sich beispielsweise axial von dem Elementkörper in Richtung von Spitzen der Kontaktlamellen erstrecken, die von dem Kontaktkörper abliegen. Ein oder mehrere Prüffinger stehen somit von dem Elementkörper axial vor und sind so zu den Kontaktlamellen angeordnet, dass eine außergewöhnliche Verformung an den Kontaktlamellen detektiert werden kann.

Die Prüffinger können beispielsweise elastisch zu dem Elementkörper beweglich sein. Die Elastizität der Prüffinger zu dem Elementkörper kann beispielsweise so bemessen sein, dass die Prüffinger (deutlich) weicher zu dem Elementkörper beweglich sind als die Kontaktlamellen zu dem Kontaktkörper. Dies erfolgt vor dem Hintergrund, dass die Prüffinger eine durch die Kontaktlamellen bereitgestellte Kontaktkraft nicht beeinflussen sollen und insbesondere kein Gegenlager für die Kontaktlamellen darstellen sollen. Das Sensorelement mit den daran angeordneten Prüffingern soll zur Detektion einer Verformung an den Kontaktlamellen dienen, nicht aber für ein Abstützen der Kontaktlamellen bei einer Verformung.

Die Kontaktlamellen können einstückig mit dem Kontaktkörper des Kontaktelements ausgebildet sein. Beispielweise ist das Kontaktelement als Drehteil gefertigt, mit einstückig und integral mit dem Kontaktkörper geformten Kontaktlamellen. Das Sensorelement kann einstückig geformt sein. Insbesondere können der Elementkörper und die daran angeordneten Prüffinger integral und einstückig geformt sein.

Mehrere Prüffinger können hierbei entlang einer Umfangsrichtung aneinander angereiht und zum Beispiel durch Schlitze voneinander getrennt sein.

In einer Ausgestaltung weist die Kontaktelementbaugruppe ein Isolierelement auf, das an dem Kontaktkörper angeordnet ist. Das Sensorelement ist hierbei an dem Isolierelement angeordnet und über das Isolierelement elektrisch zu dem Kontaktelement isoliert. Das Isolierelement dient zur elektrischen Trennung der Sensorelements von dem Kontaktelement, sodass im betriebsgemäßen Zustand der Kontaktlamellen das Sensorelement nicht elektrisch mit dem Kontaktelement verbunden ist und sich insbesondere nicht auf dem Potenzial des Kontaktelements befindet. Erst bei einer außergewöhnlichen Verformung an einer oder mehreren Kontaktlamellen erfolgt eine Kontaktierung mit dem Sensorelement, was durch die an das Sensorelement angeschlossene Auswerteeinrichtung entsprechend ausgewertet werden kann.

Während das Kontaktelement und das Sensorelement jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metallmaterial, beispielsweise einem Kupfermaterial, gefertigt sind, ist das Isolierelement aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial oder einem Keramikmaterial, gefertigt.

Das Isolierelement weist beispielsweise einen das Kontaktelement umfänglich umgebenden Ringabschnitt auf. Der Ringabschnitt nimmt eine Zwischenlage zwischen dem Kontaktelement (das radial innerhalb des Isolierelements angeordnet ist) und dem Sensorelement (das radial außerhalb des Isolierelements angeordnet ist) ein, sodass das Isolierelement eine elektrisch isolierende Zwischenlage zwischen dem Kontaktelement und dem Sensorelement ausbildet.

In einer Ausgestaltung ist eine Leitungsader an einem von den Kontaktlamellen abliegenden Ende des Kontaktelements mit dem Kontaktkörper verbunden. Über eine solche Leitungsader kann ein Strom zum Kontaktelement geleitet werden.

Die Kontaktelementbaugruppe kann beispielsweise Bestandteil eines Steckverbinderteils sein. Bei einem steckenden Verbinden des Steckverbinderteils mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil gelangt das Kontaktelement der Kontaktelementbaugruppe in elektrisch kontaktierende Verbindung mit einem Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinderteils, sodass über den durch das Steckverbinderteil und das Gegensteckverbinderteil geschaffenen Steckverbinder eine elektrische Verbindung von elektrischen Leitungen hergestellt werden kann.

Das Steckverbinderteil kann beispielsweise Bestandteil eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs sein. Beispielsweise kann das Steckverbinderteil einen Ladestecker verwirklichen, der an einem Ladekabel angeordnet ist und beispielsweise mit einer Ladebuchse auf Seiten eines Elektrofahrzeugs steckend verbunden werden kann.

Die Auswerteeinrichtung kann hierbei Bestandteil des Steckverbinderteils oder auch einer übergeordneten Baugruppe, zum Beispiel einer Ladestation oder eines Fahrzeugs, sein.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs;

Fig. 2 eine Ansicht eines Steckverbinderteils in Form eines Ladesteckers;

Fig. 3 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kontaktelements in Form einer Kontaktbuchse;

Fig. 4 eine Ansicht des Kontaktelements mit einem eingesteckten Gegenkontaktelement;

Fig. 5 eine Explosionsansicht des Kontaktelements zusammen mit einer Sensoreinrichtung;

Fig. 6 eine Ansicht des Kontaktelements mit daran angeordneter Sensoreinrichtung zum Detektieren einer außergewöhnlichen Verformung an einer oder an mehreren Kontaktlamellen des Kontaktelements;

Fig. 7 eine ausschnittsweise vergrößerte Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 6;

Fig. 8 eine Längsschnittansicht durch das Kontaktelement mit der daran angeordneten Sensoreinrichtung; Fig. 9A die Längsschnittansicht gemäß Fig. 8, mit einem an das Kontaktelement angesteckten Gegenkontaktelement;

Fig. 9B eine vergrößerte Ansicht im Ausschnitt A gemäß Fig. 9A;

Fig. 10A die Längsschnittansicht des Kontaktelements, mit einem falsch gesteckten Gegenkontaktelement; und

Fig. 10B eine vergrößerte Ansicht im Ausschnitt B gemäß Fig. 10A.

Fig. 1 zeigt eine Ladestation 1 , die zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 4, auch bezeichnet als Elektrofahrzeug, dient. Die Ladestation 1 ist dazu ausgestaltet, einen Ladestrom in Form eines Wechselstroms oder eines Gleichstroms zur Verfügung zu stellen und weist ein Kabel 2 auf, das mit einem Ende 201 mit der Ladestation 1 und mit einem anderen Ende 200 mit einem Steckverbinderteil 3 in Form eines Ladesteckers verbunden ist.

Wie aus den Ansichten gemäß Fig. 2 ersichtlich, weist das Steckverbinderteil 3 in Form des Ladesteckers an einem Gehäuse 30 Steckabschnitte 300, 301 auf, mit denen das Steckverbinderteil 3 steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil 40 in Form einer Ladebuchse an dem Fahrzeug 4 in Eingriff gebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Ladestation 1 elektrisch mit dem Fahrzeug 4 verbunden werden, um Ladeströme von der Ladestation 1 hin zu dem Fahrzeug 4 zu übertragen.

Um ein zügiges Aufladen des Elektrofahrzeugs 4 z.B. im Rahmen eines sogenannten Schnellladevorgangs zu ermöglichen, weisen die übertragenen Ladeströme eine große Stromstärke, z.B. größer als 300 A, gegebenenfalls sogar in der Größenordnung von 500 A oder darüber, auf. Aufgrund solch hoher Ladeströme kommt es an dem Kabel 2 und auch am Steckverbinderteil 3 sowie dem Gegensteckverbinderteil 40 zu thermischen Verlusten, die zu einem Erwärmen des Kabels 2, des Steckverbinderteils 3 und des Gegensteckverbinderteils 40 führen können.

Das Steckverbinderteil 3 weist Kontaktelemente 31 auf, die jeweils mit einer zugeordneten Lastleitung zum Übertragen von Ladeströmen in Form eines Gleichstroms verbunden sind und bei steckendem Verbinden des Steckverbinderteils 3 mit dem Gegensteckverbinderteil 40 elektrisch kontaktierend mit zugeordneten Gegenkontaktelementen in Eingriff gelangen. Bei dem Steckverbinderteil 3 in Form des in Fig. 2 dargestellten Ladesteckers sind Kontaktelemente 31 an dem in Fig. 3 unteren Steckabschnitt 301 angeordnet und verwirklichen Lastkontakte zum Übertragen des Ladestroms. Die Kontaktelemente 31 sind nach Art von Kontaktbuchsen ausgebildet und innerhalb von Steckdomen 302 in dem Steckabschnitt 301 angeordnet. Weitere Kontaktelemente 303 an dem in Fig. 2 oberen Steckabschnitt 300 dienen zum Übertragen von Steuersignalen.

Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktelements 31, das als Kontaktbuchse ausgebildet und mit einer Lastleitung 32 verbunden ist.

Das Kontaktelement 31 weist einen Kontaktkörper 310 mit einer zylindrischen Grundform auf, an dem ein Schaftabschnitt 315 und ein radial gegenüber dem Schaftabschnitt 315 vorstehender Bund 314 geformt ist. Von dem Schaftabschnitt 315 stehen Kontaktlamellen 311 vor, die über Schlitze voneinander getrennt und entlang einer Umfangsrichtung um eine Steckrichtung E, entlang derer das Kontaktelement 31 mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement 41 verbunden werden kann, aneinander angereiht sind.

Die Kontaktlamellen 311 bilden gemeinsam eine Stecköffnung 313 aus, um die herum die Kontaktlamellen 311 gruppiert sind. Mit Spitzen 312 weisen die Kontaktlamellen 311 hierbei von dem Schaftabschnitt 315 weg.

Zum steckenden Verbinden kann ein Gegenkontaktelement 41, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, entlang der Steckrichtung E in die Stecköffnung 313 eingesteckt werden, indem das Gegenkontaktelement 41 im Bereich der Spitzen 312 innenseitig auf die Kontaktlamellen 311 aufläuft und zwischen die Kontaktlamellen 311 geschoben wird. Das Gegenkontaktelement 41 gelangt hierbei in elektrisch kontaktierende Anlage mit den Kontaktlamellen 311, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Gegenkontaktelement 41 hergestellt wird.

Die Kontaktlamellen 311 sind elastisch zu dem Kontaktkörper 310 beweglich. Die Kontaktlamellen 311 sind hierbei integral und einstückig mit dem Kontaktkörper 310 geformt, können aber (geringfügig) zu dem Kontaktkörper 310 ausgelenkt werden und liegen, bei in die Stecköffnung 313 eingestecktem Gegenkontaktelement 41, mit elastischer Kontaktkraft an dem starr ausgebildeten Gegenkontaktelement 41 an, sodass ein niederohmiger Übergang zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Gegenkontaktelement 41 hergestellt ist. Eine Erwärmung an einem Steckverbinderteil 3 in Form eines Ladesteckers, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, kann insbesondere im Bereich der Kontaktelemente 31 auftreten, wobei eine Erwärmung wesentlich von dem Übergangswiderstand zwischen den Kontaktelementen 31 und den zugeordneten Gegenkontaktelementen und somit von der an den Kontaktelementen 31 auftretenden ohmschen Verlustleistung abhängt.

Der Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktelement 31 und einem zugeordneten Gegenkontaktelement 41 hängt hierbei insbesondere von der Funktionsfähigkeit der Kontaktlamellen 311 und von einer zwischen den Kontaktlamellen 311 und dem Gegenkontaktelement 41 bestehenden Kontaktkraft ab. Kommt es an einer oder mehreren der Kontaktlamellen 311 zu einem Verschleiß oder zu einer Beschädigung, infolge dessen die Kontaktkraft zwischen den Kontaktlamellen 311 und dem Gegenkontaktelement 41 reduziert ist, oder fallen gar eine oder mehrere Kontaktlamellen 311 aufgrund einer außergewöhnlichen Verformung, zum Beispiel einem Ausknicken oder einem Bruch, für die Herstellung des Kontakts aus, so kann der Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Gegenkontaktelement 41 erhöht sein, was mit einer Vergrößerung der Verlustleistung und somit mit einer größeren Erwärmung einhergeht.

Bei einem in Fig. 5 bis 10A, 10B dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Kontaktelement 31 eine Sensoreinrichtung 36 angeordnet, die ein Sensorelement 33 aufweist, an das eine Anschlussleitung 35 und über die Anschlussleitung 35 eine Auswerteeinrichtung 5 angeschlossen ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Sensorelement 33 einen Elementkörper 330 in Form einer zylindrischen Hülse auf, die umfänglich außerhalb der Kontaktlamellen 311 des Kontaktelements 31 angeordnet ist. Der Elementkörper 330 ist umfänglich geschlossen und fasst die Kontaktlamellen 311 somit umfänglich ein.

Axial von dem Elementkörper 330 sind Prüffinger 331 erstreckt, die umfänglich um die Steckrichtung E aneinander angereiht und über axial erstreckte Schlitze voneinander getrennt sind. Die Prüffinger 331 erstrecken sich ausgehend von dem Elementkörper 330 in Richtung der Spitzen 312 der Kontaktlamellen 311 und kommen außenseitig der Kontaktlamellen 311 zu liegen, wobei die Prüffinger 311 in einem normalen, betriebsgemäßen Zustand von den Kontaktlamellen 331 beabstandet sind.

Die Prüffinger 331 sind elastisch zu dem Elementkörper 330 auslenkbar. Die Prüffinger 331 sollen insbesondere keine Abstützung für die Kontaktlamellen 311 radial nach außen bereitstellen und sind somit bei einer außergewöhnlichen Verformung an einer oder an mehreren Kontaktlamellen 311 unter Einwirkung der Kontaktlamellen 311 elastisch nachgiebig und verformbar.

Der Elementkörper 330 ist an einem Isolierelement 34 angeordnet, das mit einem Ringabschnitt 340 an dem Schaftabschnitt 315 des Kontaktelements 31 angeordnet ist und mit einem Flanschabschnitt 341 , der radial gegenüber dem Ringabschnitt 340 vorsteht, dem Bund 314 des Kontaktelements 31 zugewandt ist. Das Isolierelement 34 nimmt eine Zwischenlage zwischen dem Kontaktelement 31 und dem Sensorelement 33 ein, sodass das Sensorelement 33 elektrisch über das Isolierelement 34 gegenüber dem Kontaktelement 31 kontaktiert ist.

Über das Isolierelement 34 ist das Sensorelement 33 fest mit dem Kontaktelement 31 verbunden.

In einem betriebsgemäßen Zustand, dargestellt in Fig. 8 sowie bei steckender Verbindung mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement 41 in Fig. 9A und 9B, sind die Prüffinger 331 zu den Kontaktlamellen 311 beabstandet. Das Sensorelement 33 ist somit elektrisch von dem Kontaktelement 31 getrennt und befindet sich insbesondere nicht auf dem gleichen Potenzial wie das Kontaktelement 31.

Bei einem steckenden Verbinden des Gegenkontaktelements 41 in Form des Kontaktstifts mit dem Kontaktelement 31 in Form der Kontaktbuchsen werden die Kontaktlamellen 311 (geringfügig) ausgelenkt, unter Aufweitung der Stecköffnung 313 und somit unter Bewirken einer elastischen Vorspannung an den Kontaktlamellen 311. Bei einem bestimmungsgemäßen Steckvorgang bei in bestimmungsgemäßer Weise ausgelenkten Kontaktlamellen 311 gelangen die Kontaktlamellen 311 hierbei nicht in Anlage mit den Prüffingern 331 oder dem Elementkörper 330, sodass das Sensorelement 33 elektrisch von dem Kontaktelement 31 getrennt bleibt.

Insbesondere verlassen die Kontaktlamellen 311 in bestimmungsgemäßem Zustand einen gedachten, um die Kontaktlamellen 311 herum erstreckten Hüllkreis, außerhalb dessen sich die Prüffinger 331 befinden, nicht.

Kommt es zu einem falschen Steckvorgang, wie in Fig. 10A und 10B dargestellt, oder zu einem Verschleiß oder Bruch an einer oder an mehreren der Kontaktlamellen 311 , so kann eine übermäßige, außergewöhnliche Verformung an einer oder an mehreren Kontaktlamellen 311 auftreten, wie dies aus Fig. 10A und 10B ersichtlich ist. Infolge einer solchen außergewöhnlichen Verformung gelangen eine oder mehrere Kontaktlamellen 311 in elektrische Anlage mit den Prüffingern 331 des Sensorelements 33, sodass das Sensorelement 33 auf das elektrische Potenzial des Kontaktelements 31 gebracht wird. Eine solche Potenzialänderung kann über die Auswerteeinrichtung 5, die über die Anschlussleitung 35 mit dem Sensorelement 33 verbunden ist, detektiert werden, sodass ausgewertet werden kann, ob es zu einer außergewöhnlichen Verformung an den Kontaktlamellen 311 des Kontaktelements 31 gekommen ist.

Eine außergewöhnliche Verformung an den Kontaktlamellen 311 kann temporär oder andauernd sein. Bei einem falschen Steckvorgang, wie in Fig. 10A und 10B dargestellt, kann eine Verformung an den Kontaktlamellen 311 beispielsweise nur vorübergehend sein. Bei einem Verschleiß oder Bruch kann eine Verformung jedoch dauerhaft und plastisch sein.

In beiden Fällen kann eine solche außergewöhnliche Verformung über die Auswerteeinrichtung 5 ausgewertet und angezeigt werden, um eine geeignete Gegenmaßnahme einzuleiten, zum Beispiel einen Stromübertragungsvorgang durch Reduzierung der Stromstärke zu modifizieren oder zu unterbrechen.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.

Eine Kontaktelementbaugruppe der beschriebenen Art kann an einem Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs verwendet werden. Eine solche Kontaktelementbaugruppe kann jedoch auch in anderer Anwendung verwendet werden, insbesondere dort, wo große Ströme zu übertragen sind.

Ein Sensorelement kann starr oder, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, abschnittsweise elastisch ausgebildet sein. Ein solches Sensorelement kann eine Hülsenform aufweisen, kann aber auch anders geformt sein und insbesondere von einer zylindrischen Form abweichen. Bezugszeichenliste

1 Ladestation

2 Ladekabel

200, 201 Ende

3 Ladestecker

30 Gehäuse

300, 301 Steckabschnitt

302 Steckdom

303 Signalkontakte

31 Kontaktelement (Kontaktbuchse)

310 Kontaktkörper

311 Kontaktlamelle

312 Spitze

313 Stecköffnung

314 Bund

315 Schaftabschnitt

32 Leitungsader

33 Sensorelement (Sensorhülse)

330 Elementkörper

331 Prüffinger

34 Isolierelement

340 Ringabschnitt

341 Flanschabschnitt

35 Sensorleitung

36 Sensoreinrichtung

4 Fahrzeug

40 Gegensteckverbinderteil

41 Gegenkontaktelement (Kontaktstift)

5 Auswerteeinrichtung E Steckrichtung

Claims

Patentansprüche

1. Kontaktelementbaugruppe für ein steckend mit einem Gegensteckverbinderteil (40) verbindbares Steckverbinderteil (3), mit einem Kontaktelement (31), das einen Körper (310) und eine Mehrzahl von elastisch zu dem Kontaktkörper (310) beweglichen Kontaktlamellen (311) aufweist, die gemeinsam eine Stecköffnung (313) ausbilden und elektrisch kontaktierend mit einem in die Stecköffnung (313) einsteckbaren Gegenkontaktelement (41) des Gegensteckverbinderteils (40) in Anlage bringbar sind, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (36), die ein Sensorelement (33) aufweist, das so zu den Kontaktlamellen (311) angeordnet ist, dass das Sensorelement (33) in einem betriebsgemäßen Zustand der Kontaktlamellen (311) nicht mit den Kontaktlamellen (311) in elektrischer Anlage ist, aber ausgebildet ist, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen (311) mit der zumindest einen der Kontaktlamellen (311) in elektrische Anlage zu gelangen, wobei das Sensorelement (33) mit einer Auswerteeinrichtung (5) zum Auswerten eines in Abhängigkeit von einer Kontaktierung der zumindest einen der Kontaktlamellen (311) mit dem Sensorelement (33) erhaltenen Sensorsignals verbunden ist.

2. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (33) außerhalb der Stecköffnung (313) angeordnet ist.

3. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (33) einen zylindrischen Elementkörper (330) aufweist.

4. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementkörper (330) sich umfänglich um das Kontaktelement (31) erstreckt.

5. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementkörper (330) umfänglich geschlossen ist.

6. Kontaktelementbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (33) zumindest einen an dem Elementkörper (330) angeordneten Prüffinger (331) aufweist, der ausgebildet ist, bei einer außergewöhnlichen Verformung an zumindest einer der Kontaktlamellen (311) mit der zumindest einen der Kontaktlamellen (311) in elektrische Anlage zu gelangen.

7. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Prüffinger (331) sich axial von dem Elementkörper (330) in Richtung von von dem Kontaktkörper (310) abliegenden Spitzen (312) der Kontaktlamellen (311) erstreckt.

8. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Prüffinger (331) elastisch zu dem Elementköper (330) beweglich ist.

9. Kontaktelementbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Isolierelement (34), das an dem Kontaktkörper (310) angeordnet ist, wobei das Sensorelement (33) an dem Isolierelement (34) angeordnet und über das Isolierelement (34) elektrisch zu dem Kontaktelement (31) isoliert ist.

10. Kontaktelementbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das

Isolierelement (34) einen das Kontaktelement (31) umfänglich umgebenden

Ringabschnitt (340) aufweist, der zwischen dem Kontaktelement (31) und dem

Sensorelement (33) angeordnet ist.

11. Kontaktelementbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Leitungsader (32), die an einem von den Kontaktlamellen (311) abliegenden Ende des Kontaktelements (31) mit dem Kontaktkörper (310) verbunden ist.

12. Steckverbinderteil (3), mit einer Kontaktelementbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche.

13. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbinderteil (3) Bestandteil eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (4) ist.