具有温度监控装置的插式连接器部件的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于与对配插式连接器部件插式连接的插式连接器部件。

这种插式连接器部件包括待与对配插式连接器部件插式连接的电接触元件和温度监控装置，所述温度监控装置包含用于检测所述接触元件上的升温的传感器装置。

背景技术：

这种插式连接器部件可以是插头，也可以是插座。这种插式连接器部件特别是可以应用在用于传输充电电流的充电装置上。插式连接器部件特别是可以构建成用于为电动机驱动汽车(也称作电动车辆)充电的充电插头或者充电插座，并且可以在充电站侧例如用作充电缆线上的充电插头，或者在车辆侧用作所谓的充电接口(inlet)。

用于为电动车辆充电的充电插头或者充电插座是以能够传输较大充电电流的方式设计。由于热损耗随充电电流以二次方增长，并且还规定了插式连接器部件上的升温不允许超出50k，在这类充电插头或者充电插座上需要提供温度监控，用于及时识别充电插头或者充电插座的器件的过热，并视情况而定引起对充电电流的修改甚或充电装置的切断。

就ep2605339a1所揭示的充电插头而言，在位于接触插头的接触元件之间的大致中心处的绝缘体上设有温度传感器。通过此温度传感器能够识别是否在接触元件上的任意位置发生过度升温，以便视情况而定切断充电。

就gb2489988a所揭示的充电插头而言，设有数个温度传感器，其通过线路传输温度数据。根据在温度传感器上记录的温度所处于的温度范围，对充电操作进行调节。

us6,210,036b1揭示过一种插式连接器，其中数个温度传感器通过一个单芯线线路相互串联。温度传感器布置在绝缘体上，并且在预定的温度下具有显著的电阻变化，此电阻变化程度使得连接至线路的控制回路能够检测出此变化，并且调整、视情况而定切断穿过充电插头的电流。

us8,325,454b2揭示过一种插头，其中各触点与热敏电阻对应，这些热敏电阻相互并联并且在超出阈温度的情况下将一个晶闸管导通，借此将穿过触点的电流切断。

就现有技术中已知的充电插头而言，温度传感器例如嵌入绝缘体。此举的目的是将温度传感器与可能发生升温的接触元件电气分隔。但此举同时也带来以下缺点：接触元件中的一个上的温度变化通过绝缘体被时间有所延迟地传输，故在温度传感器上时间有所延迟地感知此温度变化。因此，特别是在期望在故障情形下快速切断负载电路的方案中，温度传感器的这类布局可能不适用。

存在对以下温度监控装置的需求：其结构简单且成本低廉，并且实现在接触元件上的具有快速响应特性的温度监控，以便迅速采取应对措施，例如快速切断充电电流。

就de102015106251a1所揭示的插式连接器部件而言，接触元件布置在印制电路板的开口中。在此印制电路板上设有一或数个传感器装置，其用于检测一或数个接触元件上的升温。

然而，就热传导而言需要注意的是，特别是在应用于充电系统中时，在插式连接器部件上不仅会出现较大的电流强度，也会出现例如乃至1000v的较大电压。因此，如果将导电的元件用于热传导，则必须确保由此实现温度监控装置与电接触元件的电气分隔，并且特别是也遵循规定的气隙或者爬电距离。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种插式连接器部件，其以简单且低成本的方式实现温度监控，所述温度监控在温度监控装置与对应接触元件良好地电气分隔的情况下兼具快速响应特性和简单的结构。

本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1的特征的主题。

据此，所述温度监控装置具有由电绝缘材料制成的、设于所述接触元件上的导热元件，其中所述电绝缘材料具有塑料基质和嵌入其中的导热粒子。

此举的基础是，使用由电绝缘材料、特别是塑料材料和/或陶瓷材料制成的导热元件。所述导热元件具有良好的导热性，但以电绝缘的方式起作用。为此，例如可以使用工程塑料，其例如掺入有添加剂，例如石墨基矿物添加剂，其由结晶碳构成(例如改性石墨)。在塑料基质中也可以嵌入有粒子形式的其他添加剂，例如金属微粒或者陶瓷微粒(例如氮化硼微粒)，其中采用使得塑料在经掺杂后仍具备电绝缘性和足够耐电强度的填充度。在此，经添加剂改性的塑料的基质例如可以是聚合物，例如热塑性塑料，例如聚碳酸酯。

借此，所述导热元件既具备良好的导热特性，也具备电绝缘特性。借此，可以将温度监控装置的传感器装置以与接触元件空间分隔的方式布置，并将热从接触元件通过导热元件传导至传感器装置，使得温度监控装置具备对接触元件上的升温作出快速响应的特性。在此，由于传感器装置与对应的接触元件空间分隔，并且由于通过导热元件实现电绝缘，即使在接触元件上的电压较大的情况下，也能够遵循气隙和爬电距离。

所述导热元件优选直接与对应的接触元件接触。借此，通过导热元件在接触元件上吸收热，并将其传导至温度监控装置的传感器装置。

在一个技术方案中，所述导热元件具有容置腔，其由形成于导热元件中的腔壁界定并且至少部分地将传感器装置围绕。在此，传感器装置可以至少与腔壁的部分间隔一定距离，但视情况而定也可以与腔壁接触。

由于传感器装置以与导热元件间隔一定距离的方式布置在容置腔中，实现传感器装置与导热元件的机械去耦和电气去耦。在此，由于传感器装置在容置腔中被围住，传感器装置能够快速地(无较大时间延迟地)记录存在于导热元件上的温度，并且例如将温度传输至上级控制装置，以对其进行分析。

但传感器装置也可以与导热元件接触。由于导热元件是电绝缘的，故传感器装置通过导热元件与对应的接触元件电气分隔。

由于通过导热元件进行导热，并且将传感器装置布置在容置腔中，能够实现快速响应特性，从而在插式连接器部件上提供可靠的温度监控。

所述导热元件例如可以具有主体，其形成一个面区段，在该面区段中形成有所述容置腔。所述传感器装置置于所述容置腔中，并且至少部分地被导热元件围绕，故通过传感器装置能够高效地记录导热元件的温度。

所述主体例如可以具有开口，所述接触元件穿过该开口延伸。所述主体借此将对应的接触元件周向包围。其中，导热元件紧密地贴靠在接触元件上，并且能够直接记录接触元件上的升温以及将其传输至传感器装置。

沿所述面区段的延伸平面视之，所述容置腔例如可构建为在所有空间方向上均闭合的凹部，或者构建为至少在一个空间方向上敞开的凹槽。如果容置腔在面区段的平面中闭合，则导热元件在该面区段的平面中将传感器装置周向包围，使得传感器装置被导热元件周向围住。如果容置腔构建为单侧或两侧敞开的凹槽，则容置腔在面区段的延伸平面中朝向一侧或两侧敞开，这视情况简化传感器装置在导热元件上的安装。

在一个技术方案中，所述主体具有至少部分地围绕所述开口延伸的杆部区段，和径向相对所述杆部区段伸出的环形凸缘。这样一来，主体是如插座那样构建，具有长条形的杆部区段，其例如在一个圆柱形区段上将接触元件周向包围，或者横截面呈弧形，借此将接触元件的圆柱形区段部分地围住。所述主体的杆部区段例如可以具有空心圆柱形形状。导热元件通过杆部区段与接触元件抵靠，从而能够高效地在接触元件上吸收热。

在一个技术方案中，所述设有传感器装置的容置腔是形成在所述环形凸缘的一个区段上。环形凸缘相对杆部区段轴向向外伸出，其中容置腔可以形成在该环形凸缘的径向外部区段上。借此，容置腔(以及设有传感器装置的位置)与接触元件空间分隔。

在一个技术方案中，所述导热元件具有热桥区段，在用于将容置腔布置在环形凸缘上的周向位置上，所述热桥区段将杆部区段与环形凸缘相连。所述热桥区段用于将热从杆部区段传导至环形凸缘，特别是传导至设有传感器装置的位置。为此，热桥区段具有实心构造，并且例如可以在杆部区段与导热元件的主体的环形凸缘之间倾斜延伸。

在一个优选技术方案中，所述传感器装置布置在承载元件、例如印制电路板上。在所述承载元件上可以设有其他功能组件，例如其他电气或电子器件，例如用于形成控制装置。在承载元件上(特别是在构建为印制电路板的情况下)例如也可以形成有电气导电通路，借此将传感器装置与上级组件、特别是控制装置电连接。

在承载元件上例如也可以设有数个传感器装置。优选地，所述插式连接器部件的每个在运行中传输负载电流的接触元件特别是对应一个自有的传感器装置，从而能够在每个接触元件上单独监控该接触元件是否(过度)升温。

所述承载元件优选与导热元件连接。可借助导热元件在承载元件上的简单的抵靠来实现这种连接。但也可以将导热元件例如相对承载元件抗旋地固持，从而将导热元件锁紧在其旋转位置中。举例而言，为此可以使用例如销钉形式的固设元件，其例如穿过承载元件的插口并且卡入导热元件的对应插口，从而将导热元件相对承载元件抗旋地锁定。

所述容置腔例如布置在所述承载元件的面向导热元件的面区段的一侧上。在所述面区段中，容置腔以使得传感器装置置于容置腔中、但不与容置腔的腔壁接触的方式形成。

所述导热元件能够通过该面区段与承载元件平面式抵靠，故通过导热元件也将热导入承载元件且进而将承载元件一同加热，这有助于改善温度监控装置的响应特性，并且特别是有助于至少减小因承载元件与导热元件之间的温差而造成的响应迟缓。

在一个技术方案中，所述导热元件具有绝缘区段，其布置在所述承载元件与所述接触元件之间。所述绝缘区段例如可以如下形成于导热元件的主体上：使得承载元件通过绝缘区段与接触元件隔开，进而与接触元件电气分隔。借此能够防止从接触元件到承载元件的电压击穿。

在一个优选技术方案中，所述绝缘区段可以延伸至所述承载元件的背离传感器装置的一侧，并且在此情形下在该背离传感器装置的一侧上将承载元件环扣。借此，通过所述绝缘区段也在导热元件与承载元件之间建立(平面式)连接，从而(也)通过绝缘区段将热导入承载元件并将这个承载元件一同加热，这将温度监控装置的响应特性进一步改善。

在一个技术方案中，所述插式连接器部件还具有壳体部件和触点支架。在此，导热元件与触点支架连接，其中通过触点支架将接触元件相对壳体部件固持。在此，所述导热元件优选直接与接触元件连接，具体方式例如为，接触元件穿过导热元件的对应开口。导热元件在此又与触点支架连接，从而通过触点支架将接触元件相对插式连接器部件的壳体部件固定。

所述触点支架例如可以具有供导热元件卡入的开口。这样一来，触点支架自身不直接与接触元件连接，而是仅间接地通过导热元件与接触元件连接。由于导热元件卡入触点支架的开口，也将接触元件相对触点支架固持，并且通过触点支架将接触元件相对插式连接器部件的壳体部件固定。

在此，在触点支架上可以设有一或数个接触元件，例如一或数个用于传输负载电流(例如直流电形式的充电电流)的接触元件，且其被相对壳体部件固持。

所述插式连接器部件例如可以用作用于为电动车辆充电的充电系统的充电插头或者充电插座。插式连接器部件为此具有接触元件，其用作用于传输例如直流电形式或交流电形式的充电电流的负载触点。在这类负载触点上优选设有温度监控装置，其中在一个优选技术方案中，每个接触元件均对应一个自有的传感器装置。所述传感器装置例如连接至控制装置，从而对经所述温度监控装置记录的信号进行分析，并使用这些信号来控制通过负载触点传输的充电电流。

举例而言，在此描述的类型的传感器装置可以构建为例如温敏电阻器形式的温度传感器。这类温度传感器例如可以是具有正温度系数的电阻器(所谓的ptc电阻器)，其阻值随温度的升高而增大(也称作正温度系数热敏电阻器，其在低温下具有良好的导电性，在较高温度下导电性减小)。这类温度传感器例如也可以具有非线性的温度特性曲线，并且例如可由陶瓷材料制成(所谓的陶瓷正温度系数热敏电阻器)。

但例如也可以将具有负温度系数的电阻器(所谓的ntc电阻器)用作温度传感器，其阻值随温度的升高而减小。

作为替代或补充方案，也可以采用通过半导体器件构建的温度传感器。

附图说明

下面结合附图所示实施例对本发明的基本构思进行详细说明。

其中：

图1为具有充电缆线的电动车辆以及用于充电的充电站的示意图；

图2为车辆侧的充电接口形式的插式连接器部件的视图；

图3为包含触点支架和温度监控装置的插式连接器部件的两个接触元件的视图；

图4为与图3对应的分解图；

图5为沿图3中的剖切平面a-a的剖视图；

图6为图5所示配置的局部放大图；

图7为温度监控装置的导热元件的单独视图；

图8为导热元件的另一视图；

图9为导热元件的又一视图；

图10为根据温度监控装置的另一实施例的，插式连接器部件的接触元件连同触点支架的视图；

图11为图10所示配置的局部分解图；

图12为沿图10中的线b-b的剖视图；

图13为图12所示配置的局部放大图；

图14为沿图10中的线a-a的剖视图；

图15为图14所示配置的局部放大图；

图16为图10所示实施例的导热元件的单独视图；

图17为导热元件的另一视图；

图18为导热元件的又一视图；以及

图19为导热元件的侧视图。

具体实施方式

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

为了对车辆1的电池进行充电，可通过充电缆线3将车辆1连接至充电站2。为此，可以借助充电插头30将充电缆线3在一端插入车辆1的对应的充电插座形式的对配插式连接器部件4，并且在另一端通过另一充电插头31与充电站2上的充电插座形式的插式连接器部件4电连接。通过充电缆线3将具有相对较大电流强度的充电电流传输至车辆1。

处于车辆1侧的插式连接器部件4和处于充电站2侧的插式连接器部件4可以互不相同。也可以将充电缆线3固定地布置在充电站2(无插式连接器部件4)上。

图2示出例如处于车辆侧的充电插座形式的插式连接器部件4(也称作车辆充电接口)的一个实施例，所述插式连接器部件可以与充电缆线3上的对应的充电插头形式的对配插式连接器部件30插式连接，从而将电动车辆1与充电系统的充电站2连接。插式连接器部件4具有壳体部件40，在所述壳体部件上形成有插接区段400、401，其可与插式连接器部件30沿插入方向e插式连接。在插接区段400、401上形成有插口，在所述插口中设有接触元件41、42，其用于在插式连接过程中建立与对应的对配插式连接器部件30的电连接。

在所示实施例中，在第一上部插接区段400上设有若干接触元件41，其例如用于传输交流电形式的充电电流。此外还可设有用于传输控制信号的接触元件。

在第二下部插接区段401上则设有两个接触元件42，其用于传输直流电形式的充电电流。接触元件42是与负载线43连接，通过所述负载线传导充电电流。

在运行中，在传输充电电流的过程中在接触元件41、42上会发生升温，其中特别是就用于传输直流电形式的充电电流的接触元件42而言，具有乃至500a的较大电流强度的电流可能会流过。为了避免插式连接器部件4上的过度升温，并且在必要时采取措施来抑制过度升温，需要对接触元件42上的温升进行监控，为此，如下文将结合如图3至图9以及图10至图19所示实施例阐释的那样，在插式连接器部件4上设有温度监控装置5，其包含温度传感器形式的传感器装置51。

图3至图9示出温度监控装置5的第一实施例。在本实施例中，在印制电路板形式的承载元件50上设有两个温度传感器形式的传感器装置51，用于视情况检测接触元件42上的升温。在此，每个接触元件42均对应一个(单独的)传感器装置51。在承载元件50上还可设有电气或电子组件、特别是控制装置，传感器装置51的传感器信号被输送至该控制装置，从而对传感器信号进行分析，并且视情况根据传感器信号控制充电操作。

温度监控装置5具有两个导热元件52，其分别具有主体520，所述主体包含形成于其中的开口526。每个导热元件52均如下布置在对应的接触元件42上：使得对应的接触元件42以圆柱形区段421(其紧随伸入插接区段401的插销区段420)穿过开口526，借此使得导热元件52以平面式抵靠位于对应的接触元件42上。

例如将图4与图7至图9结合可以看出，每个导热元件52均具有空心圆柱形杆部区段521，导热元件52借助该杆部区段将对应的接触元件42环扣。一个环形凸缘(ringbund)522径向伸出杆部区段521，在所示实施例中，所述环形凸缘形成向外伸出的区段523、524，其在一侧与承载元件50平面式抵靠，并且在另一侧与触点支架44平面式抵靠。

导热元件52由电绝缘但导热性良好的材料构成，特别是由例如具有用于实现良好导热性的添加剂的塑料材料构成。在此，导热元件52用于从对应的接触元件42吸收热，并将热传导至承载元件50上的对应的传感器装置51，使得具备快速响应特性的传感器装置51能够检测出接触元件42上的升温。

在环形凸缘522的区段523的用以贴靠承载元件50的面区段524b上，形成有容置腔524，对应的传感器装置51置于该容置腔中，结合图5和图6特别是可看出这一点。容置腔524是作为凹部形成于面区段524b中，并且由腔壁524a界定和定义。

传感器装置51在容置腔524的区域内被导热元件52围住，故传感器装置51能够迅速吸收经导热元件52传导的热并发出对应的传感器信号。在此，传感器装置51例如与腔壁524a有一定的空间间隔，使得传感器装置51不与腔壁524a发生接触，但视情况而定也可以与腔壁524a接触。

区段523通过面区段524b与承载元件50抵靠。在此，环形凸缘522的面区段523通过一个在杆部区段521与区段523之间倾斜延伸(参阅图9)的实心的热桥区段529与杆部区段521连接，从而能够高效地将热传导至区段523以及形成于该区段中的容置腔524。

此外，在面区段524b上形成有绝缘区段525，其从面区段524b轴向伸出至背离杆部区段521的一侧。绝缘区段525布置在承载元件50与接触元件42的圆柱形区段421之间，并且在承载元件50与接触元件42之间建立绝缘，其即使在较大的电压(例如乃至1000v)下也确保足够的耐电强度。

在从环形凸缘522伸出的另一区段527上形成有插口528，其与触点支架44的对应的销元件443(参阅图4)卡合，从而将导热元件52相对触点支架44抗旋地固持。

触点支架44用于将接触元件42相对壳体部件40固持，并对接触元件进行机械保持。触点支架44具有两个开口441，分别供一个导热元件52以杆部区段521卡入，从而通过相应的导热元件52将每个接触元件42固持在触点支架44上。通过固定部位442能够将触点支架44相对壳体部件40固持，进而固定在插式连接器部件4中。

在接触元件42的背侧设有连接元件422，负载线43通过所述连接元件连接至接触元件42。

在图10至图19中示出的实施例与前文结合图3至图9阐释的实施例的主要区别在于导热元件52的形式。

在根据图10至图19的实施例中，导热元件52同样具有主体520，其形成杆部区段521和径向相对杆部区段521伸出的环形凸缘522。对应的接触元件42以圆柱形区段421设于导热元件52的中央开口526中，使得导热元件52位于对应的基础元件42上并且与圆柱形区段421平面式抵靠。

在形成于环形凸缘522上的区段523上，形成有槽状凹部形式的容置腔524，温度监控装置5的对应的传感器装置51置入该容置腔。容置腔524呈弯曲状(具有一定的曲率半径，其等于与对应的接触元件42的中心轴线的径向距离)并一侧敞开，借此，可通过将导热元件52围绕对应的接触元件42扭转来将传感器装置51插入容置腔524。在安装完毕后，传感器装置51同样以使得传感器装置51不与定义容置腔524的腔壁524a发生接触的方式位于容置腔524中。

容置腔524形成于区段523的面区段524b中，其面向设有传感器装置51的承载元件50。一个绝缘区段525从这个面区段524b轴向伸出，并且在此延伸至承载元件50的背离面区段524b的一侧，使得绝缘区段525将承载元件50环扣，进而使得导热元件52两侧抵靠在承载元件50上。借此，(除了实现承载元件50与接触元件42的良好电气分隔以外)将热大面积地导入承载元件50，从而将承载元件50一同加热，进而防止承载元件50与导热元件52在传感器装置51区域内的热差对承载元件50上的传感器装置51的响应特性造成负面影响。

在根据图10至图19的实施例中，销钉形式的固设元件53(参阅图11)穿过位于承载元件50中的插口500卡入导热元件52的区段523上的插口528，借此将导热元件52相对承载元件50锁定，从而将导热元件52相对承载元件50抗旋地锁定。

为了安装插式连接器部件4，可以将导热元件52与触点支架44一起附接至接触元件42上，借此实现一个可安装在插式连接器部件4的壳体部件40中的接触模块。在此情形下，在将接触模块插入壳体部件40后，通过在接触元件42上扭转导热元件52，将导热元件52与承载元件50以及与设于承载元件50上的传感器装置51连接。如果通过扭转导热元件52使得相应的传感器装置51与对应的容置腔524卡合，进而也使得绝缘区段525与承载元件50卡合，则通过固设元件53将导热元件52相对承载元件50固设，借此将导热元件相对承载元件50且进而相对壳体部件40抗旋地固持。

在其他方面，根据图10至图19的实施例就功能而言与根据图3至图9的实施例相同，故也应参考前述实施方案和说明。

本发明的构思并非局限于上述的实施例，而是原则上也能够以完全不同的方式实现。

在此描述的类型的插式连接器部件可有利地应用在用于为电动车辆充电的充电系统中。在此，所述插式连接器部件可以充当充电插座(如在实施例中示出的那样)，抑或充当充电插头。

但也可以应用于其他应用。原则上，所述类型的插式连接器部件可应用于任何期望在接触元件上进行温度监控的情形。

附图标记说明

1车辆

2充电站

3充电缆线

30，31充电插头

4插式连接器部件

40壳体部件

400，401插接区段

41，42接触元件

420插销区段

421圆柱形区段

422连接元件

43负载线

44触点支架

440主体

441开口

442固定部位

443销元件

5温度监控装置

50承载元件(印制电路板)

500插口

51温度传感器

52导热元件

520主体

521杆部区段

522环形凸缘

523区段

524容置腔

524a腔壁

524b面区段

525绝缘区段

526开口

527区段

528插口

529热桥区段

53固设元件

a剖切平面

e插入方向