本发明涉及用于高压(hv)应用的插入式连接器元件和相关的插入式连接器。
背景技术：
在电动汽车中，推进和为hv电池充电需要具有大传导横截面的hv插入式连接器。为了缩短充电时间，hv系统中使用温度传感器。在hv插入式连接器中，也越来越需要温度传感器。插入式连接器中的温度测量越准确，hv系统就越能更好地调节充电参数，从而缩短充电时间。在常规hv插入式连接器中，很难将温度传感器定位在接触点附近(在下文中也称为“热点”)。通常，仅存在将温度测量传感器安装在压接区域中或当前导轨处(远离热点)的选项。
图14至16示出了已知的hv插入式连接器布置。图14示出了处于插入状态的插入式连接器200的示意性截面图。插入式连接器200包括插入式连接器元件202和配合插入式连接器元件204。如图所示，插入式连接器元件202是具有导电弹簧加载接触元件210的插座元件，而配合插入式连接器元件204是具有导电叶片触头206的插入元件。
图15以透视图示出了插入式连接器元件202。图16以透视图示出了配合插入式连接器元件204。另外，图15和16示出了在两个连接元件202、204中的接触保护的功能，其中分别示意性地示出了不允许接触导电部件的测试探针214(称为测试指)。
插入式连接器元件202与配合插入式连接器元件204之间的电接触发生在接触区域208中，在该区域中，导电弹簧加载接触元件210压在叶片触头206上。为了监测接触区域208的温度，应该将温度传感器212a、212b安装成尽可能靠近接触区域208。然而，在所示的已知布置中，由于空间条件，这仅在叶片触头206(温度传感器212a)的连接区域中和/或在插座元件(温度传感器212b)的压接区域中是可能的。然而，由于这个原因，到潜在温度升高的实际发生区域的距离太大，以至于不能足够迅速地对过热做出反应。结果是例如电池必须以较低的充电电流充电更长的时间。
因此，需要一种插入式连接器元件，其克服已知解决方案的缺点，使得封闭的插入式连接在操作中是安全可靠的，但仍可以成本低廉地制造。
技术实现要素：
该目的通过独立权利要求的主题解决。本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于以下思想：将至少一个温度传感器嵌入hv插入式连接器中，而不是在壳体元件中，而是在接触保护元件中，或者将其布置在接触保护元件的表面处。通过这种方式，温度传感器可以直接布置在插入式连接器元件与配合插入式连接器元件之间的电接触区域中，并且在尽可能短的距离上与发生潜在过热的区域热连接。
特别地，用于可拆卸地电接触配合插入式连接器元件的插入式连接器元件包括至少一个导电接触元件、一个壳体以及一个接触保护元件，该接触保护元件设置成使得在壳体和接触保护元件之间，对于直径大于限定值的物体，防止接近导电接触元件。为了测量导电接触元件的温度，可以操作至少部分地容纳在接触保护元件内的至少一个温度传感器。
这种布置的优点在于，即使在热点附近，温度传感器也可以与安装空间无关地且灵活地定位。关于触头布局，传感器布置在接触保护元件中于最佳位置处。根据安装位置，通过插入过程或当组装接触保护时，会产生传感器在测量表面上的必要接触压力。传感器的连接线也可以可靠地安装在接触保护元件中并引出。通过该解决方案，hv插入式连接器中的温度测量变得更加准确且更灵活。
在这一点上要注意，当然不仅单个温度传感器而且大量温度传感器可以布置在接触保护元件中和/或其处。此外，也可以部署具有不只一个敏感区域的温度传感器。
为了能够尽可能实时地监测温度，根据有利实施例，至少一个温度传感器布置成使得其测量导电接触元件在接触区域中的温度，在接触区域中，导电接触元件可通过配合插入式连接器元件的导电配合接触元件进行电接触。
根据有利方面，壳体具有基本圆柱形内表面，导电接触元件设置在该内表面处，其中导电接触元件至少部分地围绕接触保护元件。以这种方式可以实现特别紧凑的结构。
在此，接触保护元件可以具有柱状结构，并且温度传感器布置在接触保护元件的外壁处。然后，温度传感器与接触区域进行特别紧密的导热接触，在该接触区域中，导电接触元件可通过配合插入式连接器元件的导电配合接触元件进行电接触，并且可达到的对温度升高的响应时间特别短。
可替代地或另外，也可以规定，接触保护元件具有柱状结构并且温度传感器布置在接触保护元件的内部。这里在插入过程中，温度传感器尤其受到很好的保护，以防机械应力。
根据本发明的另一有利实施例，导电接触元件包括圆柱形主体和用于弹簧加载地接触导电配合接触元件的弹簧元件(也称为弹簧触头)。因此，当将插入式连接器与配合插入式连接器连接在一起时，可以以简单的方式产生电接触元件彼此之间以及与温度传感器之间的必要接触压力。
弹簧元件尤其可以具有基本环状形状，并且具有大量双向紧固的挠性舌片，挠性舌片在其中心沿径向向内弯曲以接触导电配合接触元件。由此确保均匀且牢固的接触压力，即使在存在振动和宽温度范围的情况下，也可以确保可靠的电气和机械接触。
为了特别保护连接线，可以规定，至少一个温度传感器的电连接线穿过接触保护元件。
根据本发明的有利进一步改进，接触保护元件被实施为压入到导电接触元件中的电绝缘合成部件。由此，温度传感器例如可以直接包覆成型，以使得其壳体同时形成接触保护元件。这降低了制造成本并确保了紧凑的结构。
本发明还涉及一种具有根据本发明的插入式连接器元件和相关的配合插入式连接器元件的插入式连接器。
根据示例性实施例，配合插入式连接器元件具有带有圆柱形接触区域的导电配合接触元件，其中在插入式连接器的插入状态下，导电配合接触元件的接触区域围绕接触保护元件。当插入连接器元件时，这种同心结构具有特别紧凑结构和对称力分布的优点。
为了实现特别良好的热传递且因此短的响应时间，可以规定，至少一个温度传感器在插入式连接器的插入状态下压入到导电配合接触元件中。
为了使两个连接器元件均满足hv部件的接触安全性要求，可以规定，配合插入式连接器元件还具有第二壳体和接触保护盖，其中接触保护盖设置成使得在第二壳体和接触保护盖之间，对于直径大于限定值的物体，防止接近导电配合接触元件。例如，接触保护盖由基本环形的电绝缘合成部件形成，电绝缘合成部件布置在导电配合接触元件的前侧端部区域上。这样的合成部件可以成本低廉地制造，并且可以被夹持或注塑成型在金属接触元件上。
本发明的插入式连接器的有利特性特别是在将插入式连接器实施为用于电动车辆的高压插入式连接器时生效。
附图说明
为了更好地理解本发明，将通过以下附图所示的实施例来更详细地说明本发明。在此，相同的部件被赋予相同的附图标记和相同的部件符号。此外，来自各种所示和描述的实施例的一些特征或特征组合可以代表单独独立的、创新的或创造性的解决方案。附图示出了：
图1是根据本发明一方面的接触保护元件的示意性透视图；
图2是具有图1的接触保护元件的插入式连接器元件的示意性透视图；
图3是图2的插入式连接器元件的示意性剖视图；
图4是具有图2的插入式连接器元件的插入式连接器在插入之前的示意性透视图；
图5是图4的插入式连接器的示意性剖视图；
图6是图5的细节；
图7-10是具有不同接触保护元件的插入式连接器的各种示例的剖视图；
图11是具有图2的插入式连接器元件的插入式连接器在插入之后的示意性透视图；
图12是图2的插入式连接器的示意性透视图，用于说明接触保护功能；
图13是图4的配合插入式连接器的示意性透视图，用于说明接触保护功能；
图14是已知的hv插入式连接器的示意性截面图；
图15是图14的插入式连接器元件的示意性透视图；
图16是图14的配合插入式连接器元件的示意性透视图。
具体实施方式
在下文中，通过参考附图，特别是首先通过参考图1的透视图，更详细地阐明本发明。注意，在所有附图中，尺寸关系特别是层厚度关系不必按比例复制。
图1以示意性透视图的形式示出了接触保护元件116，其用于高压(hv)圆形插头(例如直径为12mm)。当然，根据本发明的原理，其他插入式连接器的几何形状同样可以设计成具有温度检测。
根据本发明一方面，接触保护元件116具有电绝缘主体118，其具有组装状态下的细长柱状形状。例如，主体118可以由合成材料制成。
根据本发明，温度传感器112嵌入在接触保护元件116的主体118中。温度传感器112可以具有例如ntc热敏电阻、热电偶、电阻温度传感器(例如pt)或任何其他合适的温度传感器。
ntc表示“负温度系数”。ntc热敏电阻是利用陶瓷-金属复合材料的电阻特性进行温度测量的温度传感器。ntc传感器在温度测量方面具有许多优势，例如体积小、稳定性好、准确度和精度高。
热电偶传感器由两种不相等的金属构成，它们在一端相互连接。在该分支处测量温度。两种金属产生的电压很小，可以通过控制系统进行测量和评估。不相等的金属被单独绝缘，并借助护套保持紧密的双线构造。热电偶传感器的优点是工作温度范围宽，在整个温度范围内灵敏度始终保持恒定，并具有合适的小型尺寸。
电阻传感器(称为rtd(电阻温度检测器))是用于温度测量的传感器，因为电阻与温度成比例地变化。rtd温度传感器即使在具有各种官方许可的恶劣或危险环境的位置处也可以使用。
温度传感器112具有执行实际温度检测的敏感区域120和将温度传感器112与必要的电源和所测量的信号采集(图中未示出)连接的电连接线122。
根据本发明的一方面，连接线122穿过主体118并且在基部区域124处从主体118出来。由此，温度传感器112和连接线122被最佳地保护免受机械应力。
从下面的图3中可以明显看出，接触保护元件116在基部区域124处具有径向环绕的闩锁凸耳126，其与相关的闩锁凹槽128接合，用于将接触保护元件116紧固在插入式连接器元件中。凸缘130在组装状态下用于接触保护元件116的密封和机械支撑。
有利地，装配有温度传感器112的这种接触保护元件116可被制造为单独的部件，例如通过温度传感器112的包覆成型，并且为最终组装做好准备。由此，大大简化了温度传感器在插入式连接器中的安装。
图2以透视图示出了安装在电流轨132上的hv插入式连接器元件102。从与图3的截面图的摘要可以明显看出，接触保护元件116布置在导电插座触头134内部，使得对于直径比限定的测试探针大的物体，不可能从外部接近导电部件。插入式连接器元件102包括电绝缘壳体136，其在插入区域中在前侧周围及其上径向地覆盖插座触头134。
插座触头134包括导电接触主体138，其建立与电流轨132的电连接。为了电接触配合插入式连接器(参见图5和6)，插座触头134包括弹簧触头140。弹簧触头140包括大量双向紧固的径向向内弯曲的挠性舌片142，其在配合插入式连接器的接触元件上施加接触压力。挠性舌片142的向内弯曲区域在插入式连接器的插入状态下形成实际的电接触区域144，在该电接触区域中首先发生不希望的热量累积。
为了快速检测过热，根据本发明的第一有利方面，温度传感器112布置成使得其敏感区域120紧邻接触区域144。
图4至6阐明了插入式连接器元件102与配合插入式连接器元件104插在一起，以形成插入式连接器100的插入状态。
根据所示的实施例，配合插入式连接器元件104包括中空圆柱形导电配合接触元件146，当沿148方向插在一起时，其围绕接触保护元件116并同时通过弹簧触头140从外部与之电接触。
为了电绝缘，配合插入式连接器104具有电绝缘的第二壳体152和电绝缘的接触保护盖154。接触保护盖154形成为使得在第二壳体和接触保护盖之间，对于直径大于限定值的物体，防止接近导电配合接触元件146。
如果规定至少在敏感区域120中的温度传感器112从接触保护元件116的光滑外表面略微突出，则在插入状态下将温度传感器压在导电配合接触元件146的内表面上。因此确保了特别紧密的热接触，并且温度传感器112可以对由虚线标出的关键区域150中的过热特别迅速且可靠地做出响应。
图7至10示出了如何通过使用接触保护元件116的不同变型来修改原本未经修改的插入式连接器100的温度检测功能。
为了比较，图7再次示出了参照图1至6阐明的布置。
如图8所示，温度传感器还可以布置成更靠近接触保护元件116的基部区域124处，以便能够监测电流轨附近的温度。
此外，还可以规定，温度传感器在中央穿过接触保护元件116，从而可以以这种方式一方面实现对称温度检测且另一方面机械地保护温度传感器。
最后，每个所示的接触保护元件116(优选地如图8所示)也可以简单地在没有温度传感器112的情况下使用。图10中示出了这种变型。
通过使用不止一个温度传感器112或具有一个以上敏感区域120的传感器，图7至9所示的所有变型也可以彼此组合。
图11再次以透视图示出了处于插入状态的本发明的插入式连接器100。
在图12中，示出了插入式连接器元件102的接触保护功能。如图所示，测试探针114不能刺入接触保护元件116与壳体136之间的自由空间中和接触导电部件，即插座触头134。
同样，如图13所示，第二壳体152与接触保护盖154的相互作用防止测试探针114(且因此直径比测试探针大的所有物体)接触导电配合接触元件146。
综上所述，根据本发明的示例性方面，通过接触部件的新布置，例如带有具有指保护的12mm圆形触头，即使在热点附近，也可以将温度传感器与安装空间无关地且灵活地定位。关于触头布局，传感器布置在接触保护元件中于最佳位置处。根据安装位置，通过插入过程或当组装接触保护时，会产生传感器在测量表面上的必要接触压力。传感器的连接线也可以可靠地安装在接触保护元件中并引出。通过该解决方案，hv插入式连接器中的温度测量变得更加准确且更灵活。
还应当注意，尽管在上面的描述中始终以圆形触头为例进行描述，但当然也可以根据本发明的原理设计其他触头的横截面以及多个触头。
附图标记列表
100、200插入式连接器
102、202插入式连接器元件
104、204配合插入式连接器元件
206叶片触头
108、208接触区域
110、210弹簧加载接触元件
112、212a、212b温度传感器
114、214测试探针
116接触保护元件
118接触保护元件的主体
120敏感区域
122连接线
124基部区域
126闩锁凸耳
128闩锁凹槽
130凸缘
132电流轨
134插座触头；接触元件
136(第一)壳体
138接触主体
140弹簧触头
142挠性舌片
144接触区域
146配合接触元件
148插入方向
150关键区域
152配合插入式连接器壳体；第二壳体
154接触保护盖
1.一种插入式连接器元件，用于可拆卸地电接触配合插入式连接器元件(104)，其中，所述插入式连接器元件(102)包括：
至少一个导电接触元件(134)，
壳体(136)，
接触保护元件(116)，其设置成使得在壳体(136)和接触保护元件(116)之间，对于直径大于限定值的物体，防止接近导电接触元件(134)，以及
至少一个温度传感器(112)，其至少部分地容纳在接触保护元件(116)内，并且可被操作成测量导电接触元件(134)的温度。
2.根据权利要求1所述的插入式连接器元件，其中，所述至少一个温度传感器(112)布置成使得其检测所述导电接触元件(134)在接触区域(144)中的温度，在接触区域(144)中，导电接触元件(134)可通过所述配合插入式连接器元件(104)的导电配合接触元件(146)进行电接触。
3.根据权利要求1或2所述的插入式连接器元件，其中，所述壳体(136)具有基本圆柱形内表面，所述导电接触元件(134)设置在该内表面处，并且其中，所述导电接触元件(134)至少部分地包围所述接触保护元件(116)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的插入式连接器元件，其中，所述接触保护元件(116)具有柱状结构，并且所述温度传感器(112)布置在所述接触保护元件(116)的外壁处。
5.根据前述权利要求中任一项所述的插入式连接器元件，其中，所述接触保护元件(116)具有柱状结构，并且所述温度传感器(112)布置在所述接触保护元件(116)的内部。
6.根据前述权利要求中任一项所述的插入式连接器元件，其中，所述导电接触元件(134)包括圆柱形主体(138)和用于弹簧加载地接触所述导电配合接触元件(146)的弹簧触头(140)。
7.根据权利要求6所述的插入式连接器元件，其中，所述弹簧触头(140)具有基本环状形状，并且包括大量双向紧固的挠性舌片(142)，所述挠性舌片在其中心沿径向向内弯曲以接触所述导电配合接触元件(146)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的插入式连接器元件，其中，所述至少一个温度传感器(112)的电连接线(122)穿过所述接触保护元件(116)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的插入式连接器元件，其中，所述接触保护元件(116)被实施为压入到所述导电接触元件(134)中的电绝缘合成部件。
10.一种插入式连接器，包括根据前述权利要求中任一项所述的插入式连接器元件(102)和相关的配合插入式连接器元件(104)。
11.根据权利要求10所述的插入式连接器，其中，所述配合插入式连接器元件(104)具有带有圆柱形接触区域的导电配合接触元件(146)，并且其中，在所述插入式连接器(100)的插入状态下，所述导电配合接触元件(146)的接触区域包围所述接触保护元件(116)。
12.根据权利要求10或11所述的插入式连接器，其中，在所述插入式连接器(100)的插入状态下，所述至少一个温度传感器(112)压入到所述导电配合接触元件(146)中。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的插入式连接器，其中，所述配合插入式连接器元件(104)还包括第二壳体(152)和接触保护盖(154)，并且其中，所述接触保护盖(154)设置成使得在第二壳体(152)和接触保护盖(154)之间，对于直径大于限定值的物体，防止接近所述导电配合接触元件(146)。
14.根据权利要求11和13所述的插入式连接器，其中，所述接触保护盖(154)由基本环形的电绝缘合成部件形成，所述电绝缘合成部件布置在所述导电配合接触元件(146)的前侧端部区域上。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的插入式连接器，其中，所述插入式连接器(100)被实施为用于电动车辆的高压插入式连接器。
技术总结