WO2017190828A1 - Hochvoltverbinder - Google Patents

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Willem Blakborn
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    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a high-voltage connector for the detachable electrical connection of high-voltage components, in particular of an electric drive system of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a high-voltage connector with a high-voltage connector according to the invention.
  • High-voltage components are understood in particular to mean the devices and units of an electric drive system of a motor vehicle (hybrid drive, hybrid, electric or fuel cell vehicle).
  • High-voltage voltages are understood to mean voltages of at least 60 V DC or 30 V AC.
  • VDE German Association of Electrical Engineering
  • VDE 0470 European standards, such as IEC / EN 61032 prescribed that the contact elements on
  • test finger Protection against contact by a human finger must be protected.
  • a so-called test finger is provided which is intended to simulate a human fingertip with a prescribed test force against sections or openings of the plug element, via which the contact elements are accessible without being in contact with current-carrying sections of the contact elements may come.
  • a plurality of plug elements are known in which a contact of the contact elements is to be prevented in various ways.
  • the contact elements themselves can be provided with contact protection bodies or be concealed by means of movable contact protection devices in an open state of the plug connectors in such a way that they correspond to the corresponding standards or regulations for the contactor contactor.
  • the movable contact devices are retracted so that the contact elements of counter contact elements can be contacted.
  • a connector for high voltage applications with a housing is known, are formed on the electrically insulating walls, which extend beyond the top and side edges of the housing held flat pin so far that a human finger the edges of the
  • Walls should be able to touch without touching contact with the flat pin.
  • the contact arrangement comprises at least one annular contact element; a first inner protection member disposed within the contact member and protruding from the contact member; and a first outer protective element, which surrounds the contact element at least partially and protrudes with respect to the contact element, wherein the first inner protective element and the first outer protective element form a contact protection for the contact element.
  • High-voltage connector for the electrical connection of high-voltage components, in particular an electric drive system of a motor vehicle, with a first connector and a second connector, wherein the high-voltage connector has a contact arrangement and a counter contact arrangement corresponding to the contact arrangement, wherein the contact arrangement or the mating contact arrangement a contact element or a counter contact element corresponding to the contact element; a first or a second inner
  • Protective element which is arranged within the contact element or the mating contact element and protrudes with respect to the contact element or the mating contact element; and a first and a second outer protective element, which at least partially surrounds the contact element or the mating contact element and projects with respect to the contact element or the mating contact element, wherein the first and the second inner protection element and the first and the second outer protection element the first and second connectors are hideable together.
  • the underlying realization of the present invention is to form the contact element annular and thus to increase the surface of the contact element and at the same time not to exceed a maximum distance between the contact element and the protective element, such that a test finger can not touch the contact element.
  • the contact element has a relative to a longitudinal axis of the high volt connector obliquely formed contact surface. By tilting or bending the contact surface, its surface can be further increased without increasing the distance between the contact protection and the contact element.
  • the surface of the contact element can be provided with a suitable profile, such that the contact element and a connected mating contact element of a second connector deform favorably under the influence of temperature.
  • the longitudinal axis in an extended connector extends in the direction of the connectors to be displayed.
  • an angle connector on two longitudinal axes which include a 90 ° angle as a rule.
  • the contact element is designed as a round or ball contact or as a cone or conical contact.
  • the term round contact includes, in particular, round-like shapes such as elliptical shapes or parabolic shapes.
  • the connector is threaded to bolt the connector to another connector to be connected.
  • a screw connection is particularly robust and durable and particularly advantageous if the plug connection finally opened or closed by trained personnel for maintenance or assembly purposes.
  • the thread is formed outside a sealed region of the connector.
  • the thread is formed outside a sealed region of the connector.
  • a connector according to the invention comprises a spring, in particular a spiral spring or a leaf spring.
  • the spring is set up to act on the contact arrangement with a biasing force in the direction of a mating contact arrangement to be contacted of a second connector. This ensures that a contact force acts on the contact element and / or the counter contact element in the plugged state of the connector according to the invention.
  • the contact pressure further favors the temperature-dependent surface deformation of the contact element or of the mating contact element 202.
  • the connector according to the invention has an HV monitoring circuit, which is arranged to disconnect the contact arrangement from a voltage source before disconnecting the contact arrangement with a counter contact arrangement of a second connector corresponding to the contact arrangement.
  • HV monitoring circuits are also referred to in professional circles as a high-voltage interlock loop system (HVIL).
  • HVIL high-voltage interlock loop system
  • the contact protection on ceramic and / or plastic in particular polyamide and / or polybutylene terephthalate.
  • the first inner protective element is formed in two parts.
  • the protective element has an upper contact protection cap and a lower pin.
  • the first inner protective element can be built particularly advantageous in terms of its material properties. For example, it is possible to choose a material with a low thermal expansion giving the material a particularly stable stability, whereas a particularly insulating material can be used for the contact protection cap.
  • the contact element on aluminum and / or copper have particularly favorable electrical properties. Furthermore, aluminum and copper ensure particularly positive deformation properties of a contact element or mating contact element 202 under the influence of temperature.
  • the outer protective element has a partial circumferential protective wall.
  • a comprehensive protective wall interrupted so that it is partially formed. Decisive here is that the interruption does not exceed a maximum distance between the contact protection, so that a test finger can still not touch the contact element.
  • this embodiment is particularly advantageous for angle connector, in which an angle connection can be made particularly simple.
  • Protective wall at least one protective pin or at least a receptacle for a protective pin.
  • a first or second connector can be kept particularly simple in a second or first connector of an angle connector.
  • the connector is designed as a multipolar, in particular as a two-pin connector.
  • Fig. 1 shows a sectional view of an embodiment of an HV connector according to the invention
  • Fig. 2 shows a perspective view of an embodiment of a connector according to the invention
  • Fig. 3 shows a perspective view of an embodiment of a connector according to the invention
  • Fig. 4 shows a plan view of an embodiment of a connector according to the invention
  • FIG. 1 shows an inventive HV plug-in connection with a first connector, which is designed as an aggregate connection, and with a second connector, which is designed as a cable connection.
  • the name of the elements of the first connector or the counter-elements of the second connector can be reversed.
  • the first connector 100 has two contact arrangements or two contact poles each with a contact element 102, in each case a first inner protection element 104 and in each case a first outer protection element 108.
  • the second connector 200 has two mating contact arrangements corresponding to the contact arrangement.
  • the mating contact arrangement each comprises a mating contact element 202 as well as a respective second outer protective element 217 and a second inner protective element 216.
  • the contact elements 102 and the mating contact elements 202 are formed as end contacts.
  • Forehead contact means that an electrical contact between two end faces is made.
  • the contact arrangement of the first connector 100 has an insulating part 103 with a contact arrangement with an annular contact element 102.
  • the contact element 102 has curved contact surfaces and is designed as a round contact.
  • the contact surface of the contact element 102 is further chamfered, whereby the contact surface is increased with the same space. Increasing the contact surface reduces the transmitted current density per unit area on the contact surface. Consequently, the heating of the contact element 102 during power transmission is less.
  • the first inner protective element 104 is formed within the annular contact element 102 of the first connector 100.
  • the first inner protection element 104 has a pin 107 on which the cap 106 is formed.
  • the pin 107 may for example be made of a conductive material, in particular metal, whereas the cap 106 is made of non-conductive material.
  • the first outer protective element 108 is formed outside the annular contact element 102, bordering the annular contact element.
  • the first inner protective element 104 and the first outer protective element 108 are arranged concentrically to one another and together form a contact protection for the contact element 102.
  • the distance between the inner and the outer protective element 104, 108 must not exceed a maximum distance, so that a test finger or a finger of a user can not touch the contact surface of the contact element 102.
  • the maximum distance between the outer protective element 108 and the inner protective element 104 depends on the height of the projection of the outer protective element 108 and the inner protective element 104 relative to the contact element 102.
  • the annular contact element 102 is contacted with a mating contact element.
  • the mating contact element 202 has contact surfaces corresponding to the contact element 102. Accordingly, the contact surfaces of the mating contact element 202 are also rounded, bent and quenched.
  • the first inner protective element 216 has a second inner cylindrical protective element 216 which is arranged corresponding to the first inner protective element 104 of the first connector 100 in such a way that the second cylindrical inner protective element 216 of the second connector 200 is in the inserted state Protective element 104 of the first connector 100 receives in it.
  • the second inner protective element 216 is surrounded by the mating contact element 202.
  • a second outer protective element 217 is arranged, which partially surrounds the mating contact element 202.
  • the second outer protective element 217 of the second connector 200 is formed corresponding to the first outer protective element 108 of the first connector such that the second outer protective element 217 partially surrounds the first outer protective element 108.
  • the second outer protection element 217, the first outer protection element 108, the mating contact element 202, the contact element 102, the second inner protection element 216 and the first inner protection element 104 are arranged concentrically with each other.
  • the second connector 200 has a spring 208, which is designed as a compression spring on.
  • the spring 208 is in an annular recess of a flange 206 is inserted and is connected via this with the insulating part 204 of the second connector 200.
  • the spring 208 exerts a pressure force on the flange 206 in the direction of the first connector 100, so that the mating contact element 202 is pressed against the contact element 102.
  • the second connector 200 has a guide 213 and a stop 212 for the flange 206 so that the flange 206 is guided linearly in the second connector 200 along a longitudinal axis L and from the stop 212 against slipping out of the guide 212 is secured.
  • FIG. 2 shows a first connector 100 according to FIG. 1 in a perspective view. It can be seen in FIG. 2 that the first outer protective element 108 is only partially formed.
  • the first outer protective element 108 is designed as a partially circumferential wall with two protective pins 118 between ends of the partially circumferential wall. In angular connectors, the partially circumferential wall of the first outer protective element 108 ensures a particularly compact and simple design.
  • the insulating part 103 is screwed to the housing 110 of the first connector 100 via three screws 116. Between the contact arrangements of the first connector 100, a guide 120 is formed, which is adapted to guide the first connector 100 and the second connector 200 during a plug movement.
  • the guide 120 of the first connector 100 is designed to correspond to a guide 222 of the second connector 200.
  • an HVIL contact chamber 122 is formed inside the guide 120 of the first connector 100.
  • FIG. 2 shows that the housing 110 of the first connector 100 has an approximately elliptical wall.
  • the elliptical wall may optionally be provided with a sealant (not shown).
  • the inner region of the approximately elliptical wall will be referred to below as sealing region.
  • a base 114 is formed outside the sealing area.
  • the socket 114 has a threaded bore at which the first connector 100 can be bolted to a corresponding second connector 200.
  • FIG. 3 shows the screw 230 which screws the first connector to the second connector via the socket 114.
  • a cable connection is indicated schematically in FIG.
  • FIG. 4 also shows a secondary fuse 220 which secures cable assemblies, for example cable contacts and / or insulating parts in the housing, against accidental pulling out.
  • a corresponding to the screw 230 bore with a thread is indicated schematically.
  • the second connector 200 also has a partially circumferential second outer protection element 217.
  • the second partial outer protective member 217 is supported by two seats 218 adapted to receive the guard pins 118 of a first connector.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Verbinder (100; 200) für eine Hochvolt-Steckverbindung (10) zur elektrischen Verbindung von Hochvoltkomponenten, insbesondere eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, welcher wenigstens eine elektrische Kontaktanordnung aufweist, wobei die Kontaktanordnung - wenigstens ein ringförmiges Kontaktelement (102); - ein erstes inneres Schutzelement (104), welches innerhalb des Kontaktelementes angeordnet ist und gegenüber dem Kontaktelement (102) hervorsteht; und - ein erstes äußeres Schutzelement (108), welches das Kontaktelement (102) wenigstens teilweise umrandet und gegenüber dem Kontaktelement (102) hervorsteht, aufweist, wobei das erste innere Schutzelement (104) und das erste äußere Schutzelement (108) einen Berührschutz für das Kontaktelement (102) bilden.

Description

Hochvoltverbinder
GEBIET DER ERFINDUNG Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochvoltverbinder zur lösbaren elektrischen Verbindung von Hochvolt- komponenten, insbesondere eines elektrischen Antriebs- Systems eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Hochvolt-Steckverbindung mit einem erfin- dungsgemäßen Hochvoltverbinder.
Unter Hochvoltkomponenten werden insbesondere die Geräte und Aggregate eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs (Hybridantrieb, Hybrid-, Elektro- oder Brennstoffzellenfahrzeug) verstanden.
Unter Hochvolt-Spannungen werden Spannungen von mindestens 60 V Gleichspannung oder 30 V Wechselspannung verstanden.
Im Folgenden steht HV für „hochvolt" .
TECHNISCHER HINTERGRUND Bei ganz oder teilweise durch elektrischen Strom angetriebenen Elektro- bzw. Hybridfahrzeugen werden sehr große Ströme und/oder Spannungen über die Steckerelemente und somit die darin verbauten Steckkontakte übertragen.
Wegen der hohen Ströme und/oder Spannungen werden besonders hohe Sicherheitsanforderungen an die Steckerelemente gestellt. So ist beispielsweise nach den Normen des deutschen Verbandes der Elektrotechnik (VDE) , wie z.B. der VDE 0470 bzw. europäischen Normen, wie z.B. IEC/EN 61032 vorgeschrieben, dass die Kontaktelemente auf
Schutz gegen Berührung durch einen menschlichen Finger geschützt sein müssen. Für eine entsprechende Prüfung ist ein sogenannter Prüffinger vorgesehen, der eine menschliche Fingerkuppe simulieren soll mit einer vorgeschriebenen Prüfkraft gegen Abschnitte bzw. Öffnungen des Steckerelements gedrückt wird, über welche die Kontaktelemente zugänglich sind, ohne dass er dabei mit stromführenden Abschnitten der Kontaktelemente in Berüh- rung kommen darf.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Steckerelementen bekannt, bei denen eine Berührung der Kontaktelemente auf verschiedene Arten und Weisen verhin- dert werden soll. So können die Kontaktelemente selber mit Berührschutzkörpern versehen oder mit Hilfe beweglicher Berührschutzeinrichtungen in einem offenen Zustand der Steckverbinder so verborgen sein, dass sie den entsprechenden Normen bzw. Vorschriften für den Berühr- schütz entsprechen. In einem Endsteckzustand der Steckverbinder sind die beweglichen Berührungseinrichtungen zurückgezogen, damit die Kontaktelemente von Gegenkon- taktelementen kontaktiert werden können. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2010 035 943 AI ein Steckverbinder für Hochspannungsanwendungen mit einem Gehäuse bekannt, an dem elektrisch isolierende Wände ausgeformt sind, welche die Ober- und Seitenkanten eines vom Gehäuse gehaltenen Flachsteckerstifts soweit überragen, dass ein menschlicher Finger die Kanten der
Wände berühren können soll, ohne berührenden Kontakt mit dem Flachsteckerstift zu erlangen.
Aufgrund der einzuhaltenden Maximalabstände zwischen den Kontaktoberflächen und dem Berührschutz weisen die Kon- taktoberflachen eines Steckverbinders häufig nur eine kleine Oberfläche auf. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf die Temperaturverteilung in einer HV-Steckverbindung aus .
Dies ist ein Zustand, den es zu verbessern gilt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte HV-Steckverbindung anzugeben .
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen HV- Steckverbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch eine HV-Steckverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:
- Verbinder für eine Hochvolt-Steckverbindung zur
elektrischen Verbindung von Hochvoltkomponenten, insbesondere eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, welcher wenigstens eine elektrische Kontakt- anordnung aufweist, wobei die Kontaktanordnung wenigstens ein ringförmiges Kontaktelement; ein erstes inneres Schutzelement, welches innerhalb des Kontaktelementes angeordnet ist und gegenüber dem Kontaktelement hervorsteht; und ein erstes äußeres Schutzelement, wel- ches das Kontaktelement wenigstens teilweise umrandet und gegenüber dem Kontaktelement hervorsteht, aufweist, wobei das erste innere Schutzelement und das erste äußere Schutzelement einen Berührschutz für das Kontaktelement bilden. - Hochvolt-Steckverbindung zur elektrischen Verbindung von Hochvoltkomponenten, insbesondere eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Verbinder sowie mit einem zweiten Verbinder, wo- bei die Hochvolt-Steckverbindung eine Kontaktanordnung und eine zu der Kontaktanordnung korrespondierende Ge- genkontaktanordnung aufweist, wobei die Kontaktanordnung bzw. die Gegenkontaktanordnung ein Kontaktelement bzw. ein zu dem Kontaktelement korrespondierendes Ge- genkontaktelement ; ein erstes bzw. ein zweites inneres
Schutzelement, welches innerhalb des Kontaktelementes bzw. des Gegenkontaktelementes angeordnet ist und gegenüber dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement hervorsteht; und ein ersten bzw. ein zweites äußeres Schutzelement, welches das Kontaktelement bzw. das Gegenkontaktelement wenigstens teilweise umrandet und gegenüber dem Kontaktelement bzw. dem Gegenkontaktelement hervorsteht, aufweisen, wobei das erste und das zweite innere Schutzelement sowie das erste und das zweite äu- ßere Schutzelement des ersten sowie zweiten Verbinders miteinander versteckbar sind.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, das Kontaktelement ringförmig auszubilden und somit die Oberfläche von dem Kontaktelement zu erhöhen und zugleich einen maximalen Abstand zwischen dem Kontaktelement und dem Schutzelement nicht zu überschreiten, derart dass ein Prüffinger das Kontaktelement nicht berühren kann. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kontaktelement eine bezüglich einer Längsachse der Hoch- volt-Steckverbindung schräg ausgebildete Kontaktoberfläche auf. Durch ein Schrägstellen oder Biegen der Kontaktoberfläche kann dessen Oberfläche weiter vergrößert werden, ohne dabei den Abstand zwischen dem Berührschutz und dem Kontak- telement zu vergrößern.
Des Weiteren kann die Oberfläche des Kontaktelementes mit einem geeigneten Profil versehen werden, derart dass sich das Kontaktelement sowie ein verbundenes Gegenkontaktelement eines zweiten Verbinders unter Temperatureinfluss günstig verformen.
Versuche haben ergeben, dass sich bei einer geeigneten Oberflächenbeschaffenheit des Kontaktelementes bzw. des Gegen- kontaktelementes deren Oberflächen aneinander anformen, wodurch der Kontakt zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement verbessert wird.
Die Längsachse in einem gestreckten Steckverbinder verläuft in Richtung der darzustellenden Steckverbindungen. Dagegen weist ein Winkelsteckverbinder zwei Längsachsen auf, welche im Regelfall einen 90° Winkel einschließen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines er- findungsgemäßen Steckverbinders ist das Kontaktelement als Rund- bzw. Kugelkontakt oder als Konus- bzw. Kegelkontakt ausgebildet. Von dem Begriff Rundkontakt sind insbesondere auch rund-ähnliche Formen wie elliptische Formen oder Parabel-Formen umfasst .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Verbinder ein Gewinde auf, um den Verbinder mit einem weiteren, zu verbindenden Verbinder zu verschrauben. Eine Schraubverbindung ist besonders robust sowie langlebig und insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Steckverbindung aus- schließlich von geschultem Fachpersonal zu Wartungs- oder Montagezwecken geöffnet bzw. geschlossen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gewinde au- ßerhalb eines abgedichteten Bereichs des Verbinders ausgebildet. Somit entfällt eine erforderliche Abdichtung des Gewindes bzw. der Schraubverbindung in dem Gewinde.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßer Verbinder eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder oder eine Blattfeder, auf. Die Feder ist eingerichtet, die Kontaktanordnung mit einer Vorspannkraft in Richtung einer zu kontaktierenden Gegenkontaktanordnung ei- nes zweiten Verbinders zu beaufschlagen. Hierdurch ist sichergestellt, dass auf das Kontaktelement und/oder das Ge- genkontaktelement in gestecktem Zustand des erfindungsgemäßen Verbinders eine Anpresskraft wirkt. Die Anpresskraft begünstigt weiter die temperaturabhängige Oberflächenverfor- mung des Kontaktelementes bzw. des Gegenkontaktelements 202.
Des Weiteren schafft die Feder einen Toleranzausgleich für toleranzbehaftete Bauteile. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erfindungsgemäße Verbinder einen HV-Überwachungskreis auf, welcher eingerichtet ist, vor einem Trennen der Kontaktanordnung mit einer zu der Kontaktanordnung korrespondierenden Gegenkontaktanordnung eines zweiten Verbinders die Kontaktanordnung von einer Spannungsquelle zu trennen. Derartige HV-Überwachungskreise werden in Fachkreisen auch als High-Voltage-Interlock-Loop-System (HVIL) bezeichnet. Derartige Systeme sollen die Verletzungsgefahr für einen Benutzer weiter reduzieren, indem vor einem Trennen der Kontaktanord- nung zumindest die Verbindung zu einer Spannungsquelle un- terbrochen wird oder eine Entladung der Kontaktanordnung bzw. Gegenkontaktanordnung gewährleistet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Berührschutz Keramik und/oder Kunststoff, insbesondere Polyamid und/oder Polybutylenterephthalat auf .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste innere Schutzelement zweiteilig ausgebildet. Das erste innere
Schutzelement weist insbesondere eine obere Berührschutzkap- pe sowie einen unteren Zapfen auf. Auf diese Weise lässt sich das erste innere Schutzelement besonders vorteilhaft hinsichtlich seiner Materialeigenschaften aufbauen. So lässt sich für den Zapfen ein besonders Stabilität gebendes Mate- rial mit einer geringen Wärmeausdehnung wählen, wohingegen für die Berührschutzkappe ein besonders isolierendes Material verwendet werden kann.
Grundsätzlich sind nahezu sämtliche temperaturbeständigen, nicht leitenden Materialien für eine Berührschutzkappe geeignet .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kontaktelement Aluminium und/oder Kupfer auf . Aluminium und Kupfer weisen besonders günstige elektrische Eigenschaften auf . Des Weiteren gewährleisten Aluminium und Kupfer besonders positive Verformungseigenschaften eines Kontaktelements oder Gegenkontaktelements 202 unter Tempera- tureinfluss .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das äußere Schutzelement eine teilumf ngliche Schutzwandung auf. Somit kann der Bauraum eines erfindungsgemäßen Steckverbinders reduziert werden, sofern dies erfor- derlich ist. Hierfür wird eine umfängliche Schutzwandung derart unterbrochen, dass diese teilumfänglich ausgebildet ist. Maßgeblich hierbei ist, dass die Unterbrechung einen maximalen Abstand zwischen dem Berührschutz nicht überschreitet, derart dass ein Prüffinger das Kontaktelement auch weiterhin nicht berühren kann.
Zudem ist diese Ausführungsform besonders für Winkel Steckverbinder vorteilhaft, in dem eine WinkelVerbindung besonders einfach hergestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das äußere Schutzelement zwischen Enden der
Schutzwandung wenigstens einen Schutzstift bzw. wenigstens eine Aufnahme für einen Schutzstift auf.
Auf diese Weise kann ein erster bzw. zweiter Verbinder in einem zweiten bzw. ersten Verbinder einer Winkelsteckverbindung besonders einfach gehalten werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verbinder als mehrpoliger, insbesondere als zwei-poliger Steckverbinder ausgebildet. Durch eine geeignete Wahl der Anzahl der Pole ist ein kompakter Bauraum bzw. ein ausreichendes Stromübertragungsvolumen gewährleistet .
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementie- rungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte
Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Aus- führungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen. INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1 zeigt eine Schnittsicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen HV-Steckverbindung;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbinders;
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbinders;
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbinders ;
Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt .
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße HV-Steckverbindungen mit einem ersten Verbinder, welcher als Aggregatanschluss ausgebildet ist, und mit einem zweiten Verbinder, welcher als Ka- belanschluss ausgebildet ist.
Aus dem Folgenden ergibt sich, dass die Benennung des ersten bzw. des zweiten Verbinders auch vertauscht werden kann.
Insbesondere kann auch die Bezeichnung der Elemente des ersten Verbinders bzw. der Gegenelemente des zweiten Verbinders vertauscht werden.
Der erste Verbinder 100 weist zwei Kontaktanordnungen bzw. zwei Kontaktpole mit einem jeweils einem Kontaktelement 102, jeweils einem ersten inneren Schutzelement 104 und jeweils einem ersten äußeren Schutzelement 108 auf. Der zweite Verbinder 200 weist zwei Gegenkontaktanordnungen, welche zu der Kontaktanordnung korrespondierend ausgebildet ist, auf. Die Gegenkontaktanordnung umfasst jeweils ein Gegenkontaktele- ment 202 sowie jeweils ein zweites äußeres Schutzelement 217 sowie ein zweites inneres Schutzelement 216.
Zur Vereinfachung wird im Folgenden lediglich auf eine Kontaktanordnung bzw. eine Gegenkontaktanordnung Bezug genommen, obgleich eine zweipolige Steckverbindung dargestellt ist. In den dargestellten Ausführungsformen sind die Kontaktelemente 102 und die Gegenkontaktelemente 202 als Stirnkontakte ausgebildet. Stirnkontakt bedeutet, dass ein elektrischer Kontakt zwischen zwei Stirnseiten hergestellt wird. Die Kontaktanordnung des ersten Verbinders 100 weist ein Isolierteil 103 mit einer Kontaktanordnung mit einem ringförmigen Kontaktelement 102 auf. Das Kontaktelement 102 weist, gebogene Kontaktoberflächen auf und ist als Rundkon- takt ausgebildet. Die Kontaktoberfläche des Kontaktelements 102 ist ferner abgeschrägt, wodurch die Kontaktoberfläche bei gleich bleibendem Bauraum vergrößert wird. Eine Erhöhung der Kontaktoberfläche verringert die übertragene Stromdichte pro Flächeneinheit auf der Kontaktoberfläche. Folglich fällt die Erwärmung des Kontaktelements 102 während der Stromübertragung geringer aus .
Innerhalb des ringförmigen Kontaktelements 102 des ersten Verbinders 100 ist das erste innere Schutzelement 104 ausge- bildet. Das erste innere Schutzelement 104 weist einen Zapfen 107 auf, auf welchem die Kappe 106 ausgebildet ist. Der Zapfen 107 kann beispielsweise aus einem leitfähigen Material, insbesondere Metall, gefertigt sein, wohingegen die Kappe 106 aus nicht leitendem Material gefertigt ist.
Außerhalb des ringförmigen Kontaktelements 102, das ringförmige Kontaktelement umrandend, ist das erste äußere Schutzelement 108 ausgebildet. Das erste innere Schutzelement 104 und das erste äußere Schutzelement 108 sind konzentrisch zu- einander angeordnet und bilden zusammen einen Berührschutz für das Kontaktelement 102. Der Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Schutzelement 104, 108 darf einen maximalen Abstand nicht überschreiten, so dass ein Prüffinger bzw. ein Finger eines Benutzers die Kontaktoberfläche des Kontaktele- ments 102 nicht berühren kann. Dabei hängt der maximale Abstand zwischen dem äußeren Schutzelement 108 und dem inneren Schutzelement 104 von der Höhe des Überstandes des äußeren Schutzelements 108 und des inneren Schutzelements 104 gegenüber dem Kontaktelement 102 ab. Das heißt, umso höher das äußere Schutzelement 108 und das innere Schutzelement 104 gegenüber dem Kontaktelement 102 hervorstehen, umso größer ist der zulässige maximale Abstand zwischen dem äußeren Schutzelement 108 und dem inneren Schutzelement 104. In Figur 1 ist das ringförmige Kontaktelement 102 mit einem Gegenkontaktelement kontaktiert. Das Gegenkontaktelement 202 weist zu dem Kontaktelement 102 korrespondierende Kontaktoberflächen auf. Dementsprechend sind die Kontaktoberflächen des Gegenkontaktelements 202 ebenfalls abgerundet, gebogen und abgeschreckt. Der zweite Verbinder 200 in Figur 1 weist ein zweites inneres, zylinderförmiges Schutzelement 216 auf, welches zu dem ersten inneren Schutzelement 104 des ersten Verbinders 100 dahingehend korrespondierend angeordnet ist, dass das zweite zylinderförmige innere Schutzelement 216 des zweiten Verbinders 200 in gestecktem Zustand das erste innere Schutzelement 104 des erste Verbinders 100 in sich aufnimmt. Das zweite innere Schutzelement 216 ist von dem Gegenkontaktelement 202 umrandet. Des Weiteren ist in dem zweiten Verbinder 200 ein zweites äußeres Schutzelement 217 eingerichtet, welches das Gegenkontaktelement 202 teilweise umrandet. Das zweite äußere Schutzelement 217 des zweite Verbinders 200 ist zu dem ersten äußeren Schutzelement 108 des ersten Verbinders dahinge- hend korrespondierend ausgebildet, dass das zweite äußere Schutzelement 217 das erste äußere Schutzelement 108 teilweise umrandet. Somit sind in der in Figur 1 dargestellten HV-Steckverbindung das zweite äußere Schutzelement 217, das erste äußere Schutzelement 108, das Gegenkontaktelement 202, das Kontaktelement 102, das zweite innere Schutzelement 216 sowie das erste innere Schutzelement 104 konzentrisch zueinander angeordnet .
Ferner weist der zweite Verbinder 200 eine Feder 208, welche als Druckfeder ausgebildet ist, auf. Die Feder 208 ist in eine ringförmige Ausnehmung eines Flanschs 206 eingesetzt und ist über diesen mit dem Isolierteil 204 des zweiten Verbinders 200 verbunden. Auf diese Weise übt die Feder 208 über den Flansch 206 eine Druckkraft in Richtung des ersten Verbinders 100 aus, so dass das Gegenkontaktelement 202 an das Kontaktelement 102 gedrückt wird. Des Weiteren weist der zweite Verbinder 200 eine Führung 213 sowie einen Anschlag 212 für den Flansch 206 auf, so das der Flansch 206 linear in dem zweite Verbinder 200 entlang einer Längsachse L ge- führt wird und von dem Anschlag 212 gegen ein Herausrutschen aus der Führung 212 gesichert ist. Der Flansch 206 ist über eine Bohrung, welche mittig in dem Flansch 206 ausgebildet ist, auf die Führung 212 aufgesetzt. Zudem ist zwischen dem Flansch 206 und dem Gehäuse 214 des zweiten Verbinders 200 eine Dämpfung 210 ausgebildet. Die Dämpfung 210 kann beispielsweise aus hitzebeständigem Gummi oder Kunststoff gefertigt sein. Die Figur 2 zeigt einen ersten Verbinder 100 gemäß Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht. In Figur 2 ist ersichtlich, dass das erste äußere Schutzelement 108 lediglich teilumf nglich ausgebildet ist. Das erste äußere Schutzelement 108 ist als teilumfängliche Wandung mit zwei Schutz - stiften 118 zwischen Enden der teilumfänglichen Wandung ausgebildet. Bei Winkelsteckverbindern gewährleistet die teilumfängliche Wandung des ersten äußeren Schutzelementes 108 eine besonders kompakte und einfache Bauform. Dabei sind die Enden der teilumfänglichen Wandung derart zu den Schutzstif- ten 118 benachbart, dass ein maximaler Abstand zwischen einem Ende der teilumfängliche Wandung und einem nächstgelegenen Schutzstift 118 nicht unterschritten wird. Dementsprechend ist auch der maximal zulässige Abstand zwischen den Schutzstiften 118 nicht zu überschreiten. Diesbezüglich kön- nen beliebig viele Schutzstifte 118 vorgesehen sein. Das Isolierteil 103 ist über drei Schrauben 116 mit dem Gehäuse 110 des ersten Verbinders 100 verschraubt. Zwischen den Kontaktanordnungen des ersten Verbinders 100 ist eine Führung 120 ausgebildet, welche eingerichtet ist, den ersten Verbinder 100 bzw. den zweiten Verbinder 200 während einer Steckbewegung zu führen. Die Führung 120 des ersten Verbinders 100 ist zu einer Führung 222 des zweiten Ver- binders 200 korrespondierend ausgebildet. Innerhalb der Führung 120 des ersten Verbinders 100 ist eine HVIL- Kontaktkammer 122, ausgebildet. Die HVI1-Kontaktkämmer 122 bildet zusammen mit einer HVIL-Brücke 224 in dem zweite Verbinder 200 ein HVIL-System.
In Figur 2 ist dargestellt, dass das Gehäuse 110 des ersten Verbinders 100 eine näherungsweise elliptische Wandung aufweist. Die elliptische Wandung kann optional mit einem Dichtungsmittel (nicht dargestellt) versehen sein. Der innere Bereich der näherungsweise elliptischen Wandung sei im Folgenden mit Dichtbereich bezeichnet. Außerhalb des Dichtbereichs ist ein Sockel 114 ausgebildet. Der Sockel 114 weist eine Bohrung mit einem Gewinde auf, an welcher der erste Verbinder 100 mit einem korrespondierenden zweiten Verbinder 200 verschraubt werden kann.
Die Figuren 3 und 4 zeigen einen zweiten Verbinder 200 gemäß Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht sowie in einer Draufsicht. Figur 3 zeigt die Schraube 230 welche den ersten Verbinder mit dem zweiten Verbinder über den Sockel 114 verschraubt. Des Weiteren ist in Figur 3 ein Kabelanschluss schematisch angedeutet. Es versteht sich, dass ein zeri- poliger Verbinder zwei Kabel 232 aufweist, obgleich in Figur 3 lediglich ein Kabel 232 dargestellt ist. In Figur 4 ist ferner eine SekundärSicherung 220 dargestellt, welche Kabelbaugruppen, beispielsweise Kabelkontakte und/oder Isolierteile im Gehäuse, gegen ein versehentliches herausziehen sichert. Zudem ist eine zu der Schraube 230 korrespondierende Bohrung mit einem Gewinde schematisch angedeutet .
Wie in Figur 4 dargestellt ist, weist auch der zweite Verbinder 200 ein teilumfängliches zweites äußeres Schutzele- ment 217 auf. Das zweite teilumfängliche äußere Schutzelement 217 ist von zwei Aufnahmen 218, welche eingerichtet sind, die Schutzstifte 118 eines ersten Verbinders aufzunehmen, auf.
Bezugszeichenliste
10 HV-Steckverbindung
100 erster Verbinder
102 Kontaktelement
103 Isolierteil
104 erstes inneres Schutzelement
106 Kappe
107 Zapfen
108 erstes äußeres Schutzelement
110 Gehäuse
114 Sockel
116 Schrauben
118 Schutzstift
120 Führung
122 HVIL-Kontaktkammer 200 zweiter Verbinder
202 Gegenkontaktelement
204 Isolierteil
206 Flansch
208 Feder
210 Dämpfung
212 Anschlag
213 Führung
214 Gehäuse
216 zweites inneres Schutzelement 217 zweites äußeres Schutzelement
218 Aufnahme
220 Sekundärsicherung
222 Führung
224 HVIL-Brücke
226 Bohrung Halteelement Schraube Kabel
Längsachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verbinder (100; 200) für eine Hochvolt-Steckverbindung (10) zur elektrischen Verbindung von Hochvoltkomponenten, insbesondere eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, welcher wenigstens eine elektrische Kontaktanordnung aufweist, wobei die Kontaktanordnung
- wenigstens ein ringförmiges Kontaktelement (102) ;
- ein erstes inneres Schutzelement (104) , welches innerhalb des Kontaktelementes angeordnet ist und gegenüber dem Kontaktelement (102) hervorsteht; und
- ein erstes äußeres Schutzelement (108) , welches das Kontaktelement (102) wenigstens teilweise umrandet und gegenüber dem Kontaktelement (102) hervorsteht, aufweist, wobei das erste innere Schutzelement (104) und das erste äußere Schutzelement (108) einen Berührschutz für das Kontaktelement (102) bilden.
2. Verbinder (100; 200) nach Anspruch 1, wobei das Kontaktelement (102) eine bezüglich einer Längsachse (L) der Hochvolt-Steckverbindung (10) schräg und/oder gebogene ausgebildete Kontaktoberfläche aufweist.
3. Verbinder (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (102) als Rund- bzw. Kugelkontakt oder als Konus- bzw. Kegelkontakt ausgebildet ist.
4. Verbinder (100; 200) nach einem der vorstehenden. Ansprüche, wobei der Verbinder (100; 200) ein Gewinde aufweist, um den Verbinder (100; 200) mit einem weiteren, zu verbindenden Verbinder (100; 200) zu verschrau- ben.
5. Verbinder (100; 200) nach Anspruch 4, wobei das Gewinde außerhalb eines abgedichteten Bereichs des Verbinders (100; 200) ausgebildet ist.
6. Verbinder (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher eine Feder (208) , insbesondere eine Spiralfeder oder eine Blattfeder, aufweist, welche eingerichtet ist, auf die Kontaktanordnung eine Vorspannkraft in Richtung einer zu kontaktierenden Gegenkon- taktanordnung eines zweiten Verbinders auszuüben.
7. Verbinder (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher einen Hochvolt-Überwachungskreis aufweist, welcher eingerichtet ist, vor einem Trennen der Kontaktanordnung mit einer zu der Kontaktanordnung korrespondierenden Gegenkontaktanordnung eines zweiten Verbinders die Kontaktanordnung von einer Spannungs- quelle zu trennen.
8. Verbinder (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Berührschutz Keramik und/oder Kunststoff, insbesondere Polyamid und/oder Polybutylen- terephthalat , aufweist.
9. Verbinder (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste innere Schutzelement zweiteilig ausgebildet ist und insbesondere eine obere Berührschutzkap- pe (106) sowie einen unteren Zapfen (107) aufweist.
10. Verbinder (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (102) Aluminium und/oder Kupfer aufweist.
11. Verbinder (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder zweite äußere Schutzelement eine teilumfängliche Schutzwandung aufweist.
12. Verbinder (100; 200) nach Anspruch 11, wobei das äußere Schutzelement zwischen Enden der Schutzwandung wenigstens einen Schutzstift (118) bzw. wenigstens eine Aufnahme (218) für einen Schutzstift aufweist.
13. Verbinder (100; 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verbinder (100; 200) als mehrpoliger, insbesondere als zwei -poliger Steckverbinder ausgebildet ist.
14. Hochvolt-Steckverbindung (10) zur elektrischen Verbindung von Hochvoltkomponenten, insbesondere eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Verbinder (100; 200) sowie mit einem zweiten Verbinder (100; 200) , wobei die Hochvolt- Steckverbindung (10) eine Kontaktanordnung und eine zu der Kontaktanordnung korrespondierende Gegenkontaktan- ordnung aufweist, wobei die Kontaktanordnung bzw. die Gegenkontaktanord- nung
- ein Kontaktelement (102) bzw. ein zu dem Kontaktelement (102) korrespondierendes Gegenkontaktelement ; - ein erstes bzw. ein zweites inneres Schutzelement, welches innerhalb des Kontaktelementes bzw. des Ge- genkontaktelementes angeordnet ist und gegenüber dem Kontaktelement (102) bzw. dem Gegenkontaktelement hervorsteht; und
- ein erstes bzw. ein zweites äußeres Schutzelement, welches das Kontaktelement (102) bzw. das Gegenkontaktelement wenigstens teilweise umrandet und gegenüber dem Kontaktelement (102) bzw. dem Gegenkontaktelement hervorsteht, aufweisen, wobei das erste und das zweite innere Schutzelement sowie das erste und das zweite äußere Schutzelement des ersten sowie zweiten Verbinders miteinander versteckbar sind.
Hochvolt-Steckverbindung (10) nach Anspruch 14, wobei die Steckverbindung als Winkelsteckverbindung oder als gestreckte Steckverbindung ausgebildet ist.
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