用于蓄电池组的高电流插接连接器、跳线电缆和插接连接器系统的制作方法

1.本发明基于根据独立权利要求1的前序部分的用于蓄电池组的高电流插接连接器。“蓄电池组”在此应理解为通常布置在架子、货架和/或开关柜中的一组可充电电池。
2.此外，本发明基于跳线电缆，其具有高电流电缆和两个根据权利要求1的在电缆连接侧导电地与其连接(即“连接”在其上)的高电流插接连接器。
3.此外，本发明基于由根据权利要求1的两个高电流插接连接器和至少一个匹配插接连接器构成的插接连接系统。
4.需要这种高电流插接连接器和跳线电缆，以便将多个可充电电池(“蓄电池”)相互串联和/或并联连接成可配置的组(“蓄电池组”)。


背景技术：

5.电池柱、蓄电池柜和蓄电池架在现有技术中是已知的，其中多个电池通过多条跳线电缆彼此并联和/或串联连接，以便使它们的电流强度和输出电压适配各自的要求。
6.文献de 10 2015 105 482 b4和us 2018/0358789 a1描述了这种开关柜或机架的基本结构。
7.文献ep 2 176 901b1示出了一种用于手持式机电工具的蓄电池，其具有多个蓄电电池，这些蓄电电池通过多个电池连接器彼此牢固地电连接。
8.文献de 10 2016 124 501 a1公开了一种用于可配置电池组的电池管理系统。
9.在现有技术中，对这种系统的性能提出了越来越高的要求，即至少在相同电压下要传输越来越高的电流强度。同时，空间需求不应显着增加，即尽可能不改变现有电池柜/电池架的设计。特别是，在此需要避免为未来更强大的系统使用载流能力不足的跳线电缆。
10.德国专利商标局在本技术的优先权申请中检索了以下现有技术：de 10 2015105482b4、de 196 24 662a1、de 10 2011 089 978 a1、us 2018/0358789 a1和ep 2 176 901b1。


技术实现要素：

11.本发明的目的是，提出一种高电流插接连接器，该连接器具有用于识别其载流能力的直观且向下兼容的编码。特别地，向下兼容编码应避免与具有较高载流能力的匹配插接连接器插接，并允许与具有相同或较低载流能力的匹配插接连接器进行插接。
12.所述目的由独立权利要求的相应主题解决。
13.高电流插接连接器具有插接连接器壳体和布置在其中的插座触头。插座触头具有带触头孔的插接区域。高电流插接连接器具有编码以标识其最大载流能力。
14.根据本发明，插座触头在触头孔上具有一个或更多个凹槽，每个凹槽具有设置在其中或至少接合在其中的接触弹簧。
15.接触弹簧的数量决定了高电流插接连接器的载流能力。编码由触头孔的深度形
成。
16.插接连接器系统具有第一高电流插接连接器。第一高电流插接连接器具有两个凹槽和两个接触弹簧。该系统还有第二高电流插接连接器，其只有一个凹槽，且也只有一个接触弹簧。该系统还具有第一匹配插接连接器，该第一匹配插接连接器具有匹配插接连接器壳体和带接触销的销触头。匹配插接连接器壳体具有锁定装置和插接区段，接触销伸入该插接区段中。
17.第一高电流插接连接器的载流能力高于第二高电流插接连接器。第一高电流插接连接器的触头孔比第二高电流插接连接器的触头孔深。
18.第一高电流插接连接器可以与第一匹配插接连接器插接和锁定。然而，第二高电流插接连接器由于其触头孔的较小深度而无法与第一匹配插接连接器完全插接，因此无法锁定。
19.特别地，第一高电流插接连接器的载流能力可以至少对应于第一匹配插接连接器的载流能力。换句话说，第一高电流插接连接器的载流能力可以至少与第一匹配插接连接器的载流能力一样大。
20.此处和下文中，术语“载流能力”表示可通过高电流插接连接器或匹配插接连接器传输的最大允许电流。
21.高电流插接连接器的插座触头的插接区域可以具有基本上中空柱形的基本形状，其中在技术术语中以及此处和下文中称为“触头孔”的中空柱体的柱形空腔对于插接连接器系统的所有高电流插接连接器具有相同的内径。
22.本发明的有利配置在从属权利要求和以下描述中说明。
23.本发明的一个特别的优点在于，该高电流插接连接器能够特别是在超过1000v(“伏特”)的电压下，例如1500v的情况下用于传输超过200a(“安培”)、特别是超过250a、优选超过300a、特别优选超过350a、甚至例如400并且理想情况下甚至更多的电流。
24.本发明的一个特别优点在于，高电流插接连接器向下兼容现有的电池/蓄电池系统，即其可以插入为较低电流强度，例如仅达到200a而设计的系统。
25.本发明的另一个优点在于，如果匹配插接连接器被设计用于与所述高电流插接连接器相同或更低的电流强度，则高电流插接连接器只能通过其插座触头与匹配插接连接器在插接状态下卡锁和/或锁定。为此，匹配插接连接器可以具有锁定装置，特别是具有锁定区段的锁定杆，仅当匹配插接连接器的接触销被足够深地插入到高电流插接连接器的触头孔时，该锁定装置与插接连接器壳体的卡锁元件，特别是与卡锁桥接片接合。在另一个变型中，高电流插接连接器的插接连接器壳体也可以具有锁定装置并且匹配插接连接器壳体可以具有匹配卡锁元件。
26.相反，如果高电流插接连接器仅设计用于比匹配插接连接器更低的电流强度，则插接触头及其在相应插接连接器壳体/匹配插接连接器壳体中的布置防止高电流插接连接器与匹配插接连接器插入和锁定/卡锁。
27.特别地，这是通过载流能力较高的高电流插接连接器的最大插入深度大于载流能力较低的高电流插接连接器的最大插入深度来实现的。这代表特别有利和直观的编码。
28.同时，为更高电流强度设计的高电流插接连接器的增加的插入深度也能够扩大接触面积，即形成更大的接触面，因此也可以在其上传输更高的电流强度。为此，多个呈内周
螺旋弹簧形式的接触弹簧分别布置成与在高电流插接连接器的接触插座的内侧接触面中的周向凹槽接合。
29.一般来说，载流能力较高的高电流插接连接器可以比载流能力较低的高电流插接连接器具有更多的接触弹簧。例如，设计用于比第二高电流插接连接器更高电流强度的第一高电流插接连接器具有两个接触弹簧，而第二高电流插接连接器只有一个接触弹簧。
30.特别地，第一高电流插接连接器的载流能力是第二高电流插接连接器的载流能力的两倍。
31.特别有利的是，专为不同电流强度设计的高电流插接连接器，例如第一高电流插接连接器和第二高电流插接连接器的区别在于其接触插座的触头孔深度和接触弹簧的数量。因此，相同的壳体可用于第一和第二高电流插接连接器。它们的插座触头的区别也仅在于它们的触头孔的深度和接触弹簧接合到其中的布置的周向凹槽的数量。
32.接触弹簧可以优选地是螺旋弹簧环。
33.在数值示例中，与所述编码相关的插接系统可以解释如下：
34.例如，每个接触弹簧可以传输高达200a的电流。
35.此外，那些设计用于更高电流强度的高电流插接连接器的触头孔比那些设计用于更低电流强度的高电流插接连接器的触头孔更深。
36.此外，那些设计用于更高电流强度的高电流插接连接器的插座触头比那些载流能力较低的高电流插接连接器具有更多的接触弹簧。
37.因此，高电流插接连接器的插座触头具有的接触弹簧越多，高电流插接连接器的插座触头可以传输更多的电流，例如，三个接触弹簧高达600a，两个接触弹簧高达400a，或只有一个接触弹簧高达200a。
38.相应插接区域的触头孔越深，其中可以布置的接触弹簧越多。同时，相应触头孔的深度导致相对于一个或更多个匹配插接连接器进行可向下兼容编码。
39.匹配插接连接器的编码特别在于，销触头的接触销更深地伸入到其匹配插接连接器壳体的插接区域中，以传输更高的电流强度而不是更低的电流强度。待插入的高电流插接连接器根据其触头插座的触头孔深度进行编码。
40.相应的匹配插接连接器适用于它们被安装到其上的蓄电池和/或电池管理系统的功能，因为该分配是在电池架/电池柜/开关柜等的装配期间进行的。足够载流能力的高电流电缆也连接到相应强大的高电流插接连接器以用于生产跳线电缆。
41.然而，对于上述编码，主要关注的是避免应用(“临时接线(verpatchung)”)过程中的操作错误。即应该避免，至少一些功率不够大的跳线电缆带有其高电流插头的能够连接到电池系统，以致使它们负载过高的电流强度。最终，当电池系统扩展到更高电流强度的区域时，这会带来重大风险，特别是因为市场上已经存在功率较低的跳线电缆。
42.在此电流强度不仅取决于匹配插接连接器的载流能力，还取决于各自的应用和电池系统的结构。
43.特别是，换句话说，合适的跳线电缆应该能够承受的电流强度取决于电池系统的相应结构，该电流强度可以由整个蓄电池组、其单个蓄电池和/或电池管理系统通过分别安装到其上的匹配插接连接器供应和/或接收。
44.因此，可以在构造期间选择和安装适当编码的(以及正常自身载流能够也足够的)
匹配插接连接器，从而通过上述编码确定可以与该匹配插接连接器插接的高电流插接连接器和配备它们的跳线电缆。
45.备选地或附加地，还可以想到，设计匹配插接连接器，使得其在编码方面可修改。这种可修改的匹配插接连接器可以例如以其接触销根据期望的电流强度伸入到其插接区域中足够深的方式装配和/或调节。为此，例如，由于其内部轮廓，销触头的两个不同安装位置可以设于匹配插接连接器壳体中。可选地，也可以设置一种机构，例如螺纹机构，通过该螺纹机构可以调节在插接区域中接触销的伸入的深度。
46.匹配插接连接器优选地具有安装壳体并且被提供为用于连接和安装到所述蓄电池上的内置插头。蓄电池“确定”电池系统中所需的和输送的电流。有利地，蓄电池和/或电池管理系统可以通过安装到它们的匹配插接连接器对这些要求进行编码，使得只有足够载流能力的跳线电缆的高电流插接连接器可以被插接和锁定到电池系统，特别是蓄电池和/或电池管理系统的相应的匹配插头。
附图说明
47.本发明的实施例在附图中示出并且在下面更详细地解释。附图中：
48.图1示出了第一高电流插接连接器与匹配插接连接器处于插接和锁定状态的示意图；
49.图2示出了第二高电流插接连接器与匹配插接连接器处于仅部分插接和解锁状态的示意图。
50.附图包含部分简化的示意图。在某些情况下，相同的附图标记用于相同但可能不相同的元件。相同元件的不同视图可以不同地缩放。
具体实施方式
51.图1示出了具有角形插座触头12的第一高电流插接连接器1，该角形插座触头布置在角形插接连接器壳体13中。插座触头12具有插接区域121和电缆连接区域126，其中插接区域121被设计为触头插座并且具有基本上中空柱形的形状，即基本上柱形的空腔120，即所谓的“触头孔”。
52.在柱形腔体120上设置，例如铣削有两个周向凹槽1200。
53.环形螺旋弹簧作为接触弹簧122接合在这些凹槽1200中的每一个中。在未插接的状态下，接触弹簧会伸入柱形空腔中。在所示的插接状态下，这些接触弹簧122中的每一个都与插入的匹配插接连接器2的销触头22的接触销221形成良好的电接触。每个接触弹簧122可以传输例如高达200a的电流，使得整个触头布置12、22在此数值示例中可以传输高达400a的电流。在这个数值示例中，匹配插接连接器2也被设计为供应或接收高达400a的电流。
54.此外，匹配插接连接器2具有带锁定装置的匹配插接连接器壳体23。锁定装置具有带锁定区段2330的锁定杆233，该锁定区段2330以锁定方式接合在插接连接器壳体13的锁定桥接件133之后。匹配插接连接器壳体23在电缆连接侧还具有触头容纳部232，如图右侧所示，以及邻接其的安装法兰234，并且在安装法兰234的插接侧(图中左侧)具有插接区段231，销触头22的接触销221伸入到该插接区段中。
55.第一高电流插接连接器1通过匹配插接连接器2的锁定杆233锁定到该匹配插接连接器2，这是因为锁定杆233以其锁定区段2330接合在插接连接器壳体13的锁定桥接件133后面。
56.图2示出了与其不同的布置，第二高电流插接连接器1'代替第一高电流插接连接器1仅部分与匹配插接连接器2插接，并且也不能与匹配插接连接器2锁定。
57.第二高电流插接连接器1'与第一高电流插接连接器1的区别在于其第二插座触头12'，其柱形空腔120'只有一个凹槽1200，凹槽中设置有接触弹簧122，因此第二高电流插接连接器1'在数值示例中至多只能传输200a的电流。尽管其空腔120'仍具有相同的直径，但其深度小于第一高电流插接连接器1的第一插座触头12的空腔120。由此，第二高电流插接连接器1'被有效地编码以防止其与具有更高载流能力的匹配插接连接器2错配。
58.第二插接触头1的空腔120'上仅设置一个其中设置有接触弹簧122的凹槽1200，使得第二高电流插接连接器1'在上述数值示例中最多只能传输200a的电流。
59.因此，匹配插接连接器2的设计为接触销221的销触头22的插接区域不能像在上图中的第一高电流插接连接器1中那样深地(如图1所示)插入到第二高电流插接连接器1'的空腔120'中。相反，在锁定杆233可以其锁定区段2330接合在锁定桥接片133上之前，匹配插接连接器2以其附接在插接区域221的接触保护件224已经撞击第二高电流插接连接器1'的空腔120'的端部。
60.由此，两个壳体13、23不能像前图1的情况那样深地彼此插接和锁定。匹配插接连接器2的锁定杆233无法闭合在第二高电流插接连接器1'的插接连接器壳体13上，这直观地提示用户在手动使用时第二高电流插接连接器1'不适配匹配插接连接器。
61.在图中未示出的第二实施例中，所提到的数字示例中的第二匹配插接连接器只能设计用于仅至多200a的电流。其接触销221然后较少地在插接侧伸入到第二匹配插接连接器壳体23的插接区段231中。这可以通过以下方式实现，即销触头22在其电缆连接区域226的方向上更远地，即在图中更靠右地布置在匹配插接连接器壳体23中。然后，第二高电流插接连接器1'和第一高电流插接连接器1都可以与其插接并锁定，由此，如下所述，提供了有意义的向下兼容性。
62.在提到的数值示例中，为400a设计的跳线电缆具有两个同样为400a设计的第一高电流插接连接器。
63.仅设计用于200a的第二跳线电缆具有两个第二高电流插接连接器1'，它们也设计为仅用于200a。
64.具有多个可充电电池(“蓄电池”)的蓄电池组(总计能够输送高达400a的电流)配备了匹配插接连接器2，该匹配插接连接器也为这些400a电流而设计。
65.为400a设计的跳线电缆可以插接并锁定这些匹配插接连接器2。
66.与此相反，仅设计用于200a的第二跳线电缆无法与这些匹配插接连接器2正确插接和锁定，并直观地向用户发出信号。
67.相反，设计用于400a的跳线电缆可用于仅设计用于200a的第二蓄电池组，并相应配备了第二匹配插接连接器，因为其接触销221必要情况下简单地仅不太深地接合到第一高电流插接连接器1的触头孔120中。
68.在设计时，专家设计人员的责任范围是考虑多个蓄电池也可以通过所述跳线电缆
在蓄电池组内例如并联连接，并且由此增加可以可选地流过至少一些跳线电缆的最大总电流。因此，其必须以合适的编码对分别安装的匹配插接连接器2进行合适的选择。
69.因此通过在第一高电流插接连接器1和第二高电流插接连接器1'之间的设计上的微小变化，保证了蓄电池组与跳线电缆的高效和直观的、向下兼容的编码。
70.即使本发明的不同方面或特征以组合形式示出在附图中，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，除非另有说明，所示和讨论的组合不是唯一可能的组合。特别地，不同示例性实施例的相互对应的特征单元或复合体可以相互交换。
71.附图标记列表
72.1第一高电流插接连接器
73.1'第二高电流插接连接器
74.12第一插座触头
75.12'第二插座触头
76.120第一空腔(“触头孔”)
77.120'第二空腔(“第二触头孔”)
78.1200凹槽
79.121第一插接区域(触头插座)
80.121'第二插接区域(触头插座)
81.122 接触弹簧
82.126 电缆连接区域
83.13 插接连接器壳体
84.133 锁定桥接片
85.2 匹配插接连接器
86.22 销触头
87.221插接区域(接触销)
88.224 接触保护件
89.226 电缆连接
90.23 匹配插接连接器壳体
91.231 插接区段
92.232 触头容纳部
93.233 锁定杆
94.234 安装法兰
95.2330 锁定区段

技术特征：
1.一种高电流插接连接器(1、1')，所述高电流插接连接器具有插接连接器壳体(13)和布置在其中的插座触头(12、12')，所述插座触头具有带触头孔(120)的插接区域(121、121')，其中所述高电流插接连接器(1)具有标识其最大载流能力的编码，其特征在于，所述插座触头(12、12)在所述触头孔(120)处具有一个或更多个凹槽(1200)，每个凹槽均具有设置在其中或至少接合在其中的接触弹簧(122)，其中所述接触弹簧(122)的数量决定了所述高电流插接连接器(1)的载流能力，并且所述编码由所述触头孔(120)的深度构成。2.根据权利要求1所述的高电流插接连接器(1、1')，其中，所述接触弹簧(122)设计为环形螺旋弹簧。3.一种用于蓄电池组的跳线电缆，所述跳线电缆具有高电流电缆和与所述高电流电缆连接的两个相同的根据权利要求1至2中任一项所述的高电流插接连接器(1、1')，其特征在于，所述高电流电缆的载流能力至少对应于与其相连的两个高电流插接连接器(1、1')的载流能力。4.一种插接连接器系统，所述插接连接器系统具有：根据权利要求1所述的第一高电流插接连接器(1)，所述第一高电流插接连接器具有两个凹槽(1200)和两个接触弹簧(122)；根据权利要求1所述的第二高电流插接连接器(1')，所述第二高电流插接连接器(1')仅具有一个凹槽(1200)和一个接触弹簧(122)；以及第一匹配插接连接器(2)，所述第一匹配插接连接器具有匹配插接连接器壳体(23)和带有接触销(221)的销触头(22)，其中所述匹配插接连接器壳体(23)具有锁定装置(233)并且此外还具有插接区段(231)，所述接触销(221)伸入到所述插接区段(231)中，其中所述第一高电流插接连接器(1)具有比所述第二高电流插接连接器(1')高的载流能力，其中所述第一高电流插接连接器(1)的触头孔(120)比所述第二高电流插接连接器(1')的触头孔(120')深，并且其中，所述第一高电流插接连接器(1)能够与第一匹配插接连接器插接和锁定，并且其中所述第二高电流插接连接器(1')由于其触头孔(120')的较浅的深度而不能与所述第一匹配插接连接器(2)完全插接并且因此不能锁定。5.根据权利要求4所述的插接连接器系统，其中，所述第一匹配插接连接器(2)的载流能力对应于所述第一高电流插接连接器(1)的载流能力。6.根据权利要求4至5中任一项所述的插接连接器系统，其中，所述插接连接器系统还具有带有第二匹配插接连接器壳体的第二匹配插接连接器，其中与所述第一匹配插接连接器(2)的情况相比，所述第二匹配插接连接器的接触销(221)伸入到所述第二匹配插接连接器壳体的插接区段中的距离较小，其中所述第二匹配插接连接器既能够与所述第二高电流插接连接器(1')又能够与所述第一高电流插接连接器(1)插接和锁定，其中所述第二匹配插接连接器的接触销(221)在与所述第一高电流插接连接器(1)插接的状态下仅填充所述第一高电流插接连接器(120)的触头孔(120)的一部分。7.根据权利要求6所述的插接连接器系统，其中，所述第二匹配插接连接器的载流能力对应于所述第二高电流插接连接器(1')的载流能力。

技术总结
本发明涉及一种高电流插接连接器(1、1')，其具有插接连接器壳体(13)和布置在其中的插座触头(12、12')，所述插座触头具有带触头孔(120、120')的插接区域(121、121')，其中所述高电流插接连接器(1)具有标识其最大载流能力的编码，其中，插座触头(12)在触头孔(120)处具有一个或更多个凹槽(1200)，每个凹槽均具有设置在其中或至少接合在其中的接触弹簧(122)，其中所述接触弹簧(122)的数量决定了所述高电流插接连接器(1)的载流能力，并且所述编码由所述触头孔(120)的深度形成。述触头孔(120)的深度形成。述触头孔(120)的深度形成。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：哈廷电子基金会两合公司
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2023/8/8