DE102020132974A1 - Plug-in contact device to avoid an electric arc when disconnecting a direct current connection - Google Patents
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Abstract
Eine Steckkontaktvorrichtung (200) zur Löschung eines Lichtbogens beim Trennen einer Gleichstromverbindung wird beschrieben. Die Steckkontaktvorrichtung (200) umfasst einen Steckverbinder (210) mit einem Hauptkontakt, HA (212). Der HA (212) umfasst eine als Stiftkontakt ausgebildete erste Kontakthälfte, HA1 (212-1), und eine als Buchsenkontakt ausgebildete zweite Kontakthälfte, HA2 (212-2), die lösbar zusammensteckbar sind. Die HA1 (212-1) umfasst einen Lastkontaktabschnitt, LA (219), einen Trennabschnitt, TA (217), und einen Hilfskontaktabschnitt, HI (214). Der HA (212) ist dazu ausgebildet, in einem zusammengesteckten Zustand (T0) den LA (219) und die HA2 (212-2) elektrisch leitend zu verbinden; in einem gelösten Zustand (T3) den LA (219) und den HI (214) von der HA2 (212-2) galvanisch zu trennen; in einem ersten Zwischenzustand (T1) zwischen T0und T3den LA (219) und die HA2 (212-2) galvanisch zu trennen und mindestens den TA (217) mit einer Kontaktstelle (213) der HA2 (212-2) in Anlage zu bringen; und in einem zweiten Zwischenzustand (T2) zwischen T1und T3den HI (214) mit dem HA2 (212-2) elektrisch leitend zu verbinden. Die Steckkontaktvorrichtung (200) umfasst ferner eine elektronische Schalteinheit (220) zwischen dem LA (219) und dem HI (214). In Reaktion auf einen Übergang von T0zu T1wird die elektronische Schalteinheit (220) elektrisch leitend. In Reaktion auf einen Übergang von T1zu T2und/oder von T2zu T3wird die elektronische Schalteinheit (220) elektrisch trennend.A plug contact device (200) for extinguishing an arc when a direct current connection is disconnected is described. The plug contact device (200) comprises a plug connector (210) with a main contact, HA (212). The HA (212) comprises a first contact half, HA1 (212-1), designed as a pin contact, and a second contact half, HA2 (212-2), designed as a socket contact, which can be detachably plugged together. The HA1 (212-1) comprises a load contact section, LA (219), an isolating section, TA (217), and an auxiliary contact section, HI (214). The HA (212) is designed to connect the LA (219) and the HA2 (212-2) in an electrically conductive manner in an assembled state (T0); to galvanically separate the LA (219) and the HI (214) from the HA2 (212-2) in a released state (T3); in a first intermediate state (T1) between T0 and T3, to galvanically separate the LA (219) and the HA2 (212-2) and to bring at least the TA (217) into contact with a contact point (213) of the HA2 (212-2); and in a second intermediate state (T2) between T1 and T3, to connect the HI (214) to the HA2 (212-2) in an electrically conductive manner. The plug contact device (200) further comprises an electronic switching unit (220) between the LA (219) and the HI (214). In response to a transition from T0 to T1, the electronic switching unit (220) becomes electrically conductive. In response to a transition from T1 to T2 and / or from T2 to T3, the electronic switching unit (220) becomes electrically disconnected.
Description
Die Erfindung betrifft eine Steckkontaktvorrichtung zur Vermeidung oder Löschung eines Lichtbogens beim Trennen oder Schließen einer Gleichstromverbindung.The invention relates to a plug contact device for avoiding or extinguishing an arc when a direct current connection is disconnected or closed.
Beim Trennen oder Schließen einer Gleichstrom-Verbindung (DC-Verbindung) muss, anders als bei einer Wechselstrom-Anwendung (AC-Anwendung), vermehrt mit einem Lichtbogen gerechnet werden. Besonders bei Steckverbindern stellt dies eine Herausforderung dar. Zum einen führt der Lichtbogen zu Schäden am Steckverbinder, sowohl an Gehäuseteilen als auch an den Kontakten. Zum anderen birgt der Lichtbogen aber auch eine Gefahr für den Bediener.When disconnecting or closing a direct current connection (DC connection), in contrast to an alternating current application (AC application), an electric arc must be expected more often. This is a challenge, especially with connectors. On the one hand, the arc leads to damage to the connector, both to housing parts and to the contacts. On the other hand, the arc also harbors a danger for the operator.
Es gibt verschiedene Konzepte, den Lichtbogen mit mechanischen Hilfsmitteln zu löschen, wie beispielsweise Opferzonen, oder mittels eines sogenannten Blasmagneten (aufgrund der auf das Plasma des Lichtbogens wirkenden Lorentz-Kraft) oder aufgrund einer Geschwindigkeit der Kontakttrennung.There are various concepts for extinguishing the arc with mechanical aids, such as sacrificial zones, or by means of a so-called blow magnet (due to the Lorentz force acting on the plasma of the arc) or due to a speed of contact separation.
Eine weitere Alternative ist die elektronische Funkenlöschung. Dabei wird der Lichtbogen mithilfe elektronischer Komponenten unterdrückt. Das Prinzip lässt sich mit einem elektronischen Schalter vergleichen. Wie bei einem mechanischen Schalter wird der Stromkreis unterbrochen. Da jedoch kein physischer Kontakt geöffnet wird, entsteht dabei auch kein Lichtbogen. Der Stromkreis wird mittels elektronischer Komponenten unterbrochen. Halbleiterbauelemente wie Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs), Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) oder auch Varistoren verlagern dabei die Schaltleistung auf die elektronischen Baugruppen und die Kontakte werden somit geschützt. Solche Technologien sind beispielsweise in den Druckschriften
Dabei fließt der Strom im Normalbetrieb entweder permanent über die Elektronik, was kontinuierlich Verlustleistung erzeugt, oder während des Schaltvorganges wird der Stromfluss kurzzeitig über die Elektronik geführt und abgeschaltet, was energietechnisch deutlich besser ist. In diesem Fall ist ein zusätzlicher Hilfskontakt erforderlich, der parallel zu einem der Lastkontakte liegt und den Stromfluss über die Elektronik ermöglicht. Diese Varianten, wie beispielsweise in den Druckschriften
Durch die im Dokument
Somit besteht die Aufgabe, eine Steckkontaktvorrichtung zur Vermeidung oder Löschung eines Lichtbogens beim Trennen oder Schließen einer Gleichstromverbindung bereitzustellen, welche sowohl in einem unidirektionalem als auch in einem bidirektionalen Netz betrieben werden kann. Alternativ oder ergänzend besteht die Aufgabe, eine kompakte Bauform einer Steckkontaktvorrichtung zu ermöglichen. The object is therefore to provide a plug contact device for avoiding or extinguishing an arc when a direct current connection is disconnected or closed, which can be operated both in a unidirectional and in a bidirectional network. As an alternative or in addition, the task is to enable a compact design of a plug contact device.
Die Aufgabe oder die Aufgaben wird oder werden mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The task or tasks is or will be achieved with the features of the independent claim. Appropriate configurations and advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.Embodiments of the invention are described below with partial reference to the figures.
Gemäß einem Aspekt ist eine Steckkontaktvorrichtung zur Vermeidung oder Löschung eines Lichtbogens beim Trennen oder Schließen einer Gleichstromverbindung bereitgestellt. Die Steckkontaktvorrichtung umfasst mindestens einen Steckverbinder mit einem Hauptkontakt (HA) wobei der HA eine erste Kontakthälfte (HA1) und eine zweite Kontakthälfte (HA2), umfasst, die lösbar zusammensteckbar sind. Die HA1 umfasst einen Lastkontaktabschnitt (LA), einen Trennabschnitt (TA), und einen Hilfskontaktabschnitt (HI). Der HA ist dazu ausgebildet, in einem zusammengesteckten Zustand (
Ausführungsbeispiele der Steckkontaktvorrichtung können ermöglich, auf Dioden an Hilfskontakten zu verzichten. Um auf die Diode verzichten zu können, ist vorgesehen, dass der Hilfskontaktabschnitt (HI) der ersten Kontakthälfte (HA1) im zusammengesteckten Zustand galvanisch von der zweiten Kontakthälfte (HA2) getrennt ist, beispielsweise mittels einer als räumliche Trennung und/oder einem als elektrische Isolierung ausgebildeten Trennabschnitt (TA) zum Lastenkontaktabschnitt (LA) der HA1.Embodiments of the plug contact device can make it possible to dispense with diodes on auxiliary contacts. In order to be able to do without the diode, it is provided that the auxiliary contact section (HI) of the first contact half (HA1) is galvanically separated from the second contact half (HA2) in the plugged-together state, for example by means of a spatial separation and / or an electrical insulation formed separating section (TA) to the load contact section (LA) of the HA1.
Der Lastkontaktabschnitt (LA, auch: Lastkontakt) und der Hilfskontaktabschnitt (HI, auch Hilfskontakt oder Steuerkontakt) können in einem (beispielsweise koaxialen) Stiftkontakt oder Buchsenkontakt (d.h. der HA1) integriert sein, vorzugsweise entlang einer Längsachse des Stiftkontakts oder Buchsenkontakts (d.h. der HA1). Hierzu können bestehende koaxiale Stiftkontakte oder Buchsenkontakte (auch: Koaxialkontakte) verwendet oder weitergebildet werden, beispielsweise Stiftkontakte oder Buchsenkontakte aus der Daten- und/oder Signaltechnik, Ladestecker (beispielsweise wie sie an Netzteilen verwendet werden) oder Klinkenstecker (beispielsweise wie sie an Audiokabeln verwendet werden).The load contact section (LA, also: load contact) and the auxiliary contact section (HI, also auxiliary contact or control contact) can be integrated in a (for example coaxial) pin contact or socket contact (ie the HA1), preferably along a longitudinal axis of the pin contact or socket contact (ie the HA1 ). For this purpose, existing coaxial pin contacts or socket contacts (also: coaxial contacts) can be used or developed, for example pin contacts or socket contacts from data and / or signal technology, charging plugs (for example as used on power supplies) or jack plugs (for example as used on audio cables ).
Der (beispielsweise koaxiale) Stiftkontakt oder Buchsenkontakt (d.h. die HA1) des Steckverbinders kann zwei voneinander galvanisch getrennte Abschnitte als LA und HI umfassen. Ein vorderer Abschnitt (beispielsweise ein in Richtung des zusammengesteckten Zustands des Steckverbinders vorderer Teil) des Stiftkontakts oder Buchsenkontakts (d.h. der HA1) kann als HI ausgebildet sein. Ein hinterer Abschnitt (beispielsweise ein in Richtung des zusammengesteckten Zustands des Steckverbinders hinterer Teil) des Stiftkontaktes oder Buchsenkontakts (d.h. der HA1) kann als LA ausgebildet sein. Der TA kann an der HA1 in Längsrichtung (d.h. der Richtung der Längsachse) zwischen dem LA und dem HI angeordnet sein.The (for example coaxial) pin contact or socket contact (i.e. the HA1) of the plug connector can comprise two galvanically separated sections as LA and HI. A front portion (for example, a front part in the mated state of the connector) of the pin contact or the socket contact (i.e., the HA1) may be configured as an HI. A rear portion (for example, a rear part in the mated state of the connector) of the pin contact or the socket contact (i.e., the HA1) may be formed as LA. The TA can be located on the HA1 longitudinally (i.e. the direction of the longitudinal axis) between the LA and the HI.
Der LA kann entweder mit dem Pluspol oder dem Minuspol einer Gleichstromquelle verbunden sein. Der HI kann mit der elektronischen Schalteinheit (auch: Löschelektronik) verbunden sein.The LA can be connected to either the positive pole or the negative pole of a DC power source. The HI can be connected to the electronic switching unit (also: extinguishing electronics).
Im zusammengesteckten Zustand (auch: vollständig zusammengesteckten Zustand) kann der Stiftkontakt oder Buchsenkontakt (d.h. die HA1) so weit in den Buchsenkontakt oder Stiftkontakt (d.h. die HA2) eintauchen, dass der vordere Abschnitt (d.h. der HI) der HA1 die Kontaktstelle (die im Falle eines Buchsenkontakts als HA2 auch als Eingriff bezeichnet werden kann) des Buchsenkontakts oder Stiftkontakts (d.h. der HA2) nicht berührt und somit HI und HA2 galvanisch getrennt sind.In the mated state (also: completely mated state) the pin contact or socket contact (i.e. the HA1) can dip into the socket contact or pin contact (i.e. the HA2) so far that the front section (i.e. the HI) of the HA1 meets the contact point (the one in the In the case of a socket contact as HA2 can also be referred to as engagement) the socket contact or pin contact (ie the HA2) is not touched and thus HI and HA2 are galvanically separated.
Bei einem Trennvorgang des Steckverbinders reißt die elektrische Verbindung am LA der HA1 ab. Es kann ein Lichtbogen zwischen der HA2 (d.h. der als Buchsenkontakt oder Stiftkontakt ausgebildeten HA2 und dem LA der als Stiftkontakt oder Buchsenkontakt ausgebildeten HA1 entstehen, während die HA2 mit dem HI der HA1 (d.h. dem Hilfskontaktabschnitt des Stiftkontaktes oder Buchsenkontakts) in Verbindung kommt. Dieser Lichtbogen löst vorzugsweise die elektronische Schalteinheit aus, beispielsweise indem zunächst eine Impedanz (vorzugsweise ein ohmscher Widerstand) der elektronischen Schalteinheit verringert wird, die im weiteren Verlauf den Stromkreis über den Hl, beispielsweise nach einer festgelegten Zeitspanne, unterbricht und somit den Lichtbogen löscht.If the connector is disconnected, the electrical connection at the LA of the HA1 is broken. An arc can arise between the HA2 (ie the HA2 designed as a socket contact or pin contact and the LA of the HA1 designed as a pin contact or socket contact, while the HA2 comes into contact with the HI of the HA1 (ie the auxiliary contact section of the pin contact or socket contact) Arc preferably triggers the electronic switching unit, for example by first reducing an impedance (preferably an ohmic resistor) of the electronic switching unit, which then interrupts the circuit via the HI, for example after a specified period of time, and thus extinguishes the arc.
Bei einer Steckkontaktvorrichtung mit mehreren Steckverbindern, die auch als Stränge bezeichnet werden, können Ausführungsbeispiele der Steckkontaktvorrichtung die Trennung der einzelnen Stränge voneinander durch die elektrische (vorzugsweise physikalische oder galvanische) Trennung der jeweiligen Hilfskontakte (HI) der Steckkontaktvorrichtung im zusammengesteckten Zustand bewerkstelligen.In the case of a plug contact device with several plug connectors, which are also referred to as strands, exemplary embodiments of the plug contact device can enable the individual strands to be separated from one another by the electrical (preferably physical or galvanic) separation of the respective auxiliary contacts (HI) of the plug contact device in the mated state.
Hierin kann ein Zustand galvanischer Trennung auch als offener Zustand bezeichnet sein. Ein Zustand elektrisch leitender Verbindung kann auch als geschlossener Zustand bezeichnet sein.A state of galvanic isolation can also be referred to here as an open state. A state of electrically conductive connection can also be referred to as a closed state.
Der mindestens eine Steckverbinder kann zusätzlich zu dem Hauptkontakt (HA) einen Gegenkontakt (GE), der auch als zweiter Hauptkontakt oder zweiter Lastkontakt bezeichnet werden kann, und/oder einen Erdungskontakt (PE, „physical earth“) umfassen. Der GE und/oder der PE können jeweils eine erste Kontakthälfte und eine zweite Kontakthälfte umfassen.The at least one plug connector can, in addition to the main contact (HA), comprise a mating contact (GE), which can also be referred to as a second main contact or second load contact, and / or a grounding contact (PE, “physical earth”). The GE and / or the PE can each comprise a first contact half and a second contact half.
Der Hauptkontakt (HA) kann mit dem Pluspol einer Gleichstromquelle verbunden oder verbindbar sein. Der Gegenkontakt (GE) kann mit dem Minuspol einer Gleichstromquelle verbunden oder verbindbar sein. Der GE und/oder der PE können im zusammengesteckten Zustand (
Die elektronische Schalteinheit kann dazu ausgebildet sein, den Übergang zwischen den jeweiligen Zuständen aufgrund einer Änderung einer Spannung zwischen dem ersten und zweiten Anschluss zu bestimmen oder festzustellen.The electronic switching unit can be designed to determine or determine the transition between the respective states on the basis of a change in a voltage between the first and second connection.
Die elektronische Schalteinheit kann mindestens einen Halbleiterschalter umfassen. Die elektronische Schalteinheit kann mit dem HI des mindestens einen Steckverbinders in Reihe geschaltet sein. Die elektronische Schalteinheit kann auch als Löschelektronik bezeichnet werden.The electronic switching unit can comprise at least one semiconductor switch. The electronic switching unit can be connected in series with the HI of the at least one connector. The electronic switching unit can also be referred to as extinguishing electronics.
Die elektronische Schalteinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, in Reaktion auf einen Übergang vom gelösten Zustand (
Die elektronische Schalteinheit kann dazu ausgebildet sein, den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss für einen bidirektionalen Stromfluss oder für beide Stromrichtungen elektrisch leitend zu verbinden. Ein bidirektionaler Stromfluss kann durch einen Gleichrichter gewährleistet werden.The electronic switching unit can be designed to connect the first connection and the second connection for a bidirectional current flow or for both current directions in an electrically conductive manner. A bidirectional current flow can be guaranteed by a rectifier.
Ein Pol einer Gleichstromquelle der Gleichstromverbindung, vorzugsweise ein Pluspol der Gleichstromquelle, kann mit der HA1 des HA und/oder dem ersten Anschluss der elektronischen Schalteinheit elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Ein Pol eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise ein Pluspol des Verbrauchers, kann mit der HA2 des HA elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Alternativ oder ergänzend kann ein Pol einer Gleichstromquelle der Gleichstromverbindung, vorzugsweise ein Pluspol der Gleichstromquelle, mit der HA2 des Hauptkontakts elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein. Ein Pol eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise ein Pluspol des Verbrauchers, kann mit der HA1 des Hauptkontakts und/oder dem ersten Anschluss der elektronischen Schalteinheit elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein.A pole of a direct current source of the direct current connection, preferably a positive pole of the direct current source, can be connected or connectable to the HA1 of the HA and / or the first connection of the electronic switching unit in an electrically conductive manner. A pole of an electrical consumer, preferably a positive pole of the consumer, can be connected or connectable to the HA2 of the HA in an electrically conductive manner. Alternatively or in addition, a pole of a direct current source of the direct current connection, preferably a positive pole of the direct current source, can be connected or connectable to the HA2 of the main contact in an electrically conductive manner. A pole of an electrical consumer, preferably a positive pole of the consumer, can be connected or connectable to the HA1 of the main contact and / or the first connection of the electronic switching unit in an electrically conductive manner.
Beispielsweise kann die Gleichstromquelle einen wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher (vorzugsweise Sekundärzellen) umfassen und der elektrische Verbraucher kann eine Elektromaschine (E-Maschine) umfassen. Die E-Maschine kann (vorzugsweise temporär) generatorisch betrieben werden, wobei sich die Stromrichtung des Gleichstroms (vorzugsweise zu einer Rekuperation) durch die Steckkontaktvorrichtung umkehrt.For example, the direct current source can comprise a rechargeable electrical energy store (preferably secondary cells) and the electrical consumer can comprise an electric machine (e-machine). The electric machine can be operated as a generator (preferably temporarily), with the current direction of the direct current reversing (preferably for recuperation) through the plug contact device.
Die HA1 kann einen Stiftkontakt und die HA2 einen Buchsenkontakt (auch: eine Buchse) umfassen. Alternativ kann die HA2 einen Stiftkontakt und die HA1 einen Buchsenkontakt umfassen.The HA1 can comprise a pin contact and the HA2 a socket contact (also: a socket). Alternatively, the HA2 can comprise a pin contact and the HA1 a socket contact.
Ein Außenprofil des Stiftkontakts und/oder ein Innenprofil des Buchsenkontakts des HA des jeweiligen Steckverbinders kann einen runden, ovalen oder mehreckigen Querschnitt aufweisen. Der HA kann eine Längsachse aufweisen. Die HA1 und die HA2 können entlang der Längsachse zusammensteckbar und lösbar sein. Alternativ oder ergänzend können die HA1 und die HA2 entlang einer Querachse, die quer oder senkrecht zur Längsachse ist, zusammensteckbar und lösbar sein.An outer profile of the pin contact and / or an inner profile of the socket contact of the HA of the respective connector can have a round, oval or polygonal cross section. The HA can have a longitudinal axis. The HA1 and the HA2 can be plugged together and detachable along the longitudinal axis. Alternatively or in addition, the HA1 and the HA2 can be plugged together and detachable along a transverse axis that is transverse or perpendicular to the longitudinal axis.
Der LA und der HI der HA1 können koaxial entlang der Längsachse angeordnet sein. Der HI kann entlang der Längsachse in Richtung des Zusammensteckens vor dem TA und der TA kann entlang der Längsachse in Richtung des Zusammensteckens vor dem LA der HA1 angeordnet sein.The LA and the HI of the HA1 can be arranged coaxially along the longitudinal axis. The HI can be arranged along the longitudinal axis in the mating direction in front of the TA and the TA can be arranged along the longitudinal axis in the mating direction in front of the LA of the HA1.
Der TA der HA1 kann eine umlaufende Isolierung umfassen. Der TA kann eine äußere (aus Sicht der Zusammensteck-Richtung) Teillänge des Stiftkontakts oder Buchsenkontakts umfassen.The TA of the HA1 can include circumferential insulation. The TA can comprise an outer (from the perspective of the mating direction) partial length of the pin contact or socket contact.
Die Ausdehnung der umlaufenden Isolierung kann entlang der Längsachse mindestens so groß sein wie die Ausdehnung der Kontaktstelle der HA2 des jeweiligen HA.The extent of the circumferential insulation along the longitudinal axis can be at least as great as the extent of the contact point of the HA2 of the respective HA.
Die HA2 des HA kann entlang der Längsachse nur eine Kontaktstelle aufweisen.The HA2 of the HA can have only one contact point along the longitudinal axis.
Die elektronische Schalteinheit kann mindestens einen Halbleiterschalter umfassen, der dazu ausgebildet ist, bei Anliegen einer elektrischen Spannung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss die Impedanz zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zu verkleinern oder den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss elektrisch leitend zu verbinden.The electronic switching unit can comprise at least one semiconductor switch which is designed to reduce the impedance between the first connection and the second connection or to make the first connection and the second connection electrically conductive when an electrical voltage is applied between the first connection and the second connection connect.
Die elektronische Schalteinheit kann zum bidirektionalen Stromfluss zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die elektronische Schalteinheit zum bidirektionalen Stromfluss eine Gleichrichterbrücke umfassen. Die elektronische Schalteinheit kann eine Gleichrichterbrücke umfassen, die mit dem mindestens einen Halbleiterschalter verkettet ist. Beispielsweise ist mit einem oder mehreren Halbleiterschaltern, welche den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss wahlweise elektrisch leitend verbinden und trennen bzw. die Impedanz zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss wahlweise vergrößern und verkleinern, eine Gleichrichterbrücke verkettet. Zwei gegenüberliegende Anschlüsse der Gleichrichterbrücke können den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss der elektronischen Schalteinheit umfassen. Zwei weitere gegenüberliegende Anschlüsse der Gleichrichterbrücke können über einen Halbleiterschalter und/oder ein RC-Glied und/oder einen Kondensator und/oder einen Varistor und/oder einen Thermistor miteinander verbunden oder verbindbar sein.The electronic switching unit can be designed for bidirectional current flow between the first connection and the second connection. The electronic switching unit for bidirectional current flow can preferably comprise a rectifier bridge. The electronic switching unit can comprise a rectifier bridge which is linked to the at least one semiconductor switch. For example, a rectifier bridge is concatenated with one or more semiconductor switches, which optionally connect and disconnect the first connection and the second connection in an electrically conductive manner or optionally increase and decrease the impedance between the first connection and the second connection. Two opposite connections of the rectifier bridge can comprise the first connection and the second connection of the electronic switching unit. Two further opposite connections of the rectifier bridge can be connected or connectable to one another via a semiconductor switch and / or an RC element and / or a capacitor and / or a varistor and / or a thermistor.
Die elektronische Schalteinheit kann zwei in zueinander entgegengesetzter Richtung miteinander in Reihe geschaltete Halbleiterschalter umfassen, denen jeweils in Sperrichtung eine Diode parallel geschaltet ist. Die jeweils parallel geschaltete Diode kann in Sperrrichtung des Halbleiters als Bypass wirken. Optional kann die elektronische Schalteinheit ferner einen Trigger-Schaltkreis umfassen, der dazu ausgebildet ist, bei Anliegen der elektrischen Spannung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss ein Schließen eines Halbleiterschalters zu bewirken. Weiterhin optional kann der Trigger-Schaltkreis die Gleichrichterbrücke umfassen.The electronic switching unit can comprise two semiconductor switches connected in series with one another in opposite directions, each of which has a diode connected in parallel in the reverse direction. The diode connected in parallel can act as a bypass in the reverse direction of the semiconductor. Optionally, the electronic switching unit can furthermore comprise a trigger circuit which is designed to cause a semiconductor switch to close when the electrical voltage is applied between the first connection and the second connection. Furthermore, the trigger circuit can optionally comprise the rectifier bridge.
Alternativ oder ergänzend kann die elektronische Schalteinheit einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) und/oder einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) und/oder ein RC-Glied mit einem Kondensator und einem veränderlichen Widerstand, beispielsweise einem Varistor und/oder Thermistor, umfassen.Alternatively or in addition, the electronic switching unit can be a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) and / or a bipolar transistor with an insulated gate electrode (IGBT) and / or an RC element with a capacitor and a variable resistor, for example a varistor and / or thermistor.
Die Steckkontaktvorrichtung kann mindestens zwei Steckverbinder mit jeweils einem HA und eine elektronische Schalteinheit umfassen. Der erste Anschluss der elektronischen Schalteinheit kann mit dem LA der HA1 jedes HA elektrisch leitend verbunden sein. Der zweite Anschluss der elektronischen Schalteinheit kann mit dem HI der HA1 jedes HA elektrisch leitend verbunden sein. Die jeweils ersten Steckverbinderhälften der mindestens zwei Steckverbinder können an dieselbe Gleichstromquelle angeschlossen sein und/oder parallelgeschaltet sein.The plug contact device can comprise at least two plug connectors, each with an HA and an electronic switching unit. The first connection of the electronic switching unit can be connected in an electrically conductive manner to the LA of the HA1 of each HA. The second connection of the electronic switching unit can be connected in an electrically conductive manner to the HI of the HA1 of each HA. The first connector halves of the at least two connectors can be connected to the same direct current source and / or connected in parallel.
Der mindestens eine Steckverbinder kann ferner einen Gegenpolkontakt (GE) mit einer ersten Kontakthälfte (GE1) und einer zweite Kontakthälfte (GE2) umfassen für einen Gegenpol der Gleichstromverbindung bezüglich des LA des HA. Vorzugsweise ist der GE dazu ausgebildet, im zusammengesteckten Zustand (
Der mindestens eine Steckverbinder kann ferner einen Erdungskontakt (PE oder „physical earth“) mit einer ersten Kontakthälfte (PE1) und einer zweiten Kontakthälfte (PE2) umfassen. Der PE kann dazu ausgebildet sein, im zusammengesteckten Zustand (
Die GE1 und/oder die PE1 können als Stiftkontakt ausgebildet sein. Die GE2 und/oder die PE2 können als Buchsenkontakt ausgebildet sein. Alternativ können die GE1 und/oder die PE1 als Buchsenkontakt und die GE2 und/oder PE2 als Stiftkontakt ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend können der HA, der GE und optional der PE des jeweiligen Steckverbinders hermaphroditisch sein.The GE1 and / or the PE1 can be designed as pin contacts. The GE2 and / or the PE2 can be designed as socket contacts. Alternatively, the GE1 and / or the PE1 can be designed as a socket contact and the GE2 and / or PE2 as a pin contact. Alternatively or in addition, the HA, the GE and optionally the PE of the respective connector can be hermaphroditic.
Der mindestens eine Steckverbinder kann jeweils eine erste Steckverbinderhälfte und eine zweite Steckverbinderhälfte umfassen. Die erste Steckverbinderhälfte kann die HA1 des HA sowie die GE1 des GE und optional die PE1 des PE umfassen. Die zweite Steckverbinderhälfte kann die HA2 des HA sowie die GE2 des GE und optional die PE2 des PE umfassen. Die erste Steckverbinderhälfte kann auch als Steckdose bezeichnet werden. Die zweite Steckverbinderhälfte kann auch als Netzstecker bezeichnet werden.The at least one connector can each comprise a first connector half and a second connector half. The first The connector half can include the HA1 of the HA as well as the GE1 of the GE and optionally the PE1 of the PE. The second connector half can include the HA2 of the HA as well as the GE2 of the GE and optionally the PE2 of the PE. The first half of the connector can also be referred to as a socket. The second half of the connector can also be referred to as a power plug.
Die erste Steckverbinderhälfte und die zweite Steckverbinderhälfte des jeweiligen Steckverbinders können im zusammengesteckten Zustand mechanisch verbunden sein. Die erste Steckverbinderhälfte und die zweite Steckverbinderhälfte des jeweiligen Steckverbinders können im gelösten Zustand räumlich getrennt sein.The first connector half and the second connector half of the respective connector can be mechanically connected in the mated state. The first connector half and the second connector half of the respective connector can be spatially separated in the released state.
Jede Steckverbinderhälfte kann jeweils ein Gehäuse umfassen.Each connector half can comprise a housing.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Mehrfachstecksystem; -
2 ein Ausführungsbeispiel einer Steckkontaktvorrichtung mit einem Hauptkontakt und einem Gegenpolkontakt mit elektronischer Schalteinheit; -
3A bis3C ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steckkontaktvorrichtung mit einem Hauptkontakt, Gegenpolkontakt und Erdungskontakt mit elektronischer Schalteinheit im zusammengesteckten Zustand und in Zwischenzuständen bei einem beispielhaften Trennvorgang; -
4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Steckkontaktvorrichtung als beispielhaftes Mehrfachstecksystem; und -
5A und5B zwei Ausführungsbeispiele einer bidirektionalen elektronischen Schalteinhei.
-
1 a multiple connector system known from the prior art; -
2 an embodiment of a plug contact device with a main contact and an opposite pole contact with an electronic switching unit; -
3A to3C a second embodiment of a plug contact device with a main contact, opposite pole contact and grounding contact with electronic switching unit in the assembled state and in intermediate states in an exemplary disconnection process; -
4th a third embodiment of the plug contact device as an exemplary multiple plug system; and -
5A and5B two embodiments of a bidirectional electronic switching unit.
Im in
Die elektronische Schalteinheit
Wird ein erster der Steckverbinder
Die Ausführungsbeispiele der
Durch die Steckkontaktvorrichtung
Das (beispielsweise im Ausführungsbeispiel der
Die beiden weiteren (inneren) Anschlüsse der Gleichrichterbrücke sind im in
In dem in
Die Zuleitung zu der elektronischen Schalteinheit (beispielsweise Schalteinheit
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it will be apparent to one skilled in the art that various changes can be made and equivalents used as replacements. Furthermore, many modifications can be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention. Consequently, the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but rather encompasses all exemplary embodiments that fall within the scope of the appended claims.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- DC-QuelleDC source
- 22
- Lastload
- 33
- BuchseneinheitSocket unit
- 44th
- SteckereinheitConnector unit
- 55
- HinleiterOutward ladder
- 66th
- RückleiterReturn conductor
- 77th
- HauptkontaktMain contact
- 88th
- HilfskontaktAuxiliary contact
- 99
- Elektronikelectronics
- 1010
- Bypass/-leitungBypass / line
- 11, 1211, 12
- Dritter KontaktThird contact
- 1313th
- Leitungmanagement
- 14, 15, 1614, 15, 16
- Diodediode
- 1717th
- SteckkontaktvorrichtungPlug contact device
- 200200
- SteckverbinderConnectors
- 210210
- Erste SteckverbinderhälfteFirst connector half
- 210-1210-1
- Zweite SteckverbinderhälfteSecond connector half
- 210-2210-2
- HauptkontaktMain contact
- 212212
- Erste Kontakthälfte des HauptkontaktsFirst contact half of the main contact
- 212-1212-1
- Zweite Kontakthälfte des HauptkontaktsSecond contact half of the main contact
- 212-2212-2
- Kontaktstelle des HauptkontaktsContact point of the main contact
- 213213
- HilfskontaktabschnittAuxiliary contact section
- 214214
- LastkontaktabschnittLoad contact section
- 219219
- GegenpolkontaktOpposite pole contact
- 216216
- Erste Kontakthälfte des GegenpolkontaktsFirst contact half of the opposite pole contact
- 216-1216-1
- Zweite Kontakthälfte des GegenpolkontaktsSecond contact half of the opposite pole contact
- 216-2216-2
- TrennabschnittSeparation section
- 217217
- ErdungskontaktGround contact
- 218218
- Erste Kontakthälfte des ErdungskontaktsFirst contact half of the earth contact
- 218-1218-1
- Zweite Kontakthälfte des ErdungskontaktsSecond contact half of the earthing contact
- 218-2218-2
- Elektronische SchalteinheitElectronic switching unit
- 220220
- Erster AnschlussFirst connection
- 222222
- Zweiter AnschlussSecond connection
- 224224
- Parallelschaltung von HilfskontaktenParallel connection of auxiliary contacts
- 226226
- Parallelschaltung von LastkontaktenParallel connection of load contacts
- 227227
- Parallelschaltung von GegenpolkontaktenParallel connection of opposite pole contacts
- 228228
- GleichstromquelleDC power source
- 230230
- Lastload
- 240240
- Zusammengesteckter ZustandAssembled condition
- T0 T 0
- Erster ZwischenzustandFirst intermediate state
- T1 T 1
- Zweiter ZwischenzustandSecond intermediate state
- T2 T 2
- Gelöster ZustandDissolved state
- T3 T 3
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 2742565 B1 [0004, 0005, 0006, 0045, 0055, 0062]EP 2742565 B1 [0004, 0005, 0006, 0045, 0055, 0062]
- US 2018/0006447 A1 [0004, 0005]US 2018/0006447 A1 [0004, 0005]
- DE 000020253749 A1 [0004]DE 000020253749 A1 [0004]
- DE 102007043512 A1 [0004]DE 102007043512 A1 [0004]
Claims (18)
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|
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-
2020
- 2020-12-10 DE DE102020132974.1A patent/DE102020132974A1/en active Pending
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