BE1031015A1

BE1031015A1 - Kontaktbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder

Info

Publication number: BE1031015A1
Application number: BE20225892A
Authority: BE
Inventors: Thomas Führer; Lucas Funk
Original assignee: Phoenix Contact E Mobility Gmbh
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2024-05-30
Also published as: WO2024094514A1; BE1031015B1

Abstract

Eine Kontaktbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder (100), aufweisend: zumindest ein Kontaktelement (3, 3‘) mit einem ersten Endbereich (31, 31‘), der ausgebildet ist zum Verbinden mit einem korrespondierenden Steckverbinder, und einem dem ersten Endbereich (31, 31‘) abgewandten zweiten Endbereich (33, 33‘), der verbindbar mit einer Lastleitung (103, 103‘) ausgestaltet ist; ein Gehäuseelement (15), das zumindest eine Vorderwand (151) und Seitenwände (153A-153D) umfasst, wobei sich das Kontaktelement (3, 3‘) zumindest bereichsweise durch das Gehäuseelement (15) erstreckt; eine Kontaktplatte (5, 5‘), die angeordnet ist an dem Kontaktelement (3, 3‘) in Verlaufsrichtung des Kontaktelements (3, 3‘) an dem zweiten Endbereich (33, 33‘); und ein Wärmekapazitätselement (7, 7‘), das anordenbar ist in dem Gehäuseelement (15) in einem Zwischenraum zwischen der Kontaktplatte (5, 5‘) und der Vorderwand (151), und wobei das Gehäuseelement (15) angepasst ist das Wärmekapazitätselement (7, 7‘) in dem Zwischenraum zu halten. Weiterhin schlägt die Erfindung einen elektrischer Steckverbinder (100), insbesondere einen Ladesteckverbinder einer Ladeeinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs vor.

Description

Kontaktbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder

Die Erfindung betrifft eine Kontaktbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder und einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere einen Ladesteckverbinder einer

Ladeeinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs.

Eine derartige Kontaktbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder weist gewöhnlich zumindest ein Kontaktelement mit einem ersten Endbereich auf, der ausgebildet ist zum

Verbinden mit einem korrespondierenden Steckverbinder und einem dem ersten

Endbereich abgewandten zweiten Endbereich, der verbindbar mit einer Lastleitung ausgestaltet ist. Auch weist die Kontaktbaugruppe ein Gehäuseelement auf, das zumindest eine Vorderwand und Seitenwände umfasst, wobei sich das Kontaktelement zumindest bereichsweise durch das Gehäuseelement erstreckt.

Insbesondere im Bereich der E-Mobilität bestehen für Steckverbinder und damit verbundene Leitungssätze hohe Anforderungen hinsichtlich der Stromtragfähigkeit und den damit verbundenen thermischen Belastungen. Neben den Kabeln sind die

Steckverbinder regelmäßig hohen Ladeströmen, z.B. von 800 Ampere und mehr ausgesetzt. Diese hohen Ströme sollen mit möglichst geringer Verlustleistung übertragen werden. Die Verlustleistung steigt quadratisch mit dem Strom.

Für ein Schnellladen mit Gleichstrom betragen die Ladezeiten oftmals zwischen 10 und 30

Minuten, wobei sich diese Ladezeiten zukünftig weiter verkürzen sollen. Die Aufheizkurven sind aufgrund der großen Massen der stromführenden Teile derart ausgeprägt, dass sich die Gleichgewichtstemperatur auch bei höheren Strömen teilweise erst nach mehreren

Minuten einstellt. Normativ ist hierzu festgelegt, dass zu jedem Zeitpunkt des Ladens kein

Bauteil innerhalb der Steckverbindung eine Temperaturerhöhung von mehr als 50 Kelvin erfahren darf. Wegen der normativen Definition der Steckverbinder im Bereich der E-

Mobilität, ist es nicht möglich die Geometrien der Kontaktelemente zu skalieren, um damit eine größere Stromtragfähigkeit und eine geringere Temperaturerhöhung zu realisieren.

Vielmehr soll mit den bestehenden genormten Steckverbinder-Geometrien größtmögliche

Leistungsübertragungen erreicht werden und gleichzeitig die entstehende Stromwärme im

Steckverbinder kontrollierbar gemacht werden.

Dies wird bislang oft erfolgreich mit aktiv gekühlten Steckverbindern und Ladekabeln erreicht. Der technische Aufwand, der hierfür in der Regel betrieben werden muss, spiegelt sich aber in den Kosten und dem Aufwand für die Herstellung der aktiv gekühlten

Komponenten der entsprechenden Ladeeinrichtungen wider. Die DE 10 2016 107 409 A1 schlägt beispielsweise einen Steckverbinder mit einer aktiven Kühlung vor.

In der DE 10 2016 105 308 A1 ist eine Fahrzeugladebuchse mit

Wärmekapazitätselementen beschrieben. Die beschriebenen Wärmekapazitätselemente weisen ein Phasenwechselmaterial auf, das ein Aufheizen der Kontaktelemente verzögert und damit längere Ladezeiten, beziehungsweise höhere Ladeströme ermöglicht.

Diese Phasenwechselmaterialien werden oft auch mit der englischen Bezeichnung Phase

Change Material (PCM) bezeichnet. Beispiele für Phasenwechselmaterialien bestehend aus einem Materialverbund aus Graphit und Paraffin sind in der DE 10 2018 126 854 A1 beschrieben.

Allerdings besitzen die bekannten Phasenwechselmaterialien eine nur sehr geringe mechanische Festigkeit. Nachteilig können wegen der geringen mechanischen Festigkeit einfache Fügeverfahren, wie beispielsweise ein Anschrauben der

Phasenwechselmaterialien an die Steckkontakte, nicht eingesetzt werden. Weiterhin können deshalb auch automatengerechte Montageverfahren nicht, oder nur eingeschränkt eingesetzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontaktbaugruppe bereitzustellen, bei der über ein Wärmekapazitätselement an einem Kontaktelement eine möglichst große

Wärmemenge, die durch einen Stromfluss durch das Kontaktelement entsteht, abgeführt werden kann und das Wärmekapazitätselement einfach und zuverlässig an dem

Kontaktelement angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach weist die Kontaktbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder zumindest ein

Kontaktelement mit einem ersten Endbereich auf, der ausgebildet ist zum Verbinden mit einem korrespondierenden Steckverbinder, und einem dem ersten Endbereich abgewandtem zweiten Endbereich, der verbindbar mit einer Lastleitung ausgestaltet ist.

Auch weist die Kontaktbaugruppe ein Gehäuseelement auf, das zumindest eine

Vorderwand und Seitenwände umfasst, wobei sich das Kontaktelement zumindest bereichsweise durch das Gehäuseelement erstreckt. Weiterhin weist die

Kontaktbaugruppe eine Kontaktplatte auf, die angeordnet ist an dem Kontaktelement in

Verlaufsrichtung des Kontaktelements an dem zweiten Endbereich. Zudem weist das

Kontaktelement ein Wärmekapazitätselement auf, das anordenbar ist in dem

Gehäuseelement in einem Zwischenraum zwischen der Kontaktplatte und der Vorderwand, und wobei das Gehäuseelement angepasst ist das Wärmekapazitätselement in dem

Zwischenraum zu halten.

Das zumindest eine Kontaktelement kann einteilig oder mehrteilig aus einem leitfähigen

Material ausgebildet sein und zumindest bereichsweise einen zylindrischen Querschnitt aufweisen. Der erste Endbereich kann als Kontaktstift oder als Kontaktbuchse ausgebildet sein, zum Verbinden mit einer korrespondierenden Kontaktbuchse oder einem korrespondierenden Kontaktstift eines korrespondierenden Steckverbinders. Der zweite

Endbereich kann eine Aufnahme aufweisen, an die eine als Lastleitung ausgebildete elektrische Leitung angeschlossen werden kann. Beispielsweise kann das Kontaktelement ausgebildet sein, elektrische Ströme von größer 300 A, beispielsweise von bis zu 800 A zu übertragen. Die Aufnahme am zweiten Endbereich kann beispielsweise ein elektrischer

Anschluss, wie ein Schraub- oder Kabelanschluss sein. Auch kann die Aufnahme an der

Kontaktplatte angeordnet sein, die mit dem Kontaktelement mechanisch und elektrisch verbunden ist und Teil des Strompfades sein kann.

Die Kontaktplatte ist an dem Kontaktelement in Verlaufsrichtung des Kontaktelements an dem zweiten Endbereich angeordnet. Ein Ende des Kontaktelements am zweiten

Endbereich kann bündig mit einer Seite der Kontaktplatte angeordnet sein, oder sich durch die Kontaktplatte erstrecken, beziehungsweise aus der Kontaktplatte herausragen. Die

Kontaktplatte kann ein planebenes Element sein, das mehrere Millimeter dick sein kann und das aus einem leitfähigen Material ausgebildet sein kann. Das leitfähige Material kann das gleiche leitfähige Material sein, das auch für das Kontaktelement verwendet wird, oder alternativ ein anderes leitfähiges Material sein. Die Kontaktplatte kann mit dem

Kontaktelement zudem einteilig oder einstückig ausgebildet sein. Die Anordnung der

Kontaktplatte an dem Kontaktelement kann als thermisch und elektrisch leitfähige

Anordnung, beziehungsweise Verbindung der Kontaktplatte mit dem Kontaktelement realisiert werden. Beispielsweise kann die Kontaktplatte eine Öffnung aufweisen, durch die sich das Kontaktelement erstrecken kann. Beispielsweise kann die Öffnung als eine seitliche Öffnung ausgebildet sein, die in eine Nut in dem Kontaktelement eingebracht werden kann. Auch kann die Öffnung eine Durchgangsöffnung in der Fläche der

Kontaktplatte sein, durch die sich das Kontaktelement zumindest bereichsweise erstrecken kann. Die Kontaktplatte kann weiterhin mittels einer Lôt- oder Schweif-Verbindung mit dem

Kontaktelement verbunden sein.

Das Gehäuseelement umfasst zumindest eine Vorderwand und Seitenwände. Das

Gehäuseelement kann aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial, beispielsweise als Spritzgussteil, ausgebildet sein. Weiterhin kann das Gehäuseelement rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet sein und von einer Grundfläche, die durch die Vorderwand realisiert sein kann, können sich die Seitenwände, insbesondere in einem rechten Winkel zu der Grundfläche, erstrecken. Insbesondere weist das

Gehäuseelement vier Seitenwände auf, die an ihrem von der Grundfläche abliegenden

Ende in gleicher Höhe von einer in einer Ebene liegenden, rechteckförmigen Ringfläche begrenzt sind.

Das Wärmekapazitätselement kann eine Geometrie aufweisen, die im Wesentlichen der

Geometrie des Zwischenraums entspricht, um den Zwischenraum auszufüllen, insbesondere ist das Wärmekapazitätselement blockförmig und einteilig aus einem Metall oder einem graphitbasierenden Material ausgebildet. In einem Beispiel kann das

Wärmekapazitätselement einfach in den Zwischenraum eingebracht werden und mit einer

Oberfläche der Kontaktplatte thermisch in Verbindung stehen. Hierfür kann zumindest eine

Fläche des Wärmekapazitätselements korrespondierend zu der Oberfläche der

Kontaktplatte planeben ausgestaltet sein, um eine gute thermische Anbindung zu erreichen.

Das Wärmekapazitätselement kann ein Phasenwechselmaterial aufweisen oder aus einem solchen ausgebildet sein. Das Wärmekapazitätselement kann aus einem einzigen Material oder auch aus mehreren unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Das

Wärmekapazitätselement ist ausgestaltet Wärme von dem Kontaktelement aufzunehmen.

Das Wärmekapazitätselement ist thermisch über die Kontaktplatte mit dem Kontaktelement verbunden, sodass Wärme von dem Kontaktelement in das Wärmekapazitätselement einströmen und dort aufgenommen werden kann. Dies geht von dem Gedanken aus, an einem elektrischen Steckverbinder eine vergrößerte Wärmekapazität bereitzustellen, aufgrund derer das Erwärmen des elektrischen Steckverbinders, insbesondere des

Kontaktelements des elektrischen Steckverbinders, zumindest verlangsamt werden kann.

Dies kann beispielsweise bei einem elektrischen Steckverbinder für eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs sinnvoll sein und wirkungsvoll ein übermäßiges

Erwärmen an einer solchen Ladeeinrichtung verhindern.

In montierter Stellung ist das Wärmekapazitätselement in dem Gehäuseelement in dem

Zwischenraum zwischen der Kontaktplatte und der Vorderwand angeordnet und das

Gehäuseelement hält das Wärmekapazitätselement in dem Zwischenraum.

Durch die Anordnung des Wärmekapazitätselements in dem Gehäuseelement zwischen der Kontaktplatte und der Innenseite der Vorderwand kann eine dauerhafte und zuverlässige thermische Anbindung des MWärmekapazitätselements an das 5 Kontaktelement mittels Kraftschluss erreicht werden, damit die am Kontaktelement entstehende Stromwärme abgeführt werden kann, um hohe Stromflüsse durch das

Kontaktelement zu ermöglichen.

In einer Ausgestaltung weist die Vorderwand zumindest eine Durchgangsöffnung auf, zum

Hindurchstecken des ersten Endbereichs des Kontaktelements.

Die Durchgangsôffnung kann kreisfôrmig verlaufen, damit der erste Endbereich, der als

Kontaktstift oder Kontaktbuchse ausgestaltet sein kann, durch die Öffnung hindurchgesteckt werden kann. Das Gehäuseelement kann die hinter dem ersten

Endbereich liegenden Bereiche des Kontaktelements elektrisch von der Umgebung isolieren.

In einer Ausgestaltung weist die Kontaktbaugruppe ein Klemmelement auf, das aus einem elastischen Material, insbesondere schichtförmig, ausgebildet ist, und das anordenbar ist in dem Gehäuseelement in einem Bereich zwischen der Vorderwand und dem

Wärmekapazitätselement, um in montierter Stellung das Wärmekapazitätselement an die

Kontaktplatte zu klemmen.

Das elastische Material kann ein Silikonschaumstoffmaterial umfassen, das zumindest bereichsweise an der Innenseite der Vorderwand angeordnet werden kann und in montierter Stellung dauerhaft gegen das Wärmekapazitätselements drückt, um das

Wärmekapazitätselements an die Kontaktplatte zu klemmen, für eine zuverlässige thermische Anbindung des Wärmekapazitätselements an die Kontaktplatte.

In einer Ausgestaltung weist die Kontaktbaugruppe ein thermisch leitfähiges Material auf, wobei das thermisch leitfähige Material zwischen zumindest einer Oberfläche einer der ersten Kontaktplatte und dem Wärmekapazitätselement anordenbar ist, insbesondere schichtförmig anordenbar ist.

Das thermisch leitfähige Material kann hierin auch als Gap-Filler-Material oder

Thermisches-Schnittstellen-Material bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Gap-

Filler-Material ein Silikonmaterial aufweisen. Durch den Einsatz des thermisch leitfähigen

Materials können Spaltmaße zwischen der Kontaktplatte und dem

Wärmekapazitätselement auch ohne dauerhafte Druckausübung auf das

Wärmekapazitätselement thermisch überbrückt werden.

In einer Ausgestaltung ist zumindest an einer der Seitenwände, insbesondere an allen

Seitenwänden, zumindest ein Rastelement angeordnet, das angepasst ist zum Verrasten mit der Kontaktplatte, um die Kontaktplatte in dem Zwischenraum in montierter Stellung der Kontaktbaugruppe zu halten.

Das Rastelement kann in einem der Vorderwand entgegengesetzten Abschnitt der

Seitenwand hakenförmig in dem Material der Seitenwand eingebracht oder angespritzt sein und die Kontaktplatte zumindest bereichsweise umfassen, zum Halten der

Kontaktplatte in dem Zwischenraum des Gehäuses in montierter Stellung der

Kontaktbaugruppe. Im eingerasteten Zustand verhindert das Rastelement eine Bewegung des Kontaktelements und der Kontaktplatte aus dem Gehäuse heraus. In einer weiteren

Ausgestaltung umfassen alle vier Seitenwände zumindest ein Rastelement, insbesondere zwei oder mehr Rastelemente.

In einer Ausgestaltung weist das Gehäuseelement zumindest eine Auflagefläche auf, wobei in montierter Stellung die Kontaktplatte zumindest bereichsweise auf der

Auflagefläche aufliegt.

Die Auflagefläche kann sich in dem Gehäuseelement stegförmig und beabstandet zu der

Vorderwand an einer Innenseite der Seitenwände erstrecken und in montierter Stellung kann die Kontaktplatte zumindest bereichsweise, für eine verbesserten Sitz, auf der

Auflagefläche aufliegen.

In einer Ausgestaltung ist die Kontaktplatte in einer ersten Ebene quer, insbesondere rechtwinklig, zu einer zweiten Ebene in der Verlaufsrichtung des Kontaktelements an dem

Kontaktelement angeordnet.

Die Kontaktplatte kann rechtwinklig an dem Kontaktelement, beziehungsweise um das

Kontaktelement herum, angeordnet werden. Hierdurch kann ein möglichst großer

Zwischenraum geschaffen werden.

In einer Ausgestaltung weist die Kontaktplatte ein Aufnahmeelement zum Verbinden mit der Lastleitung auf. In der Ausgestaltung ist die Kontaktplatte mit dem Kontaktelement thermisch und auch elektrisch verbunden und bildet einen Teil des Strompfades. Das

Aufnahmeelement kann an einer Seite der Kontaktplatte angeordnet sein, die der

Vorderseite des Gehäuseelements abgewandt ist und als Schraub- oder Kabelanschluss ausgebildet sein.

In einer Ausgestaltung ist das Wärmekapazitätselement aus einem Material mit einer spezifischen Wärmekapazität von über 0,5 kJ/(kg K), insbesondere über 1,0 kJ/(kg K), gefertigt.

Beispielsweise ist das Wärmekapazitätselement aus einem Material mit einer hohen spezifischen Wärmekapazität hergestellt, z.B. einer spezifischen Wärmekapazität von über 0,5 kJ/(kg*K), insbesondere von über 1,0 kJ/(kg*K). Alternativ oder zusätzlich weist das

Material eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, z.B. über 50 W/(m*K), insbesondere über 100

W/(m*K), um eine effiziente Wärmeleitung weg von dem Kontaktelement zu ermöglichen.

In einer Ausgestaltung weist das Wärmekapazitätselement ein Phasenwechselmaterial auf.

Als Phasenwechselmaterial kann hierin ein Material verstanden werden, das bei einem

Phasenwechsel fest/flüssig große Mengen Wärme bei konstanter Temperatur und kleinen

Volumina speichern kann. Beispielsweise kann das Phasenwechselmaterial aus einem

Materialverbund aus Graphit und Paraffin bestehen.

Durch den Einsatz eines Phasenwechselmaterials können hohe volumenbezogene

Temperaturspeicherdichten ermöglicht werden.

In einer Ausgestaltung weist das Wärmekapazitätselement einen massiven, quaderfôrmigen Körper auf. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine große

Wärmekapazität erreicht werden. Auch können an dem \Wärmekapazitätselement

Kühlrippen angeordnet sein, über die Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann.

In einer Ausgestaltung weist die Kontaktbaugruppe ein weiteres Kontaktelement, eine weitere Kontaktplatte und ein weiteres Wärmekapazitätselement auf, die zumindest bereichsweise in dem Gehäuseelement angeordnet sind.

Das weitere Kontaktelement, die weitere Kontaktplatte und das weitere

Wärmekapazitätselement können gleich und/oder spiegelbildlich zu der Kontaktplatte, dem

Wärmekapazitätselement und der Kontaktplatte ausgestaltet sein und zusammen mit der

Kontaktplatte, dem Wärmekapazitätselement und der Kontaktplatte in demselben

Gehäuseelement angeordnet sein. Beispielsweise kann das Gehäuseelement rechteckförmig ausgestaltet sein und ein Stegelement aufweisen, das sich durch eine

Gehäusemitte erstreckt, um das Gehäuseelement in zwei Teilgehäuse aufzuteilen für eine zweipolige Ausgestaltung der Kontaktbaugruppe.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere einen Ladesteckverbinder einer Ladeeinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs, aufweisend zumindest eine hierin beschriebene Kontaktbaugruppe.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figuren 1A und 1B schematische Ansichten einer Kontaktbaugruppe gemäß einer

Ausführungsform;

Figuren 2A — 2D schematische Schnittansichten durch die Kontaktbaugruppe gemäß der zuvor gezeigten Ausführungsform;

Figuren 3A — 3C schematische Ansichten eines Gehäuseelements, das in der zuvor gezeigten Ausführungsform verwendet wird; und

Figuren 4A — 4D schematische Ansichten eines elektrischen Steckverbinders nach einer Ausführungsform mit einer darin angeordneten

Kontaktbaugruppe.

Die Figur 1A zeigt eine Explosionsansicht einer Kontaktbaugruppe 1, d.h. vor dem

Anordnen der Wärmekapazitätselemente 7, 7‘ in dem Zwischenraum zwischen den

Kontaktplatten 5, 5° und einer Innenseite der Vorderwand 151, gemäß einer

Ausführungsform. Die gezeigte Kontaktbaugruppe 1 ist zweipolig ausgestaltet und weist daher zwei voneinander elektrisch isolierte Kontaktelemente 3, 3‘ auf, die gemeinsam mit den jeweiligen Anbauteilen in einem Gehäuseelement 15 angeordnet sind. Hierfür ist das

Gehäuseelement 15 rechteckförmig ausgestaltet und weist eine Vorderwand 151 und vier

Seitenwände 153A - 153D auf. Das Gehäuseelement 15 ist auf der Rückseite offen ausgebildet, das Gehäuseelement 15 weist also keine der Vorderwand 151 gegenüberliegende Rückwand auf, zum zumindest bereichsweisen Einbringen der

Elemente der Kontaktbaugruppe 1 in das Gehäuseinnere. Das Gehäuseelement 15 weist ein Stegelement 157 auf, das sich durch eine Gehäusemitte erstreckt, um das

Gehäuseelement 15 in zwei Teilgehäuse aufzuteilen für die zweipolige Ausgestaltung der

Kontaktbaugruppe 1.

Die gezeigten Kontaktelemente 3, 3° sind als Stiftkontakte ausgebildet und weisen jeweils einen ersten Endbereich 31, 31‘ auf, zum Verbinden mit einer korrespondierenden Buchse eines korrespondierenden Steckverbinders (nicht gezeigt). Die jeweils den ersten

Endbereichen 31, 31° abgewandten zweiten Endbereiche 33, 33‘ sind verbindbar mit einer

Lastleitung (nicht gezeigt). Zum Verbinden mit der Lastleitung weisen in der gezeigten

Ausführungsform die Kontaktplatten 5, 5‘ jeweils ein Aufnahmeelement 13, 13° auf, das als

Kabelanschluss ausgebildet ist. In der in Figur 1A gezeigten Ausführungsform sind die

Kontaktelemente 3, 3‘ mit den jeweiligen Kontaktplatten 5, 5‘ thermisch und auch elektrisch verbunden und bilden einen Teil des Strompfades. Die Aufnahmeelemente 13, 13° sind an einer Seite der Kontaktplatten 5, 5 angeordnet, die der Vorderseite 151 des

Gehäuseelements 15 abgewandt ist.

Weiterhin weist in der gezeigten Ausführungsform die Kontaktbaugruppe 1 für jeden Pol ein Klemmelement 11, 11‘ auf, die jeweils aus einem elastischen Silikonkautschuk-

Material, schichtförmig, ausgestaltet sind, und die anordenbar sind in dem

Gehäuseelement 15 in einem Bereich zwischen der Innenseite der Vorderwand 151 und dem jeweiligen Wärmekapazitätselement 7, 7‘ und in montierter Stellung, durch eine

Kompression des elastischen Silikonkautschuk-Materials, dauerhaft gegen die

Wärmekapazitätselemente 7, 7° drücken. In der gezeigten Ausführungsform sind die

Klemmelemente 11, 11° an der Innenseite der Vorderwand 151 anbringbar, insbesondere zum Ankleben an der Innenseite der Vorderwand 151, ausgestaltet. Die beiden

Wärmekapazitätselemente 7, 7° weisen in der gezeigten Ausführungsform jeweils ein

Phasenwechselmaterial auf und sind blockförmig ausgestaltet.

Auch ist in der in Figur 1A gezeigten Ausführungsform jeweils ein thermisch leitfähiges

Material 9, 9‘ schichtförmig zwischen jeweils einer Oberfläche der Kontaktplatten 5, 5‘ und den Wärmekapazitätselementen 7, 7‘ angeordnet, um mögliche SpaltmaBe zwischen den

Kontaktplatten 5, 5° und den Wärmekapazitätselementen 7, 7‘ thermisch zu überbrücken.

Figur 1B zeigt die Ausführungsform der Kontaktbaugruppe 1 von Figur 1A in montierter

Stellung. Zum Überführen in die montierte Stellung werden die Kontaktelemente 3, 3‘ mit ihren ersten Endbereichen 31, 31‘ jeweils in eine korrespondierende Durchgangsöffnung

155, 155‘ in dem Material des Gehäuseelements 151 (wie in Figur 1A gezeigt) eingebracht.

Die Klemmelemente 11, 11°, Wärmekapazitätselemente 7, 7‘ und thermisch leitfähigen

Materialien 9, 9‘ werden in dem Gehäuse 15 in den jeweiligen Zwischenräumen zwischen

Vorderwand 151 und den Kontaktplatten 5, 5‘ gehalten. Hierfür sind an den Seitenwänden 153A — 153D eine Vielzahl von federelastischen Rastelementen 159A — 159N ausgebildet, die angepasst sind zum Verrasten mit den Kontaktplatten 5, 5‘. Beim Überführen in die in der Figur 1B gezeigten montierten Stellung, werden die Rastelemente 159A — 159N zunächst in eine Richtung senkrecht zu der Verlaufsrichtung der Kontaktelemente 3‘ 3 durch die vorbeigeführten Kontaktplatten 5, 5 gebracht und hintergreifen die

Kontaktplatten 5, 5‘ zumindest bereichsweise, nachdem die Kontaktplatten 5, 5° an den

Rastelementen 159A — 159N vorbeigeführt wurden.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Kontaktelemente 3, 3° an den Kontaktplatten 5, 5‘ zueinander, relativ zu dem Stegelement 157, spiegelbildlich angeordnet.

Die Figuren 2A — 2D zeigen schematische Schnittansichten durch die Kontaktbaugruppe 1 gemäß der zuvor in den Figuren 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Die Figur 2A zeigt einen Schnitt entlang der Ausdehnungsrichtung des Kontaktelements 3 der in der Figur 1A dargestellten Ausführungsform.

Das gezeigte Kontaktelement 3 weist am ersten Endbereich 31 eine mit dem Material des

Kontaktelements 3 verbundene Kontaktspitze auf und ist mit dem zweiten Endbereich 33 in eine Öffnung 51 in der Fläche der Kontaktplatte 5 eingebracht und mit der Kontaktplatte 5 formschlüssig verbunden. In der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich ein Material der Kontaktplatte 5 in eine dem Kontaktelement 3 umlaufende Nut, zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung. In weiteren Ausführungsformen ist der zweite Endbereich des Kontaktelements auch stoffschlüssig mit der Kontaktpatte verbunden. Wie in Figur 2A gezeigt, erstreckt sich das Kontaktelement 3 rechtwinklig von der Kontaktplatte 5. In der gezeigten Ausführungsform ist das Wärmekapazitätselement 7 in dem Zwischenraum zwischen der Kontaktplatte 5 und der Innenseite der Vorderwand 151 anordenbar. Optional sind in dem Zwischenraum auch noch das gezeigte Klemmelement 11 und das thermisch leitfähige Material 9 anordenbar.

Die Kontaktbaugruppe 1 wird durch das Hindurchstecken des ersten Endbereichs 31 in die

Durchgangsöffnung 151 des Gehäuseelements 15 in die in der Figur 2B gezeigten montierten Stellung überführt. In der gezeigten Ausführungsform wird die Kontaktplatte 5 in Richtung des Gehäuseelements 15 verschoben bis die Kontaktplatte 5 auf der

Auflagefläche 158 zum Aufliegen kommt und die Rastelemente 159A — 159N mit der

Kontaktplatte 5 verrasten, um das Wärmekapazitätselement 7 in dem Zwischenraum zu halten.

Eine Vergrößerung des in Figur 2A gezeigten Bereichs mit der Auflagefläche 158 und dem

Rastelement 159A ist in der Figur 2B gezeigt. In der Figur 2B ist die hakenförmige

Ausgestaltung des Rastelements 159A verdeutlicht. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Seitenfläche des Rastelements 159A schräg zulaufend ausgestaltet, um ein

Vorbeiglatten der Kontaktplatte zu erleichtern. Auch ist in der gezeigten Ausführungsform zumindest das Material der Seitenfläche 153B in dem Bereich des an der Seitenfläche 153B ausgebildeten Rastelements 159A federelastisch ausgebildet.

In der Figur 2C ist die in Figur 2A gezeigte Schnittansicht der Ausführungsform der

Kontaktbaugruppe 1 in montierter Stellung gezeigt. In der Figur 2D ist die bereits in Figur 2B gezeigte Vergrößerung in montierter Stellung mit eingebrachter Kontaktplatte 5 dargestellt. In der montierten Stellung hintergreift das Rastelement 159A die eingebrachte

Kontaktplatte 5 zumindest bereichsweise.

Die Figuren 3A — 3C zeigen schematische Ansichten des Gehäuseelements 15, das in der zuvor gezeigten Ausführungsform verwendet wird.

Das in Figur 3A gezeigte Gehäuseelement 15 für eine zweipolig ausgestaltete

Kontaktbaugruppe weist ein Stegelement 157 auf, das sich durch eine Gehäusemitte erstreckt, um das Gehäuseelement 15 in zwei Teilgehäuse aufzuteilen für die zweipolige

Ausgestaltung der Kontaktbaugruppe. Weiterhin ist gezeigt, dass das Gehäuseelement 15 auf der Rückseite offen ausgebildet ist, zum zumindest bereichsweisen Einbringen der

Elemente der Kontaktbaugruppe. An den Seitenwänden 153A — 153D sind hakenförmige und federelastische Rastelemente 159A — 159N ausgebildet, die angepasst sind zum

Verrasten mit den Kontaktplatten. In montierter Stellung werden die Kontaktplatten zwischen der Auflagefläche 158 und den Rastelementen 159A — 159N gehalten und die

Kontaktelemente erstrecken sich zumindest bereichsweise durch die

Durchgangsöffnungen 155, 155".

Die Figuren 3B und 3C zeigen VergröBerungen eines in der Figur 3A gezeigten

Eckbereichs des Gehäuseelements ohne und mit eingebrachter Kontaktplatte 5.

Die Figuren 4A bis 4D zeigen schematische Ansichten eines elektrischen Steckverbinders 100 mit einem zweipoligen Kontaktelement 1 nach einer Ausführungsform. Der

Steckverbinder 100 ist als Ladesteckverbinder einer Ladeeinrichtung zum Laden eines

Elektrofahrzeugs dargestellt. Im Speziellen ist der Ladesteckverbinder als Combined

Charging System, CCS, Stecker, der auch als Combo-Stecker bezeichnet werden kann, dargestellt.

Wie gezeigt ist der Ladesteckverbinder in zwei Bereiche eingeteilt: Der obere Teil entspricht einem sogenannten Typ-2-Anschluss. Der untere Teil, in dem das zweipolige

Kontaktelement 1 verwendet wird, dient für das elektrische Laden mit Gleichstrom.

In der Figur 4A ist eine Explosionsdarstellung des Steckverbinders 100 gezeigt. Zum

Verbinden mit den Lastleitungen 103, 103‘, die sich aus dem Steckverbinder 100 erstrecken sind die Aufnahmeelemente 13, 13° jeweils verbindbar mit einem Ende der

Lastleitungen 103, 103‘ ausgestaltet. In der gezeigten Ausführungsform kann jeweils ein isolierhüllenfreier Endbereich der Lastleitungen 103, 103‘ in einem Aufnahmeelement 13, 13° klemmend gehalten werden und elektrisch kontaktiert werden.

Die Figur 4B zeigt eine Rückansicht auf den Steckverbinder 100 mit darin angeordnetem

Kontaktelement 1 ohne rückseitiger Gehäusehälfte. Die Figur 4C zeigt eine Rückansicht auf den Steckverbinder 100 mit darin angeordnetem Kontaktelement 1 und mit rückseitiger

Gehäusehälfte. Eine Vorderansicht des Steckverbinder 100 mit darin angeordnetem

Kontaktelement ist in der Figur 4D gezeigt. Wie gezeigt, werden die ersten Endbereiche 31, 31‘ der Kontaktelemente in dem Steckverbinder 100 elektrisch kontaktierbar gehalten.

Bezugszeichenliste 1 Kontaktbaugruppe 3,3 Kontaktelement 31, 31‘ Erster Endbereich 33, 33° Zweiter Endbereich 5,5 Kontaktplatte 51 Durchgangsöffnung in Kontaktplatte 7,7 Wärmekapazitätselement 9, 9 Thermisch Leitfähiges Material 11, 11 Klemmelement 13, 13° Aufnahmeelement

Gehäuseelement 15 151 Vorderwand 153A - 153D Seitenwand 155, 155‘ Durchgangsôffnung 157 Stegelement 158 Auflagefläche 159A — 159N Rastelement 100 Elektrischer Steckverbinder 103, 103‘ Lastleitung

Claims

Patentansprüche

1. Kontaktbaugruppe für einen elektrischen Steckverbinder (100), aufweisend: zumindest ein Kontaktelement (3, 3°) mit einem ersten Endbereich (31, 31°), der ausgebildet ist zum Verbinden mit einem korrespondierenden Steckverbinder, und einem dem ersten Endbereich (31, 31”) abgewandten zweiten Endbereich (33, 33°), der verbindbar mit einer Lastleitung (103, 103‘) ausgestaltet ist; ein Gehäuseelement (15), das zumindest eine Vorderwand (151) und Seitenwände (153A-153D) umfasst, wobei sich das Kontaktelement (3, 3°) zumindest bereichsweise durch das Gehäuseelement (15) erstreckt, gekennzeichnet durch eine Kontaktplatte (5, 5), die angeordnet ist an dem Kontaktelement (3, 3% in Verlaufsrichtung des Kontaktelements (3, 3%) an dem zweiten Endbereich (33, 33‘); und ein Wärmekapazitätselement (7, 7°), das anordenbar ist in dem Gehäuseelement (15) in einem Zwischenraum zwischen der Kontaktplatte (5, 5°) und der Vorderwand (151), und wobei das Gehäuseelement (15) angepasst ist das Wärmekapazitätselement (7, 7”) in dem Zwischenraum zu halten.

2. Kontaktbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (151) zumindest eine Durchgangsôffnung (155, 155” aufweist, zum Hindurchstecken des ersten Endbereichs (31, 31°) des Kontaktelements (3, 3‘).

3. Kontaktbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Klemmelement (11, 11°, das aus einem elastischen Material, insbesondere schichtförmig, ausgebildet ist, und das anordenbar ist in dem Gehäuseelement in einem Bereich zwischen der Vorderwand (151) und dem Wärmekapazitätselement (7, 7°), um in montierter Stellung das Wärmekapazitätselement (7, 7°) an die Kontaktplatte (5, 5°) zu klemmen.

4. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein thermisch leitfähiges Material (9, 9°), wobei das thermisch leitfähige Material (9, 9) zwischen der Kontaktplatte (5, 5) und dem Wärmekapazitätselement (7, 7% anordenbar ist, insbesondere schichtförmig anordenbar ist.

5. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer der Seitenwände (153A-153D), insbesondere an allen Seitenwänden (153A-153D), zumindest ein Rastelement (159A — 159N) angeordnet ist, das angepasst ist zum Verrasten mit der Kontaktplatte (5, 5°), um die Kontaktplatte (5, 5°) in dem Zwischenraum in montierter Stellung der Kontaktbaugruppe zu halten.

6. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (15) zumindest eine Auflagefläche (158) aufweist, wobei in montierter Stellung die Kontaktplatte (5, 5°) zumindest bereichsweise auf der Auflagefläche (158) aufliegt.

7. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (5, 5) in einer ersten Ebene quer, insbesondere rechtwinklig, zu einer zweiten Ebene in der Verlaufsrichtung des Kontaktelements (3, 3") an dem Kontaktelement (3, 3) angeordnet ist.

8. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (5, 5‘) ein Aufnahmeelement (13, 13°) zum Verbinden mit der Lastleitung (103, 103% aufweist.

9. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekapazitätselement (7, 7°) aus einem Material mit einer spezifischen Wärmekapazität von über 0,5 kJ/(kg K), insbesondere über 1,0 kJ/(kg K), gefertigt ist.

10. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmmekapazitätselement (7, 7) ein Phasenwechselmaterial aufweist.

11. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekapazitätselement (7, 7) einen massiven, quaderfôrmigen Körper aufweist.

12. Kontaktbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein weiteres Kontaktelement (3°), eine weitere Kontaktplatte (5°) und ein weiteres Wärmekapazitätselement (7°), die zumindest bereichsweise in dem Gehäuseelement (15) angeordnet sind.

13. Elektrischer Steckverbinder, insbesondere ein Ladesteckverbinder einer Ladeeinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs, aufweisend zumindest eine Kontaktbaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.