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Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung mit einem elektrischen Steckverbinder für ein Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 .
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Ein Elektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, welches mit Hilfe eines Elektromotors angetrieben wird. Der Elektromotor bezieht seinen Strom über eine Batterie, die im Elektrofahrzeug untergebracht ist. Diese Batterie muss nach einem Entladen wieder aufgeladen werden. Für ein Aufladen der Batterie dient eine Ladeeinrichtung mit einem elektrischen Steckverbinder im Sinne der vorliegenden Erfindung. Ein elektrischer Steckverbinder umfasst einen Stift aus einem elektrisch leitenden Material oder eine Buchse aus einem elektrisch leitenden Material. Für ein mechanisches und elektrisches Verbinden werden Stifte einer Ladeeinrichtung in Buchsen einer damit korrespondierenden Ladeeinrichtung hineingesteckt.
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Die Ladeeinrichtung kann Teil des Elektrofahrzeugs oder Teil einer Ladestation sein. Soll die Batterie eines Elektrofahrzeugs aufgeladen werden, so wird die Ladeeinrichtung einer Ladestation mit der Ladeeinrichtung eines Elektrofahrzeugs mechanisch und elektrisch verbunden. Anschließend kann die Batterie mit Hilfe von elektrischem Strom aufgeladen werden, der von der Ladestation geliefert wird. Eine Ladeeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst grundsätzlich wenigstens einen elektrischen Stecker und/ oder eine elektrische Buchse und/oder Steckdose. Werden zwei Ladeeinrichtungen mechanisch und elektrisch durch Einstecken eines elektrischen Steckers in eine elektrische Buchse bzw. Steckdose miteinander verbunden, so liegt eine elektrische Steckverbindung vor.
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Aus der Druckschrift
DE 3914872 C2 geht ein Steckkontaktträger aus Kunststoff mit einem L-förmigen Flachstecker hervor, der einen vernieteten elektrischen Kontakt beim kurzen Schenkel der L-Form umfasst. Der Steckkontaktträger weist angrenzend an den Niet eine Ausnehmung auf. Der hieraus bekannte Steckkontaktträger ist für eine Verwendung bei einem elektrischen Schalter in einem Kraftfahrzeug bestimmt und geeignet.
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Aus der Druckschrift
AT 413772 B geht eine Kontrolleinrichtung für eine Batterie mit Ausleitungen und Anschlüssen für elektrische Leiter hervor. Die Kontrolleinrichtung umfasst mindestens einen Messfühler zur Erfassung des Batteriestromes, der über Signalleitungen mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist. Der Messfühler ist unmittelbar im Bereich einer Ausleitung angeordnet und ein zugehöriger Anschluss für einen elektrischen Leiter diesem Messfühler nachgeordnet. Der Messfühler ist durch einen Shunt gebildet, wobei bei einer Batterie mit einer Ausleitung zur Aufnahme eines Kontaktstückes, z.B. eines Steckkontaktes, der Shunt zwischen der Ausleitung und einem weiteren Anschlussstück zur Aufnahme des Kontaktstückes des elektrischen Leiters angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass diese Teile unter Pressung gehalten sind, vorzugsweise mittels einer in einer diese Teile durchsetzenden Hülse aus einem elektrisch isolierenden Material geführten und gegen mindestens einen der außen liegenden Teile elektrisch isoliert gehaltenen Schraube. In einer Ausführungsform sind die Anschlussstücke abgewinkelt und statt eines Steckkontaktes ist ein Kabelschuh für den angeschlossenen elektrischen Leiter vorgesehen, welcher mit einer Schraube und einer Mutter befestigt ist, die einen Anschluss für den elektrischen Leiter darstellen. Weiters sind auch die Signalleitungen mit Kabelschuhen an den Anschlussstücken angeschlossen, die mit Schrauben und Muttern befestigt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gut geeignete Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug zu schaffen.
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Eine Ladeeinrichtung umfasst zur Lösung der Aufgabe die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die beanspruchte Ladeeinrichtung umfasst einen elektrischen Steckverbinder für ein Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs. Der elektrische Steckverbinder kann als Hülse oder als Stift ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist der elektrische Steckverbinder als Stift ausgestaltet und/ oder Teil eines Elektrofahrzeugs. Der elektrische Steckverbinder ist mittels einer Nietverbindung mit einem Elektrokabel verbunden. Obwohl sehr hohe elektrische Leistungen übertragen werden müssen, kann überraschenderweise durch eine Nietverbindung eine sichere, zuverlässige, langlebige und unlösbare elektrische Verbindung mit kleinem Bauraum erhalten werden. Es sind zwar aus dem Stand der Technik elektrische Nietverbindungen für Kraftfahrzeuge für die Bereitstellung einer elektrischen Verbindung bekannt. Diese beziehen sich aber auf relativ kleine elektrische Leistungen, nicht aber auf den Fall, dass hohe elektrische Leistungen übertragen werden, wie diese bei einem Elektrofahrzeug erforderlich sind, um in kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb von 30 min die Batterie eines Elektrofahrzeugs aufladen zu können. Eine solche Verbindung muss derart sicher sein, dass das Aufladen auch problemlos durch einen Fahrzeughalter durchgeführt werden kann, der mit dem Umgang von solchen elektrischen Verbindungen nicht vertraut und auch nicht entsprechend geschult ist. Im Fall von Elektrofahrzeugen ist zu beachten, dass die elektrischen Verbindungen sehr unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt sind und zwar insbesondere sehr verschiedenen wechselnden Temperaturen sowie Stößen. Die Sicherheit muss auch unter diesen ungünstigen Randbedingungen gewährleistet sein. Darüber hinaus muss eine solche Verbindung sich gegenüber Feuchtigkeit und/oder Verschmutzung als widerstandsfähig erweisen. Es hat sich herausgestellt, dass eine Nietverbindung diesen sehr hohen Anforderungen gewachsen ist und zwar insbesondere dann, wenn diese darüber hinaus in geeigneter Weise ausgestaltet ist. Außerdem ist es möglich, den Bauraum gering zu halten, was gerade im Fall einer Ladeeinrichtung eines Elektrofahrzeugs von Wichtigkeit ist.
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Das Elektrokabel umfasst vorzugsweise einen Kabelschuh, der durch die Nietverbindung elektrisch leitend mit dem elektrischen Steckverbinder verbunden ist, um die vorgenannten Anforderungen erfüllen zu können. Der Kabelschuh kann am freien Ende gabelförmig sein, um den Kabelschuh mit einem Bolzen geeignet verbinden zu können. Zu bevorzugen ist aber ein Ende mit einer Bohrung, durch die ein entsprechender Bolzen eines Niets hindurchgeführt ist. Einerseits steht so eine größere Durchtrittsfläche für elektrischen Strom zur Verfügung. Andererseits wird eine zuverlässige Verbindung weiter verbessert sichergestellt.
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Die Nietverbindung umfasst vorzugsweise einen elektrisch leitenden Bolzen, der als Verlängerung des elektrischen Steckverbinders ausgebildet ist. Der Bolzen erstreckt sich also in gleicher Richtung wie der eigentliche Teil des elektrischen Steckverbinders. Dies trägt u. a. zu einem kleinen Bauraum bei.
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Der Bolzen ist in einer Ausführungsform einstückig mit dem elektrischen Steckverbinder verbunden. Dies trägt in vorteilhafter Weise zur Langlebigkeit, Widerstandsfähigkeit und Sicherheit der Ladeeinrichtung bei.
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Die Nietverbindung umfasst vorzugsweise eine elektrische Kontaktfläche, die größer ist als die Querschnittsfläche des elektrischen Steckverbinders. Es steht so im kritischen Bereich der Verbindung eine großflächige Durchtrittsfläche für elektrischen Strom bereit, was verbessert zur Sicherheit und Widerstandsfähigkeit der Ladeeinrichtung beiträgt. Die Nietverbindung umfasst dabei zwei gegeneinander gepresste, elektrisch leitende Flächen, die die elektrische Kontaktfläche bilden. Die Kontaktfläche wird dabei durch die Bereiche der beiden Flächen gebildet, die durch die Nietverbindung gegeneinander gepresst sind.
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Die elektrische Kontaktfläche des elektrischen Steckverbinders ist vorzugsweise kreisrund. Dies ermöglicht eine einfache Integration in ein Gehäuse einer Ladeeinrichtung, insbesondere eines Ladesteckers oder einer Steckdose, die den hohen Anforderungen im Fall eines Kraftfahrzeugs auch bei hohen elektrischen Leistungen gewachsen ist.
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Der Querschnitt des elektrischen Steckverbinders ist vorzugsweise ebenfalls kreisförmig und/oder der Bolzen der Nietverbindung. Insgesamt kann ein derart geformter Gegenstand mit geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden.
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Die elektrische Kontaktfläche des Elektrokabels kann dagegen rechteckig oder quadratisch sein, ohne Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, da dieser nicht in gleicher Weise in ein Gehäuse zu integrieren ist.
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Das Elektrokabel, das heißt, sein elektrisch leitender Kern ist in einer Ausführungsform in einer Hülse eines Kabelschuhs gehalten und zwar vorzugsweise klemmend und/ oder stoffschlüssig. Eine stoffschlüssige Verbindung kann durch Löten, Schweißen und/ oder Kleben hergestellt sein. Ein oder mehrere Crimps können für ein klemmendes Halten vorgesehen sein. Die Hülse kann zumindest bereichsweise, so zum Beispiel linienförmig zusammengepresst sein, um durch Klemmen das Elektrokabel mit dem Kabelschuh zu verbinden.
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Der Kabelschuh besteht insbesondere vollständig aus elektrisch leitendem Material wie einem Metall. Auch der elektrische Steckverbinder besteht insbesondere vollständig aus elektrisch leitendem Material wie Metall ggf. einschließlich sämtlicher Flächen nebst Bolzen.
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Der elektrische Steckverbinder, das Elektrokabel sowie die Nietverbindung sind so ausgelegt, dass diese einen elektrischen Strom von mehr als 16 A, vorteilhaft von mehr als 50 A, besonders bevorzugt von mehr als 100 A zu leiten vermögen. Mit einer derart ausgelegten Anordnung können hinreichend hohe Leistungen übertragen werden, um die Batterie eines Elektrofahrzeugs in kurzer Zeit aufladen zu können.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der 1 und 2 näher erläutert.
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Es zeigen
- 1: elektrischer Steckverbinder mit daran durch Nietverbindung angeschlossenem Elektrokabel;
- 2: elektrischer Steckverbinder und Elektrokabel;
- 3: elektrischer Steckverbinder;
- 4: elektrischer Steckverbinder und Elektrokabel;
- 5: elektrischer Steckverbinder mit Elektrokabel im vernieteten Zustand.
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Die 1 zeigt einen stiftförmigen elektrischen Steckverbinder 1 mit daran durch eine Nietverbindung 2 angeschlossenem Elektrokabel 3. Die in der 1 gezeigten Komponenten sind vorzugsweise Teil einer Ladeeinrichtung eines Elektrofahrzeugs für ein Aufladen seiner Batterie, Das Elektrokabel 3 ist mit einem Kabelschuh 4 verbunden. Die Nietverbindung 2 wiederum verbindet den Kabelschuh 4 mit dem elektrischen Steckverbinder 1.
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Die Nietbindung 2 umfasst einen in der 2 gezeigten elektrisch leitenden Bolzen 5, der als Verlängerung des elektrischen Steckverbinders 1 ausgebildet ist. Der Bolzen 5 ist einstückig mit dem elektrischen Steckverbinder 1 verbunden.
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Die Nietverbindung presst eine kreisförmige, elektrisch leitende Fläche 6 des Steckverbinders 1 gegen eine rechteckige durch eine Platte bereitgestellte elektrisch leitende Fläche 7 des Kabelschuhs 4. Beide Flächen 6 und 7 stehen gegenüber dem Querschnitt des Steckverbinders 1 hervor. Die Fläche 6 ist einstückig mit dem elektrischen Steckverbinder 1 sowie dem Bolzen 5 verbunden. Die Fläche 7 ist einstückig mit einer Hülse 8 des Kabelschuhs 4 verbunden. Die Bereiche der beiden Flächen 6 und 7, die gegeneinander gepresst sind, bilden eine elektrische Kontaktfläche, Diese Kontaktfläche ist größer als die Fläche des Querschnitts des elektrischen Steckverbinders 1.
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Das Elektrokabel 3 wird durch die Hülse 8 des Kabelschuhs 4 gehalten und zwar klemmend insbesondere mit Hilfe eines Crimps 9.
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Die in der 1 gezeigte Anordnung ist so ausgelegt, dass diese einen elektrischen Strom von mehr als 16 A, vorteilhaft von mehr als 50 A, besonders bevorzugt von mehr als 100 A zu leiten vermag. Hierfür wird insbesondere eine Spannung von wenigstens 200 V, vorzugsweise von wenigstens 300 V, besonders bevorzugt von 500 V angelegt. Die Anordnung kann also eine elektrische Leistung von mehr als 3200 VA und insbesondere auch elektrische Leistungen von mehr als 10000 VA, so zum Beispiel 50000 VA transportieren.
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In der 2 wird der elektrische Steckverbinder 1 getrennt von dem Kabelschuh 2 dargestellt. Die Fläche 7 des Kabelschuhs 4 umfasst eine Bohrung 10, durch die der Bolzen 5 hindurch gesteckt werden kann, um den Kabelschuh 4 mit dem elektrischen Steckverbinder 1 elektrisch leitend durch eine Nietverbindung zuverlässig unlösbar verbinden zu können.
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Die 3 bis 5 verdeutlichen eine andere Ausführungsform mit einem Kabelschuh, der eine durch eine Platte bereitgestellte Fläche 7 umfasst, die einen senkrechten Winkel mit der Hülse 8 des Kabelschuhs 4 einschließt. Das Elektrokabel 3 erstreckt sich dadurch zumindest anfänglich parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Steckverbinders 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Steckverbinder
- 2
- Nietverbindung
- 3
- Elektrokabel
- 4
- Kabelschuh
- 5
- Bolzen
- 6
- Fläche
- 7
- Fläche
- 8
- Hülse des Kabelschuhs
- 9
- klemmendes Verbindungsmittel
- 10
- Bohrung
