DE102015204530A1 - exchange contact - Google Patents

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Abstract

Elektrischer Kontaktpin (1) für ein Ladesystem für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei der Kontaktpin zur Anwendung im Hochvoltbereich geeignet ist, wobei der Kontaktpin zumindest zweiteilig aufgebaut ist, der Kontaktpin ein Crimpstück (2) umfasst, der Kontaktpin ein Kontaktstück (3) umfasst, und das Kontaktstück reversibel mit dem Crimpstück mechanisch verbindbar ist.Electrical contact pin (1) for a charging system for a hybrid or electric vehicle, wherein the contact pin is suitable for use in the high-voltage range, wherein the contact pin is constructed at least in two parts, the contact pin comprises a crimping piece (2), the contact pin comprises a contact piece (3) , And the contact piece is reversibly mechanically connected to the crimping piece.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kontaktpin für ein Ladesystem für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, der zur Anwendung im Hochvoltbereich geeignet ist.The invention relates to an electrical contact pin for a charging system for hybrid or electric vehicles, which is suitable for use in the high-voltage range.

Ladesysteme für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge sind in der Regel auf Spannungen größer als 60 Volt ausgelegt, woraus die Eignung des Kontaktpins für den Hochvoltbereich resultiert.Charging systems for hybrid or electric vehicles are usually designed for voltages greater than 60 volts, resulting in the suitability of the contact pin for the high-voltage range.

Derartige Kontaktpins sind aus dem Stand der Technik, wie etwa aus der Druckschrift DE 20 2009 017 313 U1 , bekannt und an die speziellen Anforderungen für die Verwendung in einem Ladesystem für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge angepasst. In der genannten Druckschrift wird ein Kontaktstift für einen elektrischen Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeugs behandelt, wobei der Kontaktstift mit einer Bügelschutzkappe versehen ist. Es wird eine Lehre offenbart, wonach der gegebenenfalls unter Spannung stehende Kontaktstift für einen Bediener unzugänglich ist, indem ein effektiver Berührschutz des Kontaktstifts vorgesehen wird.Such contact pins are known in the art, such as from the document DE 20 2009 017 313 U1 , known and adapted to the specific requirements for use in a charging system for hybrid or electric vehicles. In the cited document, a contact pin for an electrical charging plug for charging an electric vehicle is treated, wherein the contact pin is provided with a clip protection cap. It is a doctrine disclosed, according to which the optionally live contact pin is inaccessible to an operator by providing effective contact protection of the contact pin is provided.

Der Stand der Technik beschreibt weitere hochvoltgeeignete Ladesysteme für Hybrid- und Elektrofahrzeuge, deren speziellen Eigenschaften darauf abzielen, Kontaktpins eines Ladesteckers gezielt in eine Endposition in einer Ladedose zur zuverlässigen Herstellung eines elektrischen Kontakts zu bringen. Dies offenbart beispielsweise die Schrift DE 10 2010 041 323 A1 .The prior art describes further high-voltage charging systems for hybrid and electric vehicles, whose special properties aim to bring contact pins of a charging plug targeted to a final position in a charging socket for reliable production of an electrical contact. This, for example, the script reveals DE 10 2010 041 323 A1 ,

Über die Betriebsdauer eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs kommt es zu einer hohen Anzahl von Ladevorgängen des Fahrzeugs (bis zu mehreren 1000), mit denen stets das Einstecken und das Abziehen eines Ladesteckers in die Ladedose verbunden ist.Over the life of a hybrid or electric vehicle, there is a high number of charging processes of the vehicle (up to several thousand), with which the insertion and removal of a charging plug is always connected to the charging socket.

Es ist nun eine Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten elektrischen Kontaktpin für ein Ladesystem für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, der zur Anwendung im Hochvoltbereich geeignet ist, anzugeben.It is now an object of the invention to provide a further developed electrical contact pin for a charging system for hybrid or electric vehicles, which is suitable for use in the high-voltage range.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kontaktpin gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a contact pin according to claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist der Kontaktpin zumindest zweiteilig aufgebaut, wobei der Kontaktpin ein Crimpstück und ein Kontaktstück umfasst und das Kontaktstück reversibel mit dem Crimpstück mechanisch verbindbar ist.According to the contact pin is at least two parts, wherein the contact pin comprises a crimping piece and a contact piece and the contact piece is reversibly mechanically connected to the crimping piece.

Üblicherweise ist ein Ladesystem für ein Hybrid oder Elektrofahrzeug derart eingerichtet, dass zum Laden des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs an einer äußeren Ladequelle die äußere Ladequelle mit dem Fahrzeug verbunden wird (beispielsweise nach Norm IEC 62196 ). Ein Ladestecker wird dazu mit einer Ladebuchse, wobei ohne Beschränkung der Allgemeinheit die Ladebuchse in das Fahrzeug integriert ist, in mechanische und elektrische Verbindung gebracht. Bei gängigen, aktuellen Ladesystemen ist die fahrzeugintegrierte Ladebuchse mit mehreren Kontaktpins versehen, wobei jeder Stromphase ein Kontaktpin zugeordnet ist. Alternativ kann auch der Ladestecker mit den Kontaktpins versehen sein. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird weiterhin von einer fahrzeugintegrierten Ladedose ausgegangen, die mehrere der erfindungsgemäßen Kontaktpins umfasst. Beim Laden ist der fahrzeugexterne Ladestecker mit der Ladebuchse verbunden (auch als Ladeverbindung in diesem Dokument bezeichnet), wodurch die Kontaktpins der Ladebuchse mit korrespondierenden elektrischen Gegenstücken des Ladesteckers, nämlich Kontaktklemmen, in Verbindung gebracht sind, um eine elektrische Verbindung zu bilden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Ladestecker mit den Kontaktpins versehen ist und die korrespondierenden Kontaktklemmen von der Ladebuchse im Fahrzeug umfasst sind. Der erfindungsgemäße Kontaktpin ist so aufgebaut, dass der Kontaktpin am Crimpstück über eine Crimpöffnung des Crimpstücks entweder mit einem Kabelabschnitts im Ladestecker oder einem Kabelabschnitt in der Ladebuchse elektrisch verbunden ist und das Kontaktstück des Kontaktpins dazu eingerichtet ist, bei hergestellter Ladeverbindung in die korrespondierenden Kontaktklemmen einzugreifen. Beim Lösen der Ladeverbindung nach einem Ladevorgang werden die Kontaktpins wieder von den korrespondierenden Kontaktklemmen entfernt.Usually, a charging system for a hybrid or electric vehicle is arranged such that for charging the hybrid or electric vehicle to an external charging source, the external charging source is connected to the vehicle (for example Standard IEC 62196 ). A charging plug is brought to mechanical and electrical connection with a charging socket, which is integrated without loss of generality, the charging socket in the vehicle. In current, current charging systems, the vehicle-integrated charging socket is provided with multiple contact pins, each current phase is assigned a contact pin. Alternatively, the charging plug can also be provided with the contact pins. Without restricting generality, it is further assumed that a vehicle-integrated charging socket comprises a plurality of contact pins according to the invention. When charging, the vehicle-external charging plug is connected to the charging socket (also referred to as charging connection in this document), whereby the contact pins of the charging socket with corresponding electrical counterparts of the charging plug, namely contact terminals, are brought into connection to form an electrical connection. However, there is also the possibility that the charging plug is provided with the contact pins and the corresponding contact terminals are included in the charging socket in the vehicle. The contact pin according to the invention is constructed such that the contact pin on the crimping piece is electrically connected via a crimp opening of the crimping piece to either a cable section in the charging plug or a cable section in the charging socket and the contact piece of the contact pin is adapted to intervene in the corresponding contact terminals when the charging connection is established. When releasing the charging connection after a charging process, the contact pins are removed again from the corresponding contact terminals.

Vorteilhaft an der Erfindung ist es, dass der in die korrespondierenden Kontaktklemmen eingreifende Teil eines Kontaktpins eine Teilkomponente des Pins bildet und vom Crimpstück des Pins durch Lösen der irreversiblen mechanischen Verbindung getrennt werden kann. Dadurch kann etwa ein durch zigmaliges Herstellen und Lösen der Ladeverbindung, d. h. durch zigmaliges Eingreifen des Kontaktstücks in die korrespondierende Kontaktklemme und Lösen des Kontaktstücks aus der korrespondierenden Kontaktklemme, verschlissener Kontaktpin leicht aus dem Ladesystem ausgebaut und durch ein baugleiches Kontaktstück erneuert werden. Alternativ kann das Kontaktstück zum Zwecke einer leichten Reinigung oder Beschichtung mit einem geeignetem leitenden Material, etc. aus dem Ladesystem ausgebaut und wieder eingesetzt werden. Die reversible mechanische Verbindung ist außerdem entlang der Achse der longitudinalen Ausdehnung des Kontaktpins so stark ausgebildet, dass Zug- und Druckkräfte, die beim Steck- und Abziehvorgang des Ladesteckers über die Kontaktklemmen auf die Kontaktpins ausgeübt werden, geringer als die Haltekraft der reversiblen mechanischen Verbindung zwischen Crimpstück und Kontaktstück ist.An advantage of the invention is that the engaging in the corresponding contact terminal part of a contact pin forms a sub-component of the pin and can be separated from the crimping piece of the pin by releasing the irreversible mechanical connection. This can be easily removed from the charging system by a zigmaliges making and loosening the charging connection, ie by zigmaliges engagement of the contact piece in the corresponding contact terminal and releasing the contact piece from the corresponding contact terminal, worn contact pin and renewed by a matching contact piece. Alternatively, for ease of cleaning or coating with a suitable conductive material, etc., the contact piece may be removed from the charging system and replaced. The reversible mechanical connection is also formed so strong along the axis of the longitudinal extent of the contact pin that tensile and compressive forces, the during the insertion and removal operation of the charging plug are exerted on the contact pins on the contact pins, less than the holding force of the reversible mechanical connection between the crimping piece and contact piece.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weisen das Crimpstück einen Kontaktfortsatz und das Kontaktstück eine Kontakthülse auf, wobei der Kontaktfortsatz und die Kontakthülse derart ausgebildet sind, dass bei hergestellter mechanischer Verbindung der Kontaktfortsatz und die Kontakthülse einen elektrischen Berührkontakt bilden.According to a particular embodiment of the invention, the crimp piece on a contact extension and the contact piece on a contact sleeve, wherein the contact extension and the contact sleeve are formed such that when produced mechanical connection of the contact extension and the contact sleeve form an electrical contact.

Es greifen also, wenn das Crimpstück mit dem Kontaktstück mechanisch verbunden ist, der Kontaktfortsatz und die Kontakthülse ineinander, um den elektrischen Berührkontakt zu bilden. Dies stellt eine zuverlässige elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Kontaktstück, das bei einem Ladevorgang mit der korrespondierenden Kontaktklemme verbunden ist, und dem Crimpstück sicher. Je größer dieser elektrische Berührkontakt flächenmäßig und je größer der Pressdruck zwischen dem Kontaktfortsatz und der Kontakthülse ist, umso langlebiger und robuster ist die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktstück und dem Crimpstück über die Lebensdauer des Kontaktstücks.Thus, when the crimping piece is mechanically connected to the contact piece, the contact extension and the contact sleeve engage in one another in order to form the electrical contact contact. This ensures a reliable electrical conductivity between the contact piece, which is connected during a charging process with the corresponding contact terminal, and the crimping piece. The larger this electrical contact contact in terms of area and the greater the pressing pressure between the contact extension and the contact sleeve, the more durable and robust is the electrical connection between the contact piece and the crimping piece over the life of the contact piece.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Kontaktstück mit dem Crimpstück über einen Bajonettverschluss verbindbar.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the contact piece with the crimping piece is connectable via a bayonet closure.

In der Elektrik und Elektronik sind bajonettartige Verschlüsse bekannt, um Stecker und Buchsen in einer Steck-Dreh-Bewegung reversibel miteinander zu verbinden. Nach der vorliegenden Variante wird diese Technik auf den zweiteiligen Kontaktpin übertragen, indem das Crimpstück und das Kontaktstück mit dem Bajonettverschluss reversibel verbindbar sind.In the electrical and electronics bayonet-type closures are known to reversibly connect plugs and sockets in a plug-and-turn motion. According to the present variant, this technique is transferred to the two-part contact pin by the crimp piece and the contact piece with the bayonet closure are reversibly connectable.

Vorzugsweise ist der Bajonettverschluss so ausgeführt, dass das Crimpstück einen Dorn aufweist und das Kontaktstück eine Nut aufweist, wobei der Dorn und die Nut mechanisch formschlüssige Gegenstücke bilden. Die Nut, die den Dorn aufnimmt, gibt die Steck-Dreh-Bewegung des Dorns in der Nut vor.Preferably, the bayonet closure is designed so that the crimping piece has a mandrel and the contact piece has a groove, wherein the mandrel and the groove form mechanically form-fitting counterparts. The groove that receives the mandrel dictates the plug-and-turn movement of the mandrel in the groove.

Alternativ ist der Bajonettverschluss derart ausgeführt, dass das Crimpstück einen Stift aufweist und das Kontaktstück eine Doppelnut aufweist, wobei der Stift und die Doppelnut mechanisch formschlüssige Gegenstücke bilden.Alternatively, the bayonet lock is designed such that the crimp piece has a pin and the contact piece has a double groove, wherein the pin and the double groove form mechanically form-fitting counterparts.

Im Vergleich zu einer einfachen Nut mit Dorn sorgt eine Doppelnut mit Stift für eine bessere und robustere mechanische Verbindung zwischen Crimpstück und Kontaktstück.Compared to a simple groove with a mandrel, a double groove with pin ensures a better and more robust mechanical connection between crimping piece and contact piece.

Die mechanische Verbindung wird weiterhin verbessert, wenn die Nut oder Doppelnut so ausgebildet ist, dass die Nut oder Doppelnut eine Drehbewegung derart vorgibt, dass die Drehbewegung mit einer geringfügigen weiteren Bewegung des Dorns oder des Stiftes überlagert wird, die senkrecht zur Richtung der Drehbewegung selbst und gegen die Richtung der Einsteckbewegung von Crimpstück und Kontaktstück gerichtet ist. Eine derartige Nut wird als Nut mit negativer Steigung bezeichnet. Diese kann in Zusammenwirkung mit z. B. einer Feder, die den Dorn federnd im Crimpstück lagert und eine Federkraft auf den Dorn in Richtung der Crimpöffnung ausübt, zu einem Einrasten des Kontaktstücks in das Crimpstück bei abgeschlossener Drehbewegung führen. Dadurch entsteht eine Arretierung des Kontaktstücks gegen Verdrehung gegen das Crimpstück. Alternativ zum Einsatz einer Feder kann auch die Elastizität des Materials von Crimpstück bzw. Stift und Kontaktstück selbst (z. B. Messing) zur Arretierung genutzt werden, indem der Stift bei der Einsteck-Dreh-Bewegung unter geringer elastischer Verformung der beteiligten Bauteile eine Engstelle der Nut oder einen „Bauch” der Nut überwindet.The mechanical connection is further improved when the groove or double groove is formed so that the groove or double groove defines a rotational movement such that the rotational movement is superimposed with a slight further movement of the mandrel or the pin perpendicular to the direction of rotation itself and directed against the direction of insertion movement of crimping piece and contact piece. Such a groove is referred to as a negative slope groove. This can be in cooperation with z. B. a spring which resiliently supports the mandrel in the crimping piece and exerts a spring force on the mandrel in the direction of the crimp opening, lead to a latching of the contact piece in the crimping piece with completed rotational movement. This results in a locking of the contact piece against rotation against the crimping piece. As an alternative to the use of a spring, the elasticity of the material of the crimping piece or pin and contact piece itself (eg brass) can also be used for locking, in that the pin has a constriction during the insertion / rotation movement with little elastic deformation of the components involved the groove or a "belly" of the groove overcomes.

Vorzugsweise oder alternativ ist das Kontaktstück mit dem Crimpstück über einen Schraubverschluss verbindbar.Preferably or alternatively, the contact piece with the crimping piece can be connected via a screw cap.

Eine weitere Alternative ist ein Klemmverschluss, über den das Kontaktstück mit dem Crimpstück verbindbar ist. Insbesondere bei einem Klemmverschluss ist es wichtig, dass die Haltekräfte des Klemmenverschluss die Zug- und Druckkräfte, die beim Steck- und Abziehvorgang des Ladesteckers über die Kontaktklemmen auf die Kontaktpins ausgeübt werden, übersteigen.Another alternative is a clamp closure, via which the contact piece can be connected to the crimp piece. In particular, in the case of a clamp closure, it is important that the holding forces of the clamp closure exceed the tensile and compressive forces which are exerted on the contact pins during the insertion and removal operation of the charging plug via the contact clamps.

Es können auch zwei oder mehrere der genannten Verschlussarten zu einem anderen Verschluss kombiniert werden, um das Kontaktstück mit dem Crimpstück reversibel mechanisch verbindbar zu machen.It is also possible to combine two or more of the abovementioned types of closure to form another closure in order to make the contact piece reversibly mechanically connectable to the crimp piece.

Nach einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung umfasst der Konktaktpin eine Dichtung, die den elektrischen Berührkontakt vor Feuchtigkeit schützt.According to a further variant of the present invention, the Konktaktpin comprises a seal which protects the electrical contact against contact with moisture.

Dadurch, dass das Kontaktstück und das Crimpstück zweiteilig ausgeführt sind, besteht im Vergleich zu einem einteiligen Kontaktpin die Gefahr, dass Feuchtigkeit, die zwischen den Kontaktfortsatz und die Kontakthülse eindringt, direkt auf den elektrischen Berührkontakt einwirkt und korrosive, oxidierende und die Leitfähigkeit vermindernde Prozesse bewirkt. Dies wird durch die Dichtung unterbunden und somit die Langlebigkeit des elektrischen Berührkontakts weiter verbessert.Characterized in that the contact piece and the crimp piece are made in two parts, compared to a one-piece contact pin the risk that moisture that penetrates between the contact extension and the contact sleeve, acts directly on the electrical contact and causes corrosive, oxidizing and conductivity-reducing processes , This is prevented by the seal and thus further improves the longevity of the electrical contact.

Es wird weiterhin eine Ladebuchse, die in ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug integrierbar ist und die als ein Gegenstück gegen einen Ladestecker, der zum Zweck des Ladens des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs mit der Ladebuchse verbindbar ist, ausgebildet ist, beschrieben, wobei die Ladebuchse zumindest einen erfindungsgemäßen Kontaktpin umfasst. It is further a charging socket, which is integrable in a hybrid or electric vehicle and which is designed as a counterpart to a charging plug, which is connectable to the charging socket for the purpose of charging the hybrid or electric vehicle is described, wherein the charging socket at least one according to the invention comprises contact pin.

Nach dieser Variante umfasst die fahrzeugseitige Ladebuchse den Kontaktpin und der fahrzeugexterne Ladestecker die Kontaktklemme.According to this variant, the vehicle-side charging socket comprises the contact pin and the vehicle-external charging plug the contact terminal.

Nach einer alternativen Ausführungsform umfasst der Ladestecker zumindest einen erfindungsgemäßen Kontaktpin und die fahrzeugintegrierte Ladebuchse umfasst die Kontaktklemme.According to an alternative embodiment, the charging plug comprises at least one contact pin according to the invention and the vehicle-integrated charging socket comprises the contact terminal.

Es wird weiterhin ein Ladesystem für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, das eine in dem Hybrid- oder Elektrofahrzeug integrierte erste Ladeeinheit und eine fahrzeugäußere zweite Ladeeinheit umfasst, wobei die erste Ladeeinheit und die zweite Ladeeinheit mechanische und elektrische Gegenstücke derart bilden, dass zum Zweck des Ladens des Hybrid – oder Elektrofahrzeugs die erste Ladeeinheit und die zweite Ladeeinheit elektrisch und mechanisch miteinander verbindbar sind, angegeben, wobei die erste oder die zweite Ladeeinheit zumindest einen erfindungsgemäßen Kontaktpin umfasst.There is further provided a charging system for a hybrid or electric vehicle comprising a first charging unit integrated in the hybrid or electric vehicle and a vehicle-mounted second charging unit, the first charging unit and the second charging unit constituting mechanical and electrical counterparts such that for the purpose of charging of the hybrid or electric vehicle, the first charging unit and the second charging unit can be electrically and mechanically connected to one another, wherein the first or the second charging unit comprises at least one contact pin according to the invention.

Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:

Die Erfindung fällt in den Bereich der Ladesysteme für Elektrofahrzeuge. Dabei sind im Fahrzeug montierte Ladedosen für den Automotive-Einsatz neuartigen Bedingungen ausgesetzt. Die Ladedosen liegen im Außenbereich des Fahrzeugs und müssen über ihre avisierte Lebensdauer sehr hohen Steckzyklenzahlen in der Größenordnung von mindestens 10.000 Stück standhalten. Zudem dürfen sie wegen des Erfordernisses einer wirksamen Drainage nicht komplett feuchtigkeitsdicht ausgeführt sein, da sie bei Verwendung temporär auch Regen und anderen Feuchtigkeitseinflüssen ausgesetzt sein können und deshalb einen Wasserablauf besitzen müssen. Außerdem führen sie sehr hohe Ströme, die beim Laden bis zu 200 Ampere betragen können, wenn die Ladedosen für den Hochvoltbereich ausgeführt sind. All diese Aspekte führen zu einer erhöhten Korrosionsbelastung der Kontakte. Die üblicherweise aus Messing bestehenden Kontakte können bei der Herstellung zunächst mit einer Kupfer-Trennschicht oder Nickel-Trennschicht überzogen und anschließend mit Silber beschichtet werden.The invention is based on the following considerations:

The invention falls within the range of charging systems for electric vehicles. In the process, vehicle-mounted charging sockets for automotive use are exposed to new conditions. The charging sockets are located in the outer area of the vehicle and have to withstand very high mating cycles of at least 10,000 pieces over their planned lifetime. In addition, they must not be completely moisture-proof due to the requirement of effective drainage, as they may be temporarily exposed to rain and other moisture influences when used and therefore must have a water drain. In addition, they carry very high currents, which can be up to 200 amperes when charging when the charging sockets are designed for the high-voltage range. All these aspects lead to an increased corrosion load on the contacts. The usually made of brass contacts can be coated in the production initially with a copper separation layer or nickel separation layer and then coated with silver.

Verschlissen werden die Kontakte vor allem beim Ein- bzw. Aussteckvorgang eines Ladesteckers in die Ladedose, d. h. vor und nach dem Laden der Batterie, wenn die Kontakte der Ladedose eine elektrische Verbindung mit einem Gegenstück des Ladesteckers herstellen. Problematisch dabei ist, dass der Übergangswiderstand über diese elektrische Verbindung möglichst gering sein muss, deshalb müssen die Kontakte mit einem gewissen Anpressdruck gehalten werden. Allein diese Krafteinwirkung führt dazu, dass die Kontaktflächen auf die Dauer verschleißen. Zudem ist ungewiss, an welcher Ladesäule der Benutzer sein Auto lädt und welchen „Widrigkeiten” die Kontakte ausgesetzt sind hinsichtlich Hersteller, Fertigungstoleranzen, etc.The contacts are worn out, especially during insertion or removal of a charging plug into the charging socket, d. H. before and after charging the battery when the contacts of the charging socket make an electrical connection with a counterpart of the charging connector. The problem with this is that the contact resistance via this electrical connection must be as low as possible, so the contacts must be kept with a certain contact pressure. This force alone causes the contact surfaces to wear out in the long run. In addition, it is uncertain which charging point the user loads his car and which "adversities" the contacts are exposed to in terms of manufacturers, manufacturing tolerances, etc.

Gelangt nun zusätzlich z. B. ein Sandkorn oder eine anderweitige Verunreinigung auf den Kontakt, so kann an den silberbeschichteten Kontakten sehr schnell Verschleiß auftreten, ggf. auch bevor eine Steckzyklenzahl von 10.000 mal erreicht ist.Now in addition z. As a grain of sand or other contamination on the contact, so can wear very quickly wear on the silver-coated contacts, possibly even before a mating cycle number of 10,000 times is reached.

Sind die Kontakte erst verschlissen, so führt dies zu Korrosion, einem steigenden Übergangswiderstand über die elektrische Verbindung und bei hohen Strömen zu einer starken Erwärmung. Im Extremfall kann, bei einem zu großen Übergangswiderstand am Erdungskontakt, der Ladevorgang abgebrochen oder gar nicht erst gestartet werden.If the contacts are worn out, this leads to corrosion, an increasing contact resistance via the electrical connection and at high currents to a strong warming. In extreme cases, if the contact resistance at the earthing contact is too great, the charging process can be aborted or not even started.

Im Fehlerfall kann aber nicht nur der/die betroffenen Kontakte gewechselt werden, sondern es muss zumindest die komplette Ladedose, schlimmstenfalls der gesamte zugehörige Kabelbaum getauscht werden. Diese Nachteile gilt es zu überwinden.In the event of a fault, however, not only can the affected contact (s) be changed, but at least the entire charging socket, in the worst case the entire associated wiring harness, must be replaced. These disadvantages need to be overcome.

Hierzu schlägt die Erfindung einen Hochvoltwechselkontakt vor. Dadurch können beschädigte Hochvolt-/Leistungskontakte ohne Ausbau der Ladedose einzeln gewechselt, repariert, gereinigt oder gewartet werden. Erfindungsgemäß ist der Kontakt dazu zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem Teil (Crimpstück genannt), der stets in der Ladedose verbleibt und einem anderen Teil (Kontaktstück genannt), der im Verschleißfall gewechselt wird. Das Crimpstück umfasst auch einem Anschlagbereich für Kabel (z. B. zum Crimpen) einer Kontakthaltefläche und einen Übergang zum wechselbaren Kontaktstück, der als Bajonettverschluss ausgeführt sein kann. Dazu bildet das Crimpstück einen Kontaktfortsatz als Führung und weist einen Haltstift oder Haltedorn auf, der in das Crimpstück eingepresst sein kann. Das Kontaktstück weist eine hülsenartige Form für den Kontaktfortsatz und eine Nut zur Aufnahme des Haltedorns oder des Haltestifts auf. Es kann auch das Kontaktstück den Dorn und das Crimpstück die Nut aufweisen. Da der Fortsatz dazu eingerichtet ist, den Strom vom Kontaktstück aufzunehmen, ist zusätzlich eine Dichtung vorgesehen, um den Fortsatz vor Feuchtigkeit zu schützen.For this purpose, the invention proposes a high-voltage changeover contact. As a result, damaged high-voltage / power contacts can be changed, repaired, cleaned or serviced individually without removing the charging socket. According to the invention the contact is constructed in two parts and consists of a part (crimping piece), which always remains in the charging socket and another part (contact piece called), which is replaced in case of wear. The crimping piece also comprises a stop region for cables (eg for crimping) of a contact holding surface and a transition to the exchangeable contact piece, which can be designed as a bayonet closure. For this purpose, the crimping piece forms a contact extension as a guide and has a retaining pin or retaining pin, which can be pressed into the crimping piece. The contact piece has a sleeve-like shape for the contact extension and a groove for receiving the retaining pin or the retaining pin. It may also have the contact piece, the mandrel and the crimp piece, the groove. Since the extension is adapted to receive the current from the contact piece, a seal is additionally provided to protect the extension from moisture.

Der erfinderische Gedanke ist sowohl auf positive, negative und Masseleiter anwendbar und auf alle gängigen weltweit verbreiteten Ladesysteme in Form einer Buchse-Stecker-Verbindung analog übertragbar wie die teilweise genormten Systeme in Europa, USA, China oder Japan.The inventive idea is applicable to both positive, negative and mass leaders and up All current worldwide popular charging systems in the form of a female-male connection analog transferable as the partially standardized systems in Europe, USA, China or Japan.

Durch das austauschbare Kontaktstück, d. h. durch Verwendung eines solchen Wechselkontakts, ist kein kostspieliger und zudem aufwändiger Wechsel der kompletten fahrzeugintegrierten Ladedose, die den Wechselkontakt bzw. mehrere solcher Wechselkontakte enthält, mehr nötig. Es wird nur noch das tatsächlich vom Verschleiß unmittelbar betroffene Teil getauscht. Dies bringt Kosten- und Zeitvorteile bei der Reparatur und bei der Wartung.Due to the replaceable contact piece, d. H. by using such a changeover contact, no costly and also costly change of the complete vehicle-integrated charging socket, which contains the changeover contact or more such changeover contacts, more necessary. Only the part actually affected by the wear is exchanged. This brings cost and time advantages during repair and maintenance.

Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigen schematischHereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. This results in further details, preferred embodiments and further developments of the invention. In detail, show schematically

1 Explosionsdarstellung einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Kontaktpins 1 Exploded view of an embodiment of a contact pins according to the invention

2 Teilschnitt des Kontaktpins 2 Partial section of the contact pin

3 Erfindungsgemäßer Kontaktpin mit korrespondierender Kontaktklemme 3 Inventive contact pin with corresponding contact terminal

4 Detailansicht von Nut und Stift eines erfindungsgemäßen Kontaktpins 4 Detail view of the groove and pin of a contact pins according to the invention

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche technische Merkmale.In the figures, like reference numerals designate like technical features.

Die 1, 2 und 3 zeigen einen Kontaktpin (1), der in einem Ladesystem für Hybrid- und Elektrofahrzeuge eingesetzt wird. Bei einem solchen Ladesystem wird zum Zweck des Ladens des Fahrzeugs das Fahrzeug mit einem fahrzeugexternen Ladekabel verbunden. In der Regel ist an dem Ladekabel ein Ladestecker befindlich, der zur Verbindung mit einer fahrzeugintegrierten Ladedose zum Laden des Fahrzeugs eingerichtet ist. Diese Verbindung wird auch als Ladeverbindung bezeichnet und umfasst sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Verbindung.The 1 . 2 and 3 show a contact pin ( 1 ), which is used in a charging system for hybrid and electric vehicles. In such a charging system, for the purpose of charging the vehicle, the vehicle is connected to an external vehicle charging cable. In general, a charging plug is located on the charging cable, which is set up for connection to a vehicle-integrated charging socket for charging the vehicle. This connection is also referred to as a charging connection and comprises both a mechanical and an electrical connection.

Gemäß 3 wird die elektrische Verbindung über zumindest einen Kontaktpin (1) und eine dem Kontaktpin zugeordnete korrespondierende Kontaktklemme (100) hergestellt, indem der Kontaktpin in die Kontaktklemme formschlüssig eingreift. Ein Kontaktierelement (101) der Kontaktklemme bewirkt einen Pressdruck zwischen Kontaktpin und Klemme und stellt somit einen leitenden Übergang her. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist der Kontaktpin in die Ladedose und die Kontaktklemme in den Ladestecker integriert.According to 3 the electrical connection via at least one contact pin ( 1 ) and a contact pin associated with the corresponding contact terminal ( 100 ) prepared by the contact pin engages positively in the contact terminal. A contact element ( 101 ) of the contact terminal causes a pressing pressure between contact pin and terminal and thus produces a conductive transition. Without loss of generality, the contact pin is integrated into the charging socket and the contact terminal is integrated into the charging plug.

Der Kontaktpin ist im Wesentlichen aus einem Crimpstück (2) und einem Kontaktstück (3) aufgebaut. Das Crimpstück ermöglicht eine Verbindung des Kontaktpins mit der Kabelführung in der Ladedose durch Vercrimpen oder durch äquivalente Techniken wie Verlöten, Verschrauben oder Verschweissen (nicht in den Figuren gezeigt). Das Crimpstück und das Kontaktstück sind reversibel miteinander mechanisch verbindbar. Die mechanische Verbindbarkeit gewährleistet ein bajonettartiger Verschluss, der aus einer Doppelnut (9) und einem Stift (7), der in die Doppelnut eingreift, besteht. Der Stift (7) ist über eine Stiftaufnahme (8) im Crimpstück mit diesem verpresst. Beim Verbinden des Crimpstücks mit dem Kontaktstück greift der Kontaktfortsatz (2a) in die Kontakthülse (3a) ein. Die Doppelnut führt den Stift in Form einer kombinierten Steck-Dreh-Bewegung. Die Steckrichtung ist parallel zur longitudinalen Ausdehnung des Kontaktpins gerichtet. Die Drehrichtung ist senkrecht zur Steckrichtung gerichtet. Mit Abschluss der Drehbewegung erreicht das Kontaktstück eine relativ zum Crimpstück feste Position, so dass eine mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktstück und dem Crimpstück hergestellt ist. Bei der hergestellten mechanischen Verbindung bilden der Kontaktfortsatz und die Kontakthülse einen elektrischen Berührkontakt gemäß 2 aus (durch gestrichelte Kreislinie angezeigt). Zwischen dem Kontaktstück und dem Crimpstück ist zudem eine Dichtung (11) vorgesehen, die den elektrischen Berührkontakt vor Feuchtigkeit schützt. Das Kontaktstück ist außerdem mit einem elektrisch isolierenden Berührschutz (5) versehen. Über eine Crimpöffnung (4) ist das Crimpstück mit einem Anschlusskabel verbunden.The contact pin is essentially a crimping piece ( 2 ) and a contact piece ( 3 ) built up. The crimp piece allows connection of the contact pin to the cable guide in the charging socket by crimping or by equivalent techniques such as soldering, screwing or welding (not shown in the figures). The crimping piece and the contact piece are reversibly mechanically connected to one another. The mechanical connectivity ensures a bayonet-type closure, which consists of a double groove ( 9 ) and a pen ( 7 ), which engages in the double groove exists. The pencil ( 7 ) is via a pen recording ( 8th ) in the crimping piece with this. When connecting the Crimpstücks with the contact piece of the contact extension ( 2a ) in the contact sleeve ( 3a ) one. The double groove guides the pin in the form of a combined plug and turn movement. The plug-in direction is directed parallel to the longitudinal extent of the contact pin. The direction of rotation is directed perpendicular to the direction of insertion. Upon completion of the rotational movement, the contact piece reaches a position fixed relative to the crimping piece, so that a mechanical connection is established between the contact piece and the crimping piece. In the manufactured mechanical connection, the contact extension and the contact sleeve form an electrical contact according to 2 off (indicated by dashed circle). Between the contact piece and the Crimpstück is also a seal ( 11 ), which protects the electrical contact from contact with moisture. The contact piece is also equipped with an electrically insulating contact protection ( 5 ) Mistake. Via a crimp opening ( 4 ), the crimping piece is connected to a connection cable.

Während des Gebrauchs des Kontaktpins wird derart häufig die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktstück und der korrespondierenden Kontaktklemme gegen den Anpressdruck hergestellt und wieder gelöst, dass das Kontaktstück einem erhöhten Verschleiß unterliegt. Durch den im Wesentlichen zweiteiligen Aufbau des Kontaktpins kann das Kontaktstück vom Crimpstück gelöst werden, um es durch ein baugleiches neueres Kontaktstück zu ersetzen oder es zu reparieren oder zu warten und erneut mit dem Crimpstück mechanisch zu verbinden. Auf diese Weise ist ein einfacher und robuster Hochvolt-geeigneter und austauschbarer Kontakt für Ladesysteme für Hybrid- und Elektrofahrzeuge bereitgestellt.During use of the contact pin so often the electrical connection between the contact piece and the corresponding contact terminal is made against the contact pressure and released again that the contact piece is subject to increased wear. Due to the essentially two-part construction of the contact pin, the contact piece can be detached from the crimping piece in order to replace it with a structurally newer contact piece or to repair or service it and to reconnect it mechanically to the crimping piece. In this way, a simple and robust high-voltage suitable and replaceable contact for charging systems for hybrid and electric vehicles is provided.

Zum leichteren Austauschen des Kontaktstücks kann das Crimpstück oder das Kontaktstück mit einer Kerbe (10) ausgestattet sein, um mit einem geeigneten Werkzeug gezielt die Dreh-Aussteck-Bewegung des Kontaktstücks relativ zum Crimpstück zum Lösen der mechanischen Verbindung und die Einsteck-Dreh-Bewegung zum Herstellen der mechanischen Verbindung zu ermöglichen.For easier replacement of the contact piece, the crimping piece or the contact piece can be provided with a notch ( 10 ) in order to selectively enable, with a suitable tool, the rotationally-disengaging movement of the contact piece relative to the crimping piece for releasing the mechanical connection and the insert-and-turn movement for establishing the mechanical connection.

Es kann die Doppelnut weiterhin bevorzugt Richtung Ende der Nut mit einer leichten negativen Steigung, angezeigt durch einen Pfeil in 4, ausgeführt sein. Die beiden Schenkel der Nut bilden also in Bezug zum Stift einen „Bauch”, worin eine Arretierung des Kontaktstücks, wenn es reversibel mit dem Crimpstück verbunden ist, resultiert. Nach einer weiteren Ausführungsform wird die negative Steigung der Doppelnut mit einer Feder, die zwischen dem Kontaktstück und dem Crimpstück befindlich ist und eine die beiden Bauteile auseinandertreibende Federkraft ausübt, kombiniert. Zur Erreichung der Arretierung kann alternativ die Doppelnut so ausgeführt sein, dass die Schenkel der Nut einen leicht spitzen Winkel zueinander bilden. It may continue to favor the double groove towards the end of the groove with a slight negative slope, indicated by an arrow in 4 be executed. The two legs of the groove thus form a "belly" with respect to the pin, in which a locking of the contact piece, when it is reversibly connected to the crimp, results. According to a further embodiment, the negative pitch of the double groove is combined with a spring which is located between the contact piece and the crimping piece and exerts a spring force which forces the two components apart. To achieve the locking alternatively, the double groove can be designed so that the legs of the groove form a slightly acute angle to each other.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102010041323 A1 [0004] DE 102010041323 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Norm IEC 62196 [0009] Standard IEC 62196 [0009]

Claims (12)

Elektrischer Kontaktpin (1) für ein Ladesystem für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei der Kontaktpin zur Anwendung im Hochvoltbereich geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kontaktpin zumindest zweiteilig aufgebaut ist, – der Kontaktpin ein Crimpstück (2) umfasst, – der Kontaktpin ein Kontaktstück (3) umfasst, und – das Kontaktstück reversibel mit dem Crimpstück mechanisch verbindbar ist.Electrical contact pin ( 1 ) for a charging system for a hybrid or electric vehicle, wherein the contact pin is suitable for use in the high-voltage range, characterized in that - the contact pin is constructed in at least two parts, - the contact pin is a crimping piece ( 2 ), - the contact pin is a contact piece ( 3 ), and - the contact piece is reversibly mechanically connectable to the crimping piece. Elektrischer Kontaktpin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Crimpstück einen Kontaktfortsatz (2a) aufweist, – das Kontaktstück eine Kontakthülse (3a) aufweist, und – der Kontaktfortsatz und die Kontakthülse derart ausgebildet sind, dass bei hergestellter mechanischer Verbindung der Kontaktfortsatz und die Kontakthülse einen elektrischen Berührkontakt bilden.Electrical contact pin according to claim 1, characterized in that - the crimping piece has a contact extension ( 2a ), - the contact piece has a contact sleeve ( 3a ), and - the contact extension and the contact sleeve are formed such that when produced mechanical connection of the contact extension and the contact sleeve form an electrical contact. Elektrischer Kontaktpin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kontaktstück mit dem Crimpstück über einen Bajonettverschluss mechanisch verbindbar ist.Electrical contact pin according to claim 1 or 2, characterized in that - the contact piece with the crimping piece is mechanically connectable via a bayonet lock. Elektrischer Kontaktpin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kontaktstück mit dem Crimpstück über einen Schraubverschluss mechanisch verbindbar ist.Electrical contact pin according to claim 1 or 2, characterized in that - the contact piece with the crimping piece is mechanically connectable via a screw cap. Elektrischer Kontaktpin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kontaktstück mit dem Crimpstück über einen Klemmverschluss mechanisch verbindbar ist.Electrical contact pin according to claim 1 or 2, characterized in that - the contact piece with the crimping piece is mechanically connectable via a clamp closure. Elektrischer Kontaktpin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kontaktstück mit dem Crimpstück über einen kombinierten Verschluss aus zumindest zwei Verschlussarten der Verschlussarten Bajonettverschluss, Schraubverschluss und Klemmverschluss verbindbar ist.Electrical contact pin according to claim 1 or 2, characterized in that - the contact piece with the crimping piece is connectable via a combined closure of at least two types of closure of the types of closure bayonet, screw and clamp closure. Elektrischer Kontaktpin nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bajonettverschluss derart ausgeführt ist, dass – das Crimpstück einen Dorn aufweist, – das Kontaktstück eine Nut aufweist, und – der Dorn und die Nut mechanisch formschlüssige Gegenstücke bilden.Electrical contact pin according to claim 3, characterized in that the bayonet closure is designed such that - the crimping piece has a mandrel, - the contact piece has a groove, and - form the mandrel and the groove mechanically form-fitting counterparts. Elektrischer Kontaktpin nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bajonettverschluss derart ausgeführt ist, dass – das Crimpstück einen Stift (7) aufweist, – das Kontaktstück eine Doppelnut (9) aufweist, – und der Stift und die Doppelnut mechanisch formschlüssige Gegenstücke bilden.Electrical contact pin according to claim 3, characterized in that the bayonet closure is designed such that - the crimping piece a pin ( 7 ), - the contact piece has a double groove ( 9 ), and - the pin and the double groove form mechanically positive counterparts. Elektrischer Kontaktpin nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – der Konktaktpin eine Dichtung (11) umfasst, und – die Dichtung den elektrischen Berührkontakt vor Feuchtigkeit schützt.Electrical contact pin according to one of claims 2 to 8, characterized in that - the Konktaktpin a seal ( 11 ), and - the seal protects the electrical contact against moisture. Ladebuchse, die in ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug integrierbar ist und die als ein Gegenstück gegen ein Lademittel, das zum Zweck des Ladens des Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit der Ladebuchse verbindbar ist, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Ladebuchse zumindest einen Kontaktpin nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.Charging socket, which is integrated in a hybrid or electric vehicle and which is designed as a counterpart to a charging means, which is connectable to the charging socket for the purpose of charging the hybrid or electric vehicle, characterized in that - the charging socket at least one contact pin after one of the preceding claims. Ladestecker für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, der als ein Gegenstück gegen eine in dem Hybrid- oder Elektrofahrzeug integrierte Ladevorrichtung ausgebildet ist, um zum Zweck des Ladens des Hybrid- oder Elektrofahrzeug den Ladestecker mit der Ladevorrichtung zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass – der Ladestecker zumindest einen Kontaktpin nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.Charging plug for a hybrid or electric vehicle, designed as a counterpart to a charging device integrated in the hybrid or electric vehicle, for connecting the charging plug to the charging device for the purpose of charging the hybrid or electric vehicle, characterized in that - the charging plug at least one contact pin according to one of claims 1 to 9. Ladesystem für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, das eine in dem Hybrid- oder Elektrofahrzeug integrierte erste Ladeeinheit und eine fahrzeugäußere zweite Ladeeinheit umfasst, wobei die erste Ladeeinheit und die zweite Ladeeinheit mechanische und elektrischen Gegenstücke derart bilden, dass zum Zweck des Ladens des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs die erste Ladeeinheit und die zweite Ladeeinheit elektrisch und mechanisch miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste oder die zweite Ladeeinheit zumindest einen Kontaktpin nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.A charging system for a hybrid or electric vehicle, comprising a first charging unit integrated in the hybrid or electric vehicle and a second external charging unit, the first charging unit and the second charging unit forming mechanical and electrical counterparts such that for the purpose of charging the hybrid or electric vehicle Electric vehicle, the first charging unit and the second charging unit are electrically and mechanically connected to each other, characterized in that - the first or the second charging unit comprises at least one contact pin according to one of claims 1 to 9.
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