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Die Erfindung betrifft eine Baugruppe zum Übertragen eines elektrischen Stroms, insbesondere für ein Ladesystem zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Baugruppe umfasst ein Kabel, das einen Kabelschlauch, zumindest eine in dem Kabelschlauch erstreckte elektrische Leitung und eine in dem Kabelschlauch erstreckte Kühlmittelleitung aufweist, und ein mit dem Kabel verbundenes Steckverbinderteil zum Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil, wobei das Steckverbinderteil ein Verteilerelement aufweist, an dem die zumindest eine elektrische Leitung und die Kühlmittelleitung angeordnet sind und das ein Düsenelement aufweist, das mit der Kühlmitteleitung in Strömungsverbindung steht und dazu ausgebildet ist, Kühlmittel in den Kabelschlauch zum Umströmen der in dem Kabelschlauch erstreckten zumindest einen elektrischen Leitung einzuleiten, und wobei der Kabelschlauch an einer ersten Seite des Verteilerelements angeschlossen ist und die zumindest eine elektrische Leitung und/oder die Kühlmittelleitung oder ein mit der Kühlmittelleitung verbundenes Leitungselement durch das Verteilerelement von der ersten Seite hin zu einer von der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite geführt sind, wobei die Kühlmittelleitung oder das mit der Kühlmittelleitung verbundene Leitungselement an der zweiten Seite mit dem Düsenelement strömungsverbunden ist, wobei das Düsenelement ausgebildet ist, das Kühlmittel an der ersten Seite in den Kabelschlauch einzuleiten, und wobei das Verteilerelement mit einem Verbindungselement verbunden ist, das einen Anschlussstutzen aufweist, an den der Kabelschlauch angeschlossen ist.
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Eine solche Baugruppe kann insbesondere eine Ladeleitung eines Ladesystems verwirklichen. Über die Kühlmittelleitung wird Kühlmittel zugeführt, das zu einer Kühlung/Temperierung der Ladeleitung dient. Das Kühlmittel kann beispielweise flüssig (z.B. Wasser) oder gasförmig (z.B. Luft) sein und nimmt Wärme an dem Kabel und dem Steckverbinderteil auf und führt diese Wärme zur Kühlung ab.
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Das Steckverbinderteil kann insbesondere als Ladestecker oder als Ladebuchse zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (auch bezeichnet als Elektrofahrzeug) Verwendung finden. In diesem Fall ist das Kabel beispielsweise einerseits an eine Ladestation angeschlossen und trägt andererseits das Steckverbinderteil in Form eines Ladesteckers, der in ein zugeordnetes Gegensteckverbinderteil in Form einer Ladebuchse an einem Fahrzeug eingesteckt werden kann, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug herzustellen.
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Ladeströme können grundsätzlich als Gleichströme oder als Wechselströme übertragen werden, wobei insbesondere Ladeströme in Form von Gleichstrom eine große Stromstärke, beispielsweise größer als 200 A oder sogar größer als 300 A oder gar 350 A, aufweisen und zu einer Erwärmung des Kabels genauso wie eines mit dem Kabel verbundenen Steckverbinderteils führen können.
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Ein aus der
DE 10 2010 007 975 B4 bekanntes Ladekabel weist eine Kühlmittelleitung auf, die eine Zuleitung und eine Rückleitung für ein Kühlmittel umfasst und somit einen Kühlmittelfluss hin und zurück in dem Ladekabel ermöglicht. Die Kühlmittelleitung der
DE 10 2010 007 975 B4 dient hierbei zum einen zum Abführen von an einem Energiespeicher eines Fahrzeugs entstehender Verlustwärme, zudem aber auch zum Kühlen des Kabels an sich.
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Ein weiteres Ladekabel mit integrierter Kühlung ist aus der
US 2015/0217654 A1 bekannt. Ferner ist aus der
DE 23 44 752 A1 ein Kühlsystem für Energiekabel bekannt, bei dem das Kühlmittel im geschlossenen Kreis über Wärmetauscher umläuft, wobei das Kühlmittel im Gegenstrom durch das das Energiekabel enthaltende Kühlrohr zurückgeführt ist.
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Aus der
DE 697 01 022 T2 ist ein fluidgekühlter, induktiver Hochleistungsladekoppler zur Verwendung mit einer induktiven Ladevorrichtung bekannt, die eine Stromquelle und einen Ladeport umfasst, der in einem Elektrofahrzeug angeordnet ist und mit Antriebsbatterien desselben gekoppelt ist. Der Koppler kann in den Ladeport eingeführt werden, um Strom von der Stromquelle zum Aufladen der Batterien des Elektrofahrzeuges anzukoppeln. Der Koppler umfasst ein Koaxialkabel, das zwischen die Stromquelle und den Koppler eingekoppelt ist und einen Stromleiter zum Ankoppeln von Strom an den Leiter und Kühlkanäle zum Koppeln von Kühlfluid mit hoher dielektrischer Festigkeit zu und von dem Koppler umfasst. Weiter weist der Koppler ein Gehäuse, einen Wärmetauscher, durch den hindurch ein Fluidströmungsweg vorgesehen ist, der es gestattet, dass das Kühlfluid durch diesen hindurch zirkulieren kann, eine Primärwicklung, die thermisch an den Wärmetauscher angekoppelt ist, und eine Magnetscheibe, die in einer Öffnung in dem Wärmetauscher angeordnet ist. Das Kühlfluid wird durch das Koaxialkabel und den Wärmetauscher hindurchgepumpt, um die Primärwicklung, die Scheibe und die Stromleiter zu kühlen und somit zu gestatten, dass hohe Strompegel zwischen der Stromquelle und den Antriebsbatterien des Elektrofahrzeugs übertragen werden können. Weiter ist ein Flutkasten vorgesehen, der in dem Gehäuse angeordnet ist und ein offenes Inneres aufweist, das einen Leiterendbereich bildet, wobei die Kühlkanäle mit dem Flutkasten gekoppelt sind, und wobei die Stromleiter des Koaxialkabels in dem Endbereich enden und dem dort hindurchgepumpten Kühlfluid ausgesetzt sind. Der Fluidströmungsweg des Wärmetauschers ist mit dem Flutkasten gekoppelt. Auch das Kühlfluid wird durch den Flutkasten hindurchgepumpt.
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Die
DE 20 2011 050 446 U1 offenbart ein elektrisches Steckvorrichtungselement, welches ein Gehäuse mit mindestens einem darin angeordneten elektrischen Kontaktelement und einen Hohlraum mit einer Zugangsöffnung und einer Ausgangsöffnung, über welche der Hohlraum mit einem Kühlmediumstrom durchströmt werden kann, aufweist.
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Weiter ist aus der
US 2013/0267115 A1 die Kühlung im Bereich eines Steckgesichts einer Steckverbindung bekannt.
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Bestehende Lösungen von Ladekabeln mit einer integrierten Kühlleitung haben ggf. den Nachteil, dass ein Abführen von Wärme an einer Lastleitung - insbesondere bei großen Ladeströmen - nur bedingt möglich ist. Im Ergebnis kann es trotz einer Kühlleitung zu einer (nennenswerten) Erwärmung an dem Kabel kommen.
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Eine Lösung, um einer solchen Erwärmung an dem Kabel entgegenzuwirken, könnte darin liegen, den Querschnitt der Lastleitung in dem Kabel weiter zu vergrößern. Dies hat jedoch den Nachteil, dass das Kabel insgesamt schwerer und weniger flexibel wird, so dass die Handhabbarkeit des Kabels für einen Nutzer beeinträchtigt sein kann.
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Bei einem aus der
WO 2015/119791 A1 bekannten Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs sind innerhalb eines Ladekabels Kühlmittelleitungen geführt, über die Wärme auch aus dem Bereich eines an das Ladekabel angeschlossenen Steckverbinderteils abgeführt werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Baugruppe mit einem Steckverbinderteil und einem mit dem Steckverbinderteil verbundenen Kabel zur Verfügung zu stellen, die eine effektive Kühlung sowohl an dem Kabel als auch an dem Steckverbinderteil zur Verfügung stellen kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach begrenzt das Verbindungselement einen Strömungsraum, mit dem der Kabelschlauch in Strömungsverbindung steht, wobei das Düsenelement ausgebildet ist, das Kühlmittel in den Strömungsraum einzuleiten, wobei das Düsenelement mit einem Kopf in den Strömungsraum vorsteht..
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Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Kabelschlauch selbst als Leitung für das Kühlmittel zu verwenden, um ein Umströmen von in dem Kabelschlauch geführten elektrischen Leitungen mit Kühlmittel zu ermöglichen und auf diese Weise Wärme unmittelbar an den elektrischen Leitungen aufzunehmen. Die in dem Kabelschlauch geführte Kühlmittelleitung dient als Zuführung für das Kühlmittel und steht mit dem Düsenelement in Strömungsverbindung. Über das an dem Verteilerelement angeordnete Düsenelement wird das Kühlmittel in den Kabelschlauch eingeleitet und in dem Kabelschlauch unter Umströmen der in den Kabelschlauch geführten elektrischen Leitungen zurückgeführt, sodass ein Kühlmittelkreislauf entsteht.
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Das Kühlmittel wird somit nicht über eine gesonderte Kühlmittelleitung zurückgeführt. Vielmehr wird das Kühlmittel über das Düsenelement in den Kabelschlauch eingeleitet und somit innerhalb des Kabelschlauchs unter Umströmen der in dem Kabelschlauch geführten elektrischen Leitungen geführt.
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Das Kühlmittel kann grundsätzlich flüssig oder gasförmig ausgestaltet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kühlmittel jedoch flüssig. Beispielsweise kann Wasser oder eine andere Kühlmittelflüssigkeit zum Kühlen verwendet werden.
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Der Kabelschlauch ist an einer ersten Seite des Verteilerelements angeschlossen. Die zumindest eine elektrische Leitung und/oder die Kühlmittelleitung oder ein mit der Kühlmittelleitung verbundenes Leitungselement sind durch das Verteilerelement von der ersten Seite hin zu einer von der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite geführt. Eine oder mehrere in dem Kabelschlauch erstreckte elektrische Leitungen erstrecken sich somit durch das Verteilerelement hindurch von der ersten Seite des Verteilerelements, an der der Kabelschlauch angeschlossen ist, hin zu der zweiten weiter, die von dem Kabelschlauch abgewandt ist. Ebenso erstreckt sich die Kühlmittelleitung oder ein mit der Kühlmittelleitung verbundenes Leitungselement, beispielsweise ein durch das Verteilerelement hindurchgeführtes Rohrelement, an das die Kühlmittelleitung angeschlossen ist, durch das Verteilerelement hindurch.
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Die Kühlmittelleitung oder das mit der Kühlmittelleitung verbundene Leitungselement sind an der zweiten Seite mit dem Düsenelement strömungsverbunden. Das Kühlmittel wird somit an der zweiten Seite in das Düsenelement eingeleitet und über das Düsenelement an der ersten Seite in den Kabelschlauch eingespritzt.
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Um die zumindest eine elektrische Leitung und/oder die Kühlmittelleitung oder das mit der Kühlmittelleitung verbundene Leitungselement durch das Verteilerelement hindurchzuführen, weist das Verteilerelement vorzugsweise eine oder mehrere Öffnungen auf, durch die hindurch sich die zumindest eine elektrische Leitung und/oder die Kühlmittelleitung oder das mit der Kühlmittelleitung verbundene Leitungselement erstrecken. Um hierbei einen feuchtigkeitsdichten Übergang zur Verfügung zu stellen und insbesondere die erste Seite feuchtigkeitsdicht von der zweiten Seite zu trennen, ist an der zumindest einen Öffnung ein Dichtelement zum Beispiel in Form einer zylindrischen Dichthülse vorgesehen, das in der zumindest einen Öffnung einliegt. Über das Dichtelement ist die zumindest eine elektrische Leitung und/oder die Kühlmittelleitung oder das mit der Kühlmittelleitung verbundene Leitungselement gegenüber dem Verteilerelement abgedichtet, sodass Feuchtigkeit nicht von der ersten Seite hin zur zweiten Seite gelangen kann.
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Dies ist insbesondere erforderlich, wenn flüssiges Kühlmittel verwendet wird. Das Kühlmittel wird über das Düsenelement an der ersten Seite in den Kabelschlauch eingeleitet und soll nicht von der ersten Seite des Verteilerelements zur zweiten Seite gelangen. Die Öffnungen in dem Verteilerelement sind daher feuchtigkeitsdicht abzudichten, sodass das Kühlmittel beispielsweise nicht in einen Gehäuseinnenraum des Steckverbinderteils eindringen kann.
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An dem Verteilerelement können Befestigungseinrichtungen zum mechanischen Festlegen (insbesondere auf Zug) der zumindest einen elektrischen Leitung und/oder der Kühlmittelleitung oder des mit der Kühlmittelleitung verbundenen Leitungselements an dem Verteilerelement vorgesehen sein. Diese Befestigungseinrichtungen sind vorzugsweise als Zugentlastungen ausgestaltet und verhindern, dass die elektrischen Leitungen und/oder die Kühlmittelleitung oder das mit der Kühlmittelleitung verbundene Leitungselement aus den Öffnungen an dem Verteilerelement herausgezogen werden können, wenn eine Belastung auf Zug besteht (beispielsweise wenn an dem Kabel gezogen wird).
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Das Verteilerelement ist mit einem Verbindungselement verbunden, das einen Anschlussstutzen aufweist, an den der Kabelschlauch angeschlossen ist. Der Anschlussstutzen weist beispielsweise eine Öffnung auf, durch die hindurch die in dem Kabelschlauch geführte zumindest eine elektrische Leitung und die Kühlmittelleitung hin zu dem Verteilerelement verlegt sind. Der Kabelschlauch ist beispielsweise auf den Anschlussstutzen aufgesteckt. Die in dem Kabelschlauch geführten elektrischen Leitungen und die Kühlmittelleitung werden demgegenüber durch den Anschlussstutzen hindurchgeführt und erstrecken sich hin zu dem Verteilerelement.
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Das Verbindungselement begrenzt einen Strömungsraum, mit dem der Kabelschlauch in Strömungsverbindung steht. Das Düsenelement ist hierbei ausgebildet, das Kühlmittel in den Strömungsraum einzuleiten. Das Verbindungselement ist an der ersten Seite des Verteilerelements angeordnet, und ebenso erstreckt sich der Strömungsraum an der ersten Seite des Verteilerelements. Das Düsenelement kann beispielsweise mit einem Kopf von dem Verteilerelement in den Strömungsraum vorstehen, um über den Kopf das Kühlmittel in den Strömungsraum einzuleiten.
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An dem Kopf des Düsenelements ist beispielsweise eine Öffnung, vorzugsweise mehrere Öffnungen, zum Einleiten des Kühlmittels in den Strömungsraum ausgebildet. Sind mehrere Öffnungen vorgesehen, so können diese derart gerichtet sein, dass das Kühlmittel gezielt die zu kühlenden elektrischen Leitungen umströmen kann und ein in den Kabelschlauch eingeleiteter Kühlmittelstrom somit gezielt hin zu den elektrischen Leitungen gerichtet ist.
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Das Verbindungselement ist vorzugsweise durch ein Dichtelement gegenüber dem Verteilerelement abgedichtet. Der Strömungsraum ist auf diese Weise feuchtigkeitsdicht nach außen hin abgeschlossen, sodass Kühlmittel nicht aus dem Strömungsraum innerhalb des Verbindungselements herausgelangen kann. Von dem Strömungsraum strömt das Kühlmittel in den Kabelschlauch ein und strömt entlang des Kabelschlauchs, um in dem Kabelschlauch Wärme an den elektrischen Leitungen aufzunehmen.
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Das Steckverbinderteil kann insbesondere als Ladestecker zum Verbinden mit einer Ladebuchse zum Beispiel auf Seiten eines Fahrzeugs ausgebildet sein. Über das Kabel kann das Steckverbinderteil beispielsweise mit einer Ladestation verbunden sein, sodass über das Kabel elektrische Ladeströme übertragen werden können.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine Ansicht eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs;
- 2 eine Ansicht eines Steckverbinderteils in Form eines Ladesteckers;
- 3 eine andere Ansicht des Steckverbinderteils, bei geöffnetem Gehäuse;
- 4 eine Draufsicht auf eine Baugruppe zum Verbinden eines Kabels mit dem Steckverbinderteil;
- 5 eine Vorderansicht der Baugruppe gemäß 4; und
- 6 eine Explosionsansicht der Baugruppe gemäß 4 und 5.
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1 zeigt eine Ladestation 1, die zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 4, auch bezeichnet als Elektrofahrzeug, dient. Die Ladestation 1 ist dazu ausgestaltet, einen Ladestrom in Form eines Wechselstroms oder eines Gleichstroms zur Verfügung zu stellen und weist ein Kabel 2 auf, das mit einem Ende 201 mit der Ladestation 1 und mit einem anderen Ende 200 mit einem Steckverbinderteil 3 in Form eines Ladesteckers verbunden ist.
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Wie aus den vergrößerten Ansichten gemäß 2 und 3 ersichtlich, weist das Steckverbinderteil 3 an einem Gehäuse 30 Steckabschnitte 300, 301 auf, mit denen das Steckverbinderteil 3 steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil 40 in Form einer Ladebuchse an dem Fahrzeug 4 in Eingriff gebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Ladestation 1 elektrisch mit dem Fahrzeug 4 verbunden werden, um Ladeströme von der Ladestation 1 hin zu dem Fahrzeug 4 zu übertragen.
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Um ein zügiges Aufladen des Elektrofahrzeugs 4 z.B. im Rahmen eines sogenannten Schnellladevorgangs zu ermöglichen, weisen die übertragenen Ladeströme eine große Stromstärke, z.B. größer als 200 A, gegebenenfalls sogar in der Größenordnung von 350 A oder darüber, auf. Aufgrund solch hoher Ladeströme kommt es an dem Kabel 2 und auch am Steckverbinderteil 3 sowie der Ladebuchse 40 zu thermischen Verlusten, die zu einem Erwärmen des Kabels 2, des Steckverbinderteils 3 und der Ladebuchse 40 führen können.
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Das Steckverbinderteil 3 weist, an seinen Steckabschnitten 300, 301, eine Mehrzahl von Kontaktelementen 302, 303 zum elektrischen Kontaktieren mit zugeordneten Gegenkontaktelementen 400 auf Seiten des Gegensteckverbinderteils 40 (schematisch eingezeichnet in 1) auf. Beispielsweise können an dem Steckabschnitt 301 zwei Kontaktelemente 303 zum Übertragen eines Ladestroms in Form eines Gleichstroms angeordnet sein, während an dem Steckabschnitt 300 Kontaktelemente 302 zur Bereitstellung eines erdenden PE-Kontakts und von Signalkontakten zum Übertragen von Steuersignalen angeordnet sein können.
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An das Steckverbinderteil 3 ist das Kabel 2 angeschlossen, in dem elektrische Leitungen 21 geführt sind, die innerhalb des Gehäuses 30 elektrisch mit den Kontaktelementen 302, 303 verbunden sind. Das Kabel 2 weist einen Kabelschlauch 20 mit einem Schlauchinnenraum 202 auf, innerhalb dessen sich die elektrischen Leitungen 21 erstrecken (siehe 3).
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Das Kabel 2 ist über eine Baugruppe, an die der Kabelschlauch 20 angeschlossen ist und an der die elektrischen Leitungen 21 in zugentlasteter Weise festgelegt sind, an dem Gehäuse 30 befestigt. Dies erfolgt über ein Verbindungselement 31 und ein mit dem Verbindungselement 31 fest verbundenes Verteilerelement 32, die das Kabel 2 an dem Gehäuse 30 des Steckverbinderteils 3 festlegen. Gesonderte Ansichten dieser Unterbaugruppe zeigen 4 bis 6.
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Das Verbindungselement 31 weist einen Anschlussstutzen 310 auf, mit dem der Kabelschlauch 20 fest verbunden ist und der eine Öffnung 311 ausbildet, durch die die elektrischen Leitungen 21 sowie eine in dem Kabelschlauch 20 geführte Kühlmittelleitung 22 hindurchgeführt sind. Das Verbindungselement 31 ist über einen Flanschabschnitt 312 fest mit dem Verteilerelement 32 verbunden (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in abgedichteter Weise verschraubt), wobei zwischen dem Verteilerelement 32 und dem Flanschabschnitt 312 des Verbindungselements 31 ein Dichtelement angeordnet ist, über das der Übergang zwischen dem Verbindungselement 31 und dem Verteilerelement 32 feuchtigkeitsdicht abgedichtet ist.
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Das Verteilerelement 32 ist als Plattenelement ausgebildet und weist Öffnungen 321 auf, durch die hindurch die elektrischen Leitungen 21 sowie ein mit der Kühlmittelleitung 22 strömungsverbundenes Rohrelement 327 geführt sind. In diesen Öffnungen 321 liegen Dichtelemente 322 in Form von zylindrischen Dichthülsen (auch bezeichnet als Einzeladerdichtungen oder Lamellendichtungen) ein, die den Übergang zwischen den elektrischen Leitungen 21 und dem Rohrelement 327 einerseits und dem Verteilerelement 32 andererseits feuchtigkeitsdicht abdichten, sodass das Verteilerelement 32 eine Feuchtigkeitssperre bereitstellt und insbesondere eine erste Seite des Verteilerelements 32, an der das Verbindungselement 31 angeordnet ist, von einer abgewandten, zweiten Seite feuchtigkeitsdicht getrennt ist.
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Über das Verteilerelement 32 werden die elektrischen Leitungen 21 und die Kühlmittelleitung 22 (über das mit der Kühlmittelleitung 22 an der ersten Seite verbundene Rohrelement 327) in das Innere des Gehäuses 30 des Steckverbinderteils 3 eingeführt (siehe 3). Im Inneren des Gehäuses 30 des Steckverbinderteils 3 sind die Leitungen 21 mit den Kontaktelementen 302, 303 an den Steckabschnitten 300, 301 des Steckverbinderteils 3 verbunden.
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Um die elektrischen Leitungen 21 und das Rohrelement 327 belastbar an dem Verteilerelement 32 festzulegen, sind Befestigungseinrichtungen 328 in Form von Kabelverschraubungen mit Dichtfunktion und Zugentlastung an der von dem Verbindungselement 31 abgewandten, zweiten Seite des Verteilerelements 32 vorgesehen, durch die hindurch sich die elektrischen Leitungen 21 und das Rohrelement 327 erstrecken und die die elektrischen Leitungen 21 und das Rohrelement 327 mechanisch fest und auf Zug belastbar an dem Verteilerelement 32 festgelegen.
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Über das Rohrelement 327 wird das Kühlmittel aus der Kühlmittelleitung 22 in das Innere des Gehäuses 30 (in geführter Weise) eingeleitet, wobei das Rohrelement 327, wie in 4 veranschaulicht, über einen Leitungsabschnitt 325 in Strömungsverbindung mit einem Anschlusselement 326 an dem Verteilerelement 32 steht. Über den Leitungsabschnitt 325 kann das Kühlmittel aus der Kühlmittelleitung 22 beispielsweise hin zu den Lastkontakte darstellenden Kontaktelementen 303 an dem Steckabschnitt 301 geleitet werden, um beispielsweise Wärme an den Kontaktelementen 303 aufzunehmen und von den Kontaktelementen 303 abzuleiten. Oder das Kühlmittel kann über den als Leitungsstück verwirklichten Leitungsabschnitt 325 direkt von dem Rohrelement 327 in das Anschlusselement 326 zurück in den Kabelschlauch 20 geleitet werden Über den Leitungsabschnitt 325 wird eine geschlossene Leitung bereitgestellt, über die das Kühlmittel von dem Rohrelement 327 in geführter Weise hin zu dem Anschlusselement 326 geleitet wird.
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Das Anschlusselement 326 liegt in einer Öffnung 324 an dem Verteilerelement 32 ein und steht mit einem Düsenelement 33 in Strömungsverbindung, das mit einem Kopf 330 in einen innerhalb des Verbindungselements 31 gebildeten Strömungsraum hineinragt.
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Das Düsenelement 33 weist an seinem Kopf 330 eine Mehrzahl von Öffnungen 331 (siehe 6) auf, über die das Kühlmittel in den Strömungsraum eingeleitet werden kann. Die Öffnungen 331 sind hierbei derart an dem Kopf 330 angeordnet und gerichtet, dass das Kühlmittel gezielt in Richtung der zu kühlenden elektrischen Leitungen 21 strömt und somit Wärme an den elektrischen Leitungen 21 aufnehmen kann.
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Der Strömungsraum innerhalb des Verbindungselements 31 steht über die Öffnung 311 an dem Anschlussstutzen 310 in Strömungsverbindung mit dem Schlauchinnenraum 202 des Kabelschlauchs 20, sodass das Kühlmittel von dem Strömungsraum in den Kabelschlauch 20 einströmen kann. Innerhalb des Kabelschlauchs 20 umströmt das Kühlmittel die zu kühlenden elektrischen Leitungen 21 und nimmt Wärme an den elektrischen Leitungen 21 auf, wodurch eine effektive Kühlung an den elektrischen Leitungen 21 bereitgestellt werden kann.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die in dem Kabelschlauch 20 geführte Kühlmittelleitung 22 als Zuleitung, über die Kühlmittel von Seiten der Ladestation 1 hin zum Steckverbinderteil 3 zugeführt wird. Wie in 4 veranschaulicht, strömt über die Kühlmittelleitung 22 das Kühlmittel in die Flussrichtung F1 hin zum Steckverbinderteil 3 und durch das Verteilerelement 32 hindurch und wird über den mit dem Rohrelement 327 und dem Anschlusselement 326 verbundenen Leitungsabschnitt 325 umgeleitet und dem Düsenelement 33 zugeführt. Über das Düsenelement 325 wird das Kühlmittel in die entgegengesetzte Flussrichtung F2 in den Strömungsraum innerhalb des Verbindungselements 31 eingespritzt und strömt innerhalb des Kabelschlauchs 20 zurück, sodass der Kabelschlauch als Rückleitung für das Kühlmittel zurück zur Ladestation 1 dient.
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Auf Seiten der Ladestation 1 kann das Kühlmittel aus dem Kabelschlauch 20 abgeleitet und beispielsweise wieder der Kühlmittelleitung 22 zugeführt werden, sodass ein geschlossener Kühlmittelkreislauf bereitgestellt wird, über den eine effektive Kühlung sowohl der in dem Kabel 2 geführten elektrischen Leitungen 21 als auch des Steckverbinderteils 3, insbesondere der Kontaktelemente 302, 303 des Steckverbinderteils 3, zur Verfügung gestellt werden kann.
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Das Kühlmittel ist vorzugsweise flüssig. Das Kühlmittel strömt innerhalb des Steckverbinderteils 3 ausschließlich in geführter Weise (über das Rohrelement 327 und den mit dem Rohrelement verbundenen Leitungsabschnitt 325). Auf der dem Gehäuseinneren abgewandten Seite des Verteilerelements 32 strömt das Kühlmittel demgegenüber frei innerhalb des Strömungsraums des Verbindungselements 31 und des Kabelschlauchs 20. Das Verteilerelement 32 stellt hierzu eine Feuchtigkeitsbarriere dar, die verhindert, dass Flüssigkeit aus dem Strömungsraum in das Gehäuseinnere des Gehäuses 30 des Steckverbinderteils 3 gelangen kann.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich anders gearteter Weise verwirklichen.
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Ein Steckverbinderteil der hier beschriebenen Art kann zum Übertragen eines Ladestroms in Form eines Gleichstroms oder auch in Form eines Wechselstroms dienen. In dem Kabelschlauch des Kabels können hierzu eine oder mehrere elektrische Leitungen geführt sein.
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Grundsätzlich ist auch denkbar, die Kühlmittelleitung selbst durch das Verteilerelement hindurchzuführen und auf das Rohrelement somit zu verzichten. Über das Rohrelement kann gegebenenfalls, aufgrund einer größeren Formstabilität eines steifen Rohrs, eine verbesserte Dichtheit gegenüber dem Verteilerelement erreicht werden.
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Die Kühlmittelleitung steht auf der dem Verbindungselement abgewandten Seite in Strömungsverbindung mit dem Düsenelement. Diese Strömungsverbindung kann in ganz unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann eine einfache Schlauchbrücke zum Rückführen des Kühlmittels vorgesehen sein. Oder die Kühlmittelleitung kann in Strömungsverbindung mit einem Kanal stehen, der das Kühlmittel in den Bereich der Kontaktelemente leitet und von dort zurück zum Düsenelement.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladestation
- 2
- Ladekabel
- 20
- Kabelschlauch
- 200,201
- Ende
- 202
- Schlauchinnenraum
- 21
- Elektrische Leitung
- 22
- Kühlmittelleitung
- 3
- Ladestecker
- 30
- Gehäuse
- 300, 301
- Steckabschnitt
- 302,303
- Kontaktelemente
- 304
- Griff
- 305
- Gehäuseteil
- 31
- Verbindungselement
- 310
- Anschlussstutzen
- 311
- Öffnung
- 312
- Flanschabschnitt
- 32
- Verteilerelement
- 321
- Öffnung
- 322
- Dichtelement
- 324
- Öffnung
- 325
- Leitungsabschnitt
- 326
- Anschlusselement
- 327
- Rohrelement
- 328
- Befestigungseinreichung (Zugentlastung)
- 33
- Düsenelement
- 330
- Kopf
- 331
- Öffnungen
- 4
- Fahrzeug
- 40
- Ladebuchse
- 400
- Gegenkontaktelement
- F1, F2
- Flussrichtung
