DE102021112916A1 - Plug-in component with a galvanic isolation element - Google Patents

Plug-in component with a galvanic isolation element Download PDF

Info

Publication number
DE102021112916A1
DE102021112916A1 DE102021112916.8A DE102021112916A DE102021112916A1 DE 102021112916 A1 DE102021112916 A1 DE 102021112916A1 DE 102021112916 A DE102021112916 A DE 102021112916A DE 102021112916 A1 DE102021112916 A1 DE 102021112916A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plug
component
connection
designed
complementary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021112916.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Robert Alig
Bjoern Wahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102021112916.8A priority Critical patent/DE102021112916A1/en
Publication of DE102021112916A1 publication Critical patent/DE102021112916A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/703—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part
    • H01R13/7031—Shorting, shunting or bussing of different terminals interrupted or effected on engagement of coupling part, e.g. for ESD protection, line continuity
    • H01R13/7032—Shorting, shunting or bussing of different terminals interrupted or effected on engagement of coupling part, e.g. for ESD protection, line continuity making use of a separate bridging element directly cooperating with the terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578—Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure

Abstract

Es wird eine Steckkomponente (110) für eine Steckverbindung beschrieben. Die Steckkomponente (110) umfasst eine spannungsführende Leitung (213) und ein elektrisch leitendes Verbindungselement (210), das ausgebildet ist, mit einem komplementären Verbindungselement (230) einer komplementären Steckkomponente (130) der Steckverbindung eine elektrisch leitende Verbindung zu bilden. Des Weiteren umfasst die Steckkomponente (110) ein Trennelement (220), das ausgebildet ist, das Verbindungselement (210) und die spannungsführende Leitung (213) galvanisch voneinander zu trennen, wenn die Steckverbindung zwischen der komplementären Steckkomponente (130) und der Steckkomponente (110) gelöst wird, und das ausgebildet ist, das Verbindungselement (210) und die spannungsführende Leitung (213) elektrisch leitend miteinander zu verbinden, wenn die Steckverbindung zwischen der komplementären Steckkomponente (130) und der Steckkomponente (110) gebildet wird.A plug-in component (110) for a plug-in connection is described. The plug-in component (110) comprises a live line (213) and an electrically conductive connecting element (210) which is designed to form an electrically conductive connection with a complementary connecting element (230) of a complementary plug-in component (130) of the plug-in connection. Furthermore, the plug-in component (110) comprises a separating element (220), which is designed to electrically isolate the connecting element (210) and the live line (213) from one another when the plug-in connection between the complementary plug-in component (130) and the plug-in component (110 ) is released, and which is designed to electrically conductively connect the connecting element (210) and the live line (213) to one another when the plug-in connection between the complementary plug-in component (130) and the plug-in component (110) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckkomponente (z.B. einen Stecker oder eine Buchse) für eine Steckverbindung, das ein galvanisches Trennelement aufweist, insbesondere um einen Berührschutz für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs bereitzustellen.The invention relates to a plug-in component (e.g. a plug or a socket) for a plug-in connection, which has a galvanic isolating element, in particular to provide protection against accidental contact for an electrical energy store in a vehicle.

Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug weist einen elektrischen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs auf. Der elektrische Energiespeicher weist typischerweise eine relativ hohe Nennspannung auf (z.B. 400V oder mehr, oder 800V oder mehr), um eine möglichst hohe Menge an elektrischer Energie speichern zu können. Ferner kann der elektrische Energiespeicher mehrere Teilspeicher aufweisen, um den verfügbaren Bauraum in dem Fahrzeug optimal nutzen zu können.An at least partially electrically powered vehicle has an electrical energy store for storing electrical energy for operating an electric drive motor of the vehicle. The electrical energy store typically has a relatively high nominal voltage (e.g. 400V or more, or 800V or more) in order to be able to store as high an amount of electrical energy as possible. Furthermore, the electrical energy store can have a number of sub-stores in order to be able to optimally use the available installation space in the vehicle.

Zwei Teilspeicher eines elektrischen Energiespeichers können über ein Verbindungskabel und über eine Steckverbindung elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Im Rahmen des Verbaus und/oder der Wartung des Energiespeichers kann es erforderlich sein, dass die Verbindung zwischen zwei Teilspeichern durch einen Mitarbeiter getrennt und/oder hergestellt werden muss. Zu diesem Zweck sollte ein zuverlässiger Berührschutz der Steckverbindung zwischen den Teilspeichern bereitgestellt werden.Two partial stores of an electrical energy store can be connected to one another in an electrically conductive manner via a connecting cable and via a plug connection. As part of the installation and/or maintenance of the energy storage device, it may be necessary for an employee to disconnect and/or establish the connection between two partial storage devices. For this purpose, a reliable touch protection of the plug connection between the sub-storage should be provided.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine Steckkomponente für eine Steckverbindung bereitzustellen, durch die in effizienter Weise ein zuverlässiger Berührschutz bereitgestellt wird.The present document deals with the technical task of providing a plug-in component for a plug-in connection, through which reliable contact protection is provided in an efficient manner.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The object is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are described inter alia in the dependent claims. It is pointed out that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all features of the independent patent claim, which can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to the technical teachings described in the description, which can form an invention independent of the features of the independent patent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Steckkomponente für eine Steckverbindung und/oder für ein Steckverbindungs-System beschrieben. Die Steckkomponente kann als Buchse oder als Stecker der Steckverbindung bzw. des Steckverbindungs-Systems ausgebildet sein. Insbesondere kann die Steckkomponente ausgebildet sein, mit einer komplementären Steckkomponente des Steckverbindungs-Systems zusammengesteckt zu werden, um die Steckverbindung zu bilden. Die Steckkomponente kann an der Gehäusewand eines Gehäuses eines elektrischen Systems, z.B. eines elektrischen Energiespeichers, angeordnet sein. Dabei kann eine Gehäusewand der Steckkomponente zumindest teilweise durch eine Gehäusewand des Gehäuses des elektrischen Systems gebildet werden.According to one aspect, a plug-in component for a plug-in connection and/or for a plug-in connection system is described. The plug-in component can be designed as a socket or as a plug of the plug-in connection or the plug-in connection system. In particular, the plug-in component can be designed to be plugged together with a complementary plug-in component of the plug-in connection system in order to form the plug-in connection. The plug-in component can be arranged on the housing wall of a housing of an electrical system, e.g. an electrical energy store. A housing wall of the plug-in component can be formed at least partially by a housing wall of the housing of the electrical system.

Die Steckkomponente kann für eine Steckverbindung ausgebildet sein, über die elektrische Energie mit einer Gleichspannung von 60V oder mehr, von 200V oder mehr oder von 400V oder mehr, insbesondere von 800V oder mehr, übertragen wird. Ferner kann die Steckkomponente für eine elektrische Leistung von 1kW oder mehr, von 5kW oder mehr oder von 10kW oder mehr ausgebildet sein.The plug-in component can be designed for a plug-in connection via which electrical energy with a DC voltage of 60 V or more, 200 V or more or 400 V or more, in particular 800 V or more, is transmitted. Furthermore, the plug-in component can be designed for an electrical output of 1 kW or more, 5 kW or more, or 10 kW or more.

Die Steckkomponente umfasst zumindest ein elektrisch leitendes Verbindungselement, das ausgebildet ist, mit einem komplementären Verbindungselement der komplementären Steckkomponente der Steckverbindung eine elektrisch leitende Verbindung zu bilden. Das Verbindungselement kann z.B. als elektrisch leitender Bolzen bzw. Stift ausgebildet sein, der in ein als Hohlzylinder ausgebildetes komplementäres Verbindungselement gesteckt werden kann. Alternativ kann das Verbindungselement als Hohlzylinder ausgebildet sein, in den das als Bolzen oder Stift ausgebildete komplementäre Verbindungselement gesteckt werden kann. Ggf. kann dabei ein Federelement verwendet werden, um eine kombinierte kraft- und formschlüssige Verbindung zu bilden.The plug-in component comprises at least one electrically conductive connecting element which is designed to form an electrically conductive connection with a complementary connecting element of the complementary plug-in component of the plug-in connection. The connecting element can be designed, for example, as an electrically conductive bolt or pin, which can be inserted into a complementary connecting element designed as a hollow cylinder. Alternatively, the connecting element can be designed as a hollow cylinder into which the complementary connecting element designed as a bolt or pin can be inserted. If necessary, a spring element can be used in order to form a combined non-positive and positive connection.

Die Steckkomponente kann somit ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungselemente aufweisen, die für die Übertragung von elektrischer Leistung ausgebildet sind. Die ein oder mehreren elektrisch leitenden Verbindungselemente können dabei an der Frontseite der Gehäusewand der Steckkomponente angeordnet sein (die z.B. als Buchse oder Stecker ausgebildet ist). Die ein oder mehreren komplementären Verbindungselemente der komplementären Steckkomponente können an der Frontseite einer Gehäusewand der komplementären Steckkomponente angeordnet sein (wobei die Gehäusewand in komplementärer Weise zu der Gehäusewand der Steckkomponente als Stecker oder als Buchse ausgebildet sein kann).The plug-in component can thus have one or more electrically conductive connecting elements which are designed for the transmission of electrical power. The one or more electrically conductive connecting elements can be arranged on the front side of the housing wall of the plug-in component (which is designed, for example, as a socket or plug). The one or more complementary connecting elements of the complementary plug-in component can be arranged on the front side of a housing wall of the complementary plug-in component (whereby the housing wall can be designed as a plug or as a socket in a manner complementary to the housing wall of the plug-in component).

Zum Bilden einer Steckverbindung können somit die entsprechenden Gehäusewände der Steckkomponente und der komplementären Steckkomponente aufeinander zu bewegt werden, um die ein oder mehreren entsprechenden Verbindungselemente ineinander zu stecken. Des Weiteren können die Steckkomponente und die komplementäre Steckkomponente Rastelemente aufweisen, um ein Einrasten zum Halten der Steckverbindung zu bewirken. Alternativ oder ergänzend können die Steckkomponente und die komplementäre Steckkomponente eine Verschraubung aufweisen, um ein Halten der Steckverbindung zu bewirken.To form a plug-in connection, the corresponding housing walls of the plug-in component and the complementary plug-in component can thus be moved towards one another in order to plug the one or more corresponding connecting elements into one another. Furthermore, the plug-in component and the complementary plug-in component can have latching elements in order to cause latching in order to hold the plug-in connection. Alternatively or additionally, the plug-in component and the complementary plug-in component can have a screw connection in order to hold the plug-in connection.

Die ein oder mehreren elektrisch leitenden Verbindungselemente können ausgebildet sein, elektrische Energie von außerhalb des Gehäuses der Steckkomponente und/oder von der Frontseite der Gehäusewand in den Innenraum des Gehäuses der Steckkomponente und/oder zu der Rückseite der Gehäusewand zu übertragen (oder in umgekehrter Richtung). Die ein oder mehreren elektrisch leitenden Verbindungselemente können dabei derart angeordnet sein, dass sie von einem Nutzer von der Frontseite der Gehäusewand her berührt werden können. Es kann somit ein Bedarf zur Bereitstellung eines Berührschutzes für die ein oder mehreren Verbindungselemente der Steckkomponente bestehen.The one or more electrically conductive connecting elements can be designed to transmit electrical energy from outside the housing of the plug-in component and/or from the front of the housing wall into the interior of the housing of the plug-in component and/or to the rear of the housing wall (or in the reverse direction). . The one or more electrically conductive connecting elements can be arranged in such a way that a user can touch them from the front side of the housing wall. There may therefore be a need to provide protection against accidental contact for the one or more connecting elements of the plug-in component.

Die Steckkomponente weist ferner ein oder mehrere spannungsführende Leitungen (für die entsprechenden ein oder mehreren Verbindungselemente) auf. Die Gehäusewand der Steckkomponente kann ausgebildet sein, die ein oder mehreren spannungsführenden Leitungen von der äußeren Umgebung zu trennen (so dass die ein oder mehreren spannungsführenden Leitungen von einem Nutzer nicht berührt werden können). Eine spannungsführende Leitung kann für die o.g. Nennspannungen und/oder für die o.g. elektrischen Leistungen ausgebildet sein. Insbesondere kann die spannungsführende Leitung derart ausgebildet sein, dass dauerhaft eine Spannung gemäß der o.g. Nennspannung an der spannungsführenden Leitung anliegt. Die spannungsführende Leitung kann z.B. elektrisch leitend mit ein oder mehreren Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers verbunden sein.The plug-in component also has one or more live lines (for the corresponding one or more connectors). The housing wall of the pluggable component may be configured to isolate the one or more live wires from the outside environment (so that the one or more live wires cannot be touched by a user). A live line can be designed for the above-mentioned nominal voltages and/or for the above-mentioned electrical power. In particular, the live line can be designed in such a way that a voltage according to the above-mentioned nominal voltage is permanently applied to the live line. The live line can, for example, be electrically conductively connected to one or more storage cells of an electrical energy store.

Des Weiteren umfasst die Steckkomponente ein Trennelement, das ausgebildet ist, das Verbindungselement und die spannungsführende Leitung elektrisch leitend miteinander zu verbinden, wenn die Steckverbindung zwischen der komplementären Steckkomponente und der Steckkomponente gebildet wird. Das Trennelement kann zu diesem Zweck ein elektrisch leitendes Brückenelement aufweisen, das ausgebildet ist, einen Spalt oder eine Lücke zwischen dem Verbindungselement und der spannungsführenden Leitung zu überbrücken. Das Trennelement kann somit bei Vorliegen der Steckverbindung bewirken, dass die an der spannungsführenden Leitung anliegende Spannung auch an dem Verbindungselement anliegt. Ferner kann über das Trennelement ein elektrischer Strom zwischen dem Verbindungselement und der spannungsführenden Leitung ermöglicht werden (gemäß den o.g. Leistungsanforderungen).Furthermore, the plug-in component includes a separating element which is designed to electrically conductively connect the connecting element and the live line to one another when the plug-in connection is formed between the complementary plug-in component and the plug-in component. For this purpose, the separating element can have an electrically conductive bridge element which is designed to bridge a gap or gap between the connection element and the live line. When the plug connection is present, the separating element can thus cause the voltage present on the live line to also be present on the connecting element. Furthermore, an electrical current between the connecting element and the live line can be enabled via the disconnecting element (according to the above-mentioned performance requirements).

Die Steckkomponente kann für jedes Paar aus Verbindungselement und spannungsführender Leitung jeweils ein Trennelement aufweisen.The plug-in component can have a disconnect element for each pair of connection element and live line.

Ein Trennelement ist ferner ausgebildet, das jeweilige Verbindungselement und die jeweilige spannungsführende Leitung galvanisch voneinander zu trennen, wenn die Steckverbindung zwischen der komplementären Steckkomponente und der Steckkomponente gelöst wird. Insbesondere kann das Trennelement derart ausgebildet sein, dass durch das Lösen der Steckverbindung direkt eine galvanische Trennung des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung bewirkt wird (z.B. durch Öffnen bzw. durch Wegbewegen des elektrisch leitenden Brückenelements).A separating element is also designed to galvanically isolate the respective connecting element and the respective live line from one another when the plug-in connection between the complementary plug-in component and the plug-in component is released. In particular, the separating element can be designed in such a way that detaching the plug-in connection directly causes a galvanic isolation of the connecting element and the live line (e.g. by opening or moving away the electrically conductive bridge element).

Das Trennelement ist bevorzugt derart ausgebildet, dass das galvanische Trennen und/oder das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung automatisch beim Lösen bzw. beim Bilden der Steckverbindung erfolgen. Insbesondere können das galvanische Trennen und/oder das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung allein durch eine Kraft bewirkt werden, die zum Lösen bzw. zum Bilden der Steckverbindung aufgebracht wird.The separating element is preferably designed in such a way that the galvanic separation and/or the electrically conductive connection of the connecting element and the live line take place automatically when the plug-in connection is released or formed. In particular, the galvanic separation and/or the electrically conductive connection of the connecting element and the live line can be brought about solely by a force that is applied to release or to form the plug-in connection.

Es wird somit eine Steckkomponente beschrieben, die zumindest ein Trennelement aufweist, das beim Lösen der Steckverbindung der Steckkomponente automatisch das zumindest eine Verbindungselement der Steckkomponente spannungsfrei macht (d.h. von der entsprechenden spannungsführenden Leitung trennt). Dieser Prozess kann allein durch das Lösen der Steckverbindung, insbesondere allein durch eine für das Lösen der Steckverbindung von einem Nutzer aufgebrachte Kraft, bewirkt werden. So kann ein besonders effizienter und zuverlässiger Berührschutz bereitgestellt werden.A plug-in component is thus described which has at least one separating element which automatically de-energizes the at least one connecting element of the plug-in component (i.e. separates it from the corresponding live line) when the plug-in connection of the plug-in component is released. This process can be brought about solely by the release of the plug connection, in particular solely by a force applied by a user to release the plug connection. In this way, a particularly efficient and reliable contact protection can be provided.

Das Trennelement kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das galvanische Trennen und/oder das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung ohne Verwendung eines Sensors zur Erfassung von Sensordaten in Bezug auf das Lösen bzw. das Bilden der Steckverbindung erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann das Trennelement derart ausgebildet sein, dass das galvanische Trennen und/oder das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung ohne Verwendung eines Microcontrollers zur Steuerung eines Schaltelements zum Trennen und/oder zum Verbinden des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung erfolgen. Insbesondere weist die Steckkomponente bevorzugt keine Signalleitung auf (die z.B. durch die Gehäusewand der Steckkomponente geführt werden müsste), um über die Signalleitung ein elektrisch betriebenes Schaltelement anzusteuern, durch das die galvanische Trennung des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung bewirkt wird. So kann ein besonders effizienter und zuverlässiger Berührschutz bereitgestellt werden.The separating element can in particular be designed in such a way that the galvanic separation and/or the electrically conductive connection of the connecting element and the live line take place without using a sensor for acquiring sensor data in relation to the release or the formation of the plug connection. Alternatively or additionally, the separating element can be designed in such a way that the galvanic separation and/or the electrically conductive connection of the connecting element and the live line can take place without using a microcontroller to control a switching element for disconnecting and/or connecting the connecting element and the live line. In particular, the plug-in component preferably has no signal line (which would have to be routed through the housing wall of the plug-in component, for example) in order to control an electrically operated switching element via the signal line, which causes the electrical isolation of the connecting element and the live line. In this way, a particularly efficient and reliable contact protection can be provided.

Das Trennelement ist bevorzugt derart ausgebildet, dass anhand des Trennelements eine Vielzahl von galvanischen Trennungen des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung bewirkt werden können (jeweils beim Lösen der Steckverbindung) und eine Vielzahl von elektrisch leitenden Verbindungen des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung bewirkt werden können (jeweils beim Bilden der Steckverbindung). Das Trennelement kann z.B. für 10 oder mehr, oder für 100 oder mehr, oder für 1000 oder mehr Trennvorgänge und/oder Verbindungsvorgänge ausgelegt sein.The separating element is preferably designed in such a way that the separating element can be used to effect a large number of galvanic isolations of the connecting element and the live line (in each case when the plug connection is released) and a large number of electrically conductive connections of the connecting element and the live line can be made (each when making the plug connection). For example, the separating element can be designed for 10 or more, or for 100 or more, or for 1000 or more separating processes and/or connecting processes.

Wie bereits oben dargelegt, ist das Trennelement bevorzugt derart ausgebildet, dass allein durch die für das Bilden und das Lösen einer Steckverbindung aufgebrachten Kraft auch das Trennelement betätigt wird, ohne dass es einer weiteren Steuerkomponente und/oder Energiequelle bedarf. So kann ein besonders effizienter und zuverlässiger Berührschutz bereitgestellt werden.As already explained above, the separating element is preferably designed in such a way that the separating element is also actuated solely by the force applied for forming and releasing a plug connection, without the need for a further control component and/or energy source. In this way, a particularly efficient and reliable contact protection can be provided.

Das Trennelement kann ein beweglich gelagertes, elektrisch leitendes, Brückenelement (zur Überbrückung einer Lücke zwischen dem Verbindungselement und der spannungsführenden Leitung) umfassen. Das Brückenelement kann ausgebildet sein, durch eine auf das Brückenelement einwirkende Trennkraft von dem Verbindungselement und/oder von der spannungsführenden Leitung wegbewegt zu werden, um das galvanische Trennen des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung zu bewirken. Alternativ oder ergänzend kann das Brückenelement ausgebildet sein, durch eine auf das Brückenelement einwirkende Schließkraft zu dem Verbindungselement und/oder der spannungsführenden Leitung hinbewegt werden kann, um das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung zu bewirken.The separating element can comprise a movably mounted, electrically conductive, bridging element (to bridge a gap between the connecting element and the live line). The bridging element can be designed to be moved away from the connecting element and/or from the live line by a separating force acting on the bridging element in order to bring about the galvanic separation of the connecting element and the live line. Alternatively or additionally, the bridging element can be designed such that a closing force acting on the bridging element can be moved towards the connecting element and/or the live line in order to bring about the electrically conductive connection of the connecting element and the live line.

Das Trennelement kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Schließkraft (allein) aus der zum Bilden der Steckverbindung bewirkten Kraft abgeleitet wird, und/oder dass die Trennkraft (allein) aus der zum Lösen der Steckverbindung bewirkten Kraft abgeleitet wird. So kann ein besonders effizienter und zuverlässiger Berührschutz bereitgestellt werden.The separating element can be designed such that the closing force is derived (solely) from the force generated to form the plug-in connection and/or that the separating force is derived (solely) from the force generated to release the plug-in connection. In this way, a particularly efficient and reliable contact protection can be provided.

Das Trennelement kann eine (mechanische) Feder umfassen, die ausgebildet ist, eine Federkraft auf das Brückenelement zu bewirken, um das Brückenelement von dem Verbindungselement und/oder von der spannungsführenden Leitung wegzubewegen. Durch die Verwendung einer Feder kann eine besonders zuverlässige galvanische Trennung beim Lösen der Steckverbindung bewirkt werden.The separating element can comprise a (mechanical) spring which is designed to bring about a spring force on the bridging element in order to move the bridging element away from the connecting element and/or from the live line. By using a spring, a particularly reliable electrical isolation can be brought about when the plug connection is released.

Das Trennelement kann ferner derart ausgebildet sein, dass die von der Feder bewirkte Federkraft durch die zum Bilden der Steckverbindung bewirkte Kraft überwunden werden kann, um das Brückenelement gegen die Federkraft zu dem Verbindungselement und/oder zu der spannungsführenden Leitung hinzubewegen. Es kann somit für einen Nutzer erforderlich sein, beim Bilden der Steckverbindung eine über die Federkraft hinausgehende Kraft aufzubringen, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der spannungsführenden Leitung zu bewirken. Die auf das Brückenelement wirkende Schließkraft kann dabei der über die Federkraft hinausgehenden Kraft entsprechen. Das Erfordernis zum Überwinden der (die galvanische Trennung bewirkenden) Federkraft ermöglicht es, eine besonders sichere Steckverbindung bereitzustellen.The separating element can also be designed such that the spring force caused by the spring can be overcome by the force caused to form the plug connection in order to move the bridge element against the spring force towards the connecting element and/or towards the live line. It may therefore be necessary for a user to apply a force that goes beyond the spring force when forming the plug connection in order to bring about an electrically conductive connection between the connecting element and the live line. The closing force acting on the bridge element can correspond to the force exceeding the spring force. The need to overcome the spring force (causing the galvanic isolation) makes it possible to provide a particularly secure plug connection.

Die Steckkomponente kann ein mechanisches Getriebe umfassen, das ausgebildet ist, die Schließkraft auf das Brückenelement aus der zum Bilden der Steckverbindung bewirkten Kraft zu generieren. Dabei kann das mechanische Getriebe eine bestimmte Übersetzung zwischen Weg und Kraft aufweisen. Ggf. kann durch das mechanische Getriebe eine Rotation des Brückenelements bewirkt werden (um die galvanisch leitende Verbindung zu bilden). Das Trennelement, insbesondere das mechanische Getriebe, können z.B. einen Stab umfassen, der ausgebildet ist, die auf die Frontfläche der Gehäusewand der Steckkomponente beim Zusammenstecken mit der komplementären Steckkomponente bewirkte Kraft als Schließkraft auf das Brückenelement zu übertragen.The plug-in component can comprise a mechanical gear, which is designed to generate the closing force on the bridge element from the force caused to form the plug-in connection. In this case, the mechanical transmission can have a specific translation between displacement and force. If necessary, the mechanical gear can cause the bridge element to rotate (in order to form the galvanically conductive connection). The separating element, in particular the mechanical gearing, can, for example, comprise a rod which is designed to transfer the force exerted on the front surface of the housing wall of the plug-in component when it is mated with the complementary plug-in component as a closing force to the bridge element.

Wie bereits oben dargelegt, kann die Steckkomponente ein Gehäuse mit einer Gehäusewand aufweisen, das ausgebildet ist, das Brückenelement und die spannungsführende Leitung von der äußeren Umgebung zu trennen und/oder abzuschirmen. Die Gehäusewand kann eine Öffnung aufweisen, durch die der Stab geführt ist. Ferner kann an der Frontfläche der Gehäusewand eine Dichtung angeordnet sein, um die Öffnung mit dem darin angeordneten Stab abzudichten.As already explained above, the plug-in component can have a housing with a housing wall which is designed to isolate and/or shield the bridge element and the live line from the external environment. The housing wall can have an opening through which the rod is guided. Furthermore, a seal can be attached to the front surface of the housing wall be arranged to seal the opening with the rod placed therein.

Durch die Verwendung eines mechanischen Getriebes zum Bewegen des Brückenelements können in besonders effizienter und zuverlässiger Weise eine galvanische Trennung beim Lösen der Steckverbindung und/oder eine elektrisch leitende Verbindung beim Bilden der Steckverbindung bewirkt werden.By using a mechanical gear to move the bridge element, a galvanic isolation when the plug connection is released and/or an electrically conductive connection when the plug connection is formed can be effected in a particularly efficient and reliable manner.

Alternativ oder ergänzend kann das Brückenelement derart magnetisch ausgebildet sein, dass das Brückenelement durch ein komplementäres magnetisches Element der komplementären Steckkomponente beim Bilden der Steckverbindung magnetisch angezogen oder abgestoßen wird, und dass dadurch die Schließkraft auf das Brückenelement bewirkt wird. Beispielsweise kann bewirkt werden, dass das Brückenelement durch eine magnetische Kraft gegen das Verbindungselement und/oder gegen die spannungsführende Leitung gedrückt wird, wenn die Steckverbindung gebildet wird. So kann in besonders effizienter Weise eine Nutzung der Kräfte beim Lösen bzw. beim Bilden der Steckverbindung für das galvanische Trennen bzw. für das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements und der spannungsführenden Leitung ermöglicht werden.Alternatively or additionally, the bridging element can be designed magnetically in such a way that the bridging element is magnetically attracted or repelled by a complementary magnetic element of the complementary plug-in component when the plug-in connection is formed, and that this causes the closing force on the bridging element. For example, the bridge element can be caused to be pressed against the connecting element and/or against the live line by a magnetic force when the plug connection is formed. In this way, it is possible in a particularly efficient manner to use the forces when loosening or when forming the plug-in connection for the galvanic separation or for the electrically conductive connection of the connecting element and the live line.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Steckverbindungs-System beschrieben. Das Steckverbindungs-System umfasst eine Steckkomponente und eine komplementäre Steckkomponente, die ausgebildet sind, zumindest eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zumindest einem Verbindungselement der Steckkomponente und zumindest einem komplementären Verbindungselement der komplementären Steckkomponente zu bilden, wenn die Steckkomponente und die komplementäre Steckkomponente zusammengesteckt sind. Die Steckkomponente und/oder die komplementäre Steckkomponente können jeweils wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet sein.According to a further aspect, a connector system is described. The plug-in connection system comprises a plug-in component and a complementary plug-in component, which are designed to form at least one electrically conductive connection between at least one connecting element of the plug-in component and at least one complementary connecting element of the complementary plug-in component when the plug-in component and the complementary plug-in component are plugged together. The plug-in component and/or the complementary plug-in component can each be configured as described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektrischer Energiespeicher beschrieben, wobei der Energiespeicher ausgebildet ist, elektrische Energie zu speichern (z.B. für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs). Der Energiespeicher umfasst ein Gehäuse mit einer Gehäusewand. Des Weiteren umfasst der Energiespeicher an der Gehäusewand eine Steckkomponente, die wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist. Die Steckkomponente kann dazu genutzt werden, elektrische Energie in den Energiespeicher oder aus dem Energiespeicher zu übertragen. Der Energiespeicher kann z.B. ein Teilspeicher eines Gesamt-Energiespeichers sein. Die Steckkomponente kann dazu genutzt werden, mehrere Teilspeicher elektrisch leitend miteinander zu verbinden.According to a further aspect, an electrical energy store is described, the energy store being designed to store electrical energy (e.g. for operating an electric drive motor of a motor vehicle). The energy store includes a housing with a housing wall. Furthermore, the energy storage device comprises a plug-in component on the housing wall, which is designed as described in this document. The plug-in component can be used to transfer electrical energy to the energy store or from the energy store. The energy store can, for example, be a partial store of an overall energy store. The plug-in component can be used to electrically conductively connect several sub-storage units to one another.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steckkomponente und/oder den in diesem Dokument beschriebenen Energiespeicher umfasst.According to a further aspect, a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which comprises the plug-in component described in this document and/or the energy store described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be noted that the devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in many different ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1a ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher;
  • 1b beispielhafte Teilspeicher eines elektrischen Energiespeichers; und
  • 2a und 2b unterschiedliche Zustände eines Steckverbindungs-Systems mit einer Steckkomponente, die ein galvanisches Trennelement aufweist.
The invention is described in more detail below using exemplary embodiments. show it
  • 1a an exemplary vehicle with an electrical energy storage device;
  • 1b exemplary partial storage of an electrical energy storage device; and
  • 2a and 2 B Different states of a plug-in connection system with a plug-in component that has a galvanic isolating element.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer Steckverbindung bzw. eines Steckverbindungs-Systems mit einem zuverlässigen Berührschutz. In diesem Zusammenhang zeigt 1a ein (Kraft-) Fahrzeug 100 mit einem elektrischen Energiespeicher 120. Der elektrische Energiespeicher 120 kann über eine elektrische Leitung mit einer Ladebuchse 110 verbunden sein, die mit einem Fahrzeug-externen Ladekabel verbunden werden kann, um den elektrischen Energiespeicher 120 zu laden. Die Ladebuchse 110 ist ein Beispiel für eine Steckkomponente eines Steckverbindungs-Systems.As explained at the outset, the present document deals with the provision of a plug-in connection or a plug-in connection system with reliable contact protection. In this context shows 1a a (motor) vehicle 100 with an electrical energy store 120. The electrical energy store 120 can be connected via an electrical line to a charging socket 110, which can be connected to a vehicle-external charging cable in order to charge the electrical energy store 120. The charging socket 110 is an example of a plug-in component of a plug-in connection system.

Wie in 1b dargestellt, kann der elektrische Energiespeicher 120 aus mehreren Teilspeichern 121, 122 zusammengesetzt sein. Die Verbindung zwischen zwei Teilspeichern 121, 122 kann über ein Steckverbindungs-System 110, 130 mit zwei komplementär ausgebildeten Steckkomponenten 110, 130, z.B. mit einer Buchse und mit einem Stecker, erfolgen. Das Zusammensetzen eines elektrischen Energiespeichers 120 aus mehreren Teilspeichern 121, 122 ermöglicht es, die Speicherkapazität des Energiespeichers 120 zu erhöhen. Des Weiteren kann durch die Verwendung von mehreren Teilspeichern 121, 122 der Bauraum in einem Fahrzeug 100 besser genutzt werden.As in 1b shown, the electrical energy store 120 can be composed of a plurality of sub-stores 121, 122. The connection between two sub-storage devices 121, 122 can be made via a plug-in connection system 110, 130 with two plug-in components 110, 130 of complementary design, for example with a socket and with a plug. The assembly of an electrical energy store 120 from a plurality of sub-stores 121, 122 makes it possible to increase the storage capacity of the energy store 120. Of Furthermore, the installation space in a vehicle 100 can be better utilized through the use of a plurality of partial memories 121, 122.

Für den Berührschutz beim Verbau oder Service eines elektrischen Energiespeichers 120 sollte sichergestellt werden, dass die ein oder mehreren Verbindungen zwischen verteilten Teilspeichern 121, 122 spannungsfrei sind. Andernfalls können derartige Arbeiten typischerweise nur von hoch spezialisierten Fachkräften ausgeführt werden.For protection against contact when installing or servicing an electrical energy store 120, it should be ensured that the one or more connections between distributed sub-stores 121, 122 are voltage-free. Otherwise, such work can typically only be carried out by highly specialized professionals.

Es kann eine Steuereinheit bereitgestellt werden, durch die die einzelnen Teilspeicher 121, 122 eines Energiespeichers 110 spannungslos kommandiert werden können (z.B. durch eine sogenannte Service-Disconnect Steueranweisung). Alternativ oder ergänzend können die einzelnen Teilspeicher 121, 122 jeweils ein Schaltelement (z.B. ein Schütz) aufweisen, das von außen angesteuert werden kann, um die Spannungsfreiheit des jeweiligen Teilspeichers 121, 122 zu bewirken. Alternativ oder ergänzend kann die elektrische Verbindung zwischen den Teilspeichern 121, 122 vollständig eingehaust werden, so dass sich effektiv ein einheitlicher Energiespeicher 110 ergibt. Alternativ oder ergänzend kann die Spannungsfreiheit durch pyrotechnische Elemente sichergestellt werden.A control unit can be provided by which the individual partial storage devices 121, 122 of an energy storage device 110 can be commanded without voltage (e.g. by a so-called service disconnect control instruction). Alternatively or additionally, the individual partial storage devices 121, 122 can each have a switching element (e.g. a contactor) which can be controlled from the outside in order to ensure that the respective partial storage device 121, 122 is de-energized. As an alternative or in addition, the electrical connection between the sub-storage devices 121, 122 can be completely encased, effectively resulting in a uniform energy storage device 110. Alternatively or in addition, the absence of voltage can be ensured by pyrotechnic elements.

Eine Sicherheits-gerichtete Ansteuerung von Schützen inklusive der damit verbauten Elektronik führt zu einem dauerhaften Stromverbrauch, erfordert Bauraum und ist mit zusätzlichen Kosten verbunden. Daher sollte die Anzahl von aktiv angesteuerten Schützen möglichst klein gehalten werden. Die Einhausung von Verbindungsleitungen zwischen Teilspeichern 121, 122 reduziert die Austauschflexibilität und/oder die Positionierungsflexibilität. Darüber hinaus führt die Einhausung zu zusätzlichen Kosten. Pyrotechnische Elemente sind irreversibel und müssen mit einem relativ hohen Arbeits- und Kostenaufwand ersetzt werden.A safety-oriented control of contactors, including the electronics installed with them, leads to permanent power consumption, requires space and is associated with additional costs. The number of actively controlled contactors should therefore be kept as small as possible. The housing of connecting lines between sub-storage devices 121, 122 reduces the exchange flexibility and/or the positioning flexibility. In addition, the enclosure leads to additional costs. Pyrotechnic elements are irreversible and must be replaced with a relatively large amount of work and expense.

In dem vorliegenden Dokument wird eine elektrische (Steck-) Verbindung bzw. ein Steckverbindungs-System zwischen zwei oder mehr Teilspeichern 121, 122 eines elektrischen Energiespeichers 120 beschrieben, die bzw. das bei Trennung der Verbindung automatisch die Spannungsfreiheit von einem oder mehreren Teilspeichern 121, 122 sicherstellt.In the present document, an electrical (plug) connection or a plug connection system between two or more partial storage devices 121, 122 of an electrical energy storage device 120 is described, which automatically ensures that one or more partial storage devices 121, 122 ensures.

2a und 2b zeigen ein beispielhaftes Steckverbindungs-System mit einer Steckkomponente 110, die ein Trennelement 220 zur Bereitstellung eines Berührschutzes umfasst. 2a zeigt das Steckverbindungs-System in einem geöffneten und/oder nicht-gesteckten Zustand und 2b zeigt das Steckverbindungs-System in einem geschlossenen und/oder gesteckten Zustand. 2a and 2 B show an exemplary plug-in connection system with a plug-in component 110, which includes a separating element 220 for providing protection against accidental contact. 2a shows the connector system in an open and/or unmated state and 2 B shows the connector system in a closed and/or plugged-in state.

Die Steckkomponente 110 umfasst ein Gehäuse 211, das z.B. eine Buchse oder einen Hohlzylinder zur Aufnahme des Gehäuses 231, z.B. des zylinderförmigen Gehäuses 231, einer komplementären Steckkomponente 130 (z.B. eines Steckers) bildet. Die Frontfläche 232 der komplementären Steckkomponente 130 kann dabei gegen die Frontfläche 212 der Steckkomponente 110 gedrückt werden, um eine Steckverbindung zwischen den beiden Steckkomponenten 110, 130 zu bilden.The male component 110 includes a housing 211 forming, e.g., a socket or hollow cylinder for receiving the housing 231, e.g., cylindrical housing 231, of a complementary male component 130 (e.g., a plug). The front surface 232 of the complementary plug-in component 130 can be pressed against the front surface 212 of the plug-in component 110 in order to form a plug-in connection between the two plug-in components 110, 130.

Die Steckkomponente 110 weist ein elektrisch leitendes Verbindungselement 210 auf, das ausgebildet ist, mit einem komplementären elektrisch leitenden Verbindungselement 230 der komplementären Steckkomponente 130 eine elektrisch leitende Verbindung zu bilden, wenn die beiden Steckkomponenten 110, 130 zusammengesteckt sind. In dem in 2a dargestellten Beispiel ist das Verbindungselement 210 als elektrisch leitender Bolzen ausgebildet, der durch die Gehäusewand des Gehäuses 211 geführt ist, und der ausgebildet ist, in ein als Buchse oder Hohlzylinder ausgebildetes komplementäres Verbindungselement 230 gesteckt zu werden.The plug-in component 110 has an electrically conductive connecting element 210 which is designed to form an electrically conductive connection with a complementary electrically conductive connecting element 230 of the complementary plug-in component 130 when the two plug-in components 110, 130 are plugged together. in the in 2a In the example shown, the connecting element 210 is designed as an electrically conductive bolt, which is guided through the housing wall of the housing 211 and is designed to be plugged into a complementary connecting element 230 designed as a socket or hollow cylinder.

Das Trennelement 220 der Steckkomponente 110 ist ausgebildet, das elektrisch leitende Verbindungselement 210 galvanisch von einer spannungsführenden Leitung 213 zu trennen. Dabei kann die spannungsführende Leitung 213 z.B. mit den ein oder mehreren Speicherzellen eines Teilspeichers 121, 122 verbunden sein. Durch das Trennen des Verbindungselements 210 von der spannungsführenden Leitung 213 kann ein zuverlässiger Berührschutz der Steckkomponente 110 bereitgestellt werden.The separating element 220 of the plug-in component 110 is designed to galvanically separate the electrically conductive connecting element 210 from a live line 213 . In this case, the live line 213 can be connected to the one or more memory cells of a sub-memory 121, 122, for example. Separating the connecting element 210 from the live line 213 can provide reliable protection against accidental contact with the plug-in component 110 .

Das Trennelement 220 umfasst ein elektrisch leitendes Brückenelement 214, das gleichzeitig gegen das Verbindungselement 210 und die spannungsführende Leitung 213 gepresst werden kann, um das Verbindungselement 210 elektrisch leitend mit der spannungsführenden Leitung 213 zu verbinden (wie in 2b dargestellt). Andererseits kann das Brückenelement 214 derart positioniert werden, dass das Brückenelement 214 das Verbindungselement 210 und/oder die spannungsführende Leitung 213 nicht berührt, und somit eine galvanische Trennung zwischen dem Verbindungselement 210 und der spannungsführenden Leitung 213 bewirkt wird (wie in 2a dargestellt).The separator 220 includes an electrically conductive bridge member 214 which can be pressed simultaneously against the connector 210 and the live wire 213 to electrically conductively connect the connector 210 to the live wire 213 (as in 2 B shown). On the other hand, the bridge element 214 can be positioned in such a way that the bridge element 214 does not touch the connection element 210 and/or the live line 213, thus effecting a galvanic isolation between the connection element 210 and the live line 213 (as in 2a shown).

Das Trennelement 220 kann, wie in den 2a und 2b dargestellt, eine Rückstellfeder 215 aufweisen, die z.B. an einem Lager 219 gelagert ist, und die eingerichtet ist, das Brückenelement 214 von dem Verbindungselement 210 und/oder von der spannungsführenden Leistung 213 wegzudrücken, um die galvanische Trennung des Verbindungselements 210 und der spannungsführenden Leitung 213 zu bewirken.The separator 220 can, as in the 2a and 2 B shown, have a return spring 215, which is mounted, for example, on a bearing 219, and which is set up to push the bridge element 214 away from the connecting element 210 and/or from the live power 213 in order to electrically isolate the connecting element ments 210 and the live line 213 to effect.

Das Trennelement 220 umfasst ein Schließelement 216, das ausgebildet ist, (mit einer Schließkraft) auf das Brückenelement 214 einzuwirken, um zu bewirken, dass das Brückenelement 214 das Verbindungselement 210 elektrisch leitend mit der spannungsführenden Leitung 213 verbindet, wenn die beiden Steckkomponenten 110, 130 ineinandergesteckt werden oder ineinandergesteckt sind. In dem in den 2a und 2b dargestellten Beispiel ist das Schließelement 216 als Stab ausgebildet, der von einer Öffnung 217 an der Frontfläche 212 der Steckkomponente 110 bis zu dem Brückenelement 214 geführt ist, so dass der Stab durch die Frontfläche 232 der komplementären Steckkomponente 130 gegen das Brückenelement 214 gedrückt wird, um zu bewirken, dass das Brückenelement 214 das Verbindungselement 210 elektrisch leitend mit der spannungsführenden Leitung 213 verbindet, wenn die komplementäre Steckkomponente 130 zur Herstellung der Steckverbindung mit der Steckkomponente 100 zusammengesteckt wird.The separating element 220 comprises a closing element 216 which is designed to act (with a closing force) on the bridge element 214 in order to cause the bridge element 214 to electrically conductively connect the connecting element 210 to the live line 213 when the two plug-in components 110, 130 are or are nested together. In the in the 2a and 2 B In the example shown, the closing element 216 is designed as a rod that is guided from an opening 217 on the front surface 212 of the plug-in component 110 to the bridge element 214, so that the rod is pressed against the bridge element 214 by the front surface 232 of the complementary plug-in component 130 in order to to cause the bridge element 214 to electrically conductively connect the connection element 210 to the live line 213 when the complementary plug-in component 130 is mated with the plug-in component 100 to produce the plug-in connection.

Das Trennelement 220 kann ferner eine flexible Dichtung 218 aufweisen, die die Öffnung 217 an der Frontfläche 12 der Steckkomponente 110 abdichtet. Die Frontfläche 232 der komplementären Steckkomponente 130 kann dann gegen die Dichtung 218 drücken, die wiederum gegen den dahinter angeordneten Stab drückt, um das Brückenelement 214 zu bewegen.The divider 220 may further include a flexible seal 218 that seals the opening 217 on the front face 12 of the male component 110 . The front surface 232 of the complementary male component 130 can then push against the seal 218 which in turn pushes against the post located behind to move the bridge member 214 .

Alternativ oder ergänzend kann das Schließelement 216 ausgebildet sein, das Brückenelement 214 über ein Magnetfeld zu bewegen, um die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Verbindungselement 210 und der spannungsführenden Leitung 213 herzustellen. Beispielsweise kann an dem Brückenelement 214 ein Magnet angeordnet sein, der von einem an der Frontfläche 232 der komplementären Steckkomponente 130 angeordneten Magneten abgestoßen wird, so dass das Brückenelement 214 gegen das Verbindungselement 210 und gegen die spannungsführende Leitung 213 gedrückt wird, wenn die komplementäre Steckkomponente 130 mit der Steckkomponente 100 zusammengesteckt wird.Alternatively or additionally, the closing element 216 can be designed to move the bridge element 214 via a magnetic field in order to establish the electrically conductive connection between the connecting element 210 and the live line 213 . For example, a magnet can be arranged on the bridge element 214, which is repelled by a magnet arranged on the front surface 232 of the complementary plug-in component 130, so that the bridge element 214 is pressed against the connecting element 210 and against the live line 213 when the complementary plug-in component 130 is plugged together with the plug-in component 100.

Die Steckverbindung zum Anschluss eines Teilspeichers 121, 122 kann somit derart ausgebildet sein, dass die Steckverbindung beim Stecken den Stromfluss innerhalb des Teilspeichers 121, 122 schließt. Andererseits wird die galvanische Verbindung innerhalb des Teilspeichers 121, 122 beim Lösen des Steckers unterbrochen. In einem bevorzugten Beispiel werden vor Lösen oder Stecken des Steckers 130 alle Verbraucher oder Speiser von elektrischer Energie stromlos kommandiert. Dies kann über einen Service-Disconnect bewirkt werden.The plug-in connection for connecting a partial memory 121, 122 can thus be designed in such a way that the plug-in connection closes the current flow within the partial memory 121, 122 when it is plugged in. On the other hand, the galvanic connection within the partial memory 121, 122 is interrupted when the plug is released. In a preferred example, before the plug 130 is released or plugged in, all consumers or feeders of electrical energy are commanded to be de-energized. This can be effected via a service disconnect.

Die Trennung innerhalb eines Teilspeichers 121, 122 kann beispielsweise mechanisch, magnetisch oder elektromechanisch erfolgen. Dabei können mechanische Getriebe, Rastsysteme und/oder Federn 215 zum Einsatz kommen. Die Aktivierung des Trennelements 220 ist bevorzugt (fluid-) dicht ausgeführt.The separation within a sub-memory 121, 122 can, for example, take place mechanically, magnetically or electromechanically. Mechanical gears, locking systems and/or springs 215 can be used here. The activation of the separating element 220 is preferably (fluid-) tight.

Es wird somit ein Steckverbindungs-System beschrieben, das eine Steckkomponente 110 mit einem Trennelement 220 aufweist, das ausgebildet ist, allein durch die beim Bilden bzw. beim Lösen einer Steckverbindung aufgebrachten Kräfte eine elektrisch leitende Verbindung bzw. eine galvanische Trennung zu bewirken, insbesondere um die ein oder mehreren Verbindungselemente 210 der Steckkomponente 110 spannungsfrei zu stellen, wenn keine Steckverbindung besteht.A plug-in connection system is thus described which has a plug-in component 110 with a separating element 220 which is designed to bring about an electrically conductive connection or a galvanic isolation solely by the forces applied when forming or releasing a plug-in connection, in particular in order to to provide the one or more connecting elements 210 of the plug-in component 110 voltage-free when there is no plug-in connection.

Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann in effizienter und zuverlässiger Weise eine galvanische Trennung einer Steckverbindung zur Bereitstellung eines Berührschutzes ermöglicht werden.The measures described in this document enable a galvanic isolation of a plug connection to provide protection against accidental contact in an efficient and reliable manner.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems by way of example.

Claims (14)

Steckkomponente (110) für eine Steckverbindung; wobei die Steckkomponente (110) umfasst, - ein elektrisch leitendes Verbindungselement (210), das ausgebildet ist, mit einem komplementären Verbindungselement (230) einer komplementären Steckkomponente (130) der Steckverbindung eine elektrisch leitende Verbindung zu bilden; - eine spannungsführende Leitung (213); und - ein Trennelement (220), das ausgebildet ist, - das Verbindungselement (210) und die spannungsführende Leitung (213) galvanisch voneinander zu trennen, wenn die Steckverbindung zwischen der komplementären Steckkomponente (130) und der Steckkomponente (110) gelöst wird; und - das Verbindungselement (210) und die spannungsführende Leitung (213) elektrisch leitend miteinander zu verbinden, wenn die Steckverbindung zwischen der komplementären Steckkomponente (130) und der Steckkomponente (110) gebildet wird.Plug component (110) for a plug connection; wherein the plug-in component (110) comprises, - An electrically conductive connecting element (210) which is designed to form an electrically conductive connection with a complementary connecting element (230) of a complementary plug-in component (130) of the plug-in connection; - a live line (213); and - a separating element (220) which is formed - To electrically isolate the connecting element (210) and the live line (213) from one another when the plug-in connection between the complementary plug-in component (130) and the plug-in component (110) is released; and - To connect the connecting element (210) and the live line (213) to one another in an electrically conductive manner when the plug-in connection between the complementary plug-in component (130) and the plug-in component (110) is formed. Steckkomponente (110) gemäß Anspruch 1, wobei das Trennelement (220) derart ausgebildet ist, dass das galvanische Trennen und/oder das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements (210) und der spannungsführenden Leitung (213) - automatisch beim Lösen bzw. beim Bilden der Steckverbindung erfolgen; und/oder - allein durch eine Kraft bewirkt werden, die zum Lösen bzw. zum Bilden der Steckverbindung aufgebracht wird.Plug-in component (110) according to claim 1 , wherein the separating element (220) is designed in such a way that the galvanic separation and/or the electrically conductive connection of the connecting element (210) and the live line (213) - done automatically when loosening or when forming the plug connection; and/or - are effected solely by a force which is applied to release or to form the plug-in connection. Steckkomponente (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trennelement (220) ein beweglich gelagertes, elektrisch leitendes, Brückenelement (214) umfasst, - das durch eine auf das Brückenelement (214) einwirkende Trennkraft von dem Verbindungselement (210) und/oder von der spannungsführenden Leitung (213) wegbewegt werden kann, um das galvanische Trennen des Verbindungselements (210) und der spannungsführenden Leitung (213) zu bewirken; und - das durch eine auf das Brückenelement (214) einwirkende Schließkraft zu dem Verbindungselement (210) und/oder der spannungsführenden Leitung (213) hinbewegt werden kann, um das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements (210) und der spannungsführenden Leitung (213) zu bewirken.Plug-in component (110) according to one of the preceding claims, wherein the separating element (220) comprises a movably mounted, electrically conductive bridge element (214), - which can be moved away from the connecting element (210) and/or from the live line (213) by a separating force acting on the bridge element (214) in order to effect the galvanic separation of the connecting element (210) and the live line (213). ; and - which can be moved towards the connecting element (210) and/or the live line (213) by a closing force acting on the bridge element (214) in order to bring about the electrically conductive connection of the connecting element (210) and the live line (213). . Steckkomponente (110) gemäß Anspruch 3, wobei das Trennelement (220) derart ausgebildet ist, dass - die Schließkraft aus einer zum Bilden der Steckverbindung bewirkten Kraft abgeleitet wird; und/oder - die Trennkraft aus einer zum Lösen der Steckverbindung bewirkten Kraft abgeleitet wird.Plug-in component (110) according to claim 3 , wherein the separating element (220) is designed in such a way that - the closing force is derived from a force effected to form the plug-in connection; and/or the separating force is derived from a force that is used to release the plug-in connection. Steckkomponente (110) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die Steckkomponente (110) ein mechanisches Getriebe (216, 217, 218) umfasst, das ausgebildet ist, die Schließkraft auf das Brückenelement (214) aus der zum Bilden der Steckverbindung bewirkten Kraft zu generieren.Plug-in component (110) according to one of claims 3 until 4 , wherein the plug-in component (110) comprises a mechanical gear (216, 217, 218) which is designed to generate the closing force on the bridge element (214) from the force caused to form the plug-in connection. Steckkomponente (110) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei das Trennelement (220), insbesondere das mechanische Getriebe (216, 217, 218), einen Stab (216) umfasst, der ausgebildet ist, eine auf eine Frontfläche (212) der Steckkomponente (110) beim Zusammenstecken mit der komplementären Steckkomponente (130) bewirkte Kraft als Schließkraft auf das Brückenelement (214) zu übertragen.Plug-in component (110) according to one of Claims 4 until 5 , wherein the separating element (220), in particular the mechanical gear (216, 217, 218), comprises a rod (216) which is designed to have a front surface (212) of the plug-in component (110) when mated with the complementary plug-in component ( 130) to transmit the force caused as a closing force to the bridge element (214). Steckkomponente (110) gemäß Anspruch 6, wobei - die Steckkomponente (110) ein Gehäuse (211) aufweist, das ausgebildet ist, das Brückenelement (214) und die spannungsführende Leitung (213) von einer Umgebung abzuschirmen; - die Frontfläche (212) an einer Gehäusewand des Gehäuses (211) angeordnet ist; und - das Trennelement (220), insbesondere das mechanische Getriebe (216, 217, 218), umfasst, - eine Öffnung (217) durch die Gehäusewand, durch die der Stab (216) geführt ist; und - eine flexible Dichtung (218), die die Öffnung (217) und den Stab (216) an der Frontfläche (212) der Gehäusewand abdichtet.Plug-in component (110) according to claim 6 , wherein - the plug-in component (110) has a housing (211) which is designed to shield the bridge element (214) and the live line (213) from an environment; - The front surface (212) is arranged on a housing wall of the housing (211); and - the separating element (220), in particular the mechanical gear (216, 217, 218), comprises - an opening (217) through the housing wall, through which the rod (216) is guided; and - a flexible seal (218) sealing the opening (217) and the rod (216) on the front surface (212) of the housing wall. Steckkomponente (110) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Brückenelement (214) derart magnetisch ausgebildet ist, dass das Brückenelement (214) durch ein komplementäres magnetisches Element der komplementären Steckkomponente (130) beim Bilden der Steckverbindung magnetisch angezogen oder abgestoßen wird, und dass dadurch die Schließkraft auf das Brückenelement (214) bewirkt wird.Plug-in component (110) according to one of claims 3 until 7 , wherein the bridging element (214) is designed magnetically in such a way that the bridging element (214) is magnetically attracted or repelled by a complementary magnetic element of the complementary plug-in component (130) when the plug-in connection is formed, and in that the closing force on the bridging element (214) is effected. Steckkomponente (110) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei - das Trennelement (220) eine Feder (215) umfasst, die ausgebildet ist, eine Federkraft auf das Brückenelement (214) zu bewirken, um das Brückenelement (214) von dem Verbindungselement (210) und/oder von der spannungsführenden Leitung (213) wegzubewegen; und - das Trennelement (220) derart ausgebildet ist, dass die von der Feder (215) bewirkte Federkraft durch eine zum Bilden der Steckverbindung bewirkte Kraft überwunden werden kann, um das Brückenelement (214) gegen die Federkraft zu dem Verbindungselement (210) und/oder zu der spannungsführenden Leitung (213) hinzubewegen.Plug-in component (110) according to one of claims 3 until 8th , wherein - the separating element (220) comprises a spring (215) which is designed to bring about a spring force on the bridge element (214) in order to separate the bridge element (214) from the connection element (210) and/or from the live line ( 213) to move away; and - the separating element (220) is designed in such a way that the spring force caused by the spring (215) can be overcome by a force caused to form the plug-in connection in order to move the bridge element (214) against the spring force to the connecting element (210) and/or or move towards the live line (213). Steckkomponente (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trennelement (220) derart ausgebildet ist, dass das galvanische Trennen und/oder das elektrisch leitende Verbinden des Verbindungselements (210) und der spannungsführenden Leitung (213) - ohne Verwendung eines Sensors zur Erfassung von Sensordaten in Bezug auf das Lösen bzw. das Bilden der Steckverbindung erfolgen; und/oder - ohne Verwendung eines Microcontrollers zur Steuerung eines Schaltelements zum Trennen und/oder zum Verbinden des Verbindungselements (210) und der spannungsführenden Leitung (213) erfolgen.Plug-in component (110) according to one of the preceding claims, wherein the separating element (220) is designed in such a way that the galvanic separation and/or the electrically conductive connection of the connecting element (210) and the live line (213) - Done without using a sensor to collect sensor data in relation to the release or the formation of the plug connection; and or - Take place without using a microcontroller to control a switching element for disconnecting and / or for connecting the connecting element (210) and the live line (213). Steckkomponente (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Steckkomponente (110) ein Gehäuse (211) mit einer Gehäusewand umfasst, das ausgebildet ist, die spannungsführende Leitung (213) in einem Innenraum des Gehäuses (211) von einer äußeren Umgebung zu trennen; - das Verbindungselement (210) derart an der Gehäusewand angeordnet ist, insbesondere derart durch die Gehäusewand geführt ist, dass zum Bilden der Steckverbindung das Verbindungselement (210) an der Gehäusewand elektrisch leitend mit dem komplementären Verbindungselement (230) der komplementären Steckkomponente (110) verbunden werden kann; und - das Verbindungelement (210) insbesondere einen elektrisch leitenden Bolzen umfasst, der an einer Frontseite (212) der Gehäusewand aus dem Gehäuse (211) hinausragt und der durch die Gehäusewand in den Innenraum des Gehäuses (211) verläuft.Plug-in component (110) according to one of the preceding claims, wherein - the plug-in component (110) comprises a housing (211) with a housing wall which is designed to direct the live line (213) in an interior of the housing (211) from an external environment separate; - The connecting element (210) is arranged on the housing wall, in particular is guided through the housing wall in such a way that the Bil the plug-in connection, the connecting element (210) on the housing wall can be electrically conductively connected to the complementary connecting element (230) of the complementary plug-in component (110); and - the connecting element (210) comprises in particular an electrically conductive bolt which protrudes from the housing (211) on a front side (212) of the housing wall and which runs through the housing wall into the interior of the housing (211). Steckkomponente (110) gemäß Anspruch 11, wobei die Gehäusewand des Gehäuses (211) eine Buchse zur Aufnahme der als Stecker ausgebildeten komplementären Steckkomponente (130) aufweist.Plug-in component (110) according to claim 11 , wherein the housing wall of the housing (211) has a socket for receiving the complementary plug-in component (130) designed as a plug. Steckverbindungs-System, wobei - das Steckverbindungs-System eine Steckkomponente (110) und eine komplementäre Steckkomponente (130) umfasst, die ausgebildet sind, zumindest eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Verbindungselement (210) der Steckkomponente (110) und einem komplementären Verbindungselement (230) der komplementären Steckkomponente (110) zu bilden, wenn die Steckkomponente (110) und die komplementäre Steckkomponente (130) zusammengesteckt sind; und - die Steckkomponente (110) und/oder die komplementäre Steckkomponente (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.Plug-in connection system, where - The plug-in connection system comprises a plug-in component (110) and a complementary plug-in component (130), which are designed to have at least one electrically conductive connection between a connecting element (210) of the plug-in component (110) and a complementary connecting element (230) of the complementary plug-in component ( 110) to form when the male component (110) and the complementary male component (130) are mated; and - The plug-in component (110) and/or the complementary plug-in component (110) are designed according to one of the preceding claims. Elektrischer Energiespeicher (110, 121, 122), wobei - der Energiespeicher (110, 121, 122) ausgebildet ist, elektrische Energie zu speichern; - der Energiespeicher (110, 121, 122) ein Gehäuse mit einer Gehäusewand umfasst; und - der Energiespeicher (110, 121, 122) an der Gehäusewand eine Steckkomponente (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.Electrical energy store (110, 121, 122), wherein - the energy store (110, 121, 122) is designed to store electrical energy; - The energy store (110, 121, 122) comprises a housing with a housing wall; and - the energy store (110, 121, 122) on the housing wall a plug-in component (110) according to one of Claims 1 until 12 having.
DE102021112916.8A 2021-05-18 2021-05-18 Plug-in component with a galvanic isolation element Pending DE102021112916A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021112916.8A DE102021112916A1 (en) 2021-05-18 2021-05-18 Plug-in component with a galvanic isolation element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021112916.8A DE102021112916A1 (en) 2021-05-18 2021-05-18 Plug-in component with a galvanic isolation element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021112916A1 true DE102021112916A1 (en) 2022-11-24

Family

ID=83898640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021112916.8A Pending DE102021112916A1 (en) 2021-05-18 2021-05-18 Plug-in component with a galvanic isolation element

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021112916A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1924853U (en) 1965-07-10 1965-10-07 Helga Manthei VOLTAGE-FREE SOCKET.
DE2651193A1 (en) 1975-11-21 1977-06-02 Securi Prises S A ELECTRIC SAFETY CONNECTOR
DE2643031A1 (en) 1976-09-24 1978-03-30 Ante Raguz Safety plug socket connection for industrial and domestic appliances - has permanent magnets fitted between pins on plug and on socket
GB2199704A (en) 1986-07-22 1988-07-13 Oldham Batteries Ltd Mining vehicle battery switching installation
FR2644301A1 (en) 1989-03-09 1990-09-14 Plantefeve Eric Safety device for power outlets and for electric-light-bulb-holding sockets
DE19629198A1 (en) 1995-07-21 1997-01-23 Carimo Trade Ag Electrical socket-outlet for connections between motor vehicle and trailer
DE29804954U1 (en) 1998-03-19 1999-07-15 Carimo Trade Ag Motor vehicle socket for the electrical connection to a trailer
EP3651261A1 (en) 2017-07-05 2020-05-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Storage battery unit and connector

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1924853U (en) 1965-07-10 1965-10-07 Helga Manthei VOLTAGE-FREE SOCKET.
DE2651193A1 (en) 1975-11-21 1977-06-02 Securi Prises S A ELECTRIC SAFETY CONNECTOR
DE2643031A1 (en) 1976-09-24 1978-03-30 Ante Raguz Safety plug socket connection for industrial and domestic appliances - has permanent magnets fitted between pins on plug and on socket
GB2199704A (en) 1986-07-22 1988-07-13 Oldham Batteries Ltd Mining vehicle battery switching installation
FR2644301A1 (en) 1989-03-09 1990-09-14 Plantefeve Eric Safety device for power outlets and for electric-light-bulb-holding sockets
DE19629198A1 (en) 1995-07-21 1997-01-23 Carimo Trade Ag Electrical socket-outlet for connections between motor vehicle and trailer
DE29804954U1 (en) 1998-03-19 1999-07-15 Carimo Trade Ag Motor vehicle socket for the electrical connection to a trailer
EP3651261A1 (en) 2017-07-05 2020-05-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Storage battery unit and connector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3122589B1 (en) Plug-type apparatus which is in the form of a coupling or plug
DE102010041323A1 (en) Charging device for charging battery of electric car in charging station, has drive unit for moving electrical contacts from initial position into end position for connecting to electrical contacts of another charging device
DE102012214685A1 (en) connector assembly
DE102015104177A1 (en) Integrated high-voltage maintenance disconnecting device (Service Disconnect)
DE202018106353U1 (en) Plug adapter for docking to a solenoid valve
DE102021101528A1 (en) High current module for charging connector part
DE102018121397A1 (en) Electrical connector, vehicle and method for locking an electrical connector
EP2274801A1 (en) Battery for hybrid vehicles with a safety device for interrupting a high-voltage circuit
DE102021000765A1 (en) Charging connection device for an electrically powered vehicle
WO2023104677A1 (en) Charging connection device for an electrically drivable vehicle
EP1105944B1 (en) Plug-in connector for connecting signal and current supply lines to a consumer
DE102018109530A1 (en) Device and method for load-free disconnection of a connector
DE102014006030A1 (en) Automotive battery mounting with high voltage protection
DE102021112916A1 (en) Plug-in component with a galvanic isolation element
DE102016213757B4 (en) Plug-in connection for coupling high-voltage connections and system with such a connector
DE19613793C2 (en) Multipole connector according to DIN EN 60309 / IEC 60309
DE102017111374A1 (en) fuel cell unit
DE102018008030A1 (en) Plug device for charging an energy storage device of a motor vehicle with electrical energy, motor vehicle with at least one such plug device and charging infrastructure with at least one such plug device
DE102022109245A1 (en) Charge inlet assembly with an AC charging module
DE102008030337A1 (en) High-voltage connector, especially for motor vehicles
DE102018202589A1 (en) Battery for an electrically driven motor vehicle and charging device for charging a battery of an electrically driven motor vehicle
DE102016116127A1 (en) Modular system with several electrically connectable modules
DE102013009215A1 (en) Plug-in device, receiving device and adapter device for supplying an electrically driven means of transportation or a high current consumer
EP3756933B1 (en) Charging connector and charging connection system
DE102021110913A1 (en) Charging connector device, charging cable and method for providing a charging connector device

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified