DE102022124506A1 - Charging connectors for electric and hybrid vehicles - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Ladesteckverbinder (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (2), mit einem Gehäuse (3), in dem Gehäuse (3) angeordneten Ladekontakten (4) zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte (5) eines korrespondierenden Ladesteckverbinders (6) und wenigstens einem Wärmeleitelement (7), wobei das Wärmeleitelement (7) mit wenigstens einem Ladekontakt (4) sowie mit dem Gehäuse (3) in Verbindung steht, so dass mittels des Wärmeleitelements (7) ein Wärmeabtrag von dem mit dem Wärmeleitelement (7) kontaktierten Ladekontakt (4) zu dem Gehäuse (3) hin ermöglicht ist. Auf diese Weise wird auf einfache Art und Weise ein verbesserter Wärmeabtrag bei einem Ladesteckverbinder (1) erzielt, der selbst mit keinem Kühlsystem von Seiten einer Ladestation her ausgestattet ist.The subject of the invention is a charging connector (1) for electric and hybrid vehicles (2), with a housing (3), charging contacts (4) arranged in the housing (3) for contacting corresponding charging contacts (5) of a corresponding charging connector (6) and at least one heat-conducting element (7), the heat-conducting element (7) being connected to at least one charging contact (4) and to the housing (3), so that by means of the heat-conducting element (7), heat is removed from the heat-conducting element (7) contacted Charging contact (4) is made possible towards the housing (3). In this way, improved heat dissipation is achieved in a simple manner in a charging connector (1), which itself is not equipped with a cooling system on the part of a charging station.
Description
Die Erfindung betrifft einen Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge, mit einem Gehäuse und in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders.The invention relates to a charging connector for electric and hybrid vehicles, with a housing and charging contacts arranged in the housing for contacting corresponding charging contacts of a corresponding charging connector.
Elektro- und Hybridfahrzeuge verfügen über einen aufladbaren Energiespeicher, in der Regel eine Hochvolt-Batterie, die im Fahrbetrieb einem elektrischen Antriebsmotor Energie bereitstellt. Die Speicherkapazitäten dieser Hochvolt-Batterien sind begrenzt, so dass sie regelmäßig an einer Ladestation wieder aufgeladen werden müssen. Das Laden der Batterie erfolgt über ein zwischen Ladestation und Fahrzeug vorgesehenes Ladekabel, wobei das Ladekabel z.B. gemäß der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 auf der einen Seite mit einem Ladestecker, der in eine an der Ladestation vorgesehene Ladesteckdose einsteckbar ist, und auf der anderen Seite mit einer Ladekupplung versehen ist, die mit einem im Elektro- und Hybridfahrzeug installierten Ladeeinbaustecker verbindbar ist. Vorliegend werden Ladesteckdosen, Ladestecker, Ladekupplungen und Ladeeinbaustecker unter dem Begriff „Ladesteckverbinder“ subsummiert. Ladesteckdosen und Ladekupplungen weisen als Ladekontakte Kontakthülsen auf, und Ladestecker sowie in Elektro- und Hybridfahrzeuge einbaubare Ladeeinbaustecker weisen als Ladekontakte Kontaktstifte auf, die in die Kontakthülsen einsteckbar sind.Electric and hybrid vehicles have a rechargeable energy storage device, usually a high-voltage battery, which provides energy to an electric drive motor while driving. The storage capacities of these high-voltage batteries are limited, so they have to be recharged regularly at a charging station. The battery is charged via a charging cable provided between the charging station and the vehicle, whereby the charging cable, for example in accordance with the European standard IEC 62196
Wie z.B. in der
Insofern soll gemäß der
Eine Kühlung eines Ladesteckverbinders für Elektro- und Hybridfahrzeuge, die von der Seite der Ladestation ausgeht, ist auch ansonsten aus dem Stand der Technik gut bekannt. So beschreibt die
Es sind jedoch aus dem Stand der Technik jedoch auch Lösungen bekannt, die auch bei einem Ladesteckverbinder einsetzbar sind, der nicht direkt von Seiten der Ladestation aus gekühlt wird, wie ein in die Fahrzeugkarosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingebauter Ladesteckverbinder, wie ein Einbauladestecker nach der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2.However, solutions are also known from the prior art that can also be used with a charging connector that is not cooled directly from the charging station, such as a charging connector installed in the vehicle body of an electric or hybrid vehicle, such as a built-in charging connector according to the European standard IEC 62196
So beschreibt die
Außerdem beschreibt die
Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf einfache Art und Weise einen verbesserten Wärmeabtrag bei einem Ladesteckverbinder zu erzielen, der selbst mit keinem Kühlsystem von Seiten einer Ladestation ausgestattet ist.Based on this, the object of the present invention is to easily achieve improved heat dissipation in a charging connector that is not itself equipped with a cooling system on the part of a charging station.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This task is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred developments of the invention are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß wird somit ein Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge, mit einem Gehäuse, in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders und wenigstens einem Wärmeleitelement bereitgestellt, wobei das Wärmeleitelement mit wenigstens einem Ladekontakt sowie mit dem Gehäuse in Verbindung steht, so dass mittels des Wärmeleitelements ein Wärmeabtrag von dem mit dem Wärmeleitelement kontaktierten Ladekontakt zu dem Gehäuse hin ermöglicht ist.According to the invention, a charging connector for electric and hybrid vehicles is thus provided, with a housing, charging contacts arranged in the housing for contacting corresponding charging contacts of a corresponding charging connector and at least one heat-conducting element, wherein the heat-conducting element is connected to at least one charging contact and to the housing, so that heat removal from the charging contact contacted by the heat-conducting element to the housing is possible by means of the heat-conducting element.
Wenn vorliegend von einem korrespondierenden Ladesteckverbinder die Rede ist, dann ist damit einerseits ein Ladesteckverbinder gemeint, der das selbe Steckgesicht wie der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder aufweist, wobei das eine Steckgesicht aber Kontaktstifte aufweist, wenn das andere Steckgesicht Kontakthülsen aufweist, und umgekehrt. Das Set aus erfindungsgemäßem Ladesteckverbinder und korrespondierendem Ladesteckverbinder kann also zusammengesteckt werden. Andererseits wird vorliegend auch dann von einem korrespondieren Ladesteckverbinder gesprochen, wenn die Steckgesichter im zuvor genannten Sinne sich nur teilweise entsprechen, also der korrespondiere Ladesteckverbinder z.B. nicht alle Kontakte aufweist, die bei dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder vorhanden sind, die vorhandenen Kontakte des korrespondieren Ladesteckverbinders aber vom Steckgesicht her dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder entsprechen, so dass der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder und der korrespondierende Ladesteckverbinder auch in diesem Fall zusammengesteckt werden können.If we are talking about a corresponding charging connector here, then on the one hand this means a charging connector that has the same plug-in face as the charging plug-in connector according to the invention, but one plug-in face has contact pins if the other plug-in face has contact sleeves, and vice versa. The set of charging connector according to the invention and corresponding charging connector can therefore be plugged together. On the other hand, the present case is also referred to as a corresponding charging connector if the plug-in faces only partially correspond in the sense mentioned above, i.e. the corresponding charging plug-in connector, for example, does not have all of the contacts that are present in the charging plug-in connector according to the invention, but the existing contacts of the corresponding charging plug-in connector are of the plug-in face correspond to the charging connector according to the invention, so that the charging connector according to the invention and the corresponding charging connector can also be plugged together in this case.
Ein solcher Fall liegt z.B. vor bei einer an einem Ladekabel angeschlossenen Ladekupplung für ein Gleichstromladen nach der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2. Eine solche Ladekupplung ist in einen in die Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingebauten und für Wechselstromladen sowie für Gleichstromladen geeigneten Ladeeinbaustecker einsteckbar, wobei im Wechselstromsteckgesicht bei der Gleichstromladenladekupplung nur die Kommunikationskontakte und der Schutzkontakt vorhanden sind, jedoch keine Kontakte für Außenleiter und einen Mittelleiter für ein Wechselstromladen.Such a case occurs, for example, with a charging coupling connected to a charging cable for direct current charging in accordance with the European standard IEC 62196
Als Wärmeleitelement wird vorliegend ein solches Element verstanden, das dazu führt, dass bei dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Ladekontakt, an den das Wärmeleitelement angebunden ist, und dem Gehäuse besser ist als ohne das Wärmeleitelement. Der Einbau des Wärmeleitelements verbessert also die Möglichkeit, an oder in dem Ladekontakt entstehende Wärme zu dem Gehäuse hin abzuleiten. Im Übrigen stellt das Wärmeleitelement ein zusätzliches Element des Ladesteckverbinders dar, ist also von dem Gehäuse separat und verschieden.In the present case, a heat-conducting element is understood to mean an element which results in the thermal conductivity between the charging contact to which the heat-conducting element is connected and the housing being better in the charging connector according to the invention than without the heat-conducting element. The installation of the heat-conducting element therefore improves the possibility of dissipating heat generated on or in the charging contact towards the housing. Furthermore, the heat-conducting element represents an additional element of the charging connector and is therefore separate and different from the housing.
Es ist somit ein maßgeblicher Aspekt der Erfindung, die passive Kühlung seitens des Ladesteckverbinders zu unterstützen und dazu die thermische Kopplung zwischen wenigstens einem Ladekontakt und dem Gehäuse des Ladesteckverbinders zu verbessern, so dass Wärme effektiver von dem Ladekontakt auf das Gehäuse übertragen werden kann.It is therefore a significant aspect of the invention to support passive cooling on the part of the charging connector and to improve the thermal coupling between at least one charging contact and the housing of the charging connector, so that heat can be transferred more effectively from the charging contact to the housing.
Grundsätzlich können die Ladekontakte ganz unterschiedliche Formen aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Ladekontakte jedoch im Querschnitt kreisförmig. Dabei sind sie vorzugsweise als Kontakthülsen bzw. als in diese einsteckbare Kontaktstifte ausgebildet.In principle, the charging contacts can have very different shapes. According to a preferred development of the invention, however, the charging contacts are circular in cross section. They are preferably designed as contact sleeves or as contact pins that can be inserted into them.
Wie zuvor schon erläutert, liegt die wesentliche Anforderung an das Wärmeleitelement darin, dass es dazu führt, dass die Wärmeleitfähigkeit in dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder von einem Ladekontakt zu dem Gehäuse hin größer ist als ohne das Wärmeleitelement. Der Einbau des Wärmeleitelements soll also die Möglichkeit des Ladesteckverbinders verbessern, Wärme nach außen hin abzuleiten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dazu vorgesehen, dass das Wärmeleitelement aus Metall hergestellt ist, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium. Im Übrigen sind natürlich auch andere gut wärmeleitfähige Materialien und Materialmischungen für das Wärmeleitelement möglich, die zu dem in Rede stehenden verbesserten Wärmeabtrag von dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinders führen.As already explained above, the essential requirement for the heat-conducting element is that it results in the thermal conductivity in the charging connector according to the invention from a charging contact to the housing being greater than without the heat-conducting element. The installation of the heat-conducting element is intended to improve the ability of the charging connector to dissipate heat to the outside. According to a preferred development of the invention, it is provided that the heat-conducting element is made of metal, preferably copper or aluminum. Furthermore, other materials and material mixtures with good thermal conductivity are of course also possible for the heat-conducting element, which lead to the improved heat dissipation in question from the charging connector according to the invention.
Grundsätzlich kann das Wärmeleitelement sowohl Gleichstromladekontakte als auch Wechselstromladekontakte mit dem Gehäuse verbinden. Ganz besonders nützlich ist die vorliegende Erfindung jedoch, wenn Gleichstromladekontakte mittels des Wärmeleitelements mit dem Gehäuse verbunden werden. Vorliegend werden dabei solche Kontakte als Gleichstromladekontakte bezeichnet, die ausschließlich für das Laden mit Gleichstrom vorgesehen sind. In Abgrenzung dazu gibt es Wechselstromladekontakte. Damit sind die Außenleiter sowie der Neutralleiter (Mittelleiter) gemeint, die jedenfalls auch für eine Laden mit Wechselstrom vorgesehen sind.In principle, the heat-conducting element can connect both DC charging contacts and AC charging contacts to the housing. However, the present invention is particularly useful when DC charging contacts are connected to the housing by means of the heat-conducting element. In the present case, contacts that are intended exclusively for charging with direct current are referred to as direct current charging contacts. In contrast to this, there are AC charging contacts. This refers to the external conductors and the neutral conductor (center conductor), which are also intended for charging with alternating current.
Als Außenleiter (umgangssprachlich auch als Phase bezeichnet) wird dabei ein Leiter bezeichnet, der im üblichen Betrieb unter Spannung steht und zur Übertragung oder Verteilung elektrischer Energie beitragen kann, aber kein Neutralleiter ist. Ein Neutralleiter ist ein Leiter, der mit dem Neutralpunkt elektrisch verbunden und in der Lage ist, zur Verteilung elektrischer Energie beizutragen. In der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 werden die Kontakte, die vorliegend als Wechselstromladekontakte bezeichnet werden, mit L1, L2 und L3 (Außenleiter) und mit N (Neutralleiter) und die Gleichstromladekontakte mit DC+ und DCbezeichnet. Diesem Verständnis soll nicht entgegenstehen, dass die europäische Norm IEC 62196 Typ 2 auch eine Betriebsart kennt, gemäß der über die Kontakte L1, L2, L3 und N ein Gleichstromladen erfolgt.An external conductor (also known colloquially as a phase) is a conductor that is live during normal operation and can contribute to the transmission or distribution of electrical energy, but is not a neutral conductor. A neutral conductor is a conductor that is electrically connected to the neutral point and capable of contributing to the distribution of electrical energy. In the European standard IEC 62196
Es hat sich als besonders wirksam herausgestellt, wenn das Wärmeleitelement eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die über 0,3 W/(m K) liegt, vorzugsweise über 1 W/(m K). dazu kann das Wärmeleitelement unterschiedlich aufgebaut sein.It has proven to be particularly effective if the heat-conducting element has a thermal conductivity that is above 0.3 W/(m K), preferably above 1 W/(m K). For this purpose, the heat-conducting element can be constructed differently.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Wärmeleitelement zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, durch Einbringen einer Vergussmasse in die das Gehäuse gebildet. Diese Vergussmasse kann z.B. aus einem gut wärmleitfähigen Harz gebildet sein. Dabei ist es ganz besonders bevorzugt, dass die Vergussmasse galvanisch isolierend ist, so dass bereits auf diese Weise eine elektrische Isolierung zwischen einem mittels des Wärmeleitelements angeschlossenen Ladekontakt und dem Gehäuse erzielt wird.According to a preferred development of the invention, the heat-conducting element is at least partially, preferably completely, formed by introducing a casting compound into the housing. This casting compound can be formed, for example, from a resin with good thermal conductivity. It is particularly preferred that the casting compound is galvanically insulating, so that electrical insulation is achieved in this way between a charging contact connected by means of the heat-conducting element and the housing.
In der Regel weist ein Ladesteckverbinder der in Rede stehende Art Dichtungen zur Abdichtung nach außen hin auf. Auf derartige separate Dichtungen kann verzichtet werden, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Vergussmasse derart in das Gehäuse eingebracht ist, dass sie zur Abdichtung des Gehäuses gegenüber seiner Umgebung wirkt. Der Vergussmasse kommt damit eine Doppelfunktion zu, nämlich einerseits die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem angeschlossenen Ladekontakt und dem Gehäuse und andererseits die Abdichtfunktion z.B. gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse.As a rule, a charging connector of the type in question has seals for sealing from the outside. Such separate seals can be dispensed with if, according to a preferred development of the invention, the casting compound is introduced into the housing in such a way that it acts to seal the housing from its surroundings. The casting compound therefore has a dual function, namely, on the one hand, improving the thermal conductivity between the connected charging contact and the housing and, on the other hand, the sealing function, for example against the penetration of moisture into the housing.
Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass das Vergussmaterial nur einen Teilbereich des freien Bereichs innerhalb des Ladesteckverbinders ausfüllt. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass das Wärmeleitelement den ansonsten freien Raum innerhalb des Gehäuses vollständig ausfüllt. Damit wird in der Regel die maximale Erhöhung der Wärmeableitung von den angeschlossenen Ladekontakten zu dem Gehäuse des Ladesteckverbinders erzielt. Auch eine Abdichtfunktion kann damit in besonders guter Weise erzielt werden. Dabei gilt natürlich, dass der Bereich zum Stecken des korrespondierenden Steckers verfügbar bleiben muss. Insofern ist es ganz besonders bevorzugt, dass das Vergussmaterial den ansonsten freien Bereich im Anschlussbereich des Ladesteckverbinders vollständig ausfüllt, währen im Steckbereich des Ladesteckverbinders kein Vergussmaterial vorgesehen ist.In principle, it is possible for the potting material to only fill a portion of the free area within the charging connector. However, it is preferably provided that the heat-conducting element completely fills the otherwise free space within the housing. This generally achieves the maximum increase in heat dissipation from the connected charging contacts to the housing of the charging connector. A sealing function can also be achieved in a particularly good manner. Of course, the area for inserting the corresponding plug must remain available. In this respect, it is particularly preferred that the potting material completely fills the otherwise free area in the connection area of the charging connector, while no potting material is provided in the plug-in area of the charging connector.
Wenn vorliegend von einem Steckbereich des erfindungsgemäßen Ladesteckverbinders gesprochen wird, so ist damit ein Bereich gemeint, in dem der Ladesteckverbinder im mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder gesteckten Zustand mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder in Steckrichtung überlappt und die Ladekontakte der beiden Steckverbinder in galvanisch leitendem Kontakt miteinander stehen. Ein solcher Steckbereich eines Ladesteckverbinders ist im Allgemeinen auch dadurch definiert und insofern geometrisch begrenzt, dass der Ladesteckverbinder eine Einrichtung aufweist, die sicherstellt, dass die beiden Ladesteckverbinder im gesteckten Zustand über eine bestimmte maximale Länge miteinander in Überlappung stehen, dem vollständig eingesteckten Zustand des einen Ladesteckverbinders in den anderen Ladesteckverbinders entspricht. Als Anschlussbereich des Ladesteckverbinders wird vorliegend der Bereich des Ladesteckverbinders bezeichnet, in dem die Ladekontakte galvanisch leitend an elektrische Leitungen angeschlossen sind, die von dem Ladesteckverbinder wegführen.When we speak here of a plug-in area of the charging connector according to the invention, this means an area in which the charging connector, when plugged into the corresponding charging connector, overlaps with the corresponding charging connector in the plug-in direction and the charging contacts of the two connectors are in galvanically conductive contact with one another. Such a plug-in area of a charging connector is generally defined by this and is therefore geometrically rically limited in that the charging connector has a device which ensures that the two charging connectors overlap each other over a certain maximum length when plugged in, which corresponds to the fully plugged in state of one charging connector into the other charging connector. In the present case, the connection area of the charging connector is the area of the charging connector in which the charging contacts are galvanically connected to electrical lines that lead away from the charging connector.
Das Wärmeleitelement kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch als ein separates vorgefertigtes Bauteil in das Gehäuse eingebracht sein. In diesem Zusammenhang ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Wärmeleitelement ein Metall, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, aufweist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei, dass die Anbindung des Wärmeleitelements an den Ladekontakt galvanisch isoliert ist. Auf diese Weise kommt es wiederum dazu, dass auch bei Vorsehen des Wärmeleitelements die elektrische Isolierung zwischen dem Ladekontakt und dem Gehäuse gewährleistet bleibt.According to a preferred development of the invention, the heat-conducting element can also be introduced into the housing as a separate prefabricated component. In this context, according to a preferred development of the invention, it is provided that the heat-conducting element has a metal, preferably copper or aluminum. It is particularly preferred that the connection of the heat-conducting element to the charging contact is galvanically insulated. In this way, the electrical insulation between the charging contact and the housing remains guaranteed even when the heat-conducting element is provided.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Wärmeleitelements zusätzlich oder alternativ zu Metall ein Kunststoffmaterial auf. Kunststoff hat in der Regel den Vorteil, dass es elektrisch isolierend ist und somit keine separate Isolierung vorgesehen werden muss.According to a preferred development of the invention, the heat-conducting element has a plastic material in addition to or as an alternative to metal. Plastic usually has the advantage that it is electrically insulating and therefore no separate insulation needs to be provided.
Grundsätzlich kann es ausreichend sein, wenn das Wärmeleitelement einen Ladekontakt thermisch mit dem Gehäuse verbindet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Wärmeleitelement aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Auf diese Weise kann die Wärme von dem Ladekontakt nicht nur auf das Gehäuse abgeführt werden sondern direkt auch in Bereiche außerhalb des Gehäuses, was den Wärmeabtrag von dem Ladekontakt weiter verbessert. In diesem Zusammenhang ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Wärmeleitelement außerhalb des Gehäuses einen Verbindungsbereich aufweist, mit dem es mit der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs verbindbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die von dem Ladekontakt abgeführte Wärme direkt und effektiv auf die Karosserie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs gebracht werden kann, so dass auf diese Weise eine sehr große Fläche zur Verfügung steht, über die die von dem Ladekontakt abgeführte Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann. Dabei ist es ganz besonders bevorzugt, dass der Verbindungsbereich eine Anlagefläche aufweist, mit der bei Befestigung des Verbindungsbereichs an der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ein flächiges Anliegen des Verbindungsbereichs an die Karosserie ermöglicht wird. Je größer diese Fläche ist, mit der das Wärmeleitelement an der Karosserie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs anliegt, umso besser ist der Wärmeübertrag auf die Karosserie.In principle, it can be sufficient if the heat-conducting element thermally connects a charging contact to the housing. According to a preferred development of the invention, however, it is provided that the heat-conducting element is led out of the housing. In this way, the heat from the charging contact can be dissipated not only onto the housing but also directly into areas outside the housing, which further improves the heat transfer from the charging contact. In this context, according to a preferred development of the invention, it is provided that the heat-conducting element has a connection area outside the housing with which it can be connected to the body of an electric or hybrid vehicle. This has the advantage that the heat dissipated by the charging contact can be brought directly and effectively to the body of the electric or hybrid vehicle, so that in this way a very large area is available over which the heat dissipated by the charging contact can be transferred to the Environment can be delivered. It is particularly preferred that the connection area has a contact surface, which allows the connection area to rest flat against the body when the connection area is attached to the body of an electric or hybrid vehicle. The larger the area with which the heat-conducting element rests on the body of the electric or hybrid vehicle, the better the heat transfer to the body.
Grundsätzlich kann die Oberfläche des Wärmeleitelements unterschiedliche Formen aufweisen. Insbesondere kann eine glatte Oberfläche des Wärmeleitelements vorgesehen sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Oberfläche des Wärmeleitelements strukturiert ist. Dabei sind unterschiedliche geometrische Strukturen möglich. Insbesondere kann z. B. vorgesehen sein, dass die Oberfläche gewellt ist. Andererseits ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Wärmeleitelement mit Kühlrippen versehen ist. Derartige Kühlrippen können innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Mit derartigen Kühlrippen wird der Wärmeübergang von dem Wärmeleitelement an seine Umgebung weiter verbessert, da eine vergrößerte Oberfläche zur Verfügung gestellt wird, über die die Wärme abgegeben werden kann.In principle, the surface of the heat-conducting element can have different shapes. In particular, a smooth surface of the heat-conducting element can be provided. According to a preferred development of the invention, however, it is provided that the surface of the heat-conducting element is structured. Different geometric structures are possible. In particular, e.g. B. it can be provided that the surface is corrugated. On the other hand, according to a preferred development of the invention, it is provided that the heat-conducting element is provided with cooling fins. Such cooling fins can be arranged inside and/or outside the housing. With such cooling fins, the heat transfer from the heat-conducting element to its surroundings is further improved, since an enlarged surface is provided over which the heat can be given off.
Eine Kühlung des Wärmeleitelements kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch dadurch erzielt werden, dass an das Wärmeleitelement ein Kühlkörper angebundenen ist oder ein Kühlkörper kühlend auf das Wärmeleitelement einwirkt. Ein derartiger Kühlkörper ist vorzugsweise aus einem Metall und/oder aus einem Kunststoff hergestellt. Ganz besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass der Kühlkörper eine Anschlusseinrichtung für eine Wärmeableiteinrichtung aufweist. Eine derartige Anschlusseinrichtung für eine Wärmeableiteinrichtung kann z.B. ein Anschluss für eine Kühlleitung sein, mit der der Kühlköper mittels eines Kühlfluid gekühlt wird. Es ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung jedoch auch möglich, dass der Kühlkörper ein aktives Kühlelement aufweist, z.B. ein Peltier-Element und/oder einen Lüfter.According to a preferred development of the invention, cooling of the heat-conducting element can also be achieved in that a heat sink is connected to the heat-conducting element or a heat sink has a cooling effect on the heat-conducting element. Such a heat sink is preferably made of a metal and/or a plastic. In this context, it is particularly preferred that the heat sink has a connection device for a heat dissipation device. Such a connection device for a heat dissipation device can, for example, be a connection for a cooling line with which the heat sink is cooled by means of a cooling fluid. However, according to a preferred development of the invention, it is also possible for the heat sink to have an active cooling element, for example a Peltier element and/or a fan.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht auch vor, dass das Gehäuse und/oder das Wärmeleitelement ein Befestigungselement aufweist, mit dem ein Kühlelement in dem Gehäuse befestigbar ist. Ein solches Kühlelement kann ein zuvor beschriebener Kühlkörper und somit aktiv oder passiv sein. Damit ist eine individuelle Anpassung des Ladesteckverbinders an seinen Einsatzbereich möglich, nämlich indem mittels des Befestigungselements ein derartiges Kühlelement in das Gehäuse integriert wird, dass für den jeweiligen Anwendungsbereich besonders vorteilhaft ist.A preferred development of the invention also provides that the housing and/or the heat-conducting element has a fastening element with which a cooling element can be fastened in the housing. Such a cooling element can be a previously described heat sink and therefore active or passive. This makes it possible to individually adapt the charging connector to its area of application, namely by integrating a cooling element into the housing using the fastening element that is particularly advantageous for the respective area of application.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es nicht nur so, dass das Wärmeleitelement aus einem Material hergestellt ist, dass eine besonders gute Wärmeleitung zeigt. Vielmehr ist gemäß der hier beschriebenen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse aus einem Material hergestellt ist, dessen thermische Leitfähigkeit über 0,3 W/ (m K) liegt, vorzugsweise über 1 W/(m K). Auf diese Weise wird die Wärmeableitung von dem mittels des Wärmeleitelements angeschlossenen Ladekontakts weiter verbessert.According to a preferred development of the invention, it is not just the case that the heat-conducting element is made of a material that exhibits particularly good heat conduction. Rather, according to the preferred development of the invention described here, it is provided that the housing is made of a material whose thermal conductivity is above 0.3 W/(m K), preferably above 1 W/(m K). In this way, the heat dissipation from the charging contact connected by means of the heat-conducting element is further improved.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung eines Ladesteckverbinders nach einem der vorhergehenden Ansprüche an der Fahrzeugkarosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Dabei ist es ganz besonders bevorzugt, dass der Ladesteckverbinder eine Ladeeinbaustecker ist, insbesondere nach der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2.The invention also relates to the use of a charging connector according to one of the preceding claims on the vehicle body of an electric or hybrid vehicle. It is particularly preferred that the charging connector is a built-in charging plug, in particular according to the European standard IEC 62196
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter im Detail beschrieben.The invention is described in further detail below with reference to the drawings using preferred exemplary embodiments.
In den Zeichnungen zeigen
-
1 in einer perspektivischen Ansicht einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 in einer perspektivischen Ansicht einen korrespondierenden Ladesteckverbinder, -
3a den nach außen gewandten Bereich des Ladesteckverbinders aus1 in einem in ein Elektro- oder Hybridfahrzeug eingebauten Zustand in einer perspektivischen Ansicht, -
3b den nach innen gewandten Bereich des Ladesteckverbinders aus1 in einem in ein Elektro- oder Hybridfahrzeug eingebauten Zustand in einer perspektivischen Ansicht, -
4 den Ladesteckverbinder aus 1 in einer Seitenansicht mit einer Schnittlinie A-A, -
5 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte jeweils separat mittels eines jeweiligen Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, -
6 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte und die Wechselstromkontakte gemeinsam mittels eines als Vergussmasse in den Ladesteckverbinder eingebrachten Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, -
7 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem jeweils ein Gleichstromladekontakt mit jeweils zwei Wechselstromkontakten separat mittels eines jeweiligen Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, -
8 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement mit einem Kühlkörper ausgestattet ist, der mit Kühlrippen versehen ist, -
9 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement mit einem Kühlkörper ausgestattet ist, der mit Kühlrippen versehen ist und an eine Kühlmittelleitung angeschlossen ist, -
10 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement mittels eines aktiven Kühlelements in Form eines Lüfters gekühlt wird, und -
11 schematisch ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem in die Karosserie eingebauten Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Wärmeleitelement aus dem Ladesteckverbinder thermisch leitend auf die Karosserie herausgeführt ist.
-
1 in a perspective view a charging connector according to a preferred embodiment of the invention, -
2 in a perspective view a corresponding charging connector, -
3a the outward-facing area of the chargingconnector 1 in a state installed in an electric or hybrid vehicle in a perspective view, -
3b the inward-facing area of the chargingconnector 1 in a state installed in an electric or hybrid vehicle in a perspective view, -
4 the chargingconnector 1 in a side view with a section line AA, -
5 a sectional view along the section line AA through a charging connector according to a preferred embodiment of the invention, in which the DC charging contacts are each thermally connected to the housing separately by means of a respective heat-conducting element, -
6 a sectional view along the section line AA through a charging connector according to a preferred embodiment of the invention, in which the DC charging contacts and the AC contacts are thermally connected to the housing together by means of a heat-conducting element introduced into the charging connector as a casting compound, -
7 a sectional view along the section line AA through a charging connector according to a preferred embodiment of the invention, in which a direct current charging contact with two alternating current contacts are thermally connected to the housing separately by means of a respective heat-conducting element, -
8th a sectional view along the section line AA through a charging connector according to a preferred embodiment of the invention, in which the DC charging contacts are thermally connected to the housing together by means of a heat-conducting element, the heat-conducting element being equipped with a heat sink which is provided with cooling fins, -
9 a sectional view along the section line AA through a charging connector according to a preferred embodiment of the invention, in which the DC charging contacts are thermally connected to the housing together by means of a heat-conducting element, the heat-conducting element being equipped with a heat sink which is provided with cooling fins and connected to a coolant line is, -
10 a sectional view along the section line AA through a charging connector according to a preferred embodiment of the invention, in which the DC charging contacts are thermally connected to the housing together by means of a heat-conducting element, the heat-conducting element being cooled by means of an active cooling element in the form of a fan, and -
11 schematically an electric or hybrid vehicle with a charging connector installed in the body according to a preferred embodiment of the invention, in which the heat-conducting element is led out of the charging connector onto the body in a thermally conductive manner.
Aus
Ein zu dem Ladesteckverbinder aus
Die
Die nachfolgend beschriebenen
Konkret ist aus
Aus
Darüber hinaus wirkt die Vergussmasse vorliegend auch als Dichtung zur Abdichtung des Ladesteckverbinders 1 nach au-ßen hin. Es kann also auf separate Dichtungen verzichtet werden, da vorliegend die Vergussmasse derart in das Gehäuse 3 eingebracht ist, dass sie zur Abdichtung des Gehäuses gegenüber seiner Umgebung wirkt. Der Vergussmasse kommt damit also eine Doppelfunktion zu, gemäß der die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit zwischen den angeschlossenen Gleichstromladekontakten 4 und den angeschlossenen Wechselstromladekontakten 19 und dem Gehäuse 3 und zusätzlich die in Rede stehende Abdichtfunktion erzielt wird, z.B. gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse 3.In addition, the casting compound also acts as a seal to seal the charging
Hier ist es außerdem so, dass die Vergussmasse den gesamten ansonsten freien Raum innerhalb des Gehäuses, der dem Anschlussbereich 18 des Ladesteckverbinder 1 entspricht, vollständig ausfüllt. Damit wird eine starke Erhöhung der Wärmeableitung von den angeschlossenen Gleichstromladekontakten 4 und den angeschlossenen Wechselstromladekontakten 19 zu dem Gehäuse 3 des Ladesteckverbinders 1 erzielt.Here it is also the case that the casting compound completely fills the entire otherwise free space within the housing, which corresponds to the
Aus
Eine Erhöhung der Kühlleistung in dem Gehäuse 3 das Ladesteckverbinders wir auch durch das nächste bevorzugte Ausführungsbeispiel erzielt. Dazu zeigt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LadesteckverbinderCharging connector
- 22
- Elektro- und HybridfahrzeugElectric and hybrid vehicle
- 33
- GehäuseHousing
- 44
- GleichstromladekontakteDC charging contacts
- 55
- korrespondierende Ladekontaktecorresponding charging contacts
- 66
- korrespondierender Ladesteckverbinderscorresponding charging connector
- 77
- WärmeleitelementHeat conducting element
- 88th
- VerbindungsbereichConnection area
- 99
- Karosseriebody
- 1010
- Kühlrippencooling fins
- 1111
- KühlkörperHeat sink
- 1212
- AnschlusseinrichtungConnection device
- 1313
- aktives Kühlelementactive cooling element
- 1414
- Befestigungselementfastener
- 1515
- SchutzkontaktProtective contact
- 1616
- KommunikationskontakteCommunication contacts
- 1717
- SteckbereichPlugging area
- 1818
- AnschlussbereichConnection area
- 1919
- WechselstromladekontakteAC charging contacts
- 2020
- AdapterplatteAdapter plate
- 2121
- KühlmittelleitungCoolant line
- 2222
- WärmeleitungHeat conduction
- 2323
- SchutzkontaktProtective contact
- 2424
- KommunikationskontakteCommunication contacts
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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