DE19613793C2 - Mehrpolige Steckvorrichtung nach DIN EN 60309/IEC 60309 - Google Patents

Mehrpolige Steckvorrichtung nach DIN EN 60309/IEC 60309

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DE19613793C2 DE19613793A DE19613793A DE19613793C2 DE 19613793 C2 DE19613793 C2 DE 19613793C2 DE 19613793 A DE19613793 A DE 19613793A DE 19613793 A DE19613793 A DE 19613793A DE 19613793 C2 DE19613793 C2 DE 19613793C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieladevorrichtung, zum Aufladen einer Batterie in einem Elektroauto, mit einer Ladestation mit einer Ladesteckdose, wobei das Elektroauto zusätzlich zu der Batterie ein Ladegerät sowie einen Ladestecker aufweist, wobei ferner die elektrische Verbindung zwischen der Ladestation und dem Elektroauto über ein Ladekabel mit einer Ladekupplung für den Ladestecker am Elektroauto und mit einem Ladestecker für die Ladesteckdose an der Ladestation herstellbar ist, und wobei der Ladestecker am Elektroauto sowie die zugehörige Ladekupplung des Ladekabels und der Ladestecker des Ladekabels sowie die zugehörige Ladesteckdose der Ladesta­ tion jeweils als mehrpolige Steckvorrichtung ausgebildet sind.
Bei einer derartigen Batterieladevorrichtung zum Aufladen einer Batterie in einem Elektroauto ist eine Ladestation dergestalt vorgesehen, daß die bekannte Vorrichtung an ein Dreiphasennetzwerk angeschlossen ist. Darüber hinaus sind jeweils der Ladestecker am Elektroauto sowie die zugehörige Ladekupplung des Ladekabels und der Ladestecker des Lade­ kabels sowie die zugehörige Ladesteckdose der Ladestation jeweils als mehrpolige Steckvorrichtung ausgebildet. Eine Überwachung und Steuerung des Ladevorganges der Batterie von außen gelingt hierdurch nicht (vgl. US-PS 5 504 414).
Darüber hinaus kennt man mehrpolige Steckvorrichtungen, welche zusätzliche Kontakte aufweisen können. Diese additiv vorgesehenen Kontakte dienen dazu, weitere Stromkreise zwischen beispielsweise Zugfahrzeug und Anhänger zu schließen. Die Möglichkeit zur Kommunikation über die vor­ genannten Kontakte wird nicht angesprochen. Im übrigen findet sich auch kein Hinweis auf eine Batterieladevorrich­ tung (vgl. DE-PS 34 28 922 und DE-PS 35 37 944). Hieran ändert auch die Tatsache nichts, daß der Stand der Technik nach DE-PS 34 28 922 grundsätzlich gewellte Schlaufenkon­ takte kennt, welche an der zugehörigen Steckdose in ent­ sprechenden nutartigen Ausnehmungen am Außenumfang des Buchseneinsatzes verankert sind und rückseitig des Buchsen­ einsatzes vorkragende Anschlußenden aufweisen.
Ferner existieren Vorbilder für Elektroantriebssysteme, welche auf besondere Hochenergiebatterien zurückgreifen (vgl. Aufsatz von C. H. Dustmann und J. Angelis "Neues Kraftpaket für umweltfreundliche Elektroautos", in ABB Technik 2/88 Elektroautos).
Schließlich sind Schnelladestationen als Elektrotankstelle bekannt. Dabei werden neue Batterien mit Elektrolytumwäl­ zung eingesetzt. Die ständige Umwälzung des zugehörigen Elektrolyten durch Luftzuführung während des Ladevorganges ergibt eine längere Lebensdauer der Batterie (vgl. deut­ scher Aufsatz "Schnelladestation als Elektrotankstelle" in der Zeitschrift etz Bd. 115 (1994) Heft 15, S. 868-869).
Schließlich werden in der DIN EN 60309 allgemein Steckver­ bindungen mit Unverwechselbarkeitsnase beschrieben.
Im Rahmen der Erfindung sind unter einer mehrpoligen Steck­ vorrichtung auch eine Gerätesteckvorrichtung mit Geräte­ stecker und Kupplungsdose sowie einer Leitungskupplung mit Stecker und Kupplungsdose zu verstehen.
Derartige Steckvorrichtungen zur Verwendung in Industrie und Gewerbe kennen in der genormten Ausführungsform Phasen­ kontakte, einen Schutzleiterkontakt und gegebenenfalls einen Neutralleiterkontakt und sind regelmäßig ausschließ­ lich zum Fortleiten von elektrischem Strom bestimmt. In einigen Fällen ist auch ein für eine elektrische Verriege­ lung verwendbarer Pilotkontakt vorgesehen. Eine solche Ver­ riegelung bewirkt, daß der Stecker weder unter Spannung eingeführt noch gezogen werden kann. Darüber hinaus sind derartige Steckvorrichtungen für 16A bis 125A, 2P bis 5P genormt.
Man kennt darüber hinaus ungenormte Steckvorrichtungen, welche zusätzliche Steckkontakte für beispielsweise einen Sterndreieck-Anlauf, zum Regeln oder zum Steuern aufweisen. Insoweit handelt es sich jedoch um siebenpolige Ausfüh­ rungsformen, die mit den genormten Ausführungsformen nicht kompatibel sind. Das gilt auch für andere nicht genormte Steckvorrichtungen, die unter praktischen Einsatzbedingun­ gen zum Versagen neigen, weil sie nicht über selbstreini­ gende Kontakte wie die genormten Steckvorrichtungen verfü­ gen, deren Kontaktstifte/-Buchsen sich durch das Stecken und Ziehen reinigen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Batterieladevorrichtung zu schaffen, welche eine Überwachung und Steuerung des Ladevorganges der Batterie von außen, d. h. über die Ladestation, bei funktionsgerech­ tem und einfachem Aufbau ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Batterieladevorrichtung vor, daß
  • - die mehrpolige Steckvorrichtung aus einem Stecker mit Kontaktstiften und mit einem Schutzkragen mit einer Unver­ wechselbarkeitsnase und aus einer Steckdose mit einem Buch­ seneinsatz mit Kontaktbuchsen und mit einer Unverwechsel­ barkeitsnut am Dosengehäuse besteht, und daß
  • - die mehrpolige Steckvorrichtung jeweils ein oder mehrere zusätzlich bei gestecktem Stecker miteinander im Eingriff stehende Kontakte aufweist, welche beim Stecker am Innenum­ fang des Schutzkragens und bei der Steckdose am Außenumfang des Buchseneinsatzes angeordnet sind, wobei
  • - die Kontakte auf der einen Seite als flache Blattfeder­ kontakte und auf der anderen Seite als den flachen Blattfe­ derkontakten zugeordnete gewellte Schlaufenkontakte ausge­ bildet sind, wobei ferner
  • - die Blattfederkontakte am Stecker in einer Bodenplatte des Schutzkragens verankert sind und die Bodenplatte unter Bildung von rückseitigen Anschlußenden durchdringen, und wobei
  • - die Schlaufenkontakte an der Steckdose in entsprechenden nutartigen Ausnehmungen am Außenumfang des Buchseneinsatzes verankert sind und rückseitig des Buchseneinsatzes vorkra­ gende Anschlußenden aufweisen.
Bei der mehrpoligen Steck­ vorrichtung handelt es sich im allgemeinen um solche, wel­ che jeweils nach DIN EN 60309/IEC 60309 ausgebildet ist. Darüber hinaus kann mittels der zusätzlichen Kontakte in der jeweiligen mehrpoligen Steckvorrichtung bzw. in den beiden Ladesteckern, der Ladekupplung und der Ladesteckdose eine zusätzliche Verbindung zur Kommunikation zwischen Ladestation und Elektroauto hergestellt werden. Dies dient beispielsweise zur Sicherheitsüberwachung des Elektroautos an der Ladestation zum automatischen Erkennen der Ladesta­ tion oder zur Umschaltung der Stromstärke.
Die zusätzlich über den Innenumfang des Schutzkragens bzw. Außenumfang des Buchseneinsatzes in vorgegebener Verteilung angeordneten Kontakte sind Sonderkontakte, die zur Bewälti­ gung mehrfunktionaler Anforderungen geeignet sind.
Da sich diese Sonderkontakte außerhalb der Normkon­ taktanordnung befinden, werden die Normkontakte durch sie weder beeinflußt noch behindert. Die erfindungsgemäße Steckvorrichtung, die in der genormten Ausführungsform der Bevölkerung europaweit vor allem aus den Bereichen Camping und Marinas bekannt ist, wird aufgrund ihrer Kompatibilität mit den genormten Ausführungsformen weder auf Akzeptans­ noch Handlingsprobleme stoßen. Lediglich als Beispiel soll der Einsatz einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung für das Aufladen von Elektroautos erläutert werden. Ein solches Aufladen erfolgt üblicherweise über 16A, 230 V, 2P plus Schutzkontakt. Die Stromquelle einer erfindungsgemäßen Steckdose sei nach IEC 60309 mit der Normkontaktanordnung 2P plus Schutzkontakt, 16A, 200 V bis 250 V, Uhrzeigerstellung 6 h, ausgestattet und verfügt erfindungsgemäß über die zusätzlichen Kontakte, mittels derer die im Rahmen eines Batterie-Management- Systems vorgesehenen Funktionen sichergestellt werden, wie beispielsweise eine Einleitung des Ladevorganges nur dann, wenn eine ordnungsgemäße Fahrzeugerdung gegeben ist. Insbe­ sondere ist von Bedeutung, daß die erfindungsgemäße Steck­ vorrichtung so leistungsfähig ist, daß sie auch einen Strom von 32A problemlos führen und abschalten kann. Aus diesem Grunde läßt sich über die Sonderkontakte im Zuge des Lade­ vorganges auch ein Umschalten auf einen Stromfluß von 32A statt 16A usw. sicherstellen. Dadurch läßt sich die Lade­ zeit erheblich verkürzen. Die erfindungsgemäße Norm- und zusätzliche Sonderkontaktanordnung setzt sich fort über den Stecker und die Kupplungsdose einer flexiblen Verlänge­ rungsleitung und einen Gerätestecker am Fahrzeug für eine entsprechende Kupplungsdose als gleichsam Ladekupplung an der Verlängerungsleitung. - Da bei der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung die zusätzlichen Kontakte bzw. Sonderkon­ takte zu den Normkontakten bzw. Standardkontakten so einge­ bracht sind, daß die Kompatibilität zu den Standard-Steck­ vorrichtungen erhalten bleibt, steht ein funktionsfähiges Ladesystem für die vorhandene Infrastruktur der öffentli­ chen Energieversorgungsnetze zur Verfügung. Darüber hinaus ist eine Sicherheitsüberwachung der Fahrzeuge am Energie­ versorgungsnetz ebenso möglich wie eine Kommunikation zwi­ schen Ladestation und Fahrzeug, eine automatische Erkennung der Ladestation und eine automatische Ladung mit 16A oder 32A. Hinzu kommt, daß sich bei den Ladestationen eine Über­ wachungs- und Kommunikationselektronik dahingehend einrich­ ten läßt, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Steck­ vorrichtung eine automatische Ladefreigabe mit 32A nur im überwachten Zustand erfolgt und eine elektrische Verriege­ lung (kein Stecken und Ziehen unter Last bei 32A) sichergestellt ist. Außerdem ist der Einbau von Kommunika­ tionselektronik für Fahrzeug- und/oder Abrechnungssysteme möglich, ebenso eine Anzeige über den Ladezustand. Ferner können Fehlerstromschutzschalter, Leistungsschutzschalter 32A und zusätzlich optional 16A für eine herkömmliche Steckvorrichtung nach IEC 309-2, ein Schaltschütz 32A, Schutz gegen Staub- und Spritzwasser usw. vorgesehen wer­ den. - Aufgrund der Kompatibilität der erfindungsgemäßen Rundsteckvorrichtung mit den herkömmlichen Ausführungsfor­ men kann die Ladeausrüstung z. B. folgende Komponenten umfassen:
  • - Ladestation mit 16/32A Ladesteckdose und Überwachungs- und Schutzeinrichtungen,
  • - Ladekabel mit 16/32A Ladestecker und Ladekupplung,
  • - Ladekabel mit 16A Standardkupplung und Schutzkontakt­ stecker
  • - Fahrzeugladestecker mit 16/32A.
Stets ist eine schraubenlose Anschlußtechnik und eine geräuschlose Kontaktherstellung möglich.
Die erfindungsgemäße Steckvorrichtung läßt sich im übrigen auch bei einem Drehstromnetz einsetzen und beispielsweise auch bei solchen Batterie-Management-Systemen wie sie im Bergbau oder anderen Industriebereichen Verwendung finden können.
Durch die Ausbildung der zusätzlichen Kontakte als Blattfe­ derkontakte bzw. Schlaufenkontakte wird eine besonders sichere und funktionsgerechte Kontaktgebung bei gestecktem Stecker erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:
Fig. 1 den Stecker einer erfindungsgemäßen Steckvorrich­ tung in Stirnansicht,
Fig. 2 einen Schnitt A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1,
Fig. 3 die Steckdose einer erfindungsgemäßen Steckvorrich­ tung in Stirnansicht,
Fig. 4 einen Schnitt B-B durch den Gegenstand nach Fig. 3,
Fig. 5 den Gegenstand nach Fig. 1 in perspektivischer Dar­ stellung,
Fig. 6 den Gegenstand nach Fig. 3 in perspektivischer Dar­ stellung und
Fig. 7 ein Batterieladesystem für ein Elektroauto unter Verwendung erfindungsgemäßer Steckvorrichtungen in schematischer Darstellung.
In den Fig. 1 bis 6 ist eine mehrpolige Steckvorrichtung nach DIN EN 60309 bzw. IEC 60309 dargestellt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Stecker 1 mit Kontaktstif­ ten 2 und einem Schutzkragen 3 mit einer Unverwechselbar­ keitsnase 4 und aus einer Steckdose 5 mit einem Buchsenein­ satz 6 und Kontaktbuchsen 7 und mit einer Unverwechselbar­ keitsnut 8 am Dosengehäuse 9 besteht. Der Stecker 1 weist einen Schutzkontaktstift 10, die Steckdose 5 eine entspre­ chende Schutzkontaktbuchse 11 auf. Über diese Normkontakte hinaus sind mehrere zusätzliche bei gestecktem Stecker in Eingriff miteinander stehende Kontakte 12 bzw. Sonderkon­ takte vorgesehen, die beim Stecker 1 am Innenumfang des Schutzkragens 3 und bei der Steckdose 5 am Außenumfang des Büchseneinsatzes 6 angeordnet sind. Diese zusätzlichen Kon­ takte 12 sind als Blattfederkontakte ausgebildet. Nach dem Ausführungsbeispiel sind die Kontakte 12 auf der einen Seite als flache Blattfederkontakte und auf der anderen Seite als den flachen Blattfederkontakten 12 zugeordnete gewellte Blattfederkontakte bzw. Schlaufenkontakte 12a aus­ gebildet. Die Blattfederkontakte 12 sind am Stecker 1 in einer Bodenplatte 13 des Schutzkragens 3 verankert und durchdringen die Bodenplatte 13 unter Bildung von rücksei­ tigen Anschlußenden 14. Die Blattfederkontakte 12a an der Steckdose 5 sind in nutartigen Ausnehmungen 15 am Außenum­ fang des Buchseneinsatzes 6 verankert und Weisen rückseitig des Buchseneinsatzes 6 vorkragende Anschlußenden 14a auf.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Batterieladesystem für ein Elektroauto 16 weist dieses Elektroauto eine Batterie 17, ein Ladegerät 18 sowie einen Ladestecker 19 auf. Ferner ist eine. Ladestation 20 mit einer Ladesteckdose 21 vorgesehen.
Die elektrische Verbindung zwischen der Ladestation 20 und dem Elektroauto 16 wird über ein Ladekabel 22 mit einer Ladekupplung 23 für den Ladestecker 19 am Elektroauto 16 und einem Ladestecker 24 für die Ladesteckdose 21 an der Ladestation 20 hergestellt. Ladestecker 19, 24, Ladekupp­ lung 23 und Ladesteckdose 21 sind vorzugsweise mit zusätz­ lichen Kontakten 12 bzw. Sonderkontakten nach Lehre der Erfindung ausgeführt, können aber auch in Standardausfüh­ rung eingesetzt werden. Darüber hinaus ist aufgrund der Kompatibilität der erfindungsgemäßen Rundsteckvorrichtung bzw. ihres Steckers 1 und ihrer Steckdose 5 der willkürli­ che Einsatz von erfindungsgemäßen und herkömmlichen Ausfüh­ rungsformen möglich.

Claims (3)

1. Batterieladevorrichtung zum Aufladen einer Batterie (17) in einem Elektroauto (16), mit einer Ladestation (20) mit einer Ladesteckdose (21), wobei
  • 1. das Elektroauto (16) zusätzlich zu der Batterie (17) ein Ladegerät (18) sowie einen Ladestecker (19) aufweist, wobei ferner
  • 2. die elektrische Verbindung zwischen der Ladestation (20) und dem Elektroauto (16) über ein Ladekabel (22) mit einer Ladekupplung (23) für den Ladestecker (19) am Elek­ troauto (16) und mit einem Ladestecker (24) für die Lade­ steckdose (21) an der Ladestation (20) herstellbar ist, und wobei
  • 3. der Ladestecker (19) am Elektroauto (16) sowie die zuge­ hörige Ladekupplung (23) des Ladekabels (22) und der Ladestecker (24) des Ladekabels (22) sowie die zugehörige Ladesteckdose (21) der Ladestation (20) jeweils als mehr­ polige Steckvorrichtung ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. die mehrpolige Steckvorrichtung aus einem Stecker (1) mit Kontaktstiften (2) und mit einem Schutzkragen (3) mit einer Unverwechselbarkeitsnase (4) und aus einer Steck­ dose (5) mit einem Buchseneinsatz (6) mit Kontaktbuchsen (7) und mit einer Unverwechselbarkeitsnut (8) am Dosen­ gehäuse (9) besteht, und daß
  • 2. die mehrpolige Steckvorrichtung jeweils ein oder mehrere zusätzlich bei gestecktem Stecker (1) miteinander im Ein­ griff stehende Kontakte (12) aufweist, welche beim Stecker (1) am Innenumfang des Schutzkragens (3) und bei der Steckdose (5) am Außenumfang des Buchseneinsatzes (6) angeordnet sind, wobei
  • 3. die Kontakte (12) auf der einen Seite als flache Blattfe­ derkontakte (12) und auf der anderen Seite als den fla­ chen Blattfederkontakten (12) zugeordnete gewellte Schlaufenkontakte (12a) ausgebildet sind, wobei ferner
  • 4. die Blattfederkontakte (12) am Stecker (1) in einer Bodenplatte (13) des Schutzkragens (3) verankert sind und die Bodenplatte (13) unter Bildung von rückseitigen Anschlußenden (14) durchdringen, und wobei
  • 5. die Schlaufenkontakte (12a) an der Steckdose (5) in ent­ sprechenden nutartigen Ausnehmungen (15) am Außenumfang des Buchseneinsatzes (6) verankert sind und rückseitig des Buchseneinsatzes (6) vorkragende Anschlußenden (14a) aufweisen.
2. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mehrpolige Steckvorrichtung jeweils nach DIN EN 60309/IEC 60309 ausgebildet ist.
3. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der zusätzlichen Kontakte (12) in der jeweiligen mehrpoligen Steckvorrichtung bzw. in den beiden Ladesteckern (19, 24), der Ladekupplung (23) und der Ladesteckdose (21) eine zusätzliche Verbindung zur Kommuni­ kation zwischen Ladestation (20) und Elektroauto (16), z. B. zur Sicherheitsüberwachung des Elektroautos (16) an der Ladestation (20), zum automatischen Erkennen der Ladesta­ tion (20) oder zur Umschaltung der Stromstärke herstellbar ist.
DE19613793A 1996-04-04 1996-04-04 Mehrpolige Steckvorrichtung nach DIN EN 60309/IEC 60309 Expired - Lifetime DE19613793C2 (de)

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