EP4476092A1 - Steckverbinderteil für ein ladesystem zum aufladen eines elektrofahrzeugs - Google Patents

Steckverbinderteil für ein ladesystem zum aufladen eines elektrofahrzeugs

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Publication number
EP4476092A1
EP4476092A1 EP23702464.1A EP23702464A EP4476092A1 EP 4476092 A1 EP4476092 A1 EP 4476092A1 EP 23702464 A EP23702464 A EP 23702464A EP 4476092 A1 EP4476092 A1 EP 4476092A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
connector part
chamber
coolant
surface section
Prior art date
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Pending
Application number
EP23702464.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Führer
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.)
Phoenix Contact eMobility GmbH
Original Assignee
Phoenix Contact eMobility GmbH
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 Phoenix Contact eMobility GmbH filed Critical Phoenix Contact eMobility GmbH
Publication of EP4476092A1 publication Critical patent/EP4476092A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • 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
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
    • 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
    • H01R13/005—Electrical coupling combined with fluidic coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a connector part for a charging system for charging an electric vehicle according to the preamble of claim 1 and a charging system for charging an electric vehicle.
  • a connector part of this type comprises a plug-in section for plugging connection to a mating connector part, at least one plug-in contact arranged on the plug-in section for transmitting a charging current and at least one busbar which is electrically connected to the at least one plug-in contact and can be connected to a load line, which has a surface section extending flat along a plane .
  • Such a connector part can be designed as a charging plug or charging socket and can be arranged on a charging cable on the side of a charging station or on an electric vehicle.
  • a charging plug arranged on a charging cable can be connected to a charging socket in order in this way to establish an electrical connection between a charging station and the electric vehicle and to charge the electric vehicle electrically.
  • One way to improve the current-carrying capacity on the charging cable, on the charging plug and also on the charging socket is to provide active cooling on the current-carrying components, in particular on the charging cable and on the charging plug connected to the charging cable. If water or a water mixture is used as the cooling medium (e.g. using antifreeze components), care must be taken to ensure that the cooling medium does not come into contact with live components. If water comes into contact with components carrying DC current, there is a risk that the water will be electrolytically decomposed, which could lead to damage to the components. In addition, contact of water with live components must always be avoided to avoid an electrical safety risk.
  • water or a water mixture e.g. using antifreeze components
  • a cooling unit through which a flow of coolant can flow, is arranged between busbar components.
  • a flow channel is defined in a housing of the cooling unit, which flow channel is designed to guide the coolant flow tangentially along the busbar components.
  • a flow of coolant flows through heat sinks.
  • the heat sinks are connected to associated contact elements via thermal lines in order to absorb heat at the contact elements via the thermal lines.
  • the object of the present invention is to provide a connector part that enables active cooling of current-carrying components in a cost-effective manner, with efficient heat absorption at the current-carrying components and reliable electrical insulation of a coolant flow from the current-carrying components.
  • the connector part has a cooling unit, which has a housing arranged on the surface section for conducting a flow of coolant, the housing being open on a side facing the surface section and an electrically insulating separating layer being arranged between the housing and the surface section, the surface section is located on a first side of the interface layer and the coolant flow is on a second side of the interface layer.
  • the housing is open on a side facing the surface section. An interior space of the housing is thus openly facing the surface section, so that a flow of coolant flowing through the housing is guided on the surface section without an intervening housing wall and thus heat can be efficiently absorbed at the surface section.
  • an electrically non-conductive fluid for example an oil-based cooling medium
  • an electrically non-conductive fluid for example an oil-based cooling medium
  • water or another electrically conductive fluid is used as the cooling medium, it must be ensured that the surface section is electrically insulated from the cooling medium.
  • an electrically insulating separating layer is arranged on the surface section, via which electrical insulation is produced between the surface section and the cooling medium in the housing.
  • the separating layer covers the surface section of the busbar in such a way that the surface section is arranged on a first side of the separating layer, while the flow of coolant flows on a second side of the separating layer in the housing.
  • the flow of coolant is in contact with the separating layer, so that the separating layer as a (direct) intermediate layer separates the flow of coolant from the surface section.
  • the release liner is in contact with the surface portion on the first side.
  • the flow of coolant flows on the second side of the separating layer. Heat can thus be transferred from the surface section into the flow of coolant via the separating layer and can thus be absorbed and dissipated by the flow of coolant.
  • the thermal resistance of the separating layer can be kept low in this way, so that heat from the Surface section of the busbar can be efficiently absorbed and derived by the coolant flow.
  • the separating layer can be formed, for example, by a plastic film, in particular a film made of a high-performance plastic, for example a material containing polyimide, in particular polysuccinimide (PSI), polybismaleimide (PBMI), polyimide sulfone (PISO) or polymethacrylimide (PMI), or a similarly efficient plastic material .
  • the plastic film is preferably non-meltable (at the temperatures occurring during operation of the connector part when used as intended) and provides electrical insulation with high dielectric strength even with a small film thickness.
  • the plastic film can have a thickness equal to or less than 0.1 mm, preferably equal to or less than 0.07 mm, more preferably equal to or less than 0.03 mm.
  • the fact that the separating layer has a small thickness (wall thickness) results in a low thermal resistance at the separating layer, so that heat can be efficiently absorbed at the busbar and dissipated via the cooling unit.
  • the plastic film in particular when it is made of a polyimide material, should have a high, permanent dielectric strength with regard to the electrical potential between the power contact and the coolant flow.
  • the surface-normalized thermal resistance of the separating layer corresponds to the quotient of the thickness (wall thickness) of the separating layer and the specific thermal conductivity of the separating layer.
  • the wall thickness should be small and/or the thermal conductivity should be large.
  • the thermal resistance at the separating layer can be increased even if the specific thermal conductivity of the separating layer is only average, for example in a range from 0 .4 W/(mK), to be small.
  • the separating layer formed by a plastic film can, for example, be glued or connected in some other way to the surface section of the conductor rail in order to ensure a flat, tight covering of the surface section by the separating layer.
  • the separating layer can have additional functional layers arranged on the plastic film, for example vapor coatings, in order to adapt heat transfer and/or the dielectric strength to the intended use.
  • the separating layer can be formed by a heat-conducting element that is made of a material that is different from the material of the housing.
  • the housing can be made of a plastic material, for example.
  • the heat-conducting element is made of a material that is different from the plastic material of the housing, for example a material containing silicone rubber.
  • Silicone rubber refers to elastomers consisting of silicone polymer chains with alternately arranged, alternating oxygen and silicon atoms, i.e. -Si-O-Si- bonds (siloxane bonds). They are therefore also called polyorganosiloxanes.
  • the heat-conducting element can, for example, have a thickness equal to or less than 1 mm, preferably equal to or less than 0.5 mm.
  • a separating layer formed by a thermally conductive element can have a high specific thermal conductivity, for example up to 5 W/(mK).
  • Such a heat-conducting element can therefore have a low thermal transition resistance despite a comparatively large wall thickness.
  • the heat-conducting element covers the surface section of the busbar over a large area and is glued to the surface section, for example.
  • the separating layer can be formed, for example, by an electrically insulating coating on the surface section, for example by lacquering or flocking on the surface section.
  • the housing is arranged on the surface section of the conductor rail, for example screwed to the housing.
  • the separating layer assumes an intermediate position between the housing and the surface section.
  • a seal for example, can be arranged between the housing and the separating layer, for example a circumferential seal on a side of the housing facing the surface section, which creates a fluid-tight seal between the housing and the separating layer Creates transition against leakage of the cooling medium.
  • the separating layer for covering the surface section is also flat. If, on the other hand, the surface section is curved, then the separating layer is also curved. Is the surface section embodied cylindrically, the separating layer can extend, for example, as a tube section inside the surface section or outside around the surface section.
  • the cooling unit has a chamber arrangement arranged in the housing for conducting a flow of coolant.
  • the chamber assembly includes a plurality of chambers in fluid communication with one another. At least some of the chambers are configured to direct coolant flow along a flow direction perpendicular to the plane.
  • the cooling unit comprises a housing in which chambers are formed, through which a flow of coolant for absorbing heat at the busbar connected to the plug contact is conducted during operation.
  • the housing of the cooling unit is arranged on the surface section of the busbar so that the flow of coolant is conducted through the housing and thereby on the surface section and heat can thus be absorbed in a favorable manner on the surface section of the busbar.
  • the heat can be transported away via the coolant flow and the busbar and thus the electrical contact connected to the busbar can be actively cooled.
  • the housing is arranged on the surface portion of the bus bar.
  • the housing is preferably fastened to the surface section, for example glued or screwed to the surface section.
  • the housing is preferably made of an electrically insulating material, in particular a plastic material.
  • the conductor rail with the surface section formed thereon consists of a material with good electrical conductivity, in particular a metal material, for example a copper material.
  • the coolant flow is directed via the chamber arrangement in such a way that it flows through at least some of the chambers along a flow direction perpendicular to the plane of the surface section.
  • the flow of coolant is thus directed in the direction of flow towards the surface section and thus strikes the surface section perpendicularly.
  • the flow of coolant is directed away from the surface section counter to the direction of flow through other chambers. Because the coolant flow is directed perpendicularly onto the surface section, it can be achieved that heat is absorbed at the surface section with a good heat transfer coefficient and thus with great effectiveness of the cooling, in particular in comparison to a coolant flow directed tangentially (parallel) to the surface section.
  • the plane can be extended flat. However, the plane can also be curved, so that the surface section of the busbar has a curved shape.
  • the busbar can be cylindrical in shape and the surface section can correspond to a wall section of the cylindrical busbar.
  • the chamber arrangement is designed to guide the flow of coolant meandering in the flow direction towards the surface section and away from the surface section counter to the flow direction.
  • the flow of coolant thus flows perpendicularly towards the surface section and also perpendicularly away from the surface section. Due to the fact that the coolant flow is directed perpendicularly onto the surface section at several points, heat can be distributed over the surface of the surface section and absorbed by the busbar and thus dissipated from the busbar in a favorable, efficient manner.
  • the housing can be arranged, for example, between the surface sections and meander the flow of coolant back and forth between the surface sections.
  • the flow of coolant is thus directed perpendicularly onto the surface sections of the busbars and can thus efficiently absorb heat at the surface sections.
  • a first chamber of the chamber arrangement is designed to direct the flow of coolant in the direction of flow towards the surface section.
  • the first chamber can have a first flow cross section, for example.
  • a first inflow channel for example in the direction of flow, is connected to the first chamber and serves to guide the flow of coolant from the first chamber in the direction of flow towards the surface section.
  • the first inflow channel preferably has a flow cross section that is reduced compared to the flow cross section of the first chamber, so that the coolant flow in the inflow channel with a reduced flow cross section and thus increased flow speed is directed towards the surface section of the busbar and meets the surface section of the busbar perpendicularly.
  • a second chamber that is in flow connection with the first chamber is designed to direct the flow of coolant away from the surface section counter to the direction of flow.
  • the second chamber is located downstream of the first chamber and thus receives the flow of coolant from the first chamber.
  • the second Chamber directs coolant flow away from the surface portion of the bus bar, for example toward a surface portion of an adjacent bus bar associated with a different plug contact.
  • a second inflow channel can be connected to the second chamber, which is used to direct the coolant flow from the second chamber counter to the direction of flow, for example perpendicularly to the surface section of the adjacent busbar.
  • the second inflow channel can also have a reduced flow cross section.
  • the flow cross section of the second chamber can, for example, correspond to the flow cross section of the first chamber.
  • the second inflow channel has a reduced flow cross section, which corresponds, for example, to the flow cross section of the first inflow channel.
  • a third chamber may be in flow communication with the second chamber in a downstream direction and is adapted to direct the coolant flow (again) in the flow direction toward the surface portion of the bus bar.
  • a third inflow channel can connect to the third chamber in the direction of flow, which directs the flow of coolant with a reduced flow cross section perpendicularly along the direction of flow towards the surface section.
  • Further chambers can be connected to the third chamber, which are arranged in relation to one another and are in flow connection with one another in such a way that the coolant flow is directed in a meandering manner towards the surface section and away from the surface section, so that the coolant flow hits the surface section perpendicularly at several points and thus heats up can be accommodated on the surface section in a favorable, efficient manner.
  • the surface section extends along a plane that is spanned by a longitudinal direction and a vertical direction.
  • a transverse direction which corresponds to a surface normal of the plane, is directed perpendicularly to the longitudinal direction and the vertical direction.
  • the chambers of the chamber arrangement can be offset from one another overall along the longitudinal direction and/or along the height direction and/or along the transverse direction, with the chambers together forming a flow channel which preferably meanders the coolant flow perpendicularly towards the surface section and also perpendicularly away from the surface section again directs.
  • the chambers are arranged on two levels.
  • a first arrangement of chambers can in this case along a direction perpendicular to the height, first Altitude level distributed to each other.
  • a second arrangement of chambers can be arranged distributed relative to one another along a second vertical plane perpendicular to the vertical direction and spaced apart from the first vertical plane.
  • the coolant flow is guided in a meandering manner. If the flow of coolant has flowed through the chambers of one level, the flow of coolant enters the chambers of the other level and is again guided in a meandering manner through these chambers.
  • a connection for connecting a coolant line can be assigned to each arrangement of chambers.
  • the first arrangement of chambers can have a first port for initiating the flow of coolant and the second arrangement of chambers can have a second port for diverting the flow of coolant.
  • connections can each be connectable to a coolant hose, the coolant hoses being routed, for example, in a charging cable connected to the connector part and also carrying the load lines.
  • the connector part can be connected to a charging station, for example, via the charging cable.
  • the connector part has two electrical plug contacts and two busbars, each connected to one of the plug contacts and each having a surface section.
  • the cooling unit is arranged between the surface sections of the busbars.
  • the housing of the cooling unit is connected to the surface sections, for example glued or screwed to the surface sections.
  • a meandering coolant flow is preferably directed back and forth between the surface sections via the chamber arrangement in the housing of the cooling unit, so that the coolant flow is alternately directed perpendicularly to one surface section and the other surface section and flows back and forth between the surface sections. Heat can thus be efficiently absorbed at both surface sections and dissipated from the surface sections.
  • a charging system for charging an electric vehicle includes a connector part of the type described above.
  • a charging system also includes a mating connector part that can be plugged into the connector part.
  • the connector part can, for example, realize a charging plug that is arranged on a charging cable.
  • the mating connector part can be arranged, for example, as a charging socket on the electric vehicle and can be connected to the connector part in the form of the charging plug.
  • the charging plug can be connected via the charging cable be connected to a charging station, for example, so that in the connected position of the connector part and the mating connector part, charging currents can be transmitted from the charging station to the electric vehicle.
  • the connector part implements a charging socket on the part of an electric vehicle.
  • a connector part of the type described here can be used in particular for transmitting charging currents in the form of direct currents. However, such a connector part can also be used to transmit charging currents in the form of alternating currents.
  • FIG. 1 shows a view of a charging station with a charging cable arranged thereon for connection to an electric vehicle
  • FIG. 2 shows a view of an exemplary embodiment of a connector part in the form of a charging plug
  • 3A is a view of the connector part without a housing
  • FIG. 3B shows another view of the arrangement according to FIG. 3A
  • 4A shows an arrangement of plug contacts of the plug connector part, with a cooling unit arranged between busbars of the plug contacts;
  • FIG. 4B shows another view of the arrangement according to FIG. 4A
  • FIG. 5A shows a side view of the arrangement according to FIG. 4A
  • FIG. 5B shows a plan view of the arrangement according to FIG. 4A
  • FIG. 6A is an exploded view of the assembly of FIG. 4A;
  • FIG. 6B shows the exploded view from a different perspective
  • FIG. 7A shows a partially cut-away view of the arrangement according to FIG. 4A
  • FIG. 7B shows another view of the arrangement according to FIG. 7A
  • Fig. 8A is a sectional view taken along line I-I of Fig. 7B;
  • Fig. 8B is a sectional view taken along line II-II of Fig. 7B;
  • FIG. 8C shows an enlarged view of section A according to FIG. 8A;
  • FIG. 9 is a view of the assembly of FIG. 5B showing coolant flow through the cooling unit
  • FIG. 10A is an enlarged, fragmentary view of the sectional view of FIG. 8A showing coolant flow through chambers of a chamber assembly of the refrigeration unit;
  • FIG. 10B is an enlarged, fragmentary view of the assembly of FIG. 8B showing coolant flow through chambers of the chamber assembly of the refrigeration unit;
  • FIG. 11 is a partially exploded view of another embodiment of a contact assembly of a connector part
  • FIG. 12 is a view of a cooling unit of the contact assembly
  • Fig. 13 is a side view of the cooling unit
  • Fig. 14A is a sectional view taken along line I-I of Fig. 13;
  • Fig. 14B is a sectional view taken along line II-II of Fig. 13;
  • FIG. 15 is a fragmentary, enlarged, sectional, exploded view corresponding to portion A of FIG. 14A;
  • FIG. 16 is another partially enlarged sectional view corresponding to detail B of FIG. 14A; and FIG. 17 shows a sectional view, enlarged as a detail, corresponding to the view according to FIG. 15, but in the assembled position.
  • the charging station 1 shows a charging system comprising a charging station 1, which is used to charge an electrically driven vehicle 4, also referred to as an electric vehicle.
  • the charging station 1 is designed to provide a charging current in the form of an alternating current or a direct current and has a cable 2 which is connected to the charging station 1 at one end 201 and to a connector part 3 in the form of a charging plug at the other end 200 connected is.
  • the connector part 3 has plug-in sections 300, 301 on a housing 30, with which the connector part 3 can be brought into engagement with an associated mating connector part 5 in the form of a charging socket on the vehicle 4.
  • the charging station 1 can be electrically connected to the vehicle 4 in order to transmit charging currents from the charging station 1 to the vehicle 4 .
  • the charging currents transmitted have a high current intensity, e.g. greater than 500 A, possibly even of the order of 700 A or more. Due to such high charging currents, thermal losses occur on the cable 2 and also on the charging plug 3 and the charging socket 5, which can lead to the cable 2, the charging plug 3 and the charging socket 5 heating up.
  • Permissible heating of components of the charging system is limited by standards, for example to a maximum value of 50 K. It follows that measures must be taken to prevent excessive heating during charging, especially when large currents, for example in the order of magnitude of 700 A or more.
  • plug-in contacts are arranged on the upper plug-in section 300 on plug domes 302, which serve, for example, to transmit control signals or as a grounding contact (connected to a grounding line 22, see FIG. 3B).
  • plug-in contacts 31A, 31B are arranged on plug domes 303 on the lower plug-in section 301, which plug contacts serve as load contacts for transmitting a charging current in the form of a direct current.
  • the plug contacts 31 A, 31 B When stuck When connected to the associated mating connector part 5 in the form of the charging socket on the side of the electric vehicle 4, the plug contacts 31 A, 31 B come into electrical contact with associated mating contact elements on the side of the charging socket 5, so that a charging current can be transmitted from the charging station 1 to the electric vehicle 4.
  • active cooling is provided in order to absorb and dissipate heat, particularly in the area of the plug contacts 31A, 31B carrying the charging current, in order to limit the heating of the connector part 3 in this way.
  • each plug contact 31A, 31B is assigned a busbar 32A, 32B, via which the respective plug contacts 31A, 31B are connected to a Arrangement of two load lines 21 A, 21 B is connected.
  • Each plug-in contact 31A, 31B has a contact section 310 in the form of a socket, via which a plug-in connection can be made with an associated mating contact element in the form of a contact pin of the mating connector part 5 .
  • the plug contact 31A, 31 B is connected to an associated, flange-shaped end 321 of the associated busbar 32A, 32B, so that the respective plug contact 31 A, 31 B is mechanically fixed to the bus bar 32A, 32B and electrically connected to it of the busbar 32A, 32B is contacted.
  • each bus bar 32A, 32B is connected to an array of load lines 21A, 21B.
  • Each busbar 32A, 32B is connected to two load lines 21A, 21B, which are thus connected together to the associated plug contact 31A, 31B and carry a charging current in the form of a direct current via the plug contacts 31A, 31B.
  • the load lines 21A, 21B are routed together in the charging cable 2 connected to the connector part 3 and enclosed in a cable jacket 20 of the charging cable 2 (see, for example, FIGS. 3A, 3B).
  • a cooling unit 33 is arranged between the busbars 32A, 32B and serves to absorb and dissipate heat on the busbars 32A, 32B.
  • Each busbar 32A, 32B has a surface section 322 that extends over a flat area.
  • the surface portions 322 of the bus bars 32A, 32B extend parallel to one another and are each firmly connected to a housing 330 of the cooling unit 33 via screw connections, so that the busbars 32A, 32B are mechanically fixed to one another via the cooling unit 33 .
  • the housing 330 of the cooling unit 33 is made of an electrically insulating plastic material.
  • a chamber arrangement 332 is formed in the housing 330 to provide cooling, as can be seen from Figs. 6A, 6B in conjunction with Figs. 7A, 7B, via which a flow of coolant through the housing 330 and at the surface portions 322 of the bus bars 32A , 32B can be routed.
  • the housing 330 is open on the sides facing the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B, so that the housing 330 extends the chambers formed in the housing 30 towards the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B not locked.
  • a separating layer 331 A, 331 B in the form of a plastic film made of a polyimide material, for example, which forms an intermediate layer between the housing 330 and the surface section 322 the respective side of the housing 330 and thus separates the chamber arrangement inside the housing 330 from the surface section 322 .
  • the separating layer 331A, 331B consists of an electrically insulating material.
  • the cooling medium inside the cooling unit 33 is thus electrically isolated from the respective busbar 32A, 32B via the separating layer 331A, 331B.
  • a circumferential seal 333 on each side of the housing 330 ensures that coolant cannot escape from the interior of the housing 330 and come into electrical contact with the respective busbar 32A, 32B.
  • Coolant lines 23, 24 are connected to the cooling unit 33 and are routed in the charging cable 2 together with the load lines 21A, 21B.
  • a first coolant line 23 is connected to a first connection 334 .
  • a second coolant line 24 is connected to an offset port 338 on the same side of the housing 330 (see in particular Figure 6B).
  • Chamber assembly 332 within housing 330 consists of a plurality of fluidly connected chambers which direct coolant flow through cooling unit 33 between ports 334,338.
  • the chambers of the chamber arrangement 332 are arranged relative to one another such that a meandering flow of coolant is set, which is conducted back and forth in a meandering manner between the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B and can thus absorb heat at the busbars 32A, 32B.
  • the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B each extend along a plane P spanned by a longitudinal direction X and a vertical direction Z (see Fig. 10A, 10B), with the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B extending parallel to one another and along a transverse direction Y are spaced from each other.
  • connection 334 serves here as an inflow for introducing a coolant flow into the arrangement of chambers located at the height of the connection 334 (in FIG. 6B corresponding to the upper arrangement of chambers within the housing 330).
  • Port 338 serves as a drain for diverting coolant flow from the array of chambers located at the level of port 338 (corresponding to the lower array of chambers within housing 330 in FIG. 6B).
  • Figs. 8A and 8B show cross-sectional views taken along lines I-I and II-II of Fig. 7B.
  • the cross-sectional views represent sections through the upper, first array of chambers associated with port 334, through which a flow of coolant flows after being introduced via port 334 to then enter the lower array of chambers and through the lower array of chambers to the To flow to port 338 and to be drained via port 338.
  • FIG. 8C shows that the chambers of the chamber arrangement 332 are each open towards the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B, but are separated from the surface section 322 of the busbar 32A via the respectively assigned separating layer 331A, 331B , 32B are separated and thus electrically isolated.
  • the circumferential seal 333 seals the housing 330 in a fluid-tight manner at the transition to the separating layer 331A, 331B, so that coolant cannot flow out of the interior of the housing 330 at the transition to the separating layer 331A, 331B.
  • FIG. 9 shows the basic coolant flow F that occurs when the coolant is conducted through the chamber arrangement 332 inside the housing 330 of the cooling unit 33 .
  • the coolant flow F is routed in a meandering manner between the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B and is thus alternately routed perpendicularly to the surface section 322 of one busbar 32A and then perpendicularly to the surface section 322 of the other busbar 32B.
  • the coolant flow F thus meets alternately perpendicularly on one busbar 32A and on the other busbar 32B.
  • good heat transfer can be established between the coolant flow F and the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B, and heat can therefore be efficiently absorbed on the busbars 32A, 32B.
  • the coolant flow F is set by the chambers of the chamber arrangement 332 inside the housing 330.
  • the chambers are in flow connection with one another and, starting from the connection 334 , the fluid flows through them one after the other, with the chambers being connected to one another and arranged relative to one another in such a way that a meandering coolant flow F results, as illustrated in FIG. 9 .
  • the coolant flow F flows from the connection 334 first into a chamber 335-1 and is directed in the chamber 335-1 in a flow direction S towards the surface section 322 of the 10A) to then pass through a flow orifice 336-1 into an underlying chamber 335-2 and flow through chamber 335-2 in the opposite direction to the other bus bar 32B (FIG. 10B).
  • the coolant flow F flows through a flow opening 336-2 into a chamber 335-3 located above the chamber 335-2 (FIG. 10A) and out of this chamber 335-3 into an adjacent one along the longitudinal direction X flow into chamber 335-4.
  • chambers 335-1 ... 335-3 serve to initiate the coolant flow F from the port 334, a plurality of pairs of chambers 335-4, 335-5; 335-6, 335-7; 335-8, 335-9; 335-10, 335-11 (along the longitudinal direction X) lined up next to one another, which are each arranged and formed mirror-inverted to one another (with respect to a plane of symmetry located centrally between the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B) and are serially in fluid communication with one another.
  • the coolant flow F flows through a flow opening 336-3 (FIG.
  • the coolant flow F flows into an inflow channel 337-1, which connects to the chamber 335-4 in the direction of flow S and directs the coolant flow F with a reduced flow cross section perpendicularly onto the surface section 322 of the busbar 32A, such as this can be seen from Fig. 10B.
  • the chamber 335-4 has a flow cross section Q1, which is reduced to a flow cross section Q2 in the inflow channel 337-1. This leads to an increase in the flow speed in the inflow channel 337 - 1 , so that the coolant flow F hits the surface section 322 of the busbar 32A perpendicularly at an increased flow speed.
  • the coolant flow F flows out of the inflow channel 337-1 into the chamber 335-5 and passes out of the chamber 335-5 via a flow opening 336-4 (FIG. 10A) into the adjacent chamber 335-6 along the longitudinal direction X.
  • the coolant flow F is now directed to the other busbar 32B, the coolant flow F flowing at the middle wall 339 into an inflow channel 337-2 adjoining the chamber 335-6 and thus via the inflow channel 337-2 again with a reduced flow cross-section and thus with an increased flow speed is directed perpendicularly onto the surface section 322 of the conductor rail 32B.
  • the coolant flow F flows from the inflow channel 337-2 into the adjoining chamber 335-7 and through the flow opening 336-5 into the adjacent chamber 335-8 along the longitudinal direction X, in which the coolant flow F is in turn directed to the conductor rail 32A and through the adjoining inflow channel 337-3 hits the conductor rail 32A perpendicularly.
  • the coolant flow F is then directed back to the busbar 32B.
  • the coolant flow F exits the inflow channel 337-4 (Fig. 10A) into the last chamber 335-
  • a flow opening 336-7 is formed at the bottom of this chamber 335-11, via which the coolant flow F is now directed into the underlying arrangement of chambers in order to flow through the chambers of these lower level to flow meandering back and to be diverted via the connection 338.
  • the arrangement of the chambers 335-1 . . . 335-11 creates a flow channel which guides the coolant flow F in a meandering manner back and forth between the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B. Because the coolant flow F is alternately conducted perpendicularly to one busbar 32A and the other busbar 32B, heat can be efficiently absorbed and dissipated at the busbars 32A, 32B with a good heat transfer coefficient.
  • Reliable electrical insulation between the cooling unit 33 and the busbars 32A, 32B is also achieved by the separating layers 331A, 331B between the housing 330 and the surface sections 322 of the busbars 32A, 32B. Because the separating layers 331A, 331B, formed for example by a thin plastic film each, can be made thin, the separating layers 331A, 331B advantageously do not significantly impair the heat transfer at the busbars 32A, 32B.
  • FIGS. 11 to 17 show another exemplary embodiment of a contact assembly of a connector part 3, which has plug contacts 31A, 31B and busbars 32A, 32B with a cooling unit 33 arranged between them and in this respect corresponds to the contact assembly according to FIGS. 4A, 4B of the exemplary embodiment described above.
  • the exemplary embodiment according to FIGS. 11 to 17 differs only in the design of the cooling unit 33, so that with regard to the other components of the connector part 3, reference should be made to the previous explanations for the exemplary embodiment according to FIGS. 3A, 3B to 10A, 10B.
  • the cooling unit 33 has a housing 330, which forms a chamber arrangement 332 in an interior space, which, however, is simplified compared to the chamber arrangement 332 of the exemplary embodiment described above and only forms two chambers, which are separated by a middle wall 339 are separated.
  • a coolant flow is introduced into one of the chambers, for example via a coolant hose 23 at an inflow 334 , flows inside the housing 330 through a flow opening 336 into the adjacent, other chamber and is diverted via an outflow 338 and a coolant hose 24 . This results in a coolant flow through the housing 330 of the cooling unit 33.
  • the housing 330 of the cooling unit 33 is arranged between the surface sections 322 of the bus bars 32A, 32B and is open towards the surface sections 322 .
  • the housing 330 is formed from a plastic material, for example.
  • a separating layer 331A, 331B is arranged between the housing 330 and each surface section 322 of the busbars 32A, 32B, which separates the interior space of the housing 330 of the cooling unit 33 is electrically insulated from the respective busbar 32A, 32B and is thus electrically separated.
  • the separating layer 331A, 331B covers the surface section 322 of the respective associated busbar 32A, 32B over a large area and is in contact with the surface section 322.
  • the separating layer 331A, 331B can be glued to the associated surface section 322, for example.
  • a seal 333 is arranged on a peripheral edge of the housing 330, as can be seen, for example, from the enlarged views according to FIGS.
  • the seal 333 is accommodated on the housing 330 and circumferentially surrounds an opening formed in the housing 330 and facing the respective busbar 32A, 32B, via which the housing 330 is opened towards the respective busbar 32A, 32B.
  • the seal 333 is in sealing contact with the associated separating layer 331A, 331B and thus seals a transition between the housing 330 and the separating layer 331A, 331B in a fluid-tight manner.
  • the cooling medium flows inside the housing 330 directly along the separating layer 331 A, 331 B.
  • the cooling medium flows here on one side of the T separating layer 331 A, 331 B.
  • the surface section 322 of the respective associated busbar 32A, 32B is arranged on the other, remote side of the separating layer 331 A, 331 B, with the separating layer 331 A, 331 B lying flat against the surface section 322 and this flat covered, so that the cooling medium inside the housing 330 of the cooling unit 33 is separated from the surface section 322 only by the separating layer 331 A, 331 B.
  • the separating layer 331 A, 331 B can be made thin and represents a low thermal resistance Heat resistance pass into the coolant and are thus absorbed and derived from the coolant.
  • the separating layer 331A, 331B can be produced, for example, from a plastic film, for example from a polyimide material.
  • a plastic film can be made very thin, for example with a wall thickness equal to or less than 0.1 mm, preferably equal to or less than 0.07 mm.
  • Such a plastic film can have a high electrical breakdown strength for separating the electrical potential of the respective associated busbars 32A, 32B from the coolant. Due to the small thickness of the plastic film, heat can efficiently transfer from the busbars 32A, 32B into the coolant with low heat transfer resistance.
  • the separating layer 331A, 331B can be formed, for example, by a heat-conducting element made of silicone rubber.
  • a heat-conducting element can have a greater thickness--compared to, for example, a plastic film made of a polyimide material--equal to or less than 1 mm, preferably equal to or less than 0.5 mm.
  • Such a heat-conducting element can have a high specific thermal conductivity and thus provide a low heat transfer resistance despite its increased wall thickness (thickness).
  • the separating layer 331A, 331B can also be formed by an electrically insulating coating, for example in the form of a paint finish or flocking, on the surface section 322.
  • a connector part of the type in question can implement a charging plug, for example on a charging cable, or a charging socket, for example on the part of an electric vehicle.
  • Such a connector part can be used in particular to transmit a charging current in the form of a direct current.
  • the connector part is designed to transmit a charging current in the form of an alternating current.
  • a busbar can be designed as a separate component for a plug contact, but it can also be formed integrally with the plug contact and thus be realized by a section of the plug contact.
  • the surface section of the bus bar can be extended flat. However, the surface section can also be curved.
  • the separating layer for the insulation is flat or curved in accordance with the planar covering of the surface section of the busbar.

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Abstract

Ein Steckverbinderteil (3) für ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (4) umfasst einen Steckabschnitt (301) zum steckenden Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil (5), zumindest einen an dem Steckabschnitt (301) angeordneten elektrischen Steckkontakt (31A, 31B) zum Übertragen eines Ladestroms und zumindest eine elektrisch mit dem zumindest einen Steckkontakt (31A, 31B) verbundene, mit einer Lastleitung (21A, 21B) verbindbare Stromschiene (32A, 32B), die einen flächig entlang einer Ebene (P) erstreckten Flächenabschnitt (322) aufweist. Eine Kühleinheit (33) weist ein an dem Flächenabschnitt (322) angeordnetes Gehäuse (33) zum Leiten eines ein Kühlmittelflusses (F) auf, wobei das Gehäuse (330) an einer dem Flächenabschnitt (322) zugewandten Seite offen ist und zwischen dem Gehäuse (330) und dem Flächenabschnitt (322) eine elektrisch isolierende Trennschicht (331A, 331B) angeordnet ist, wobei der Flächenabschnitt (322) an einer ersten Seite der Trennschicht (331A, 331B) angeordnet ist und der Kühlmittelfluss (F) an einer zweiten Seite der Trennschicht (331A, 331B) strömt.

Description

Steckverbinderteil für ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Steckverbinderteil für ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs.
Ein derartiges Steckverbinderteil umfasst einen Steckabschnitt zum steckenden Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil, zumindest einen an dem Steckabschnitt angeordneten Steckkontakt zum Übertragen eines Ladestroms und zumindest eine elektrisch mit dem zumindest einen Steckkontakt verbundene, mit einer Lastleitung verbindbare Stromschiene, die einen flächig entlang einer Ebene erstreckten Flächenabschnitt aufweist.
Ein solches Steckverbinderteil kann als Ladestecker oder Ladebuchse ausgebildet und an einem Ladekabel auf Seiten einer Ladestation oder an einem Elektrofahrzeug angeordnet sein. Mit einer Ladebuchse kann ein an einem Ladekabel angeordneter Ladestecker verbunden werden, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen einer Ladestation und dem Elektrofahrzeug herzustellen und das Elektrofahrzeug elektrisch aufzuladen.
Im Bereich der Elektromobilität ist wünschenswert, Elektrofahrzeuge schnell und effizient aufzuladen, um Ladezeiten und damit verbundene Fahrtunterbrechungszeiten zu reduzieren. Um im Rahmen eines Schnellladevorgangs ein schnelles Aufladen eines Elektrofahrzeugs zu ermöglichen, werden hohe Ladeleistungen verwendet, verbunden mit großen Ladeströmen, zum Beispiel mit einer Stromstärke von 700 A oder gar darüber. Zum Aufladen von Nutzfahrzeugen sind gar Stromstärken bis hin zu 3000 A denkbar.
Bei der Übertragung von großen Ladeströmen kommt es zu einer Erwärmung an den Kontaktelementen und anderen Bauteilen des Steckverbinderteils. Vorgeschrieben ist hierbei, dass eine Erwärmung an einem Steckverbinderteil 50 K nicht überschreiten darf. Werden große Ladeströme verwendet, ist daher dafür Sorge zu tragen, dass es nicht zu einer übermäßigen Erwärmung an dem Steckverbinderteil kommt.
Die Anordnung und Dimensionierung von elektrischen Kontaktelementen an Steckverbinderteilen zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs ist üblicherweise normativ vorgeschrieben. Kontaktgeometrien können daher an solchen Steckverbinderteilen nicht ohne weiteres skaliert werden, um möglicherweise eine größere Stromtragfähigkeit an den Kontaktelementen zu erreichen. Eine Herausforderung besteht daher darin, mit bestehenden Kontaktgeometrien eine größtmögliche Leistungsübertragung zu ermöglichen.
Grundsätzlich ist möglich, die Stromtragfähigkeit beispielsweise an einem Ladekabel und einem mit dem Ladekabel verbundenen Ladestecker durch Vergrößerung des Querschnitts der stromführenden Lastleitungen zu vergrößern. Weil ein Ladekabel jedoch manuell durch einen Nutzer gehandhabt werden muss, sind der Vergrößerung des Querschnitts der Lastleitungen und der damit einhergehenden Gewichtszunahme am Ladekabel Grenzen gesetzt.
Eine Möglichkeit, die Stromtragfähigkeit am Ladekabel, am Ladestecker und auch an der Ladebuchse zu verbessern, ist das Vorsehen einer aktiven Kühlung an den stromführenden Bauteilen, insbesondere am Ladekabel und an dem mit dem Ladekabel verbundenen Ladestecker. Wird als Kühlmedium hierbei Wasser oder ein Wassergemisch (zum Beispiel unter Verwendung von Frostschutzkomponenten) eingesetzt, ist dafür Sorge zu tragen, dass das Kühlmedium nicht mit stromführenden Bauteilen in Kontakt kommt. Sollte Wasser in Kontakt mit gleichstromführenden Bauteilen gelangen, bestünde die Gefahr, dass das Wasser elektrolytisch zersetzt wird, was zu einer Beschädigung an den Bauteilen führen könnte. Zudem ist ein Kontakt von Wasser mit stromführenden Bauteilen zur Vermeidung eines elektrischen Sicherheitsrisikos stets auszuschließen.
Bei einem aus der EP 3 103 173 B1 bekannten Ladestecker ist zwischen Stromschienenkomponenten eine Kühleinheit angeordnet, durch die ein Kühlmittelfluss strömbar ist. In einem Gehäuse der Kühleinheit ist hierbei ein Strömungskanal definiert, der dazu ausgestaltet ist, den Kühlmittelfluss tangential entlang der Stromschienenkomponenten zu leiten.
Bei einem aus der DE 10 2016 107 409 A1 bekannten Steckverbinderteil werden Kühlkörper durch einen Kühlmittelfluss durchströmt. Die Kühlkörper sind über Wärmeleitungen mit zugeordneten Kontaktelementen verbunden, um über die Wärmeleitungen Wärme an den Kontaktelementen aufzunehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steckverbinderteil zur Verfügung zu stellen, das in kostengünstiger Weise eine aktive Kühlung an stromführenden Bauteilen ermöglicht, unter effizienter Wärmeaufnahme an den stromführenden Bauteilen und zuverlässiger elektrischer Isolation eines Kühlmittelflusses von den stromführenden Bauteilen. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach weist das Steckverbinderteil eine Kühleinheit auf, die ein an dem Flächenabschnitt angeordnetes Gehäuse zum Leiten eines ein Kühlmittelflusses aufweist, wobei das Gehäuse an einer dem Flächenabschnitt zugewandten Seite offen ist und zwischen dem Gehäuse und dem Flächenabschnitt eine elektrisch isolierende Trennschicht angeordnet ist, wobei der Flächenabschnitt an einer ersten Seite der Trennschicht angeordnet ist und der Kühlmittelfluss an einer zweiten Seite der Trennschicht strömt.
Das Gehäuse ist an einer dem Flächenabschnitt zugewandten Seite offen. Ein Innenraum des Gehäuses ist somit offen dem Flächenabschnitt zugewandt, sodass ein durch das Gehäuse strömender Kühlmittelfluss ohne eine dazwischenliegende Gehäusewandung an dem Flächenabschnitt geleitet wird und somit Wärme an dem Flächenabschnitt in effizienter Weise aufgenommen werden kann.
Wird als Kühlmedium ein elektrisch nicht leitendes Fluid, zum Beispiel ein ölbasiertes Kühlmedium, verwendet, so sind grundsätzlich keine besonderen Vorkehrungen zur elektrischen Isolierung des Kühlmediums von dem Flächenabschnitt zu treffen. Wird als Kühlmedium demgegenüber Wasser oder ein anderes elektrisch leitfähiges Fluid verwendet, so ist sicherzustellen, dass der Flächenabschnitt elektrisch von dem Kühlmedium isoliert ist.
Dies wird vorliegend dadurch erreicht, dass an dem Flächenabschnitt eine elektrisch isolierende Trennschicht angeordnet ist, über die eine elektrische Isolierung zwischen dem Flächenabschnitt und dem Kühlmedium im Gehäuse hergestellt ist. Die Trennschicht überdeckt den Flächenabschnitt der Stromschiene derart, dass der Flächenabschnitt an einer ersten Seite der Trennschicht angeordnet ist, der Kühlmittelfluss hingegen an einer zweiten Seite der Trennschicht in dem Gehäuse strömt. Der Kühlmittelfluss ist hierbei in Kontakt mit der Trennschicht, sodass die Trennschicht als (unmittelbare) Zwischenlage den Kühlmittelfluss von dem Flächenabschnitt trennt.
Die Trennschicht ist in Kontakt mit dem Flächenabschnitt an der ersten Seite. An der zweiten Seite der Trennschicht strömt demgegenüber der Kühlmittelfluss. Wärme kann somit über die Trennschicht von dem Flächenabschnitt in den Kühlmittelfluss übergehen und somit von dem Kühlmittelfluss aufgenommen und abgeleitet werden.
Dadurch, dass die Trennschicht dünn ausgebildet sein kann, kann auf diese Weise der thermische Widerstand der Trennschicht gering gehalten werden, sodass Wärme von dem Flächenabschnitt der Stromschiene effizient durch den Kühlmittelfluss aufgenommen und abgeleitet werden kann.
Die Trennschicht kann beispielsweise durch eine Kunststofffolie gebildet sein, insbesondere eine Folie aus einem Hochleistungskunststoff, zum Beispiel einem Material enthaltend Polyimid, insbesondere Polysuccinimid (PSI), Polybismaleinimid (PBMI), Polyimidsulfon (PISO) oder Polymethacrylimid (PMI), oder einem ähnlich leistungsfähigen Kunststoffmaterial. Die Kunststofffolie ist vorzugsweise (bei bestimmungsgemäßer Verwendung im Betrieb des Steckverbinderteils auftretenden Temperaturen) nicht schmelzbar und stellt eine elektrische Isolierung mit hoher Durchschlagfestigkeit auch bei kleiner Foliendicke zur Verfügung.
Beispielsweise kann die Kunststofffolie eine Dicke gleich oder kleiner als 0,1 mm, vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,07 mm, weiter vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,03 mm, aufweisen. Dadurch, dass die Trennschicht eine kleine Dicke (Wandstärke) aufweist, ergibt sich ein kleiner Wärmewiderstand an der Trennschicht, sodass Wärme effizient an der Stromschiene aufgenommen und über die Kühleinheit abgeleitet werden kann.
Die Kunststofffolie, insbesondere bei Ausgestaltung aus einem Polyimidmaterial, soll eine hohe, dauerhafte Spannungsfestigkeit mit Bezug auf das elektrische Potenzial zwischen dem Leistungskontakt und dem Kühlmittelfluss aufweisen. Der flächennormierte thermische Widerstand der Trennschicht entspricht dem Quotienten aus der Dicke (Wandstärke) der Trennschicht und der spezifischen Wärmeleitfähigkeit der Trennschicht. Somit sind zur Minimierung des thermischen Widerstands die Wandstarke klein und/oder die Wärmeleitfähigkeit groß zu wählen. Dadurch, dass bei Ausgestaltung der Trennschicht durch eine Kunststofffolie die Dicke (Wandstärke) sehr klein sein kann, insbesondere bei Ausgestaltung aus einem Polyimidmaterial, kann der thermische Widerstand an der Trennschicht auch bei nur mittlerer spezifischer Wärmeleitfähigkeit der Trennschicht, zum Beispiel in einem Bereich von 0,4 W/(mK), klein sein.
Die durch eine Kunststofffolie ausgebildete Trennschicht kann beispielsweise mit dem Flächenabschnitt der Stromschiene verklebt oder in sonstiger Weise verbunden sein, um eine flächige, enge Überdeckung des Flächenabschnitts durch die Trennschicht zu gewährleisten.
Die Trennschicht kann zusätzliche, an der Kunststofffolie angeordnete, funktionale Schichten, zum Beispiel Bedampfungen, aufweisen, um einen Wärmeübergang und/oder die Spannungsfestigkeit für den Anwendungszweck anzupassen. In einer Ausgestaltung kann die Trennschicht durch ein Wärmeleitelement gebildet sein, das aus einem von dem Material des Gehäuses unterschiedlichen Material gefertigt ist. Das Gehäuse kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. Das Wärmeleitelement ist demgegenüber aus einem von dem Kunststoffmaterial des Gehäuses unterschiedlichen Material, zum Beispiel einem Material enthaltend Silikonkautschuk, gefertigt.
Silikonkautschuk bezeichnet Elastomere, die aus Silikon-Polymerketten bestehen, mit abwechselnd angeordneten, alternierenden Sauerstoff- und Siliziumatomen, also -Si-O-Si- Bindungen (Siloxanbindungen). Sie werden daher auch Polyorganosiloxane genannt.
Bei Ausgestaltung der Trennschicht durch ein (flächig erstrecktes) Wärmeleitelement kann das Wärmeleitelement beispielsweise eine Dicke gleich oder kleiner als 1 mm, vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,5 mm aufweisen. Eine solche durch ein Wärmeleitelement ausgebildete Trennschicht kann eine große spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweisen, zum Beispiel bis hin zu 5 W/(mK). Ein solches Wärmeleitelement kann somit trotz einer vergleichsweise großen Wandstärke einen geringen thermischen Übergangswiderstand aufweisen.
Das Wärmeleitelement überdeckt den Flächenabschnitt der Stromschiene flächig und ist beispielsweise mit dem Flächenabschnitt verklebt.
In einer Ausgestaltung kann die Trennschicht zum Beispiel durch eine elektrisch isolierende Beschichtung an dem Flächenabschnitt, zum Beispiel durch eine Lackierung oder Beflockung an dem Flächenabschnitt, gebildet sein.
Das Gehäuse ist an dem Flächenabschnitt der Stromschiene angeordnet, beispielsweise mit dem Gehäuse verschraubt. Die Trennschicht nimmt hierbei eine Zwischenlage zwischen dem Gehäuse und dem Flächenabschnitt ein. Um hierbei einen fluiddichten Übergang zwischen dem Gehäuse und der Trennschicht herzustellen, kann zwischen dem Gehäuse und der Trennschicht zum Beispiel eine Dichtung angeordnet sein, zum Beispiel eine an einer dem Flächenabschnitt zugewandten Seite des Gehäuses umlaufende Dichtung, die zwischen dem Gehäuse und der Trennschicht einen fluiddichten Übergang gegen ein Austreten des Kühlmediums schafft.
Ist der Flächenabschnitt der Stromschiene flach erstreckt, ist auch die Trennschicht zur flächigen Überdeckung des Flächenabschnitts flach erstreckt. Ist der Flächenabschnitt hingegen gekrümmt, so ist auch die Trennschicht gekrümmt. Ist der Flächenabschnitt zylindrisch ausgebildet, kann sich die Trennschicht beispielsweise als Schlauchabschnitt innerhalb des Flächenabschnitts oder außerhalb um den Flächenabschnitt herum erstrecken.
In einer Ausgestaltung weist die Kühleinheit eine in dem Gehäuse angeordnete Kammeranordnung zum Leiten eines Kühlmittelflusses aufweist. Die Kammeranordnung umfasst eine Mehrzahl von miteinander in Strömungsverbindung stehenden Kammern. Zumindest einige der Kammern sind ausgebildet, einen Kühlmittelfluss entlang einer zu der Ebene senkrechten Strömungsrichtung zu leiten.
Die Kühleinheit umfasst gemäß dieser Ausgestaltung ein Gehäuse, in dem Kammern gebildet sind, durch die im Betrieb ein Kühlmittelfluss zum Aufnehmen von Wärme an der mit dem Steckkontakt verbundenen Stromschiene geleitet wird. Das Gehäuse der Kühleinheit ist hierbei an dem Flächenabschnitt der Stromschiene angeordnet, sodass der Kühlmittelfluss durch das Gehäuse und dadurch an dem Flächenabschnitt geleitet wird und somit Wärme in günstiger Weise an dem Flächenabschnitt der Stromschiene aufgenommen werden kann. Über den Kühlmittelfluss kann die Wärme abtransportiert und die Stromschiene und damit der mit der Stromschiene verbundene elektrische Kontakt aktiv gekühlt werden.
Das Gehäuse ist an dem Flächenabschnitt der Stromschiene angeordnet. Das Gehäuse ist hierbei vorzugsweise an dem Flächenabschnitt befestigt, beispielsweise mit dem Flächenabschnitt verklebt oder verschraubt.
Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial gefertigt. Die Stromschiene mit dem daran geformten Flächenabschnitt besteht demgegenüber aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, insbesondere einem Metallmaterial, beispielsweise einem Kupfermaterial.
Über die Kammeranordnung wird der Kühlmittelfluss derart geleitet, dass er durch zumindest einige der Kammern entlang einer zu der Ebene des Flächenabschnitts senkrechten Strömungsrichtung strömt. Durch einige der Kammern wird der Kühlmittelfluss somit in die Strömungsrichtung zu dem Flächenabschnitt hin geleitet und trifft somit senkrecht auf den Flächenabschnitt. Durch andere Kammern wird der Kühlmittelfluss demgegenüber entgegen der Strömungsrichtung von dem Flächenabschnitt weg geleitet. Dadurch, dass der Kühlmittelfluss senkrecht auf den Flächenabschnitt gerichtet ist, kann erreicht werden, dass Wärme an dem Flächenabschnitt mit einem guten Wärmeübergangskoeffizienten und damit mit großer Wirksamkeit der Kühlung aufgenommen wird, insbesondere im Vergleich zu einem tangential (parallel) zum Flächenabschnitt gerichteten Kühlmittelfluss. Die Ebene kann flach erstreckt sein. Die Ebene kann aber auch gekrümmt sein, sodass der Flächenabschnitt der Stromschiene eine gekrümmte Form aufweist. Beispielsweise kann die Stromschiene zylindrisch geformt sein und der Flächenabschnitt einem Wandungsabschnitt der zylindrischen Stromschiene entsprechen.
Vorteilhafterweise ist die Kammeranordnung ausgebildet, den Kühlmittelfluss mäandrierend in die Strömungsrichtung zu dem Flächenabschnitt hin und entgegen der Strömungsrichtung von dem Flächenabschnitt weg zu leiten. Der Kühlmittelfluss strömt somit senkrecht zu dem Flächenabschnitt hin und auch senkrecht von dem Flächenabschnitt wieder weg. Dadurch, dass der Kühlmittelfluss an mehreren Punkten senkrecht auf den Flächenabschnitt gerichtet ist, kann Wärme über die Fläche des Flächenabschnitts verteilt an der Stromschiene aufgenommen und somit in günstiger, effizienter Weise von der Stromschiene abgeleitet werden.
Weist das Steckverbinderteil, insbesondere zum Übertragen eines Ladestroms in Form eines Gleichstroms, zwei Steckkontakte auf, die jeweils mit einer Stromschiene verbunden sind, so kann das Gehäuse beispielsweise zwischen den Flächenabschnitten angeordnet sein und den Kühlmittelfluss mäandrierend zwischen den Flächenabschnitten hin und her leiten. Der Kühlmittelfluss wird somit senkrecht auf die Flächenabschnitte der Stromschienen gerichtet und kann damit an den Flächenabschnitten in effizienter Weise Wärme aufnehmen.
In einer Ausgestaltung ist eine erste Kammer der Kammeranordnung ausgebildet, den Kühlmittelfluss in die Strömungsrichtung zu dem Flächenabschnitt hin zu leiten. Die erste Kammer kann beispielsweise einen ersten Strömungsquerschnitt aufweisen. An die erste Kammer schließt beispielsweise in die Strömungsrichtung ein erster Anströmkanal an, der dazu dient, den Kühlmittelfluss aus der ersten Kammer in die Strömungsrichtung hin zu dem Flächenabschnitt zu leiten. Der erste Anströmkanal weist hierbei vorzugsweise einen gegenüber dem Strömungsquerschnitt der ersten Kammer reduzierten Strömungsquerschnitt auf, sodass der Kühlmittelfluss in dem Anströmkanal mit reduziertem Strömungsquerschnitt und somit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit hin zu dem Flächenabschnitt der Stromschiene geleitet wird und senkrecht auf den Flächenabschnitt der Stromschiene trifft.
In einer Ausgestaltung ist eine mit der ersten Kammer in Strömungsverbindung stehende, zweite Kammer ausgebildet, den Kühlmittelfluss entgegen der Strömungsrichtung von dem Flächenabschnitt weg zu leiten. Die zweite Kammer ist stromabwärts der ersten Kammer angeordnet und empfängt somit den Kühlmittelfluss aus der ersten Kammer. Die zweite Kammer leitet den Kühlmittelfluss von dem Flächenabschnitt der Stromschiene weg, beispielsweise hin zu einem Flächenabschnitt einer benachbarten, einem anderen Steckkontakt zugeordneten Stromschiene.
An die zweite Kammer kann hierbei ein zweiter Anströmkanal anschließen, der dazu dient, den Kühlmittelfluss aus der zweiten Kammer entgegen der Strömungsrichtung zu leiten, zum Beispiel senkrecht hin zu dem Flächenabschnitt der benachbarten Stromschiene. Auch der zweite Anströmkanal kann einen reduzierten Strömungsquerschnitt aufweisen. Der Strömungsquerschnitt der zweiten Kammer kann beispielsweise dem Strömungsquerschnitt der ersten Kammer entsprechen. Der zweite Anströmkanal weist demgegenüber einen reduzierten Strömungsquerschnitt auf, der beispielsweise dem Strömungsquerschnitt des ersten Anströmkanals entspricht.
Mit der zweiten Kammer kann in Stromabwärtsrichtung eine dritte Kammer in Strömungsverbindung stehen, die dazu ausgebildet ist, den Kühlmittelfluss (wiederum) in die Strömungsrichtung zu dem Flächenabschnitt der Stromschiene hin zu leiten. An die dritte Kammer kann ein dritter Anströmkanal in die Strömungsrichtung anschließen, der den Kühlmittelfluss mit reduziertem Strömungsquerschnitt senkrecht entlang der Strömungsrichtung hin zu dem Flächenabschnitt leitet.
An die dritte Kammer können weitere Kammern anschließen, die so zueinander angeordnet sind und miteinander in Strömungsverbindung stehen, dass der Kühlmittelfluss mäandrierend hin zu dem Flächenabschnitt und von dem Flächenabschnitt weg geleitet wird, sodass der Kühlmittelfluss an mehreren Punkten senkrecht auf den Flächenabschnitt trifft und damit Wärme an dem Flächenabschnitt in günstiger, effizienter Weise aufgenommen werden kann.
Der Flächenabschnitt ist entlang einer Ebene erstreckt, die durch eine Längsrichtung und eine Höhenrichtung aufgespannt ist. Zu der Längsrichtung und der Höhenrichtung ist eine Querrichtung senkrecht gerichtet, die einer Flächennormalen der Ebene entspricht. Die Kammern der Kammeranordnung können insgesamt entlang der Längsrichtung und/oder entlang der Höhenrichtung und/oder entlang der Querrichtung zueinander versetzt sein, wobei die Kammern gemeinsam einen Strömungskanal ausbilden, der den Kühlmittelfluss vorzugsweise mäandrierend senkrecht hin zum Flächenabschnitt und auch senkrecht wieder weg von dem Flächenabschnitt leitet.
In einer Ausgestaltung sind die Kammern in zwei Höhenebenen angeordnet. Eine erste Anordnung von Kammern kann hierbei entlang einer zur Höhenrichtung senkrechten, ersten Höhenebene verteilt zueinander angeordnet sein. Eine zweite Anordnung von Kammern kann demgegenüber entlang einer zur Höhenrichtung senkrechten, zur ersten Höhenebene beabstandeten, zweiten Höhenebene verteilt zueinander angeordnet sein. In den höhenversetzten Anordnungen der Kammern wird der Kühlmittelfluss jeweils mäandrierend geleitet. Hat der Kühlmittelfluss die Kammern einer Höhenebene durchströmt, tritt der Kühlmittelfluss in die Kammern der anderen Höhenebene ein und wird durch diese Kammern wiederum mäandrierend geleitet.
Einer jeden Anordnung von Kammern kann hierbei ein Anschluss zum Anschließen einer Kühlmittelleitung zugeordnet sein. Insbesondere kann die erste Anordnung von Kammern einen ersten Anschluss zum Einleiten des Kühlmittelflusses und die zweite Anordnung von Kammern einen zweiten Anschluss zum Ableiten des Kühlmittelflusses aufweisen.
Die Anschlüsse können jeweils mit einem Kühlmittelschlauch verbindbar sein, wobei die Kühlmittelschläuche beispielsweise in einem mit dem Steckverbinderteil verbundenen, auch die Lastleitungen führenden Ladekabel geführt sind. Über das Ladekabel kann das Steckverbinderteil beispielsweise mit einer Ladestation verbunden sein.
In einer Ausgestaltung weist das Steckverbinderteil zwei elektrische Steckkontakte und zwei jeweils mit einem der Steckkontakte verbundene, jeweils einen Flächenabschnitt aufweisende Stromschienen auf. Die Kühleinheit ist hierbei zwischen den Flächenabschnitten der Stromschienen angeordnet. Das Gehäuse der Kühleinheit ist mit den Flächenabschnitten verbunden, beispielsweise mit den Flächenabschnitten verklebt oder verschraubt. Über die Kammeranordnung im Gehäuse der Kühleinheit wird ein Kühlmittelfluss mäandrierend vorzugsweise zwischen den Flächenabschnitten hin und her geleitet, sodass der Kühlmittelfluss abwechselnd senkrecht auf den einen Flächenabschnitt und den anderen Flächenabschnitt gerichtet wird und dabei zwischen den Flächenabschnitten hin und her strömt. Wärme kann somit an beiden Flächenabschnitten effizient aufgenommen und von den Flächenabschnitten abgeleitet werden.
Ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs umfasst ein Steckverbinderteil der vorangehend beschriebenen Art. Ein solches Ladesystem umfasst zudem ein Gegensteckverbinderteil, das steckend mit dem Steckverbinderteil verbunden werden kann. Das Steckverbinderteil kann beispielsweise einen Ladestecker verwirklichen, der an einem Ladekabel angeordnet ist. Das Gegensteckverbinderteil kann demgegenüber beispielsweise als Ladebuchse an dem Elektrofahrzeug angeordnet sein und mit dem Steckverbinderteil in Form des Ladesteckers verbunden werden kann. Über das Ladekabel kann der Ladestecker beispielsweise an eine Ladestation angeschlossen sein, sodass in verbundener Stellung des Steckverbinderteils und des Gegensteckverbinderteils Ladeströme von der Ladestation zum Elektrofahrzeug übertragen werden können.
Denkbar ist aber auch, dass das Steckverbinderteil eine Ladebuchse auf Seiten eines Elektrofahrzeugs verwirklicht.
Ein Steckverbinderteil der hier beschriebenen Art kann insbesondere zum Übertragen von Ladeströmen in Form von Gleichströmen eingesetzt werden. Ein solches Steckverbinderteil kann aber auch zum Übertragen von Ladeströmen in Form von Wechselströmen dienen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Ladestation mit einem daran angeordneten Ladekabel zum Verbinden mit einem Elektrofahrzeug;
Fig. 2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Steckverbinderteils in Form eines Ladesteckers;
Fig. 3A eine Ansicht des Steckverbinderteils, ohne ein Gehäuse;
Fig. 3B eine andere Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 3A;
Fig. 4A eine Anordnung von Steckkontakten des Steckverbinderteils, mit einer zwischen Stromschienen der Steckkontakte angeordneten Kühleinheit;
Fig. 4B eine andere Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 4A;
Fig. 5A eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 4A;
Fig. 5B eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 4A;
Fig. 6A eine Explosionsansicht der Anordnung gemäß Fig. 4A;
Fig. 6B die Explosionsansicht aus anderer Perspektive; Fig. 7A eine teilweise freigeschnittene Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 4A;
Fig. 7B eine andere Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 7A;
Fig. 8A eine Schnittansicht entlang der Linie l-l gemäß Fig. 7B;
Fig. 8B eine Schnittansicht entlang der Linie ll-ll gemäß Fig. 7B;
Fig. 8C eine vergrößerte Ansicht im Ausschnitt A gemäß Fig. 8A;
Fig. 9 eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 5B, darstellend einen Kühlmittelfluss durch die Kühleinheit;
Fig. 10A eine vergrößerte, ausschnittsweise Ansicht der Schnittansicht gemäß Fig. 8A, darstellend einen Kühlmittelfluss durch Kammern einer Kammeranordnung der Kühleinheit;
Fig. 10B eine vergrößerte, ausschnittsweise Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 8B, darstellend einen Kühlmittelfluss durch Kammern der Kammeranordnung der Kühleinheit;
Fig. 11 eine Teilexplosionsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Kontaktbaugruppe eines Steckverbinderteils;
Fig. 12 eine Ansicht einer Kühleinheit der Kontaktbaugruppe;
Fig. 13 eine Seitenansicht der Kühleinheit;
Fig. 14A eine Schnittansicht entlang der Linie l-l gemäß Fig. 13;
Fig. 14B eine Schnittansicht entlang der Linie ll-ll gemäß Fig. 13;
Fig. 15 eine ausschnittsweise vergrößerte, geschnittene Explosionsansicht, entsprechend dem Ausschnitt A gemäß Fig. 14A;
Fig. 16 eine andere ausschnittsweise vergrößerte Schnittansicht, entsprechend dem Ausschnitt B gemäß Fig. 14A; und Fig. 17 eine ausschnittsweise vergrößerte Schnittansicht, entsprechend der Ansicht gemäß Fig. 15, jedoch in montierter Stellung.
Fig. 1 zeigt ein Ladesystem umfassend eine Ladestation 1 , die zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 4, auch bezeichnet als Elektrofahrzeug, dient. Die Ladestation 1 ist dazu ausgestaltet, einen Ladestrom in Form eines Wechselstroms oder eines Gleichstroms zur Verfügung zu stellen und weist ein Kabel 2 auf, das mit einem Ende 201 mit der Ladestation 1 und mit einem anderen Ende 200 mit einem Steckverbinderteil 3 in Form eines Ladesteckers verbunden ist.
Wie aus der vergrößerten Ansicht gemäß Fig. 2 ersichtlich, weist das Steckverbinderteil 3 an einem Gehäuse 30 Steckabschnitte 300, 301 auf, mit denen das Steckverbinderteil 3 steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil 5 in Form einer Ladebuchse an dem Fahrzeug 4 in Eingriff gebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Ladestation 1 elektrisch mit dem Fahrzeug 4 verbunden werden, um Ladeströme von der Ladestation 1 hin zu dem Fahrzeug 4 zu übertragen.
Um ein zügiges Aufladen des Elektrofahrzeugs 4 z.B. im Rahmen eines sogenannten Schnellladevorgangs zu ermöglichen, weisen die übertragenen Ladeströme eine große Stromstärke, z.B. größer als 500 A, gegebenenfalls sogar in der Größenordnung von 700 A oder darüber, auf. Aufgrund solch hoher Ladeströme kommt es an dem Kabel 2 und auch am Ladestecker 3 sowie der Ladebuchse 5 zu thermischen Verlusten, die zu einem Erwärmen des Kabels 2, des Ladesteckers 3 und der Ladebuchse 5 führen können.
Eine zulässige Erwärmung an Bauteilen des Ladesystems ist hierbei normativ begrenzt, zum Beispiel auf einen Wert von maximal 50 K. Hieraus folgt, dass Maßnahmen ergriffen werden müssen, um eine übermäßige Erwärmung im Ladebetrieb zu verhindern, insbesondere wenn große Stromstärken, zum Beispiel in der Größenordnung von 700 A oder darüber, eingesetzt werden.
Bei dem Steckverbinderteil 3 in Form des Ladesteckers gemäß Fig. 2 sind an dem oberen Steckabschnitt 300 an Steckdomen 302 Steckkontakte angeordnet, die zum Beispiel zum Übertragen von Steuersignalen oder als (mit einer Erdungsleitung 22, siehe Fig. 3B, verbundener) Erdungskontakt dienen. An dem unteren Steckabschnitt 301 sind an Steckdomen 303 demgegenüber Steckkontakte 31 A, 31 B angeordnet, die als Lastkontakte zum Übertragen eines Ladestroms in Form eines Gleichstroms dienen. Bei steckendem Verbinden mit dem zugeordneten Gegensteckverbinderteil 5 in Form der Ladebuchse auf Seiten des Elektrofahrzeugs 4 gelangen die Steckkontakte 31 A, 31 B mit zugeordneten Gegenkontaktelementen auf Seiten der Ladebuchse 5 in elektrischen Kontakt, sodass ein Ladestrom von der Ladestation 1 zum Elektrofahrzeug 4 übertragen werden kann.
Bei dem dargestellten Steckverbinderteil 3 in Form des Ladesteckers ist eine aktive Kühlung vorgesehen, um Wärme insbesondere im Bereich der den Ladestrom führenden Steckkontakte 31 A, 31 B aufzunehmen und abzuleiten, um auf diese Weise die Erwärmung an dem Steckverbinderteil 3 zu begrenzen.
Wie dies aus Fig. 3A, 3B bis 6A, 6B ersichtlich ist, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Steckverbinderteils 3 einem jeden Steckkontakt 31 A, 31 B eine Stromschiene 32A, 32B zugeordnet, über die der jeweilige Steckkontakte 31 A, 31 B mit einer Anordnung von je zwei Lastleitungen 21 A, 21 B verbunden ist.
Ein jeder Steckkontakt 31 A, 31 B weist einen Kontaktabschnitt 310 in Form einer Steckbuchse auf, über die eine steckende Verbindung mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement in Form eines Kontaktstifts des Gegensteckverbinderteils 5 hergestellt werden kann. An einem dem Kontaktabschnitt 310 abgewandten Ende ist der Steckkontakt 31A, 31 B mit einem zugeordneten, flanschförmigen Ende 321 der zugeordneten Stromschiene 32A, 32B verbunden, sodass darüber der jeweilige Steckkontakt 31 A, 31 B an der Stromschiene 32A, 32B mechanisch festgelegt und elektrisch mit der Stromschiene 32A, 32B kontaktiert ist.
An einem dem Ende 321 abgewandten Ende 320 ist jede Stromschiene 32A, 32B mit einer Anordnung von Lastleitungen 21 A, 21 B verbunden. Eine jede Stromschiene 32A, 32B ist hierbei mit zwei Lastleitungen 21 A, 21 B verbunden, die somit gemeinsam mit dem jeweils zugeordneten Steckkontakt 31 A, 31 B verbunden sind und einen Ladestrom in Form eines Gleichstroms über die Steckkontakte 31 A, 31 B führen.
Die Lastleitungen 21 A, 21 B sind gemeinsam in dem mit dem Steckverbinderteil 3 verbundenen Ladekabel 2 geführt und in einem Kabelmantel 20 des Ladekabels 2 eingefasst (siehe zum Beispiel Fig. 3A, 3B).
Zwischen den Stromschienen 32A, 32B ist eine Kühleinheit 33 angeordnet, die zum Aufnehmen und Abführen von Wärme an den Stromschienen 32A, 32B dient. Eine jede Stromschiene 32A, 32B weist hierbei einen flächig erstreckten Flächenabschnitt 322 auf. Die Flächenabschnitte 322 der Stromschienen 32A, 32B erstrecken sich parallel zueinander und sind jeweils über Schraubverbindungen fest mit einem Gehäuse 330 der Kühleinheit 33 verbunden, sodass die Stromschienen 32A, 32B über die Kühleinheit 33 mechanisch aneinander festgelegt sind.
Das Gehäuse 330 der Kühleinheit 33 ist aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gefertigt.
In dem Gehäuse 330 ist zum Bereitstellen der Kühlung eine Kammeranordnung 332 geformt, wie dies aus Fig. 6A, 6B in Zusammenschau mit Fig. 7A, 7B ersichtlich ist, über die ein Kühlmittelfluss durch das Gehäuse 330 hindurch und an den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B geleitet werden kann.
Wie dies aus Fig. 6A, 6B ersichtlich ist, ist das Gehäuse 330 an den den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B zugewandten Seiten offen, sodass das Gehäuse 330 die in dem Gehäuse 30 geformten Kammern hin zu den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B nicht verschließt.
Zwischen dem Gehäuse 330 und den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B ist hierbei jedoch an jeder Seite eine Trennschicht 331 A, 331 B in Form zum Beispiel einer aus einem Polyimidmaterial gefertigten Kunststofffolie angeordnet, die eine Zwischenlage zwischen dem Gehäuse 330 und dem Flächenabschnitt 322 an der jeweiligen Seite des Gehäuses 330 einnimmt und somit die Kammeranordnung im Inneren des Gehäuses 330 von dem Flächenabschnitt 322 trennt.
Die Trennschicht 331 A, 331 B besteht aus einem elektrisch isolierenden Material. Über die Trennschicht 331 A, 331 B ist das Kühlmedium im Inneren der Kühleinheit 33 somit elektrisch von der jeweiligen Stromschiene 32A, 32B getrennt. Über eine umlaufende Dichtung 333 an jeder Seite des Gehäuses 330 ist sichergestellt, dass Kühlmittel nicht aus dem Inneren des Gehäuses 330 austreten und in elektrischen Kontakt mit der jeweiligen Stromschiene 32A, 32B gelangen kann.
An die Kühleinheit 33 sind Kühlmittelleitungen 23, 24 angeschlossen, die gemeinsam mit den Lastleitungen 21 A, 21 B in dem Ladekabel 2 geführt sind. Eine erste Kühlmittelleitung 23 ist hierbei an einen ersten Anschluss 334 angeschlossen. Eine zweite Kühlmittelleitung 24 ist an einen höhenversetzten Anschluss 338 an der gleichen Seite des Gehäuses 330 angeschlossen (siehe insbesondere Fig. 6B). Die Kammeranordnung 332 im Inneren des Gehäuses 330 besteht aus einer Mehrzahl von in Strömungsverbindung miteinander stehenden Kammern, die einen Kühlmittelfluss durch die Kühleinheit 33 zwischen den Anschlüssen 334, 338 leiten. Die Kammern der Kammeranordnung 332 sind hierbei so zueinander angeordnet, dass ein mäandrierender Kühlmittelfluss eingestellt wird, der mäandrierend zwischen den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B hin und her geleitet wird und somit Wärme an den Stromschienen 32A, 32B aufnehmen kann.
Die Flächenabschnitte 322 der Stromschienen 32A, 32B erstrecken sich jeweils entlang einer durch eine Längsrichtung X und eine Höhenrichtung Z aufgespannten Ebene P (siehe Fig. 10A, 10B), wobei sich die Flächenabschnitte 322 der Stromschienen 32A, 32B parallel zueinander erstrecken und entlang einer Querrichtung Y zueinander beabstandet sind.
In dem Gehäuse 330 sind zwei Anordnungen von Kammern geformt, die sich auf unterschiedlichen Höhenpositionen (betrachtet entlang der Höhenrichtung Z) befinden und jeweils einem der Anschlüsse 334, 338 zugeordnet sind. Der Anschluss 334 dient hierbei als Zufluss zum Einleiten eines Kühlmittelflusses in die auf der Höhe des Anschlusses 334 befindliche Anordnung von Kammern (in Fig. 6B entsprechend der oberen Anordnung von Kammern innerhalb des Gehäuses 330). Der Anschluss 338 dient demgegenüber als Abfluss zum Ableiten des Kühlmittelflusses aus der auf der Höhe des Anschlusses 338 befindlichen Anordnung von Kammern (in Fig. 6B entsprechend der unteren Anordnung von Kammern innerhalb des Gehäuses 330).
Fig. 8A und 8B zeigen Querschnittsansichten entlang der Linien l-l und ll-ll nach Fig. 7B. Die Querschnittsansichten stellen hierbei Schnitte durch die obere, erste, dem Anschluss 334 zugeordnete Anordnung von Kammern dar, durch die hindurch ein Kühlmittelfluss nach Einleitung über den Anschluss 334 strömt, um sodann in die untere Anordnung von Kammern einzutreten und durch die untere Anordnung von Kammern zum Anschluss 338 zu strömen und über den Anschluss 338 abgeleitet zu werden.
Aus der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 8C ist ersichtlich, dass die Kammern der Kammeranordnung 332 jeweils zu den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B hin offen sind, dabei aber über die jeweils zugeordnete Trennschicht 331 A, 331 B von dem Flächenabschnitt 322 der Stromschiene 32A, 32B getrennt und somit elektrisch isoliert sind. Über die umlaufende Dichtung 333 ist das Gehäuse 330 am Übergang zur Trennschicht 331 A, 331 B fluiddicht abgedichtet, sodass Kühlmittel nicht aus dem Inneren des Gehäuses 330 am Übergang zur Trennschicht 331 A, 331 B ausströmen kann. In Fig. 9 ist der prinzipielle Kühlmittelfluss F dargestellt, der sich einstellt, wenn das Kühlmittel durch die Kammeranordnung 332 im Inneren des Gehäuses 330 der Kühleinheit 33 geleitet wird. Ersichtlich ist insbesondere, dass der Kühlmittelfluss F mäandrierend zwischen den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B geleitet wird und somit abwechselnd senkrecht hin zu dem Flächenabschnitt 322 der einen Stromschiene 32A und anschließend senkrecht hin zu dem Flächenabschnitt 322 der anderen Stromschiene 32B geleitet wird. Der Kühlmittelfluss F trifft somit abwechselnd senkrecht auf die eine Stromschiene 32A und auf die andere Stromschiene 32B. Durch dieses Anströmen der Stromschienen 32A, 32B kann ein guter Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittelfluss F und den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B eingestellt und somit Wärme effizient an den Stromschienen 32A, 32B aufgenommen werden.
Der Kühlmittelfluss F, wie er prinzipiell in Fig. 9 dargestellt ist, wird durch die Kammern der Kammeranordnung 332 im Inneren des Gehäuses 330 eingestellt. Die Kammern stehen hierbei miteinander in Strömungsverbindung und werden ausgehend von dem Anschluss 334 nacheinander durchströmt, wobei die Kammern so miteinander verbunden und zueinander angeordnet sind, dass sich ein mäandrierender Kühlmittelfluss F, wie in Fig. 9 dargestellt, ergibt.
Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 10A und 10B, strömt der Kühlmittelfluss F ausgehend von dem Anschluss 334 zunächst in eine Kammern 335-1 ein und wird in der Kammer 335-1 in eine Strömungsrichtung S hin zu dem entlang einer Ebene P flächig erstreckten Flächenabschnitt 322 der Stromschiene 32A geleitet (Fig. 10A), um sodann durch eine Strömungsöffnung 336-1 in eine darunterliegende Kammer 335-2 zu gelangen und durch die Kammer 335-2 in entgegengesetzte Richtung zu der anderen Stromschiene 32B zu strömen (Fig. 10B). Auf Seiten der anderen Stromschiene 32A strömt der Kühlmittelfluss F durch eine Strömungsöffnung 336-2 in eine über der Kammer 335-2 liegende Kammern 335-3 ein (Fig. 10A), um aus dieser Kammer 335-3 in eine entlang der Längsrichtung X benachbarte Kammer 335-4 einzuströmen.
Während die Kammern 335-1 ... 335-3 zum Einleiten des Kühlmittelflusses F ausgehend von dem Anschluss 334 dienen, sind eine Mehrzahl von Paaren von Kammern 335-4, 335-5; 335- 6, 335-7; 335-8, 335-9; 335-10, 335-11 (entlang der Längsrichtung X) aneinander angereiht, die jeweils spiegelverkehrt (zu einer mittig zwischen den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B gelegenen Symmetrieebene) zueinander angeordnet und ausgebildet sind und seriell miteinander in Strömungsverbindung stehen. Ausgehend von der Kammer 335-3 strömt der Kühlmittelfluss F durch eine Strömungsöffnung 336-3 (Fig. 10A) in die Kammer 335-4 ein und wird in der Kammer 335-4 entlang der Strömungsrichtung S hin zu dem Flächenabschnitt 322 der Stromschiene 32A geleitet. An einer mittleren Wandung 339 des Gehäuses 330 strömt der Kühlmittelfluss F in einen Anströmkanal 337-1 ein, der an die Kammer 335-4 in die Strömungsrichtung S anschließt und den Kühlmittelfluss F mit reduziertem Strömungsquerschnitt senkrecht auf den Flächenabschnitt 322 der Stromschiene 32A leitet, wie dies aus Fig. 10B ersichtlich ist.
Insbesondere weist die Kammer 335-4 einen Strömungsquerschnitt Q1 auf, der in dem Anströmkanal 337-1 zu einem Strömungsquerschnitt Q2 reduziert ist. Dies führt zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Anströmkanal 337-1 , sodass der Kühlmittelfluss F mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit senkrecht auf den Flächenabschnitt 322 der Stromschiene 32A trifft.
Aus dem Anströmkanal 337-1 strömt der Kühlmittelfluss F in die Kammer 335-5 ein und gelangt aus der Kammer 335-5 über eine Strömungsöffnung 336-4 (Fig. 10A) in die entlang der Längsrichtung X benachbarte Kammer 335-6. In der Kammer 335-6 wird der Kühlmittelfluss F nunmehr hin zu der anderen Stromschiene 32B geleitet, wobei der Kühlmittelfluss F an der mittleren Wandung 339 in einen an die Kammer 335-6 anschließenden Anströmkanal 337-2 einströmt und über den Anströmkanal 337-2 somit wiederum mit reduziertem Strömungsquerschnitt und somit mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit senkrecht auf den Flächenabschnitt 322 der Stromschiene 32B geleitet wird.
Aus dem Anströmkanal 337-2 strömt der Kühlmittelfluss F in die anschließende Kammer 335- 7 und durch die Strömungsöffnung 336-5 in die entlang der Längsrichtung X benachbarte Kammer 335-8 ein, in der der Kühlmittelfluss F wiederum hin zu der Stromschiene 32A geleitet wird und durch den anschließenden Anströmkanal 337-3 senkrecht auf die Stromschiene 32A trifft. Über die anschließende Kammer 335-9, die Strömungsöffnung 336-6, die Kammer 335-
10 und den Anströmkanal 337-4 wird der Kühlmittelfluss F sodann zurück zur Stromschiene 32B geleitet.
Aus dem Anströmkanal 337-4 (Fig. 10A) tritt der Kühlmittelfluss F in die letzte Kammer 335-
11 der Anordnung von Kammern auf dieser Höhenebene ein. Am Boden dieser Kammer 335- 11 ist eine Strömungsöffnung 336-7 geformt, über die der Kühlmittelfluss F nunmehr in die darunter gelegene Anordnung von Kammern geleitet wird, um durch die Kammern dieser unteren Ebene wiederum mäandrierend zurück zu strömen und über den Anschluss 338 abgeleitet zu werden.
Durch die Anordnung der Kammern 335-1 ... 335-11 wird ein Strömungskanal geschaffen, der den Kühlmittelfluss F mäandrierend hin und zurück zwischen den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B leitet. Dadurch, dass der Kühlmittelfluss F abwechselnd senkrecht auf die eine Stromschiene 32A und die andere Stromschiene 32B geleitet wird, kann Wärme mit gutem Wärmeübergangskoeffizienten effizient an den Stromschienen 32A, 32B aufgenommen und abgeleitet werden.
Durch die Trennschichten 331 A, 331 B zwischen dem Gehäuse 330 und den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B wird zudem eine zuverlässige elektrische Isolierung zwischen der Kühleinheit 33 und den Stromschienen 32A, 32B erreicht. Weil die Trennschichten 331 A, 331 B, ausgebildet zum Beispiel durch je eine dünne Kunststofffolie, dünn ausgebildet sein können, beeinträchtigen die Trennschichten 331 A, 331 B den Wärmeübergang an den Stromschienen 32A, 32B vorteilhafterweise nicht wesentlich.
Fig. 11 bis 17 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel einer Kontaktbaugruppe eines Steckverbinderteils 3, die Steckkontakte 31 A, 31 B und Stromschienen 32A, 32B mit einer dazwischen angeordneten Kühleinheit 33 aufweist und insofern der Kontaktbaugruppe gemäß Fig. 4A, 4B des vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels entspricht. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 bis 17 unterscheidet sich lediglich in der Ausgestaltung der Kühleinheit 33, sodass mit Blick auf die übrigen Komponenten des Steckverbinderteils 3 auf die vorangehenden Erläuterungen zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3A, 3B bis 10A, 10B verwiesen werden soll.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 bis 17 weist die Kühleinheit 33 ein Gehäuse 330 auf, das in einem Innenraum eine Kammeranordnung 332 ausbildet, die jedoch gegenüber der Kammeranordnung 332 des vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels vereinfacht ist und lediglich zwei Kammern ausbildet, die durch eine mittlere Wandung 339 getrennt sind. Ein Kühlmittelfluss wird zum Beispiel über einen Kühlmittelschlauch 23 an einem Zufluss 334 in eine der Kammern eingeleitet, strömt im Inneren des Gehäuses 330 durch eine Strömungsöffnung 336 in die benachbarte, andere Kammer und wird über einen Abfluss 338 und einen Kühlmittelschlauch 24 abgeleitet. Es ergibt sich somit ein Kühlmittelfluss durch das Gehäuse 330 der Kühleinheit 33. Wie bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 330 der Kühleinheit 33 zwischen den Flächenabschnitten 322 der Stromschienen 32A, 32B angeordnet und hin zu den Flächenabschnitten 322 offen. Das Gehäuse 330 ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet.
Um bei Verwendung eines elektrisch leitfähigen Kühlmediums, zum Beispiel Wasser, einen Kontakt mit den Stromschienen 32A, 32B zu verhindern, ist zwischen dem Gehäuse 330 und einem jeden Flächenabschnitt 322 der Stromschienen 32A, 32B eine Trennschicht 331 A, 331 B angeordnet, die den Innenraum des Gehäuses 330 der Kühleinheit 33 von der jeweiligen Stromschiene 32A, 32B elektrisch isoliert und somit elektrisch trennt. Die Trennschicht 331 A, 331 B überdeckt den Flächenabschnitt 322 der jeweils zugeordneten Stromschiene 32A, 32B flächig und liegt dabei an dem Flächenabschnitt 322 an. Die Trennschicht 331 A, 331 B kann beispielsweise mit dem zugeordneten Flächenabschnitt 322 verklebt sein.
Um einen Übergang zwischen dem Gehäuse 330 und der Trennschicht 331 A, 331 B feuchtigkeitsdicht abzuschließen, ist an einem umlaufenden Rand des Gehäuses 330 eine Dichtung 333 angeordnet, wie dies beispielsweise aus den vergrößerten Ansichten gemäß Fig. 15 bis 17 ersichtlich ist. Die Dichtung 333 ist an dem Gehäuse 330 aufgenommen und umgibt eine in dem Gehäuse 330 gebildete, der jeweiligen Stromschiene 32A, 32B zugewandte Öffnung, über die das Gehäuse 330 hin zu der jeweiligen Stromschiene 32A, 32B geöffnet ist, umfänglich. Die Dichtung 333 liegt an der jeweils zugeordneten Trennschicht 331 A, 331 B dichtend an und dichtet somit einen Übergang zwischen dem Gehäuse 330 und der T rennschicht 331 A, 331 B fluiddicht ab.
Dadurch, dass das Gehäuse 330 bei beiden vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen hin zu der jeweils zugeordneten Stromschiene 32A, 32B offen ist, strömt das Kühlmedium im Inneren des Gehäuses 330 unmittelbar entlang der Trennschicht 331 A, 331 B. Das Kühlmedium strömt hierbei an einer Seite der T rennschicht 331 A, 331 B. An der anderen, abgewandten Seite der Trennschicht 331 A, 331 B ist der Flächenabschnitt 322 der jeweils zugeordneten Stromschiene 32A, 32B angeordnet, wobei die Trennschicht 331 A, 331 B flächig an dem Flächenabschnitt 322 anliegt und diesen flächig überdeckt, sodass das Kühlmedium im Inneren des Gehäuses 330 der Kühleinheit 33 nur durch die Trennschicht 331 A, 331 B von dem Flächenabschnitt 322 getrennt ist.
Die Trennschicht 331 A, 331 B kann dünn ausgebildet sein und stellt einen geringen Wärmewiderstand dar. Wärme an dem Flächenabschnitt 322 kann somit mit geringem Wärmewiderstand in das Kühlmittel übergehen und somit von dem Kühlmittel aufgenommen und abgeleitet werden.
Die Trennschicht 331 A, 331 B kann bei beiden Ausführungsbeispielen zum Beispiel durch eine Kunststofffolie, zum Beispiel aus einem Polyimidmaterial, hergestellt sein. Eine solche Kunststofffolie kann sehr dünn ausgebildet sein, zum Beispiel mit einer Wandstärke gleich oder kleiner als 0,1 mm, vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,07 mm. Eine solche Kunststofffolie kann eine hohe elektrische Durchschlagfestigkeit zum Trennen des elektrischen Potenzials der jeweils zugeordneten Stromschienen 32A, 32B von dem Kühlmittel aufweisen. Aufgrund der geringen Dicke der Kunststofffolie kann Wärme effizient mit geringem Wärmeübergangswiderstand von der Stromschienen 32A, 32B in das Kühlmittel übergehen.
In anderer Ausgestaltung kann die Trennschicht 331 A, 331 B zum Beispiel durch ein Wärmeleitelement aus einem Silikonkautschuk ausgebildet sein. Ein solches Wärmeleitelement kann eine - im Vergleich zum Beispiel zu einer Kunststofffolie aus einem Polyimidmaterial - größere Dicke aufweisen, zum Beispiel gleich oder kleiner als 1 mm, vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,5 mm. Ein solches Wärmeleitelement kann eine hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweisen und somit trotz seiner erhöhten Wandstärke (Dicke) einen geringen Wärmeübergangswiderstand bereitstellen.
In wiederum anderer Ausgestaltung kann die Trennschicht 331 A, 331 B auch durch eine elektrisch isolierende Beschichtung, zum Beispiel in Form einer Lackierung oder Beflockung, an dem Flächenabschnitt 322 ausgebildet sein.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch in anderer Weise verwirklicht werden.
Ein Steckverbinderteil der hier in Rede stehenden Art kann einen Ladestecker zum Beispiel an einem Ladekabel oder eine Ladebuchse zum Beispiel auf Seiten eines Elektrofahrzeugs verwirklichen.
Ein solches Steckverbinderteil kann insbesondere zum Übertragen eines Ladestroms in Form eines Gleichstroms dienen. Denkbar ist aber auch, dass das Steckverbinderteil zum Übertragen eines Ladestroms in Form eines Wechselstroms ausgestaltet ist.
Eine aktive Kühlung kann an einem Steckkontakt oder auch an mehreren Steckkontakten vorgesehen sein. Eine Stromschiene kann als separates Bauelement zu einem Steckkontakt ausgebildet sein, kann aber auch integral mit dem Steckkontakt geformt und somit durch einen Abschnitt des Steckkontakts verwirklicht sein.
Der Flächenabschnitt der Stromschiene kann flach erstreckt sein. Der Flächenabschnitt kann aber auch gekrümmt sein. Die Trennschicht zur Isolation ist entsprechend zur flächigen Überdeckung des Flächenabschnitts der Stromschiene flach oder gekrümmt ausgebildet.
Bezugszeichenliste
Ladestation
2 Ladekabel
20 Kabelmantel
200, 201 Ende
21A, 21 B Lastleitung
22 Erdungsleitung
23, 24 Kühlmittelschlauch
3 Ladestecker
30 Gehäuse
300, 301 Steckabschnitt
302, 303 Steckdom
31A, 31 B Steckkontakt
310 Kontaktabschnitt
311 Ende
32A, 32B Stromschiene
320, 321 Ende
322 Flächenabschnitt
33 Kühleinheit
330 Gehäuse
331 A, 331 B Trennschicht (Folie)
332 Kammeranordnung
333 Dichtung
334 Zufluss
335-1...335-11 Kammer
336, 336-1...336-7 Strömungsöffnung
337-1...337-4 Anströmkanal
338 Abfluss
339 Wandung
34 Befestigungselement
4 Fahrzeug
5 Ladebuchse
E Einsteckrichtung
F Kühlmittelfluss
P Ebene
Q1, Q2 Strömungsquerschnitt S Strömungsrichtung
X Längsrichtung
Y Querrichtung
Z Höhenrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Steckverbinderteil (3) für ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (4), mit einem Steckabschnitt (301) zum steckenden Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil (5), zumindest einem an dem Steckabschnitt (301) angeordneten elektrischen Steckkontakt (31 A, 31 B) zum Übertragen eines Ladestroms und zumindest einer elektrisch mit dem zumindest einen Steckkontakt (31 A, 31 B) verbundenen, mit einer Lastleitung (21 A, 21 B) verbindbaren Stromschiene (32A, 32B), die einen flächig entlang einer Ebene (P) erstreckten Flächenabschnitt (322) aufweist, gekennzeichnet durch eine Kühleinheit (33), die ein an dem Flächenabschnitt (322) angeordnetes Gehäuse (33) zum Leiten eines ein Kühlmittelflusses (F) aufweist, wobei das Gehäuse (330) an einer dem Flächenabschnitt (322) zugewandten Seite offen ist und zwischen dem Gehäuse (330) und dem Flächenabschnitt (322) eine elektrisch isolierende Trennschicht (331 A, 331 B) angeordnet ist, wobei der Flächenabschnitt (322) an einer ersten Seite der Trennschicht (331 A, 331 B) angeordnet ist und der Kühlmittelfluss (F) an einer zweiten Seite der Trennschicht (331A, 331 B) strömt.
2. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (331 A, 331 B) durch eine Kunststofffolie gebildet ist.
3. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie aus einem Material enthaltend Polyimid gefertigt ist.
4. Steckverbinderteil (3) nach 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie eine Dicke gleich oder kleiner als 0,1 mm, vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,07 mm aufweist.
5. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (331 A, 331 B) durch ein Wärmeleitelement gebildet ist, das aus einem von dem Material des Gehäuses (33) unterschiedlichen Material gefertigt ist.
6. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement aus einem Material enthaltend Silikonkautschuk gefertigt ist.
7. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement eine Dicke gleich oder kleiner als 1 mm, vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,5 mm aufweist.
8. Steckverbinderteil (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (33) eine zwischen dem Gehäuse (330) und der Trennschicht (331 A, 331 B) angeordnete Dichtung (333) aufweist.
9. Steckverbinderteil (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit eine in dem Gehäuse (33) angeordnete Kammeranordnung (332) zum Leiten des Kühlmittelflusses (F) aufweist, wobei die Kammeranordnung (332) eine Mehrzahl von miteinander in Strömungsverbindung stehenden Kammern (335-1...335-11) umfasst und zumindest einige der Kammern (335- 1...335-11) ausgebildet sind, einen Kühlmittelfluss (F) entlang einer zu der Ebene (P) senkrechten Strömungsrichtung (S) zu leiten.
10. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammeranordnung (332) ausgebildet ist, den Kühlmittelfluss (F) mäandrierend in die Strömungsrichtung (S) zu dem Flächenabschnitt (322) hin und entgegen der Strömungsrichtung (S) von dem Flächenabschnitt (322) weg zu leiten.
11 . Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kammer (335-4) ausgebildet ist, den Kühlmittelfluss (F) in die Strömungsrichtung (S) zu dem Flächenabschnitt (322) hin zu leiten.
12. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Kammer (335-4) ein erster Anströmkanal (337-1) zum Leiten des Kühlmittelflusses (F) aus der ersten Kammer (335-4) in die Strömungsrichtung (S) hin zu dem Flächenabschnitt (322) anschließt, wobei der erste Anströmkanal (337-1) einen gegenüber einem Strömungsquerschnitt (Q1) der ersten Kammer (335-4) reduzierten Strömungsquerschnitt (Q2) aufweist.
13. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der ersten Kammer (335-4) in Strömungsverbindung stehende, zweite Kammer (335-6) ausgebildet ist, den Kühlmittelfluss (F) entgegen der Strömungsrichtung (S) von dem Flächenabschnitt (322) weg zu leiten.
14. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die zweite Kammer (335-6) ein zweiter Anströmkanal (337-2) zum Leiten des Kühlmittelflusses (F) aus der zweiten Kammer (335-6) entgegen der Strömungsrichtung (S) anschließt, wobei der zweite Anströmkanal (337-2) einen gegenüber einem Strömungsquerschnitt (Q1) der zweiten Kammer (335-6) reduzierten Strömungsquerschnitt (Q2) aufweist.
15. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der zweiten Kammer (335-6) in Strömungsverbindung stehende, dritte Kammer (335-8) ausgebildet ist, den Kühlmittelfluss (F) in die Strömungsrichtung (S) zu dem Flächenabschnitt (322) hin zu leiten.
16. Steckverbinderteil (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene durch eine Längsrichtung (X) und eine Höhenrichtung (Z) aufgespannt und senkrecht zu einer Querrichtung (Y) erstreckt ist, wobei zumindest einige der Kammern (335-1...335-11) entlang der Längsrichtung (X) und/oder entlang der Höhenrichtung (Z) und/oder entlang der Querrichtung (Y) zueinander versetzt sind.
17. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Anordnung von Kammern (335-1...335-11) entlang einer zur Höhenrichtung (Z) senkrechten, ersten Höhenebene verteilt zueinander angeordnet ist und eine zweite Anordnung von Kammern (335-1...335-11) entlang einer zur Höhenrichtung (Z) senkrechten, zur ersten Höhenebene beabstandeten, zweiten Höhenebene verteilt zueinander angeordnet ist.
18. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anordnung von Kammern (335-1...335-11) einen ersten Anschluss (334) zum Einleiten des Kühlmittelflusses (F) und die zweite Anordnung von Kammern (335-1...335-11) einen zweiten Anschluss (338) zum Ableiten des Kühlmittelflusses (F) aufweisen.
19. Steckverbinderteil (3) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (334) und der zweite Anschluss (338) jeweils mit einem Kühlmittelschlauch (23, 24) verbindbar sind.
20. Steckverbinderteil (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbinderteil (3) zwei elektrische Steckkontakte (31A, 31 B) und zwei jeweils mit einem der Steckkontakte (31 A, 31 B) verbundene, jeweils einen Flächenabschnitt (322) aufweisende Stromschienen (32A, 32B) aufweist, wobei die Kühleinheit (33) zwischen den Flächenabschnitten (322) der Stromschienen (32A, 32B) angeordnet ist. Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (4), mit einem Steckverbinderteil (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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