KR102024208B1 - 자동차 충전 플러그형 커넥터 - Google Patents

자동차 충전 플러그형 커넥터 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 2개 이상의 신호 접촉 요소 및 2개 이상의 전력 접촉 요소(5)를 구비한 전기 차량용 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)에 관한 것이다. 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)는 플러그형 커넥터 바디(2) 및 접촉 캐리어(3)를 구비한다. 접촉 캐리어(3)는 삽입 측에서 플러그형 커넥터 바디(2)에 배열되어 있고, 플러그형 커넥터 바디(2)에 가역적으로 고정되어 있다. 그럼으로써, 접촉 캐리어가 필요에 따라 쉽게 교환될 수 있으며, 이로 인해 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)는 특히 비용 효율적으로 사용될 수 있다.

Description

자동차 충전 플러그형 커넥터{AUTO CHARGING PLUG-TYPE CONNECTOR}
본 발명은, 독립 청구항 1의 전제부에 따른 자동차 충전 플러그형 커넥터에 관한 것이다.
이와 같은 자동차 충전 플러그형 커넥터는 전기 차량의 충전 과정에서 고전류를 전달한다.
상기와 같은 유형의 자동차 충전 플러그형 커넥터는 JP H06-290358 A호에 공지되어 있으며, 특히 자동차용 충전 플러그로서 공지되어 있다. 전기 차량이 증가함에 따라, 전기 차량의 배터리를 재충전하기 위하여 취급이 용이한 가능성들을 제공하는 것이 필요하게 되었다. 이 목적을 위해, 자동차에 가솔린 또는 디젤을 채워주는 종래의 주유소에서와 유사하게, 전기 자동차에 전류를 "채워"줄 수 있는 충전 스테이션이 개발되었다.
US 2014/0084678 A1호는, 2개 이상의 접촉 요소를 구비하는 전기 차량용 자동차 충전 플러그형 커넥터를 보여주며, 이 경우 자동차 충전 플러그형 커넥터는 플러그형 커넥터 바디 및 접촉 캐리어를 구비하고, 이 접촉 캐리어는 삽입 측에서 플러그형 커넥터 바디에 배열되어 있으며, 이 경우 접촉 캐리어는 플러그형 커넥터 바디에 가역적으로 고정되어 있다.
DE 10 2013 007 330 A1호, FR 2 979 490 A1호 및 US 2016/0288658 A1호는 각각, 자동차 충전 플러그형 커넥터가 다양한 국가 시스템에서 사용될 수 있도록 하기 위하여, 어댑터를 갖춘 자동차 충전 플러그형 커넥터를 보여준다.
DE 10 2011 106 335 A1호는, 자동차 충전 플러그형 커넥터가 국가 고유의 다양한 충전 전류에 매칭될 수 있게 하는 방법을 보여준다.
전기 자동차는, 충전 케이블을 통해 배터리를 충전하기 위하여 충전 스테이션과 연결된다. 충전 케이블은 일반적으로 충전 스테이션에 정착되어 있고, 그 단부에 자동차 충전 플러그형 커넥터가 장착되어 있으며, 자동차 충전 플러그형 커넥터는 이를 위해 제공된 전기 자동차의 충전 소켓 내부로 삽입될 수 있다. 전기 자동차가 일상적인 사용에서 매우 빈번하게 충전되기 때문에, 자동차 충전 플러그형 커넥터는 많은 플러그 결합 주기를 견뎌야만 한다. 상당히 고가인 자동차 충전 플러그형 커넥터가 안전 상 이유로, 소정 횟수의 플러그 결합 주기 후에는 교환되어야 한다.
자동차 충전 플러그형 커넥터는 특히 누구나 간단히 삽입할 수 있고 재차 제거할 수 있어야만 한다. 이와 같은 사실은 특히, 전기 케이블이 설치된 상기와 같은 플러그를 마찬가지로 간단히 그리고 안전하게 취급할 수 있어야만 하는, 키가 작고, 힘이 없으며 아담한 사람들에게도 적용된다.
본 발명의 과제는, 간단히 취급될 수 있고 비용 효율적으로 작동될 수 있는, 전기 차량용 자동차 충전 플러그형 커넥터를 제안하는 것이다.
상기 과제는, 독립 청구항 1의 대상에 의해서 해결된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.
본 발명에 따른 자동차 충전 플러그형 커넥터는 전기 차량을 충전하기 위해 제공되었다. 자동차 충전 플러그형 커넥터는 하나 이상의, 하지만 바람직하게는 2개 이상의 신호 접촉 요소 및 2개 이상의 전력 접촉 요소를 구비한다. 신호 접촉 요소를 통해서 충전 과정이 시작되고, 작동 중에는 충전될 배터리 및 외부 조건들에 따라 전자식으로 조절된다. 전력 접촉 요소를 통해서는, 충전 과정을 신속하게 실행할 수 있기 위하여, 높은 충전 전류가 전달되는 경우가 많다. 자동차 충전 플러그형 커넥터는 플러그형 커넥터 바디 및 접촉 캐리어를 구비한다. 접촉 캐리어는 삽입 측에서 플러그형 커넥터 바디에 배열되어 있다. 접촉 캐리어는 플러그형 커넥터 바디에 가역적으로 고정되어 있다.
바람직하게, 신호 접촉 요소는 케이블 연결부 및 접촉부로 이루어진다. 이로써, 신호 접촉 요소는 2개 부로 형성되어 있다. 바람직하게, 케이블 연결부는 삽입 측에서 소켓으로 구현되어 있고, 접촉부는 연결 측에서 상응하게 접촉 핀으로 형성되어 있다. 이와 같은 소켓/핀 연결을 통해서는, 신호 접촉 요소들이 가역적으로 상호 삽입 결합되어, 전기 전도성 연결될 수 있다.
바람직하게는, 신호 접촉 요소의 케이블 연결부가 플러그형 커넥터 바디 내에 배열되어 있고 그곳에 또한 고정되어 있다. 신호 접촉 요소의 접촉부는 접촉 캐리어 내에 배열되어 있고 그곳에 고정되어 있다. 고정은 예를 들어 로킹을 통해서 구현될 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 자동차 충전 플러그형 커넥터는 케이블 연결부 및 접촉부로 이루어진 2개 부의 PE-접촉 요소를 구비한다. PE-접촉 요소는 신호 접촉 요소와 유사하게 구성되어 있고, 마찬가지로 소켓/핀 원리를 통해 서로 연결되어 있다. 케이블 연결부는 플러그형 커넥터 바디 내에 배열되어 있고 그곳에 또한 고정되어 있으며, 접촉부는 접촉 캐리어 내에 배열되어 있고 그곳에 고정되어 있다.
신호 접촉부 또는 PE-접촉부의 연결부에는, 충전 케이블의 도체가 바람직하게 크림핑(crimping) 기술에 의해서 연결되어 있다. 접촉부에서는, 충전 소켓의 대응 접촉 요소에 대한 전기 접촉이 이루어진다.
본 발명의 특히 바람직한 일 실시예에서는, 전력 접촉 요소가 플러그형 커넥터 바디 내에 고정되어 있고, 전력 접촉 요소의 적어도 일 부분이 축 방향으로 접촉 캐리어 내부로 돌출한다. 전력 접촉 요소는 플러그형 커넥터 바디 내에 정착되거나 고정되어 있지만, 다름 아닌 접촉 캐리어 내에는 정착되거나 고정되어 있지 않으며, 접촉 캐리어가 포함하는 전력 접촉 요소 통로에 삽입가능하게 수용되어, 전력 접촉 요소가 접속 캐리어의 전력 접촉 요소 통로를 관통한다. 이 경우, 전력 접속 요소는 충전 소켓의 대응 전력 접촉 요소와 직접적으로 정합한다. 전력 접촉부는 전술된 발명에 따라 2개 부로 구성되어 있으며, 이 경우 접촉 캐리어는 마모시에 교환될 수 있다.
접촉 캐리어는 플러그형 커넥터 바디에 가역적으로 고정되어 있다. 접촉 캐리어를 플러그형 커넥터 바디로부터 해체하는 경우에는, 2개 부의 신호 접촉 요소 및 2개 부의 PE-접촉 요소가 분리된다. 개별 연결부는 플러그형 커넥터 바디 내에 남아 있고, 개별 접촉부는 접촉 캐리어 내에 남아 있다. 하지만, 전력 접촉 요소는 다만 플러그형 커넥터 바디 내에만 정착되어 있고, 접촉 캐리어를 해체할 때 삽입 측에서 플러그형 커넥터 바디로부터 외부로 돌출한다. 순전히 이론적으로만 볼 때는, 자동차 충전 플러그형 커넥터가 접촉 캐리어 없이도 전기 자동차의 충전 소켓 내부로 삽입될 수 있을 것이다. 하지만, 접촉 캐리어 내에는 신호 접촉 요소의 접촉부가 없기 때문에, 충전 스테이션으로부터 충전 전류가 전달되지 않거나 충전 과정이 개시되지 않는다.
접촉 캐리어는 마모 후에 또는 상응하는 횟수의 플러그 결합 주기 후에 또한 예방적으로, 신호 접촉 요소 및 PE-접촉 요소의 접촉부와 함께 교환될 수 있다. 그러나 또한, 다만 접촉 캐리어 내에 있는 접촉부만 간단한 방식으로 교환될 수도 있다. 하지만, 연결된 충전 케이블을 갖는 플러그형 커넥터 바디는 계속해서 사용될 수 있다.
바람직하게, 전력 접촉 요소는 케이블 연결부 및 접촉부로 이루어진다. 케이블 연결부는 나사 연결을 통해서 접촉부와 가역적으로 연결되어 있다. 이와 같은 연결은 기계적으로 특히 안정적이고, 전력 접촉 요소의 전류 용량 측면에서 장점을 갖는다. 접촉 캐리어가 해체되면, 충전 케이블의 상응하는 심선에 새로이 연결할 필요 없이 전력 접촉 요소의 접촉부가 교환될 수 있다. 이로써, 제안된 자동차 충전 플러그형 커넥터는 특히 유지 보수에 유리하다.
바람직하게, 접촉 캐리어는 나사 연결을 통해서 플러그형 커넥터 바디에 가역적으로 고정되어 있다. 이로써, 접촉 캐리어의 교환은 간단히 그리고 신속하게 이루어질 수 있다. 접촉 캐리어의 교환 가능성에 의해서 자동차 충전 플러그형 커넥터가 매우 비용 효율적으로 작동될 수 있는데, 그 이유는 플러그형 커넥터 바디 내에 설치되어 있는 고가의 구성 요소들 대부분이 계속해서 사용될 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예가 도면에 도시되어 있고, 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 충전 플러그형 커넥터의 사시도를 도시하며,
도 2는 접촉 캐리어가 해체된 상태에서 본 발명에 따른 자동차 충전 플러그형 커넥터의 사시도를 도시하고,
도 3은 접촉 캐리어 및 충전 소켓이 없는 상태에서 본 발명에 따른 자동차 충전 플러그형 커넥터의 사시도를 도시하며, 그리고
도 4는 플러그형 커넥터 바디 및 접촉 캐리어의 접촉 영역의 개략도를 도시한다.
도면들은 부분적으로 간소화된 개략적인 도면들을 포함한다. 부분적으로는, 유사하지만 경우에 따라 동일하지 않은 요소들에 대해서 동일한 참조 부호들이 사용된다. 유사 요소의 다양한 도면들은 상이하게 크기 조정될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)의 사시도를 보여준다. 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)는 실질적으로 플러그형 커넥터 바디(2)와, 삽입 측에서 상기 플러그형 커넥터 바디에 나사 결합된 접촉 캐리어(3)로 이루어진다. 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)에는 충전 케이블(4)이 연결되어 있다. 충전 케이블(4) 내에는, 자동차 충전 플러그형 커넥터의 상응하는 접촉 요소와 전기적으로 접촉되어 있는 개별 도체(도시되지 않음)가 있다. 충전 케이블(4)은 또한, 전력 접촉 요소(5)와 직접 연결되어 있는 냉각 유체 라인(도시되지 않음)도 포함한다. 이로써, 특히 높은 전류가 전달될 수 있고, 신속한 충전 과정이 구현될 수 있다. 전력 접촉 요소(5)는 플러그 측에 소켓 접촉부로서 형성되어 있다. 플러그형 커넥터 바디(2)에는 핸들(6)이 일체로 형성되어 있다. 핸들 영역에서는 충전 전류를 전달하는 도체가 연장되지 않음으로써, 결과적으로 핸들 영역은 과열될 가능성이 없다. 이로써, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)의 조작 안락감이 증가된다.
도 3에서는, 예를 들어 전기 자동차(도시되지 않음)에서 발견할 수 있는 충전 소켓(7)을 볼 수 있다. 충전 소켓(7)은 숫자 8자 형상의 횡단면을 갖는다. 하부 영역에는, 충전 전류를 전달하기 위한 2개의 접촉 요소(8)가 배열되어 있다. 접촉 요소(8)는 접촉 측에서 접촉 핀으로 형성되어 있다. 충전 소켓(7)의 상부 영역에는, 충전 과정을 위한 PE-접촉부로서 또는 신호 접촉 요소로서 기능 하는 추가의 접촉 요소(9)가 배열되어 있다. 이론적으로 볼 때, 플러그형 커넥터 바디(2)는, 도 3에 도시된 바와 같이 접촉 캐리어(3)가 설치되어 있지 않더라도 충전 소켓(7) 내부로 삽입될 수 있다. 이 경우에는, 전력 접촉 요소(5)가 충전 소켓(7)의 관련 접촉 요소(8)에 접촉할 수도 있지만, 전류가 흐르지 않게 되는데, 그 이유는 플러그형 커넥터 바디(2)의 신호 접촉 요소가 충전 소켓의 상응하는 접촉 요소(9)에 대한 전기 접촉부를 구비하지 않기 때문이다.
도 4에는, PE-접촉 요소(10)의 예에서, 2개 부로 구현된 신호 접촉 요소 및 PE-접촉 요소가 도시되어 있다. 신호 접촉 요소는 PE-접촉 요소(10)와 동일하게 형성되어 있다. 도면에 개관을 명확하게 할 목적으로, 도 4에는 전력 접촉 요소(5)가 도시되어 있지 않다. PE-접촉 요소(10)는 케이블 연결부(10.1) 및 접촉부(10.2)로 이루어진다. 케이블 연결부(10.1)에는, 충전 케이블(4)의 PE-도체(11)가 연결되어 있다. 이를 위해, 크림핑 연결이 선택된다. 삽입 측에서는, 케이블 연결부(10.1)가 소켓으로서 형성되어 있다. 접촉부는 연결 측에서는 상응하게 접촉 핀으로서 형성되어 있고, 삽입 측에서는 소켓으로서 형성되어 있다. 케이블 연결부(10.1)는 플러그형 커넥터 바디 내에 고정되어 있다. 접촉부(10.2)는 접촉 캐리어(3) 내에 로킹되어 있거나, 대안적으로, 시판되는 스냅 링에 의해서 고정되어 있다. 접촉부(10.2)의 그루브 내에 배열된 밀봉부(12)는, 침투하는 습기로부터 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)를 보호해준다.
플러그형 커넥터 바디(2)와 접촉 캐리어(3)를 결합하는 경우에는, PE-접촉 요소(10)의 케이블 연결부(10.1)와 접촉부(10.2)가 결합되고, 서로의 내부로 삽입되며, 서로 전기적으로 연결된다. 이와 동일한 연결 상황은 신호 접촉 요소와도 이루어진다. 전력 접촉 요소(5)는 다만 플러그형 커넥터 바디(2) 내에만 정착되어 있다. 소켓으로서 형성된 전력 접촉 요소(5)의 전방 부분은 축 방향으로 접촉 캐리어(3)를 관통하지만, 이 경우에는 로킹되어 있거나 어떤 다른 방법으로도 고정되어 있지 않다.
1: 자동차 충전 플러그형 커넥터
2: 플러그형 커넥터 바디
3: 접촉 캐리어
4: 충전 케이블
5: 전력 접촉 요소
6: 핸들
7: 충전 소켓
8: 접촉 요소
9: 접촉 요소
10: PE-접촉 요소
11: PE-도체
12: 밀봉부

Claims (11)

  1. 플러그형 커넥터 바디(2), 접촉 캐리어(3), 1개 이상의 신호 접촉 요소 및 2개 이상의 전력 접촉 요소(5)를 포함하는 전기 차량용 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)이며,
    접촉 캐리어(3)는 플러그형 커넥터 바디(2)의 삽입 측에 배열되어 있고, 플러그형 커넥터 바디(2)에 가역적으로 고정되어 있고,
    2개 이상의 전력 접촉 요소(5)는 플러그형 커넥터 바디(2) 내에 고정되어 있고, 플러그형 커넥터 바디(2)의 삽입 측으로부터 외부로 연장되고, 접촉 캐리어(3)가 플러그형 커넥터 바디(2)로부터 제거될 때 플러그형 커넥터 바디(2)에 고정된 상태로 남아있도록 구성되고,
    접촉 캐리어(3)는 2개 이상의 전력 접촉 요소 통로를 포함하고, 각 전력 접촉 요소 통로는 접촉 캐리어(3)가 플러그형 커넥터 바디(2)에 고정될 때 2개 이상의 전력 접촉 요소(5) 중 1개를 각각 삽입가능하게 수용하도록 구성되고,
    2개 이상의 전력 접촉 요소(5)는 접촉 캐리어(3)가 플러그형 커넥터 바디(2)에 고정될 때, 접촉 캐리어(3)에 고정되지 않은 상태로 접촉 캐리어(3)의 전력 접촉 요소 통로를 관통하고, 충전 소켓의 대응 전력 접촉 요소와 직접적으로 정합하기 위해 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  2. 제1항에 있어서, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)는 2개 이상의 신호 접촉 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  3. 제1항에 있어서, 1개 이상의 신호 접촉 요소는 케이블 연결부(10.1) 및 접촉부(10.2)를 포함하고, 이로써 2개 부로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  4. 제3항에 있어서, 케이블 연결부(10.1)는 삽입 측에서 소켓으로 형성되어 있고, 접촉부(10.2)는 연결 측에서 접촉 핀으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  5. 제3항에 있어서, 1개 이상의 신호 접촉 요소의 케이블 연결부(10.1)는 플러그형 커넥터 바디(2) 내에 배열 및 고정되어 있고, 신호 접촉 요소의 접촉부(10.2)는 접촉 캐리어(3) 내에 배열 및 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  6. 제1항에 있어서, 자동차 충전 플러그형 커넥터는 케이블 연결부(10.1) 및 접촉부(10.2)를 포함하는 2개 부의 PE-접촉 요소(10)를 포함하며, 케이블 연결부(10.1)는 플러그형 커넥터 바디(2) 내에 배열 및 고정되어 있고, 접촉부(10.2)는 접촉 캐리어(3) 내에 배열 및 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  7. 제1항에 있어서, 각 전력 접촉 요소(5)의 적어도 일 부분이 충전 소켓의 대응 전력 접촉 요소와 직접적으로 정합하기 위해 축 방향으로 접촉 캐리어(3) 내부로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  8. 제1항에 있어서, 전력 접촉 요소(5)는 케이블 연결부 및 접촉부를 포함하고, 케이블 연결부는 나사 연결을 통해서 접촉부와 가역적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  9. 제1항에 있어서, 접촉 캐리어(3)는 나사 연결을 통해서 플러그형 커넥터 바디(2)에 가역적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  10. 제1항에 있어서, 플러그형 커넥터 바디(2)에는 핸들(6)이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
  11. 전기 차량용 자동차 충전 플러그형 커넥터(1)이며,
    1개 이상의 신호 접촉 요소의 제1 부분과 2개 이상의 전력 접촉 요소가 제공된 삽입 측을 갖는 플러그형 커넥터 바디(2), 및
    1개 이상의 신호 접촉 요소의 제2 부분으로서, 플러그형 커넥터 바디(2)에 접촉 캐리어(3)가 부착되었을 때 제1 부분과 접속하는 제2 부분을 포함하고, 플러그형 커넥터 바디(2)의 삽입 측에 착탈식으로 부착 가능한 접촉 캐리어(3)를 포함하고,
    2개 이상의 전력 접촉 요소(5)는, 플러그형 커넥터 바디(2) 내에 고정되어 있고, 플러그형 커넥터 바디(2)의 삽입 측으로부터 외부로 연장되고, 접촉 캐리어(3)가 플러그형 커넥터 바디(2)로부터 제거될 때 플러그형 커넥터 바디(2)에 고정된 상태로 남아있도록 구성되고,
    접촉 캐리어(3)는 2개 이상의 전력 접촉 요소 통로를 포함하고, 각 전력 접촉 요소 통로는 접촉 캐리어(3)가 플러그형 커넥터 바디(2)에 고정될 때 2개 이상의 전력 접촉 요소 중 1개를 각각 삽입가능하게 수용하도록 구성되고,
    2개 이상의 전력 접촉 요소(5)는 접촉 캐리어(3)가 플러그형 커넥터 바디(2)에 고정될 때, 접촉 캐리어(3)에 고정되지 않은 상태로 접촉 캐리어(3)의 전력 접촉 요소 통로를 관통하고, 충전 소켓의 대응 전력 접촉 요소와 직접적으로 정합하기 위해 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 충전 플러그형 커넥터(1).
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