LU501224B1 - Connector with a first and a second sensor element for detecting a leakage current, arrangement with two connectors and method for detecting a leakage current in a connector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder (100, 200) zur Ausbildung einer Steckverbindung in einer Steckrichtung (X), um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen, wobei der Steckverbinder (100, 200) ein Isolierstoffgehäuse (101, 201) mit einem Steckabschnitt (102, 202) aufweist, in welchem zur Bildung eines Steckgesichts (103, 203) zumindest ein erstes Kontaktelement (111, 211) und zumindest ein zweites Kontaktelement (112, 212) aufgenommen ist, wobei das zumindest eine erste Kontaktelement (111, 211) und das zumindest eine zweite Kontaktelement (112, 212) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111, 211) und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) zumindest ein erstes Sensorelement (121, 221) und zumindest ein zweites Sensorelement (122, 222) in dem Isolierstoffgehäuse (101, 201) derart angeordnet und konfiguriert sind, einen Kriechstrom (KS) zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111, 211) und dem zumindest einen ersten Sensorelement (121, 221), und/oder einen Kriechstrom (KS) zwischen dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) und dem zumindest einen zweiten Sensorelement (122, 222) zu erfassen. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung (300) mit einem ersten Steckverbinder (100) als Ladestecker und mit einem zweiten Steckverbinder (200) als Ladesteckdose sowie ein Verfahren zur Erkennung eines Kriechstroms (KS) in einem Steckverbinder (100, 200).The invention relates to a plug connector (100, 200) for forming a plug connection in a plugging direction (X) in order to transmit electrical energy and/or electrical signals, the plug connector (100, 200) having an insulating material housing (101, 201) with a plug section (102, 202) in which at least one first contact element (111, 211) and at least one second contact element (112, 212) are accommodated to form a mating face (103, 203), the at least one first contact element (111, 211 ) and the at least one second contact element (112, 212) are arranged at a distance from one another, with at least one first sensor element (121, 221) and at least one second sensor element (122, 222) is arranged and configured in the insulating material housing (101, 201) in such a way that a leakage current (KS) between the at least one first contact element (111, 211) and the at least one first sensor element (121, 221) , And/or to detect a leakage current (KS) between the at least one second contact element (112, 212) and the at least one second sensor element (122, 222). The invention also relates to an arrangement (300) with a first plug connector (100) as a charging plug and with a second plug connector (200) as a charging socket, and a method for detecting a leakage current (KS) in a plug connector (100, 200).
Description
Steckverbinder mit einem ersten und einem zweiten Sensorelement zur Erfassung eines LU501224Connector with a first and a second sensor element for detecting a LU501224
Kriechstroms, Anordnung mit zwei Steckverbindern und Verfahren zur Erkennung einesLeakage current, two-connector arrangement and method of detecting one
Kriechstroms in einem Steckverbinderleakage current in a connector
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektromobilität und betrifft einenThe present invention is in the field of electric mobility and relates to a
Steckverbinder, welcher als Ladesteckdose für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug und/oder welcher als Ladestecker für eine Ladesäule zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer Signale ausgebildet ist. Der Steckverbinder weist zumindest ein erstes und ein zweitesConnector designed as a charging socket for an electrically driven vehicle and/or as a charging plug for a charging station for transmitting electrical energy and/or electrical signals. The connector has at least a first and a second
Sensorelement zur Erfassung eines Kriechstroms zwischen zumindest einem erstenSensor element for detecting a leakage current between at least a first
Kontaktelement und zumindest einem zweiten Kontaktelement auf, um eine Überwachung derContact element and at least a second contact element to monitor the
Isolationsfestigkeit des Steckverbinders gewährleisten und vor allem Isolationsfehler erkennen zu können. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit zwei Steckverbindern und ein Verfahren zur Erkennung eines Kriechstroms in einem Steckverbinder.Ensure the connector's insulation resistance and, above all, be able to detect insulation faults. The invention also relates to an arrangement with two connectors and a method for detecting a leakage current in a connector.
Im Bereich der Elektromobilität wird im Rahmen des Ladevorgangs von Akkumulatoren eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (Elektrofahrzeugs) in der Regel ein standardisierterIn the field of electromobility, a standardized charging process is usually used for the charging of accumulators in an electrically driven vehicle (electric vehicle).
Steckverbinder in Form eines Ladesteckers zur Ausbildung einer Steckverbindung mit einem standardisierten Steckverbinder in Form einer Ladesteckdose verwendet. Die jeweiligenConnector used in the form of a charging plug to form a plug connection with a standardized connector in the form of a charging socket. the respective
Steckverbinder können beispielsweise nach der Norm IEC 62196-3-1 spezifiziert sein, welche fernerConnectors can be specified, for example, according to the standard IEC 62196-3-1, which also
Gleichstrom-Ladevorgänge für Elektrofahrzeuge mit einem Pilotkontaktelement und einemDC charging processes for electric vehicles with a pilot contact element and a
Kontrollkontaktelement betrifft. Um entsprechende Kompatibilität zur Ausbildung einerConcerns control contact element. To ensure appropriate compatibility for training a
Steckverbindung zu gewährleisten, sind Anforderungen an die geometrischen Abmessungen derTo ensure plug-in connection are requirements for the geometric dimensions of the
Steckverbinder, vor allem in Bezug auf das Steckgesicht, normiert und standardisiert. Zudem werden Umweltanforderungen, Luftstrecken, Kriechstrecken und Überspannungskategorien inConnectors, especially with regard to the mating face, normalized and standardized. In addition, environmental requirements, clearances, creepage distances and overvoltage categories in
Normen und Spezifikationen festgelegt.Standards and specifications established.
Isolationsfestigkeiten an elektrischen Komponenten und Bauteilen aus Isolierstoffen werden bei geerdeten Netzen beispielsweise mit Hilfe von Überwachungseinrichtungen geprüft. Allerdings existieren beispielsweise bislang keine Lösungen zur Erfassung von Isolationsfehlern zwischen denInsulation strengths of electrical components and parts made of insulating materials are tested in grounded networks, for example with the help of monitoring devices. However, there are no solutions for detecting insulation faults between the
Potentialen am Minuspol und am Pluspol in Verbindung mit Gleichstrom-Ladesystemen fürPotentials at the negative pole and at the positive pole in connection with direct current charging systems for
Elektrofahrzeuge, wohingegen ein Leitungsschutz gefordert wird und vom Hersteller desElectric vehicles, whereas line protection is required and specified by the manufacturer of the
Ladesystems angegeben werden muss.charging system must be specified.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Erfassung von Isolationsfehlern und damit inDevices for detecting insulation faults and thus in
Zusammenhang stehenden Kriechströmen bekannt.Related leakage currents known.
Aus der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 2020/114593 A1 ist eine Vorrichtung zumFrom the international patent application no. WO 2020/114593 A1 is a device for
Messen des so genannten Leckstroms mit Hilfe von zwei Elektroden bekannt, wobei die Elektroden in einem Leckstrompfad angeordnet sind. Ein Energiespeicher in Form eines Kondensators ist mit den Elektroden elektrisch verbunden, sodass er durch den Leckstrom aufgeladen werden kann.Measuring the so-called leakage current is known with the aid of two electrodes, the electrodes being arranged in a leakage current path. An energy store in the form of a capacitor is electrically connected to the electrodes so that it can be charged by the leakage current.
Sobald ein vorbestimmter Spannungswert erreicht ist oder überschritten wird, sendet einAs soon as a predetermined voltage value is reached or exceeded, it transmits
Funkmodul, welches wiederum mit dem Energiespeicher verbunden ist, ein entsprechendesRadio module, which in turn is connected to the energy storage, a corresponding
Funksignal.radio signal.
Die deutsche Offenlegungsschrift Nr. DE4100586 A1 betrifft eine Hochspannungs-The German patent application no. DE4100586 A1 relates to a high-voltage
Gleichspannungsanlage mit einem mit Gleichspannung beaufschlagten Aktivteil, welches mittels eines Isolierteils gegenüber auf niedrigerem Potential liegenden Anlagenteilen abgestützt ist. DasDC voltage system with an active part to which DC voltage is applied, which is supported by means of an insulating part in relation to system parts that are at a lower potential. The
Aktivteil wird über das Isolierteil und eine geerdete Metallkapselung abgestützt. Eine Elektrode ist auf dem Isolierteil aufgebracht oder darin integriert, um Leckstrôme von dem Aktivteil entlang derThe active part is supported by the insulating part and a grounded metal enclosure. An electrode is applied to or integrated into the insulating part to prevent leakage currents from the active part along the
Oberfläche des Isolierteils zu erfassen. Treten bei der Hochspannungs-GleichspannungsanlageTo capture surface of the insulating part. Step at the high-voltage direct current system
Leckstrôme entlang der Oberfläche des Isolierteils auf, so fließen diese vom Aktivteil über dasLeakage currents along the surface of the insulating part flow from the active part via the
Isolierteil in die Elektrode und von dort durch einen Leiter, ein Detektionsnetzwerk und durch einen weiteren Leiter zum niedrigeren Potential der Metallkapselung. Sobald die Leckstrôme kritischeInsulating part into the electrode and from there through a conductor, a detection network and through another conductor to the lower potential of the metal casing. As soon as the leakage currents are critical
Werte erreichen, wird im Detektionsnetzwerk ein Signal initiiert, vorzugsweise ein Lichtsignal, welches entweder für eine Direktanzeige verwendet oder durch den Signalausgang in eineReach values, a signal is initiated in the detection network, preferably a light signal, which is used either for a direct display or through the signal output in a
Auswerteeinheit geschickt wird.Evaluation unit is sent.
Zum weiteren Stand der Technik wird auf die veröffentlichten Druckschriften WO 2004/089207 A1,For further prior art, reference is made to the published publications WO 2004/089207 A1,
DE 10 2013 220 178 A1, DE 102008 022 373 A1 und EP 2115398 B1, DE 10 2018 130 830 B3, — NL7309539, DE 10 2015 200 203 Al und DE 10 2010 042 394 A1 hingewiesen.DE 10 2013 220 178 A1, DE 102008 022 373 A1 and EP 2115398 B1, DE 10 2018 130 830 B3, - NL7309539, DE 10 2015 200 203 AL and DE 10 2010 042 394 A1.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Steckverbinder zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer Signale, vorzugsweise für einen Ladevorgang eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (Elektrofahrzeugs), bereitzustellen, bei welchem jeweils eineIt is an object of the present invention to provide an improved connector for the transmission of electrical energy and / or electrical signals, preferably for charging an electrically powered vehicle (electric vehicle), in which one
Überwachung der Isolationsfestigkeit und vor allem eine Erfassung von Isolationsfehlern, vorzugsweise zwischen Kontaktelementen zur Übertragung elektrischer Energie in Form vonMonitoring of the insulation strength and especially a detection of insulation faults, preferably between contact elements for the transmission of electrical energy in the form of
Gleichstrom, gewährleistet ist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eineDirect current is guaranteed. Furthermore, it is an object of the present invention, a
Anordnung mit zwei Steckverbindern und ein Verfahren zur Erkennung eines Kriechstroms in einemTwo-connector arrangement and a method for detecting a leakage current in one
Steckverbinder bereitzustellen.provide connectors.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 13 und 14 gelöst. Weitere LU501224The object is solved by the features of claims 1, 13 and 14. More LU501224
Ausführungsbeispiele und Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.Exemplary embodiments and applications of the present invention result from the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.
Die Erfindung betrifft nach einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt einen Steckverbinder zurAccording to a first general aspect, the invention relates to a connector for
Ausbildung einer Steckverbindung im Wesentlichen in einer Steckrichtung, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen, wobei der Steckverbinder ein Isolierstoffgehäuse mit einem Steckabschnitt aufweist, in welchem zur Bildung eines Steckgesichts zumindest ein erstesFormation of a plug-in connection essentially in a plug-in direction in order to transmit electrical energy and/or electrical signals, the plug-in connector having an insulating material housing with a plug-in section in which, to form a plug-in face, at least one first
Kontaktelement und zumindest ein zweites Kontaktelement aufgenommen ist, wobei das zumindest eine erste Kontaktelement und das zumindest eine zweite Kontaktelement voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement zumindest ein erstes Sensorelement und zumindest ein zweites Sensorelement in dem Isolierstoffgehäuse derart angeordnet und konfiguriert sind, einen Kriechstrom zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen ersten Sensorelement, und/oder einen Kriechstrom zwischen dem zumindest einen zweitenContact element and at least one second contact element are accommodated, with the at least one first contact element and the at least one second contact element being arranged at a distance from one another, with at least one first sensor element and at least one second sensor element being located between the at least one first contact element and the at least one second contact element in the Insulating material housing are arranged and configured, a leakage current between the at least one first contact element and the at least one first sensor element, and / or a leakage current between the at least one second
Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Sensorelement zu erfassen.To detect contact element and the at least one second sensor element.
Das zumindest eine erste Kontaktelement und das zumindest eine zweite Kontaktelement ist vorzugsweise jeweils als ein Lastkontaktelement zur Übertragung elektrischer Energie ausgebildet.The at least one first contact element and the at least one second contact element are preferably each designed as a load contact element for transmitting electrical energy.
Der Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Ladestecker und/oder alsThe connector according to the present invention can be used as a charging connector and / or as
Ladesteckdose ausgebildet sein, welche zur Ausbildung einer Steckverbindung miteinander konfiguriert sind.Be formed charging socket, which are configured to form a plug connection with each other.
Mit der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise ein Steckverbinder bereitgestellt, bei welchemWith the present invention, a connector is provided, for example, in which
Schäden und vor allem Gefahren durch entstehende Kriechstrôme vermieden werden kônnen.Damage and, above all, dangers caused by leakage currents can be avoided.
Ferner kann bei dem Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung ein Eintritt und/oder einFurthermore, in the connector according to the present invention, an entry and / or
Vorhandensein eines Mediums, vorzugsweise eines elektrisch leitenden flüssigen Mediums, erkannt und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise die Einleitung einerPresence of a medium, preferably an electrically conductive liquid medium, recognized and appropriate measures are taken, such as the initiation of a
Abschaltung des Ladevorgangs eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (Elektrofahrzeugs).Switching off the charging process of an electrically powered vehicle (electric vehicle).
Somit kann beispielsweise das Eindringen von Wasser durch einen Bruch oder Riss desThus, for example, the ingress of water through a break or crack in the
Isolierstoffgehäuses des Steckverbinders erkannt werden. Ebenso kann dadurch beispielsweise auch ein Eindringen von Weichtieren und sonstigen Fremdkörpern erkannt werden.Insulating housing of the connector can be detected. In this way, for example, molluscs and other foreign bodies can also be detected.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Sensorelement und das zumindest eine zweite Sensorelement voneinander beabstandet angeordnet sind, und dass das zumindest eine erste Sensorelement dem zumindest einen ersten Kontaktelement zugeordnet ist, um eine Kanalisierung des Kriechstroms an einerAccording to a further aspect of the present invention, it can be provided that the at least one first sensor element and the at least one second sensor element are arranged at a distance from one another, and that the at least one first sensor element is assigned to the at least one first contact element in order to channel the leakage current at a
Oberfläche des Isolierstoffgehäuses herbeizuführen, und/oder dass das zumindest eine zweiteInduce surface of the insulating material, and / or that the at least one second
Sensorelement dem zumindest einen zweiten Kontaktelement zugeordnet ist, um eineSensor element is assigned to the at least one second contact element to a
Kanalisierung des Kriechstroms an einer Oberfläche des Isolierstoffgehäuses herbeizuführen.Bring about channeling of the leakage current on a surface of the insulating material.
Dadurch kann ein Auftreten eines Kriechstroms an der Oberfläche des Isolierstoffs zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement optimal erfasst werden.As a result, the occurrence of a leakage current on the surface of the insulating material between the at least one first contact element and the at least one second contact element can be optimally detected.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Sensorelement und/oder das zumindest eine zweite Sensorelement zumindest abschnittsweise in einem Wandabschnitt des Isolierstoffgehäuses, vorzugsweise zur Begrenzung des Steckabschnitts in der Steckrichtung und/oder vorzugsweise an einer Engstelle, zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement integriert ist, vorzugsweise stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig integriert ist, wobei sich derAccording to a further aspect of the invention, it can be provided that the at least one first sensor element and/or the at least one second sensor element is/are located at least in sections in a wall section of the insulating material housing, preferably for delimiting the plug-in section in the plug-in direction and/or preferably at a narrow point between the at least one first contact element and the at least one second contact element is integrated, preferably integrally and/or non-positively integrated, with the
Wandabschnitt zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in der Steckrichtung und/oder imWall section, at least in sections, essentially in the plug-in direction and/or in
Wesentlichen senkrecht zu der Steckrichtung erstreckt.Substantially extends perpendicular to the plug-in direction.
Der Wandabschnitt kann ein Seitenwandabschnitt im Inneren des Steckabschnitts sein und ferner zum Halten oder zum Tragen des zumindest einen ersten Kontaktelements und des zumindest einen zweiten Kontaktelements ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass sich der Wandabschnitt im Wesentlichen in der Steckrichtung zumindest abschnittsweise erstreckt und zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement angeordnet ist.The wall section can be a side wall section inside the plug-in section and can also be designed to hold or carry the at least one first contact element and the at least one second contact element. It is also possible that the wall section extends at least in sections essentially in the insertion direction and is arranged between the at least one first contact element and the at least one second contact element.
Es ist möglich, dass das zumindest eine erste Sensorelement und/oder das zumindest eine zweiteIt is possible that the at least one first sensor element and/or the at least one second
Sensorelement ausgebildet ist und derart in dem Wandabschnitt integriert ist, dass derSensor element is formed and is integrated in the wall section in such a way that the
Wandabschnitt und das zumindest eine erste Sensorelement und/oder das zumindest eine zweiteWall section and the at least one first sensor element and/or the at least one second
Sensorelement zumindest eine im Wesentlichen ebene Stirnfläche bilden, welche vorzugsweise imSensor element form at least one substantially planar face, which is preferably in
Wesentlichen senkrecht zu der Steckrichtung ausgerichtet ist und/oder welche vorzugsweise denIs essentially aligned perpendicular to the plug-in direction and / or which preferably the
Steckabschnitt in der Steckrichtung begrenzt.Plug-in section limited in the plug-in direction.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Sensorelement und/oder das zumindest eine zweite Sensorelement im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und/oder im Wesentlichen flach ausgebildet ist und/oder 5 vorzugsweise zur Bildung einer im Wesentlichen ebenen Stirnfläche an einem Wandabschnitt desAccording to a further aspect of the invention, it can be provided that the at least one first sensor element and/or the at least one second sensor element is essentially plate-shaped and/or is essentially flat and/or preferably to form an essentially planar end face a wall section of
Isolierstoffgehäuses im Wesentlichen bündig anschließt.Insulating housing connects essentially flush.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich das zumindest eine erste Sensorelement und/oder das zumindest eine zweite Sensorelement, vorzugsweise imAccording to a further aspect of the invention, it can be provided that the at least one first sensor element and/or the at least one second sensor element, preferably in
Wesentlichen in der Steckrichtung, zumindest durch den Wandabschnitt hindurch erstreckt, und/oder sich vorzugsweise in den Steckabschnitt zumindest abschnittsweise erstreckt, und/oder dass das zumindest eine erste Sensorelement und/oder das zumindest eine zweite Sensorelement zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylinderförmig oder im Wesentlichen stiftförmig oder im Wesentlichen lanzenförmig ausgebildet ist.Essentially in the plug-in direction, at least through the wall section, and/or preferably extends into the plug-in section at least in sections, and/or that the at least one first sensor element and/or the at least one second sensor element is at least in sections essentially cylindrical or essentially pin-shaped or is essentially lance-shaped.
Es ist möglich, dass das zumindest eine erste Sensorelement und das zumindest eine zweiteIt is possible that the at least one first sensor element and the at least one second
Sensorelement jeweils zumindest eine Elektrode umfasst oder jeweils als eine Elektrode ausgebildet ist.Sensor element each comprises at least one electrode or is designed as an electrode.
Die Elektrode kann aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff, vorzugsweise einem metallischenThe electrode can be made of an electrically highly conductive material, preferably a metallic one
Werkstoff, ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Elektrode eine sehr niedrige Impedanz und/oder einen sehr niedrigen Widerstandswert auf, zum Beispiel kleiner als 1 Ohm.Material to be trained. Preferably, the electrode has a very low impedance and/or resistance, for example less than 1 ohm.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Sensorelement und das zumindest eine zweite Sensorelement miteinander verbunden sind, vorzugsweise außerhalb des Steckabschnitts miteinander verbunden sind, um einenAccording to a further aspect of the invention, it can be provided that the at least one first sensor element and the at least one second sensor element are connected to one another, preferably are connected to one another outside of the plug-in section in order to
Querstrom, welcher vorzugsweise aus einem Kriechstrom resultiert, zwischen dem zumindest einen ersten Sensorelement und dem zumindest einen zweiten Sensorelement zu erfassen.Cross current, which preferably results from a leakage current to detect between the at least one first sensor element and the at least one second sensor element.
Es ist möglich, dass das zumindest eine erste Sensorelement und das zumindest eine zweiteIt is possible that the at least one first sensor element and the at least one second
Sensorelement mit einer Überwachungseinheit verbunden ist, wobei die Überwachungseinheit konfiguriert ist, einen an dem zumindest einen ersten Sensorelement und/oder einen an dem zumindest einen zweiten Sensorelement anliegenden Kriechstrom auszuwerten.Sensor element is connected to a monitoring unit, wherein the monitoring unit is configured to evaluate a leakage current present on the at least one first sensor element and/or a leakage current present on the at least one second sensor element.
Die Überwachungseinheit kann zumindest ein Strommesselement, vorzugsweise in Form eines Hall- LU501224The monitoring unit can have at least one current measuring element, preferably in the form of a Hall LU501224
Sondenelements umfassen, wobei das zumindest eine Strommesselement vorzugsweise konfiguriert ist, zumindest eine Stromstärke des erfassten Kriechstroms zu messen.Include probe element, wherein the at least one current measuring element is preferably configured to measure at least a current magnitude of the detected leakage current.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dieAccording to a further aspect of the invention it can be provided that the
Überwachungseinheit zumindest ein Vergleichselement umfasst, wobei das zumindest eineMonitoring unit comprises at least one comparison element, wherein the at least one
Vergleichselement konfiguriert ist, einen an dem zumindest einen ersten Sensorelement und/oder einen an dem zumindest einen zweiten Sensorelement erfassten Kriechstrom mit einemComparison element is configured, a leakage current detected on the at least one first sensor element and/or a leakage current on the at least one second sensor element
Referenzstrom, vorzugsweise mit einem vorbestimmten oder mit einem vordefiniertenReference current, preferably with a predetermined or with a predefined
Referenzstrom, zu vergleichen und vorzugsweise eine Abschaltung der Übertragung elektrischerReference current, to compare and preferably a shutdown of the transmission electrical
Energie über den Steckverbinder zu initialisieren.Initialize energy via the connector.
Es ist môglich, dass das Isolierstoffgehäuse zur Trockenlegung des zumindest einen erstenIt is possible that the insulating housing for draining the at least one first
Kontaktelements und des zumindest einen zweiten Kontaktelements zumindest einContact element and the at least one second contact element at least one
Abführelement, vorzugsweise jeweils ein Abführelement, aufweist, und das zumindest eineDischarge element, preferably each having a discharge element, and the at least one
Abführelement, vorzugsweise das jeweilige Abführelement, derart in dem Isolierstoffgehäuse angeordnet und konfiguriert ist, ein im Steckabschnitt befindliches Medium, vorzugsweise fliefsbares oder giefsbares Medium, aus dem Steckabschnitt abzuführen.Discharge element, preferably the respective discharge element, is arranged and configured in the insulating material housing in such a way that a medium located in the plug-in section, preferably a flowable or pourable medium, can be discharged from the plug-in section.
Die Erfindung betrifft nach einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt eine Anordnung zurAccording to a second general aspect, the invention relates to an arrangement for
Ausbildung einer Steckverbindung, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen, umfassend einen ersten Steckverbinder wie hierin offenbart, wobei der ersteFormation of a connector to transmit electrical power and / or electrical signals, comprising a first connector as disclosed herein, wherein the first
Steckverbinder als Ladestecker ausgebildet ist, und einen zweiten Steckverbinder wie hierin offenbart, wobei der zweite Steckverbinder als Ladesteckdose ausgebildet ist, und vorzugsweise bei Ausbildung der Steckverbindung das zumindest eine erste Sensorelement des erstenConnector is designed as a charging connector, and a second connector as disclosed herein, wherein the second connector is designed as a charging socket, and preferably when forming the plug connection, the at least one first sensor element of the first
Steckverbinders das zumindest eine erste Sensorelement des zweiten Steckverbinders und das zumindest eine zweite Sensorelement des ersten Steckverbinders das zumindest eine zweiteConnector, the at least one first sensor element of the second connector and the at least one second sensor element of the first connector, the at least one second
Sensorelement des zweiten Steckverbinders kontaktiert, vorzugsweise über ein Federelement.Contacted sensor element of the second connector, preferably via a spring element.
Es ist möglich, dass der erste Steckverbinder in Form des Ladesteckers das Federelement, vorzugsweise genau ein Federelement, aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass der zweite Steckverbinder in Form der Ladesteckdose das Federelement, vorzugsweise genau einIt is possible for the first plug connector in the form of the charging plug to have the spring element, preferably precisely one spring element. Additionally or alternatively, it is possible that the second connector in the form of the charging socket, the spring element, preferably exactly
Federelement, aufweist. Das Federelement kann zumindest abschnittsweise in dem Steckabschnitt, vorzugsweise zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement angeordnet sein. Es ist möglich, dass das Federelement zumindest abschnittsweise in dem Wandabschnitt des Isolierstoffgehäuses, vorzugsweise zur Begrenzung des LU501224Spring element having. The spring element can be arranged at least in sections in the plug-in section, preferably between the at least one first contact element and the at least one second contact element. It is possible that the spring element is at least partially in the wall section of the insulating housing, preferably to limit the LU501224
Steckabschnitts in der Steckrichtung und/oder vorzugsweise an einer Engstelle, zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement integriert ist. Das Federelement kann mit dem zumindest einen ersten Sensorelement und/oder mit dem zumindest einen zweiten Sensorelement verbunden sein.Plug-in section in the plug-in direction and/or preferably at a constriction between the at least one first contact element and the at least one second contact element is integrated. The spring element can be connected to the at least one first sensor element and/or to the at least one second sensor element.
Es ist auch môglich, dass das zumindest eine erste Sensorelement und/oder das zumindest eine zweite Sensorelement zumindest abschnittsweise als Federelement ausgebildet ist und/oder zumindest abschnittsweise ein Federelement umfasst. Das Federelement kann sich vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in der Steckrichtung in dem Steckabschnitt erstrecken.It is also possible for the at least one first sensor element and/or the at least one second sensor element to be designed as a spring element at least in sections and/or to comprise a spring element at least in sections. The spring element can preferably extend at least in sections essentially in the plug-in direction in the plug-in section.
Damit kann beispielsweise im Weiterem gewährleistet werden, dass mittels des erstenThis can, for example, be further ensured that by means of the first
Steckverbinders in Form des Ladesteckers auch der zweite Steckverbinder in Form derConnector in the form of the charging connector and the second connector in the form of
Ladesteckdose hinsichtlich der Ausbildung von Leckstrômen oder Kriechstrômen überwacht werden kann und umgekehrt.Charging socket can be monitored with regard to the formation of leakage currents or creeping currents and vice versa.
Die Erfindung betrifft nach einem dritten allgemeinen Gesichtspunkt ein Verfahren zur Erkennung eines Kriechstroms in einem Steckverbinder, wobei der Steckverbinder wie hierin offenbart konfiguriert ist, wobei ein Kriechstrom durch zumindest ein erstes Sensorelement und/oder durch zumindest ein zweites Sensorelement erfasst wird; der erfasste Kriechstrom in einerAccording to a third general aspect, the invention relates to a method for detecting a leakage current in a connector, the connector being configured as disclosed herein, wherein a leakage current is detected by at least one first sensor element and/or by at least one second sensor element; the detected leakage current in a
Überwachungseinheit mit einem Referenzstrom, vorzugsweise mit einem vorbestimmten oder mit einem vordefinierten Referenzstrom, verglichen wird, und zumindest eine Abschaltung derMonitoring unit is compared with a reference current, preferably with a predetermined or with a predefined reference current, and at least one shutdown of
Übertragung elektrischer Energie initialisiert wird, sobald der erfasste Kriechstrom denTransmission of electrical energy is initialized as soon as the detected leakage current
Referenzstrom überschreitet. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise unter anderem mit der Überwachungseinheit ausgeführt werden, welche hierzu konfiguriert ist und entsprechende Komponenten und Elemente, wie hierin offenbart, aufweist.reference current exceeded. The method according to the present invention can preferably be carried out, inter alia, with the monitoring unit which is configured for this purpose and has corresponding components and elements as disclosed herein.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein auf die Vorrichtung des erfindungsgemäßenTo avoid repetition should purely on the device of the invention
Steckverbinders gerichtete und/oder damit in Zusammenhang offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein und umgekehrt.Features that are directed towards the connector and/or are disclosed in connection therewith also apply as disclosed according to the method and can be claimed and vice versa.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere oder andere Einzelheiten und vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.The exemplary embodiments and features of the present invention described above can be combined with one another as desired. Further or other details and advantageous effects of the present invention are explained in more detail below with reference to the attached figures.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1A ein Steckgesicht mit einem Steckabschnitt eines Ausführungsbeispiels des Steckverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung als Ladestecker in einer perspektivischen Ansicht;1A shows a connector face with a connector section of an embodiment of the connector according to the present invention as a charging connector in a perspective view;
Fig. 1B den Steckverbinder aus Figur 1A in einer schematischen Darstellung;FIG. 1B shows the connector from FIG. 1A in a schematic representation; FIG.
Fig. 2A ein Steckgesicht mit einem Steckabschnitt eines Ausführungsbeispiels des Steckverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung als Ladesteckdose in einer Frontansicht;2A shows a mating face with a mating section of an embodiment of the connector according to the present invention as a charging socket in a front view;
Fig. 2B den Steckverbinder aus Figur 2A in einer schematischen Darstellung;FIG. 2B shows the connector from FIG. 2A in a schematic representation; FIG.
Fig. 3 den Steckverbinder aus den Figuren 1A und 1B und den Steckverbinder aus den Figuren 2A und 2B bei zumindest teilweiser Ausbildung einer Steckverbindung in einer schematischen3 shows the plug connector from FIGS. 1A and 1B and the plug connector from FIGS. 2A and 2B with at least partial formation of a plug connection in a schematic
Darstellung;Depiction;
Fig.4 ein Ersatzschaltbild des Steckverbinders aus den Figuren 1A und 1B mit einer4 shows an equivalent circuit diagram of the connector from FIGS. 1A and 1B with a
Überwachungseinheit.monitoring unit.
Gleiche oder funktional äquivalente Komponenten oder Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zu deren Erläuterung wird teilweise auch auf dieIdentical or functionally equivalent components or elements are identified in the figures with the same reference symbols. For their explanation is partly also on the
Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele und/oder Figuren verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.Referenced description of other embodiments and / or figures to avoid repetition.
Die folgende detaillierte Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dient zur näheren Veranschaulichung oder Verdeutlichung und soll den Umfang der vorliegendenThe following detailed description of the exemplary embodiments illustrated in the figures serves for the purpose of further illustration or clarification and is intended to define the scope of the present invention
Erfindung in keiner Weise beschränken.In no way limit the invention.
Figur 1A zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Steckgesicht 103 mit einem Steckabschnitt 102 eines Ausführungsbeispiels eines Steckverbinders 100 gemäß der vorliegenden Erfindung alsFigure 1A shows a perspective view of a mating face 103 with a mating portion 102 of an embodiment of a connector 100 according to the present invention as
Ladestecker. Der Steckverbinder 100 ist als Ladestecker zur Ausbildung einer Steckverbindung mit einem Steckverbinder 200 gemäß der vorliegenden Erfindung als Ladesteckdose (siehe hierzucharging plug. The connector 100 is designed as a charging connector for forming a plug connection with a connector 200 according to the present invention as a charging socket (see
Figuren 2A bis 3) im Wesentlichen in der Steckrichtung X konfiguriert, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen. Der Steckverbinder 100, 200 ist somit in einemFigures 2A to 3) configured essentially in the plug-in direction X to transmit electrical energy and / or electrical signals. The connector 100, 200 is thus in one
Ausführungsbeispiel als Ladestecker 100 konfiguriert und in einem weiteren Ausführungsbeispiel LU501224 als Ladesteckdose 200 für ein Elektrofahrzeug oder als Ladesteckdose 200 eines Elektrofahrzeugs konfiguriert.Embodiment configured as a charging plug 100 and configured in a further embodiment LU501224 as a charging socket 200 for an electric vehicle or as a charging socket 200 of an electric vehicle.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Figur 1A ein Griffelement des Steckverbinders 100 zurFor reasons of clarity, a grip element of the connector 100 is shown in FIG. 1A
Handhabung sowie ein Anschlussabschnitt des Steckverbinders 100 für ein Ladekabel zurHandling and a connection portion of the connector 100 for a charging cable
Verbindung mit einer Ladesäule einer Ladestation nicht gezeigt. Der Steckverbinder 100 ist vorzugsweise über ein Ladekabel mit einer Ladesäule einer Ladestation fest verbunden, wobei dieConnection to a charging station of a charging station not shown. The connector 100 is preferably firmly connected via a charging cable with a charging station of a charging station, wherein the
Ladesäule elektrische Energie zum Laden von Akkumulatoren elektrisch antreibbarer Fahrzeuge (Elektrofahrzeuge) bereitstellt.Charging station provides electrical energy for charging batteries of electrically powered vehicles (electric vehicles).
Der Steckverbinder 100 in Figur 1A ist vorzugsweise nach der Norm IEC 62196-3 spezifiziert oder basiert vorzugsweise zumindest teilweise auf den Anforderungen der Norm IEC 62196-3. Mit anderen Worten kann der Steckverbinder 100 nach dem Combined Charging System- (CCS-)The connector 100 in Figure 1A is preferably specified according to the IEC 62196-3 standard or is preferably based at least in part on the requirements of the IEC 62196-3 standard. In other words, the connector 100 can be combined charging system (CCS)
Stecker-System-Standard als so genannter Combo-2-Ladesteckverbinder ausgebildet und/oder spezifiziert sein. Es ist alternativ möglich, dass der Steckverbinder 100 nach einem anderenBe designed and / or specified connector system standard as a so-called combo-2 charging connector. It is alternatively possible that the connector 100 after another
Standard oder nach einer anderen Norm oder nach einer anderen Spezifikation, beispielsweise nach dem „CHAdeMO-Standard“ oder nach der ,Chaoli stacked-Spezifikation“, ausgebildet und/oder spezifiziert ist.Standard or according to another standard or according to another specification, for example according to the "CHAdeMO standard" or according to the "Chaoli stacked specification" and/or is specified.
Der Steckverbinder 100 umfasst ein Isolierstoffgehäuse 101, das heißt ein Gehäuse aus einem isolierenden Werkstoff mit inhärenten elektrischen Isoliereigenschaften. Der Steckabschnitt 102 istThe connector 100 includes an insulating material housing 101, that is, a housing made of an insulating material with inherent electrical insulating properties. The male portion 102 is
Bestandteil des Isolierstoffgehäuses 101. Eine Stirnseite des Steckabschnitts 102, vorzugsweise in der Steckrichtung X, dient zur Bildung des Steckgesichts 103 des Steckverbinders 100. DasPart of the insulating housing 101. An end face of the plug-in section 102, preferably in the plug-in direction X, is used to form the plug-in face 103 of the connector 100. The
Isolierstoffgehäuse 101 kann mehrteilig ausgebildet sein. Das Isolierstoffgehäuse 101 kann beispielsweise durch zumindest einen Gießvorgang und/oder durch zumindest einen Spritzvorgang mit einem Isolierstoff hergestellt sein.Insulating material housing 101 can be designed in several parts. The insulating material housing 101 can be produced, for example, by at least one casting process and/or by at least one injection molding process with an insulating material.
Der Steckverbinder 100 dient vorzugsweise zum Laden von Akkumulatoren von Elektrofahrzeugen mittels Gleichstrom und umfasst hierzu ein erstes Kontaktelement 111 und ein zweitesThe connector 100 is preferably used for charging accumulators of electric vehicles by means of direct current and for this purpose comprises a first contact element 111 and a second
Kontaktelement 112. Eine an den Kontaktelementen 111 und 112 anliegende Ladespannung während eines Ladevorgangs kann beispielsweise in einem Bereich von 400 V bis 800 V liegen und ist daher relativ hoch.Contact element 112. A charging voltage applied to the contact elements 111 and 112 during a charging process can be in a range from 400 V to 800 V, for example, and is therefore relatively high.
Das erste Kontaktelement 111 und das zweite Kontaktelement 112 ist jeweils als LU501224The first contact element 111 and the second contact element 112 are each identified as LU501224
Lastkontaktelement konfiguriert und zumindest abschnittsweise im Wesentlichen hülsenfôrmig ausgebildet, um jeweils ein komplementäres, das heißt ein entsprechend konfiguriertes und ausgebildetes Kontaktelement 211, 212 eines Steckverbinders 200 (siehe hierzu Figuren 2A bis 3) mechanisch zumindest formschlüssig und/oder zumindest teilweise kraftschlüssig bei Ausbildung einer Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder 100 als Ladestecker und dem Steckverbinder 200 als Ladesteckdose im Wesentlichen in der Steckrichtung X aufzunehmen. Sowohl das ersteLoad contact element configured and essentially sleeve-shaped, at least in sections, in order to mechanically connect a complementary, i.e. a correspondingly configured and designed contact element 211, 212 of a plug connector 200 (see Figures 2A to 3) at least mechanically with a form fit and/or at least partially with a force fit when a plug connection is formed accommodate between the connector 100 as a charging connector and the connector 200 as a charging socket essentially in the plug-in direction X. Both the first
Kontaktelement 111 als auch das zweite Kontaktelement 112 ist jeweils von einer Isolierstoffhülse 107 und 108 und somit einer Hülse aus isolierendem Werkstoff umgeben oder ummantelt. Das erste Kontaktelement 111 und das zweite Kontaktelement 112 sind in dem Steckabschnitt 102 aufgenommen und voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstand zwischen dem erstenContact element 111 and the second contact element 112 are each surrounded or encased by an insulating material sleeve 107 and 108 and thus a sleeve made of insulating material. The first contact element 111 and the second contact element 112 are accommodated in the plug-in section 102 and arranged at a distance from one another. The distance between the first
Kontaktelement 111 und dem zweiten Kontaktelement 112 ist in Figur 1A mit dem BezugszeichenContact element 111 and the second contact element 112 is referenced in FIG. 1A
D gekennzeichnet.marked D.
Wände und/oder Wandabschnitte des Steckabschnitts 102, vorzugsweise umfassend dieWalls and / or wall sections of the plug-in section 102, preferably comprising the
Isolierstoffhülsen 107 und 108, sind vorzugsweise integral einstückig ausgebildet. Es ist allerdings beispielsweise alternativ möglich, dass die Isolierstoffhülsen 107 und 108 zum Schutz derInsulating sleeves 107 and 108 are preferably integrally formed in one piece. However, it is alternatively possible, for example, that the insulating sleeves 107 and 108 to protect the
Kontaktelemente 111 und 112 als Einzelteile, das heißt als einzeln hergestellte Komponenten oderContact elements 111 and 112 as individual parts, that is, as individually manufactured components or
Elemente, in entsprechende Wandabschnitte des Steckabschnitts 102 und somit desElements, in corresponding wall sections of the plug-in section 102 and thus of the
Isolierstoffgehäuses 101 beispielsweise geschraubt sind.Insulating housing 101 are screwed, for example.
Der Steckverbinder 100 umfasst die weiteren Kontaktelemente 113 bis 115, welche in einem weiteren Bereich des Steckabschnitts 102 in entsprechenden Isolierstoffhülsen (in Figur 1A nicht näher gekennzeichnet) aufgenommen oder angeordnet sind und nachfolgend nur kurz beschrieben werden. Das Kontaktelement 113 dient als Schutzkontaktelement (so genanntes PE-The connector 100 includes the other contact elements 113 to 115, which are accommodated or arranged in a further area of the plug-in section 102 in corresponding insulating material sleeves (not specifically identified in FIG. 1A) and are only briefly described below. The contact element 113 serves as a protective contact element (so-called PE
Kontaktelement). Die Kontaktelemente 114 und 115 dienen zur Übertragung elektrischer Signale zwischen einer Ladesäule und einem Elektrofahrzeug über den Steckverbinder im Zuge einescontact element). The contact elements 114 and 115 are used to transmit electrical signals between a charging station and an electric vehicle via the connector in the course of a
Ladevorgangs. Das Kontaktelement 114 stellt den so genannten Pilotkontakt (Control Pilot/CP) und das Kontaktelement 115 den so genannten Proximity-Schalter (Proximity Pilot/PP) dar und dienen mit anderen Worten zur Kommunikation zwischen der Ladesäule und dem Elektrofahrzeug im Zuge des Ladevorgangs.loading process. The contact element 114 represents the so-called pilot contact (Control Pilot/CP) and the contact element 115 represents the so-called proximity switch (Proximity Pilot/PP) and, in other words, are used for communication between the charging station and the electric vehicle during the charging process.
Der Ladestecker 100 umfasst weitere Komponenten und Elemente, auf welche vor demThe charging connector 100 includes other components and elements on which before
Hintergrund der vorliegenden Erfindung nachfolgend näher eingegangen wird.Background of the present invention is discussed in more detail below.
Figur 1B zeigt den Steckverbinder 100 aus Figur 1A in einer schematischen Darstellung. Die LU501224FIG. 1B shows the connector 100 from FIG. 1A in a schematic representation. The LU501224
Darstellung in Figur 1B fokussiert sich vorzugsweise auf die Kontaktelemente 111 und 112 desThe representation in Figure 1B preferably focuses on the contact elements 111 and 112 of the
Steckverbinders 100, welche, wie bereits beschrieben, als Lastkontaktelemente elektrische Energie übertragen. Aus der Darstellung in Figur 1B ergibt sich anschaulich, dass die Kontaktelemente 111 und 112 zumindest abschnittsweise in den Isolierstoffhülsen 107 und 108 aufgenommen oder angeordnet sind.Connector 100, which, as already described, transmitted electrical energy as load contact elements. The illustration in FIG. 1B clearly shows that the contact elements 111 and 112 are accommodated or arranged in the insulating material sleeves 107 and 108 at least in sections.
Aufgrund der auftretenden relativ hohen elektrischen Spannungen und der entsprechendenDue to the relatively high electrical voltages that occur and the corresponding
Anordnung der Kontaktelemente 111 und 112 in dem Isolierstoffgehäuse 101, genauer gesagt in dem Steckabschnitt 102 des Isolierstoffgehäuses 101, kônnen beim Betrieb des Steckverbinders 100 entlang einer Strecke an Oberflächen des Isolierstoffs so genannte Kriechstrôme KS auftreten.Arrangement of the contact elements 111 and 112 in the insulating material housing 101, more precisely in the plug-in section 102 of the insulating material housing 101, so-called leakage currents KS can occur during operation of the connector 100 along a section of surfaces of the insulating material.
Eine solche Strecke wird auch als so genannte Kriechstrecke bezeichnet und stellt vorzugsweise die kürzeste Entfernung entlang von Oberflächen des Isolierstoffs zwischen leitenden Elementen, hier zwischen den Kontaktelementen 111 und 112, dar.Such a distance is also referred to as a so-called creepage distance and preferably represents the shortest distance along surfaces of the insulating material between conductive elements, here between the contact elements 111 and 112.
Derartige Kriechstrôme KS können sowohl für den Steckverbinder 100 als Ladestecker, denSuch Kriechstôme KS can both for the connector 100 as a charging connector, the
Steckverbinder 200 als Ladesteckdose und somit für ein Elektrofahrzeug im Zuge einesConnector 200 as a charging socket and thus for an electric vehicle in the course of a
Ladevorgangs, als auch für einen Anwender des Steckverbinders 100 als Ladestecker im Zuge derCharging process, as well as for a user of the connector 100 as a charging connector in the course of
Handhabung gefährlich sein. Um vor allem Anwender vor den Auswirkungen elektrischerhandling can be dangerous. Mainly to protect users from the effects of electrical
Betriebsspannungen zu schützen, welche an den Kontaktelementen 111 und 112 anliegen, ist eine ausreichende Bemessung von Kriechstrecken und im Weiteren auch von so genannten Luftstrecken erforderlich. Eine Luftstrecke ist vorzugsweise die kürzeste Entfernung in Luft zwischen zwei leitenden Elementen, hier zwischen den Kontaktelementen 111 und 112.To protect operating voltages which are applied to the contact elements 111 and 112, a sufficient dimensioning of creepage distances and also of so-called air gaps is required. An air gap is preferably the shortest distance in air between two conductive elements, here between the contact elements 111 and 112.
Kriechströme KS resultieren vor allem durch eine Änderung der Isolationseigenschaften desLeakage currents KS mainly result from a change in the insulation properties of the
Isolierstoffs. Derartige Änderungen werden häufig durch entsprechende Umgebungsbedingungen, bei welchen der Steckverbinder 100 betrieben wird, hervorgerufen. So begünstigt beispielsweiseinsulating material. Such changes are often caused by corresponding environmental conditions in which the connector 100 is operated. For example, favored
Feuchtigkeit, Staub und/oder Schmutz innerhalb des Steckabschnitts 102 die Bildung vonMoisture, dust and / or dirt within the male portion 102 the formation of
Kriechströmen an Oberflächen des Isolierstoffs. An dem Isolierstoff treten sodann so genannteLeakage currents on surfaces of the insulating material. So-called
Isolationsfehler auf, die Isolationsfestigkeit wird somit herabgesetzt. Im Fall des Steckverbinders 100 geschieht dies vor allem zwischen den Ladeleitungen, das heißt den Kontaktelementen 111 und 112.Insulation faults, the insulation strength is thus reduced. In the case of the connector 100, this occurs primarily between the charging lines, i.e. the contact elements 111 and 112.
Figur 1B zeigt beispielhaft und schematisch den Verlauf, das heißt die Kriechstrecke, entlang welcher ein Kriechstrom KS mit entsprechender elektrischer Spannung von dem erstenFigure 1B shows an example and schematically shows the course, that is, the creepage distance, along which a leakage current KS with a corresponding electrical voltage from the first
Kontaktelement 111 in Richtung des zweiten Kontaktelements 112 (oder umgekehrt, je nach LU501224 elektrischer Polung oder Polarität der Kontaktelemente 111 und 112) wandert.Contact element 111 migrates in the direction of the second contact element 112 (or vice versa, depending on the electrical polarity or polarity of the contact elements 111 and 112).
Um die Ausbildung eines derartigen, mitunter gefährlichen Zustands zu vermeiden, umfasst derIn order to avoid the development of such a sometimes dangerous condition, the
Steckverbinder 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ein erstes Sensorelement 121 und ein zweites Sensorelement 122, welche in dem Isolierstoffgehäuse 101 derart angeordnet und konfiguriert sind, den Kriechstrom KS zwischen dem ersten Kontaktelement 111 und dem zweitenConnector 100 according to the present invention, a first sensor element 121 and a second sensor element 122, which are arranged and configured in the insulating material housing 101, the leakage current KS between the first contact element 111 and the second
Kontaktelement 112 zumindest zu erfassen. Das erste Sensorelement 121 und das zweiteContact element 112 to detect at least. The first sensor element 121 and the second
Sensorelement 122 ist vorzugsweise (räumlich) zwischen dem ersten Kontaktelement 111 und dem zweiten Kontaktelement 112 angeordnet. Ferner sind das erste Sensorelement 121 und das zweiteSensor element 122 is preferably (spatially) arranged between first contact element 111 and second contact element 112 . Furthermore, the first sensor element 121 and the second
Sensorelement 122 voneinander beabstandet angeordnet. Das erste Sensorelement 121 ist vorzugsweise als Elektrode ausgebildet oder umfasst zumindest eine Elektrode. Das zweiteSensor element 122 spaced apart. The first sensor element 121 is preferably designed as an electrode or comprises at least one electrode. The second
Sensorelement 122 ist vorzugsweise als Elektrode ausgebildet oder umfasst zumindest eineSensor element 122 is preferably designed as an electrode or comprises at least one
Elektrode. Mit anderen Worten sind das erste Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 angeordnet und konfiguriert, einen auftretenden Kriechstrom KS zwischen denElectrode. In other words, the first sensor element 121 and the second sensor element 122 are arranged and configured, a leakage current KS occurring between the
Kontaktelementen 111 und 112 zu erfassen oder zu detektieren, was bei einem Isolationsfehler und somit bei verminderten elektrischen Isoliereigenschaften des Isolierstoffs der Fall ist. Mit anderenTo detect contact elements 111 and 112 or to detect what is the case with an insulation fault and thus with reduced electrical insulating properties of the insulating material. With others
Worten sind das erste Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 zwischen den alsWords are the first sensor element 121 and the second sensor element 122 between the than
Hochvoltpotentialen wirkenden Kontaktelementen 111 und 112 angeordnet, wobei das ersteHigh-voltage potentials acting contact elements 111 and 112 are arranged, the first
Sensorelement 121 dem ersten Kontaktelement 111 und das zweite Sensorelement 122 dem zweiten Kontaktelement 112 zugeordnet.Sensor element 121 is assigned to the first contact element 111 and the second sensor element 122 to the second contact element 112 .
Das erste Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 sind jeweils derart angeordnet und ausgebildet, eine Kanalisierung des Kriechstroms KS an entsprechenden Oberflächen desThe first sensor element 121 and the second sensor element 122 are each arranged and designed in such a way that the leakage current KS can be channeled to corresponding surfaces of the
Isolierstoffgehäuses 101, das heißt vorzugsweise an Oberflächen des Steckabschnitts 102, herbeizuführen. Wie sich aus Figur 1B ergibt, wandert oder verläuft ein sich bildender KriechstromInsulating housing 101, that is, preferably on surfaces of the plug portion 102 to bring about. As can be seen from Figure 1B, a leakage current which is formed migrates or runs
KS von den Kontaktelementen 111 und 112 ausgehend abschnittsweise entlang der äußerenKS starting from the contact elements 111 and 112 in sections along the outer
Oberflächen der Isolierstoffhülsen 107 und 108 in Richtung eines Übergangsbereichs, welcher durch den Wandabschnitt 104 des Isolierstoffgehäuses 101 gebildet wird. Der Wandabschnitt 104 erstreckt sich im Wesentlichen in der Steckrichtung X zumindest teilweise und somit von demSurfaces of the insulating material sleeves 107 and 108 in the direction of a transition region which is formed by the wall section 104 of the insulating material housing 101. The wall section 104 extends essentially in the insertion direction X at least partially and thus from the
Steckabschnitt 102 in das Innere des Isolierstoffgehäuses 101 und bildet eine Stirnflache 106.Plug-in section 102 into the interior of the insulating material housing 101 and forms an end face 106.
Das erste Sensorelement 121 ist zumindest abschnittsweise in dem Wandabschnitt 104 desThe first sensor element 121 is at least partially in the wall section 104 of the
Isolierstoffgehäuses 101 integriert. Vorzugsweise ist das erste Sensorelement 121 mit demInsulating housing 101 integrated. Preferably, the first sensor element 121 with the
Isolierstoff des Wandabschnitts 104 stoffschlüssig und/oder zumindest kraftschlüssig verbunden oder darin zumindest abschnittsweise integriert. Mit anderen Worten kann das erste LU501224Insulating material of the wall section 104 is materially and/or at least non-positively connected or at least partially integrated therein. In other words, the first LU501224
Sensorelement 121 in dem Wandabschnitt 104 durch zumindest einen GieRvorgang und/oder durch zumindest einen Spritzvorgang des Isolierstoffs integriert sein. Es ist zusätzlich oder alternativ môglich, dass das erste Sensorelement 121 in den Wandabschnitt 104 gepresst ist, vorzugsweise im Wesentlichen in der Steckrichtung X. In Analogie zu dem ersten Sensorelement 121 kann auch das zweite Sensorelement 122 in den Wandabschnitt 104 entsprechend integriert sein.Sensor element 121 can be integrated in wall section 104 by at least one pouring process and/or by at least one spraying process of the insulating material. It is additionally or alternatively possible for the first sensor element 121 to be pressed into the wall section 104, preferably essentially in the insertion direction X. Analogously to the first sensor element 121, the second sensor element 122 can also be correspondingly integrated into the wall section 104.
Der Wandabschnitt 104 mit dem ersten Sensorelement 121 und dem zweiten Sensorelement 122 begrenzt unter anderem den Steckabschnitt 102 in der Steckrichtung X und stellt eine Engstelle inThe wall section 104 with the first sensor element 121 and the second sensor element 122 delimits, among other things, the plug-in section 102 in the plug-in direction X and creates a constriction in
Bezug auf die Kriechstrecke des Kriechstroms KS dar. Wie sich aus Figur 1B ergibt, ist das ersteRegarding the creepage distance of the leakage current KS. As can be seen from Figure 1B, the first is
Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 ausgebildet und derart in demSensor element 121 and the second sensor element 122 formed and such in the
Wandabschnitt 104 integriert, dass der Wandabschnitt 104 und das erste Sensorelement 121 sowie das zweite Sensorelement 122 zumindest eine im Wesentlichen ebene Stirnfläche 105 bilden. Die im Wesentlichen ebene Stirnfläche 105 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Steckrichtung X ausgerichtet und/oder angeordnet. Vorzugsweise begrenzt die im Wesentlichen ebene Stirnfläche 105 den Steckabschnitt 102 in der Steckrichtung X. Das erste Sensorelement 121 und das zweiteWall section 104 integrated in that the wall section 104 and the first sensor element 121 and the second sensor element 122 form at least one essentially planar face 105 . The essentially flat end face 105 is aligned and/or arranged essentially perpendicular to the plug-in direction X. The essentially planar end face 105 preferably delimits the plug-in section 102 in the plug-in direction X. The first sensor element 121 and the second
Sensorelement 122 sind jeweils zumindest an einer Stirnseite im Wesentlichen flach ausgebildet, und schließen zur Bildung der im Wesentlichen ebenen Stirnfläche 105 jeweils an demSensor element 122 are each formed essentially flat on at least one end face, and close to form the essentially planar end face 105 in each case at the
Wandabschnitt 104 bündig an.Wall section 104 flush.
Das erste Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 erstrecken sich, vorzugsweise imThe first sensor element 121 and the second sensor element 122 extend, preferably in
Wesentlichen in der Steckrichtung X, zumindest durch den Wandabschnitt 104 hindurch. Es ist môglich, dass sich das erste Sensorelement 121 und/oder das zweite Sensorelement 122 zumindest abschnittsweise in den Steckabschnitt 102 erstrecken, vorzugsweise im Wesentlichen in derSubstantially in the insertion direction X, at least through the wall section 104. It is possible for the first sensor element 121 and/or the second sensor element 122 to extend at least in sections into the plug-in section 102, preferably essentially in the
Steckrichtung X. Das erste Sensorelement 121 und/oder das zweite Sensorelement 122 kann bei diesem Ausführungsbeispiel des Steckverbinders 100 zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylinderfôrmig oder im Wesentlichen stiftfôrmig oder im Wesentlichen lanzenfôrmig ausgebildet sein. Nachdem das erste Sensorelement 121 und/oder das zweite Sensorelement 122 denPlug-in direction X. The first sensor element 121 and/or the second sensor element 122 in this exemplary embodiment of the plug connector 100 can be designed, at least in sections, to be essentially cylindrical or essentially pin-shaped or essentially lance-shaped. After the first sensor element 121 and / or the second sensor element 122 the
Wandabschnitt 104 durchdringt, ist es môglich, zusätzlich zu den in dem Steckabschnitt 102 bildenden Kriechstrômen KS auch Kriechstrôme KS außerhalb des Steckabschnitts 102 und somit im Inneren des Isolierstoffgehauses 101, das heißt im Inneren des Steckverbinders 100 zu erfassen.Penetrates wall section 104, it is possible, in addition to the leakage currents KS forming in the plug-in section 102, to also detect leakage currents KS outside the plug-in section 102 and thus inside the insulating housing 101, i.e. inside the connector 100.
Das erste Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 des Steckverbinders 100 sind mit einer Überwachungseinheit 130 verbunden. Wie sich aus der Darstellung in Figur 1B ferner ergibt, sind das erste Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 elektrisch miteinander verbunden. Die Überwachungseinheit 130 ist vorzugsweise Bestandteil des Steckverbinders 100 LU501224 oder alternativ in einer Ladesäule angeordnet, welche über ein Ladekabel mit dem Steckverbinder 100 verbunden ist. Die Überwachungseinheit 130 ist konfiguriert, einen an dem erstenThe first sensor element 121 and the second sensor element 122 of the connector 100 are connected to a monitoring unit 130 . As can also be seen from the representation in FIG. 1B, the first sensor element 121 and the second sensor element 122 are electrically connected to one another. The monitoring unit 130 is preferably part of the connector 100 LU501224 or alternatively arranged in a charging station which is connected to the connector 100 via a charging cable. The monitoring unit 130 is configured, one on the first
Sensorelement 121 und/oder einen an dem zweiten Sensorelement 122 anliegenden und erfasstenSensor element 121 and / or applied to the second sensor element 122 and detected
Kriechstroms KS auszuwerten. Die Überwachungseinheit 130 umfasst entsprechende elektrische und/oder elektronische Komponenten und Elemente und kann vorzugsweise mit einem eigenen, das heißt separaten Gehäuse ausgestattet sein, um Umwelteinflüsse, wie beispielsweiseEvaluate leakage current KS. The monitoring unit 130 includes appropriate electrical and / or electronic components and elements and can preferably be equipped with its own, ie separate housing to environmental influences such as
Feuchtigkeit, Schmutz und/oder Staub, und deren schädliche Auswirkungen zu vermeiden. Somit kann beispielsweise ein Wassereinbruch in das Isolierstoffgehäuse 101 auf der dem Steckabschnitt 102 gegenüberliegenden Seite und ein sich dadurch bildender Kriechstrom KS oder Stromfluss erfasst werden, das heißt im Inneren des Isolierstoffgehäuses 101, ohne dass dieTo avoid moisture, dirt and/or dust and their harmful effects. Thus, for example, an ingress of water into the insulating material 101 on the opposite side of the plug-in section 102 and a resulting leakage current KS or current flow can be detected, that is, inside the insulating material 101, without the
Überwachungseinheit 130 selbst beschädigt oder in ihrer Funktion beeinträchtigt wird.Monitoring unit 130 itself is damaged or impaired in its function.
Nachdem das erste Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 Zugang zu demAfter the first sensor element 121 and the second sensor element 122 access to the
Steckabschnitt 102 haben, kann ferner auch ein Kriechstrom KS im Bereich des Steckabschnitts 102, welcher von dem ersten Kontaktelement 111 und/oder dem zweiten Kontaktelement 112 ausgeht, erfasst und von der Überwachungseinheit 130 ausgewertet werden.plug-in section 102, a leakage current KS in the area of the plug-in section 102, which originates from the first contact element 111 and/or the second contact element 112, can also be detected and evaluated by the monitoring unit 130.
Zur Auswertung eines erfassten Kriechstroms KS umfasst die Überwachungseinheit 130 einTo evaluate a detected leakage current KS, the monitoring unit 130 includes a
Strommesselement 131, vorzugsweise einen Strommesser in Form eines Hall-Sondenelements 131.Current measuring element 131, preferably a current meter in the form of a Hall probe element 131.
Das Hall-Sondenelement 131 ist vorzugsweise konfiguriert, eine Stromstärke bei dem erfasstenThe Hall probe element 131 is preferably configured to provide a current level at which it is sensed
Kriechstrom KR zu messen. Es ist môglich, dass abgesehen von einem Hall-Sondenelement 131 auch andere Arten oder Ausbildungen von Stromsensorelementen verwendet werden oder umfasst sein kônnen, welche konfiguriert sind, zumindest eine Stromstärke bei dem erfassten Kriechstrom KR zu messen.to measure leakage current KR. It is possible that, apart from a Hall probe element 131, other types or configurations of current sensor elements configured to measure at least a current magnitude at the detected leakage current KR can also be used or included.
Ferner umfasst die Überwachungseinheit 130 vorzugsweise ein Vergleichselement 132 vorzugsweise in Form eines Strommessverstärkers 132, welcher ein Shunt-Widerstandelement aufweist und konfiguriert ist, zumindest den erfassten Kriechstrom KR, das heißt die durch das Hall-Furthermore, the monitoring unit 130 preferably includes a comparison element 132, preferably in the form of a current measuring amplifier 132, which has a shunt resistance element and is configured to at least detect the leakage current KR, i.e. the
Sondenelement 131 gemessene Stromstärke des Kriechstroms KS mit einem vorbestimmten oder mit einem vordefinierten Referenzstrom zu vergleichen und zumindest eine Abschaltung derTo compare probe element 131 measured current of the leakage current KS with a predetermined or with a predefined reference current and at least one shutdown of
Übertragung elektrischer Energie durch den Steckverbinder 100 über das erste und das zweiteTransmission of electrical energy through the connector 100 via the first and the second
Kontaktelement 111, 112 zu initialisieren, vorzugsweise über ein Kommunikationselement 133 derTo initialize contact element 111, 112, preferably via a communication element 133 of
Überwachungseinheit 130. Das Kommunikationselement 133 ist konfiguriert,Monitoring unit 130. The communication element 133 is configured
Kommunikationssignale mit einer Ladesäule und/oder mit einem Elektrofahrzeug im Zuge einesCommunication signals with a charging station and/or with an electric vehicle in the course of a
Ladevorgangs zu übermitteln und zu empfangen. Mit anderen Worten ist das LU501224transmit and receive charging. In other words, this is LU501224
Kommunikationselement 133 konfiguriert, Signale zu erzeugen und an eine Ladesäule zur entsprechenden Ansteuerung und/oder an ein Elektrofahrzeug im Zuge eines Ladevorgangs zu übertragen. Das Kommunikationselement 133 ist ferner auch konfiguriert, entsprechende Signale von einer Ladesäule, das heißt einer Steuereinheit einer Ladesäule, und/oder von einemCommunication element 133 configured to generate signals and to transmit to a charging station for appropriate control and / or to an electric vehicle during a charging process. The communication element 133 is also configured to receive corresponding signals from a charging station, ie a control unit of a charging station, and/or from a
Elektrofahrzeug, das heißt einem Ladesteuergerät eines Elektrofahrzeugs zu empfangen. Somit kann vorzugsweise über das Kontaktelement 114 als Pilotkontakt auch einem Elektrofahrzeug imElectric vehicle, that is to receive a charging controller of an electric vehicle. Thus, preferably via the contact element 114 as a pilot contact in an electric vehicle
Zuge eines Ladevorgangs eine Information über einen kritischen Betriebszustand desIn the course of a loading process, information about a critical operating state of the
Steckverbinders 100 übermittelt werden. Eine Steuerung des Elektrofahrzeugs kann sodann ebenfalls eine Abschaltung der Übertragung elektrischer Energie initialisieren.Connector 100 are transmitted. A controller of the electric vehicle can then also initiate a shutdown of the transmission of electrical energy.
Figur 2A zeigt in einer Frontansicht ein Steckgesicht 203 mit einem Steckabschnitt 202 einesFigure 2A shows a front view of a mating face 203 with a mating portion 202 of a
Ausführungsbeispiels des Steckverbinders 200 gemäß der vorliegenden Erfindung alsEmbodiment of the connector 200 according to the present invention as
Ladesteckdose.charging socket.
Neben der Konfiguration und/oder Ausbildung als Ladestecker 100 kann der Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung auch als Ladesteckdose 200 konfiguriert und/oder ausgebildet sein. Mit dem Steckverbinder als Ladestecker 100 und dem Steckverbinder als Ladesteckdose200 kann eineIn addition to being configured and/or designed as a charging plug 100, the connector according to the present invention can also be configured and/or designed as a charging socket 200. With the connector as a charging connector 100 and the connector as a charging socket 200, a
Steckverbindung im Wesentlichen in der Steckrichtung X ausgebildet werden, um elektrischePlug connection are formed essentially in the plug-in direction X to electrical
Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen. Dies ist anschaulich schematisch in Figur 3 dargestellt.To transmit energy and / or electrical signals. This is clearly shown schematically in FIG.
Der Steckverbinder 200 weist als Ladesteckdose hinsichtlich der anhand der Figuren 1A und 1B oben beschriebenen Komponenten und Elemente des Steckverbinders 100 im Wesentlichen identische Komponenten und Elemente und/oder Komponenten und Elemente mit zumindest identischer Funktion auf. Mit anderen Worten bildet der Steckverbinder 200 einenThe plug connector 200, as a charging socket, has essentially identical components and elements and/or components and elements with at least identical function with respect to the components and elements of the plug connector 100 described above with reference to FIGS. 1A and 1B. In other words, the connector 200 forms a
Gegensteckverbinder zum Steckverbinder 100.Mating connector to connector 100.
Demnach ist das Steckgesicht 203 mit dem Steckabschnitt 202 Bestandteil des Isolierstoffgehäuses 201 des Steckverbinders 200. Das Isolierstoffgehäuse 201 des Steckverbinders 200 kann beispielsweise nach dem identischen Verfahren hergestellt sein wie das Isolierstoffgehäuse 101 desAccordingly, the mating face 203 with the mating section 202 is part of the insulating material housing 201 of the connector 200. The insulating material housing 201 of the connector 200 can be produced, for example, by the same method as the insulating material housing 101 of the
Steckverbinders 100. Der Steckverbinder 200 ist als Ladesteckdose zu dem Steckverbinder 100 alsConnector 100. The connector 200 is as a charging socket to the connector 100 as
Ladestecker hinsichtlich geometrischer Abmessungen mehr oder weniger komplementär ausgebildet und umfasst in dem Steckabschnitt 202 ein erstes Kontaktelement 211 und ein zweitesCharging connector designed more or less complementary in terms of geometric dimensions and includes in the plug-in section 202, a first contact element 211 and a second
Kontaktelement 212 zur Übertragung elektrischer Energie. Das erste Kontaktelement 211 und das zweite Kontaktelement 212 sind als Lastkontaktelemente voneinander beabstandet angeordnet LU501224 und zur Bildung einer Steckverbindung mit den Kontaktelementen 111 und 112 des Steckverbinders 100 konfiguriert. Die Kontaktelemente 211 und 212 sind hierbei komplementär zu denContact element 212 for the transmission of electrical energy. The first contact element 211 and the second contact element 212 are arranged spaced apart from one another as load contact elements and are configured to form a plug connection with the contact elements 111 and 112 of the connector 100 . The contact elements 211 and 212 are in this case complementary to the
Kontaktelementen 111 und 112 im Wesentlichen stiftfôrmig ausgebildet.Contact elements 111 and 112 are essentially pin-shaped.
Ferner umfasst der Steckverbinder 200 das Kontaktelement 213 als Schutzkontaktelement (so genanntes PE-Kontaktelement), das Kontaktelement 214 als Pilotkontakt (Control Pilot/CP) und dasFurthermore, the connector 200 includes the contact element 213 as a protective contact element (so-called PE contact element), the contact element 214 as a pilot contact (Control Pilot/CP) and the
Kontaktelement 215 als Proximity-Schalter (Proximity Pilot/PP). Die Kontaktelemente 213 bis 215 sind bei Ausbildung einer Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder als Ladestecker 100 und dem Steckverbinder als Ladesteckdose 200 im Wesentlichen in der Steckrichtung X einander zugeordnet und kontaktieren miteinander, um die entsprechenden Kommunikationsfunktionen zwischen einer Ladesäule und einem Elektrofahrzeug im Zuge eines Ladevorgangs bereitzustellen.Contact element 215 as a proximity switch (Proximity Pilot/PP). The contact elements 213 to 215 are associated with each other when a plug-in connection is formed between the plug connector as charging plug 100 and the plug connector as charging socket 200 essentially in the plug-in direction X and make contact with one another in order to provide the corresponding communication functions between a charging station and an electric vehicle during the course of a charging process.
Zwischen dem ersten Kontaktelement 211 und dem zweiten Kontaktelement 212 kann sich bei entsprechenden Umgebungsbedingungen ein Kriechstrom KS einstellen, was nachfolgend anhand der Figur 2B näher beschrieben wird.Under appropriate ambient conditions, a leakage current KS can set in between the first contact element 211 and the second contact element 212, which is described in more detail below with reference to FIG. 2B.
Figur 2B zeigt den Steckverbinder 200 aus Figur 2A in einer schematischen Darstellung.FIG. 2B shows the connector 200 from FIG. 2A in a schematic representation.
Ein erstes Sensorelement 221 und ein zweites Sensorelement 222 sind derart ausgebildet und zwischen dem ersten Kontaktelement 211 und dem zweiten Kontaktelement 212 in einemA first sensor element 221 and a second sensor element 222 are designed in such a way and between the first contact element 211 and the second contact element 212 in one
Wandabschnitt 204 des Isolierstoffgehäuses 201, welcher vorzugsweise ein mittlerer oder zentralerWall portion 204 of the insulating material 201, which is preferably a middle or central
Wandabschnitt des Steckabschnitts 202 ist, zumindest abschnittsweise integriert, und zwar derart, dass der Wandabschnitt 204 und das erste Sensorelement 221 und das zweite Sensorelement 222 eine im Wesentlichen ebene Stirnflache 205 bilden. Das erste Sensorelement 221 ist ferner zu dem zweiten Sensorelement 222 beabstandet angeordnet. Die im Wesentlichen ebene Stirnflache 205 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Steckrichtung X ausgerichtet und/oder angeordnet.The wall section of the plug-in section 202 is integrated, at least in sections, in such a way that the wall section 204 and the first sensor element 221 and the second sensor element 222 form a substantially flat end face 205 . The first sensor element 221 is also arranged at a distance from the second sensor element 222 . The essentially flat end face 205 is aligned and/or arranged essentially perpendicularly to the insertion direction X.
Vorzugsweise begrenzt die im Wesentlichen ebene Stirnfläche 205 den Steckabschnitt 202 in derPreferably, the substantially flat end face 205 limits the plug-in section 202 in the
Steckrichtung X. Der Wandabschnitt 104 bildet außerhalb des Steckabschnitts 202, das heißt imPlug-in direction X. The wall section 104 forms outside of the plug-in section 202, ie in the
Inneren des Isolierstoffgehäuses 201 des Steckverbinders 200 die Stirnfläche 206.Inside the insulating material housing 201 of the connector 200, the end face 206.
Wie aus der Darstellung in Figur 2B hervorgeht, erstrecken sich das erste Sensorelement 221 und das zweite Sensorelement 222 durch den Wandabschnitt 204 hindurch zu den entsprechendenAs can be seen from the illustration in FIG. 2B, the first sensor element 221 and the second sensor element 222 extend through the wall section 204 to the corresponding ones
Stirnflächen 205 und 206. Mit den Sensorelementen 221 und 222 ist es môglich, einen weiterenend faces 205 and 206. With the sensor elements 221 and 222 it is possible to add another
Kriechstrom KS im Inneren des Steckverbinders 200, das heißt innerhalb des IsolierstoffgehäusesLeakage current KS inside the connector 200, that is, within the insulating housing
201 des Steckverbinders 200 als Ladesteckdose zu erfassen. Die Erfassung und Auswertung LU501224 geschieht analog zu dem Steckverbinder 100 mithilfe einer Überwachungseinheit 230. DieTo detect 201 of the connector 200 as a charging socket. The detection and evaluation LU501224 takes place analogously to the connector 100 using a monitoring unit 230. The
Überwachungseinheit 230 ist zu der Überwachungseinheit 130 in Figur 1B vorzugsweise identisch konfiguriert und/oder ausgebildet, und umfasst ein Strommesselement in Form eines Hall-Monitoring unit 230 is preferably configured and/or designed identically to monitoring unit 130 in FIG. 1B, and includes a current measuring element in the form of a Hall
Sondenelements 231, ein Vergleichselement 232 in Form eines Strommessverstärkers und einProbe element 231, a comparison element 232 in the form of a current sense amplifier and a
Kommunikationselement 233.Communication element 233.
Ferner ergibt sich aus Figur 2B, dass sich bei Vorhandensein eines elektrisch leitenden Mediums M, wie beispielsweise Wasser, im Steckabschnitt 202 (hier im Bereich des ersten Kontaktelements 211 dargestellt), ein entsprechender Kriechstrom KS einstellen und zumindest mit dem ersten2B also shows that when an electrically conductive medium M, such as water, is present in the plug-in section 202 (shown here in the area of the first contact element 211), a corresponding leakage current KS occurs and at least with the first
Sensorelement 221 erfasst werden kann, welcher analog obiger Beschreibung ausgewertet und beispielsweise über das Kommunikationselement 233 in Form entsprechender Signale an eineSensor element 221 can be detected, which is evaluated analogously to the above description and, for example, via the communication element 233 in the form of corresponding signals to a
Ladesäule und/oder an eine Elektrofahrzeug weitergegeben werden kann.Charging station and / or can be passed on to an electric vehicle.
Um in dem Steckabschnitt 202 des als Ladesteckdose ausgebildeten Steckverbinders 200 befindliches Medium M, welches häufig ein elektrisch leitendes Medium M sein kann, aus demTo in the plug-in section 202 of the designed as a charging socket connector 200 located medium M, which can often be an electrically conductive medium M, from which
Steckabschnitt 202 zu entfernen, kann der Steckverbinder 200 darüber hinaus ein erstesTo remove plug-in section 202, the connector 200 can also be a first
Abführelement 241 und vorzugsweise ein zweites Abführelement 242 aufweisen.Have discharge element 241 and preferably a second discharge element 242.
Das erste Abführelement 241 und das zweite Abführelement 242 kann beispielsweise jeweils alsThe first discharge element 241 and the second discharge element 242 can, for example, each as a
Kanal oder jeweils als Schlauch ausgebildet sein. Das erste Abführelement 241 ist dem erstenChannel or be designed as a hose. The first discharge element 241 is the first
Kontaktelement 211 zugeordnet und das zweite Abführelement 242 ist dem zweitenContact element 211 associated and the second discharge element 242 is the second
Kontaktelement 212 zugeordnet und dient zur Entleerung des Steckabschnitts 202 von entsprechenden Medium M.Associated with contact element 212 and serves to empty the plug-in section 202 of the corresponding medium M.
Figur 3 zeigt eine Anordnung 300 zur Ausbildung einer Steckverbindung, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen. Die Anordnung 300 umfasst hierzu den Steckverbinder 100 aus den Figuren 1A und 1B, welcher als Ladestecker ausgebildet ist, und den Steckverbinder 200 aus den Figuren 2A und 2B, welcher als Ladesteckdose ausgebildet ist. Der Steckverbinder 100 und der Steckverbinder 200 bilden als erster und zweiter Steckverbinder 100, 200 im Wesentlichen in der Steckrichtung X eine Steckverbindung aus. Bei Ausbildung der Steckverbindung kontaktiert das erste Sensorelement 121 des Steckverbinders 100 das erste Sensorelement 221 desFIG. 3 shows an arrangement 300 for forming a plug connection in order to transmit electrical energy and/or electrical signals. For this purpose, the arrangement 300 comprises the connector 100 from FIGS. 1A and 1B, which is designed as a charging connector, and the connector 200 from FIGS. 2A and 2B, which is designed as a charging socket. The plug-in connector 100 and the plug-in connector 200 form a plug-in connection as the first and second plug-in connector 100, 200 essentially in the plug-in direction X. When the plug connection is formed, first sensor element 121 of plug connector 100 makes contact with first sensor element 221 of
Steckverbinders 200, vorzugsweise über ein Federelement 301. Das Federelement 301 kann beispielsweise mit dem ersten Sensorelement 121 des Steckverbinders 100 oder mit dem erstenConnector 200, preferably via a spring element 301. The spring element 301 can, for example, with the first sensor element 121 of the connector 100 or with the first
Sensorelement 221 des Steckverbinders 200 verbunden sein. Dadurch kann beispielsweise eineSensor element 221 of the connector 200 may be connected. This allows, for example, a
Erfassung von Kriechströmen KS (in Figur 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt) LU501224 entweder durch den Steckverbinder 100 oder durch den Steckverbinder 200 und somit durch einen einzigen Steckverbinder 100, 200 erfolgen.Detection of leakage currents KS (not shown in Figure 3 for reasons of clarity) LU501224 either through the connector 100 or through the connector 200 and thus through a single connector 100, 200.
Figur 4 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Steckverbinders 100 aus den Figuren 1A und 1B mit derFigure 4 shows an equivalent circuit diagram of a connector 100 from Figures 1A and 1B with the
Überwachungseinheit 130, wobei der Steckverbinder 100 vorzugsweise unter anderem zurMonitoring unit 130, wherein the connector 100 is preferably used, inter alia, for
Erkennung des Eintritts eines elektrisch leitenden Mediums M in dem Steckabschnitt 102 oder in das Innere des Isolierstoffgehäuses 101 über die Erfassung eines Kriechstroms KS konfiguriert ist.Detection of the entry of an electrically conductive medium M is configured in the plug-in section 102 or in the interior of the insulating housing 101 by detecting a leakage current KS.
Figur 4 zeigt die Spannungsverhältnisse mit den Teilspannungen U1, U2 und U2 zwischen den beiden Kontaktelementen 111 und 112 und den beiden Sensorelementen 121 und 122 entlang derFigure 4 shows the voltage ratios with the partial voltages U1, U2 and U2 between the two contact elements 111 and 112 and the two sensor elements 121 and 122 along the
Kriechstrecke des Kriechstroms KS, welche durch die Teilabstände D1, D2 und D3 repräsentiert werden. D2 charakterisiert den Teilabstand als resultierenden geometrischen zwischen dem erstenCreepage distance of the leakage current KS, which are represented by the partial distances D1, D2 and D3. D2 characterizes the partial distance as the resulting geometric between the first
Sensorelement 121 und dem zweiten Sensorelement 122. Die Teilspannungen U1, U2 und U3 ergeben in ihrer Summe eine Gesamtspannung UG zwischen dem ersten und dem zweitenSensor element 121 and the second sensor element 122. The sum of the partial voltages U1, U2 and U3 results in a total voltage UG between the first and the second
Kontaktelement 111, 112.Contact element 111, 112.
Der Widerstand des Isolierstoffs zwischen dem ersten Kontaktelement 111 und dem erstenThe resistance of the insulating material between the first contact element 111 and the first
Sensorelement 121, sowie zwischen dem zweiten Kontaktelement 112 und dem zweiten — Sensorelement 122 wird jeweils durch einen Widerstand R_I symbolisiert. Je nachdem, welchenSensor element 121, as well as between the second contact element 112 and the second - sensor element 122 is symbolized by a resistor R_I. Depending on which one
Bedingungen der Steckverbinder 100 ausgesetzt ist, verändern sich die Widerstande R_! entsprechend und werden geringer, was zur Ausbildung von Kriechstrômen KS entlang derConditions of the connector 100 is exposed to change the resistances R_! accordingly and become smaller, leading to the formation of leakage currents KS along the
Oberfläche von Isolierstoff des Isolierstoffgehäuses 101 führt. Die Werte der Widerstände R_! können beispielsweise im Normalfall, das heißt wenn sich keine Kriechstrôme KS ausbilden, mehr als 10 MOhm betragen.Surface of the insulating material of the insulating material housing 101 leads. The values of the resistors R_! can, for example, be more than 10 MOhm in the normal case, that is to say when no leakage currents KS form.
Der zwischen dem ersten Sensorelement 121 und dem zweiten Sensorelement 122 vorhandeneThe one existing between the first sensor element 121 and the second sensor element 122
Widerstand R_12 ist aufgrund der elektrischen Verbindung miteinander im Bereich derResistor R_12 is due to the electrical connection with each other in the area of
Überwachungseinheit 130 sehr gering. Somit ist die elektrische Spannung U2 zwischen dem erstenMonitoring unit 130 very low. Thus, the electrical voltage U2 between the first
Sensorelement 121 und dem zweiten Sensorelement 122 sehr niedrig, beispielsweise kleiner als 1V.Sensor element 121 and the second sensor element 122 very low, for example less than 1V.
Durch eine fortwährende Überwachung des Stroms an dem ersten Sensorelement 121 und/oder an dem zweiten Sensorelement 122, vor allem dann, wenn kein Ladevorgang stattfindet, das heißt eine elektrische Spannung zwar bereits anliegt, aber der Ladevorgang noch nicht gestartet wurde,By continuously monitoring the current at the first sensor element 121 and/or at the second sensor element 122, especially when no charging process is taking place, i.e. an electrical voltage is already present but the charging process has not yet started,
kann mit einer Änderung, das heißt Zunahme ein sich langsam andeutender Isolationsfehler oder LU501224 eine sich langsam andeutende Isolationsschwäche des Isolierstoffs erkannt werden, vorzugsweise durch die Überwachungseinheit 130.with a change, i.e. an increase in an insulation fault that is slowly becoming apparent or an insulation weakness in the insulating material that is slowly becoming apparent, LU501224 can be detected, preferably by the monitoring unit 130.
Die Uberwachungseinheit 130 und vorzugsweise das Vergleichselement 132 derThe monitoring unit 130 and preferably the comparison element 132 of
Überwachungseinheit 130 ist konfiguriert, ein Überschreiten eines gemessenen Stroms, vorzugsweise einer durch das Strommesselement 131 gemessenen Stromstärke an dem erstenMonitoring unit 130 is configured, exceeding a measured current, preferably a current measured by the current measuring element 131 current at the first
Sensorelement 121 und/oder dem zweiten Sensorelement 122, in Bezug auf einen Referenzstrom zu erkennen und vorzugsweise zumindest eine Abschaltung der Übertragung elektrischer Energie zu initialisieren, sobald ein erfasster Kriechstrom KS den Referenzstrom überschreitet.Sensor element 121 and / or the second sensor element 122 to detect in relation to a reference current and preferably to initialize at least one shutdown of the transmission of electrical energy as soon as a detected leakage current KS exceeds the reference current.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Vorzugsweise beansprucht die vorliegende Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale derThe present invention is not limited to the embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the idea of the invention and therefore fall within the scope of protection. Preferably, the present invention also claims protection for the subject matter and features of
Unteranspriiche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.Subclaims independent of the claims referred to.
Bezugszeichenliste LU501224 100 Steckverbinder 101 Isolierstoffgehäuse 102 SteckabschnittLIST OF REFERENCE NUMBERS LU501224 100 connector 101 insulating material housing 102 plug-in section
103 Steckgesicht 104 Wandabschnitt 105 Stirnflache 106 Stirnflache103 mating face 104 wall section 105 end face 106 end face
107 Isolierstoffhiilse 108 Isolierstoffhiilse 111 Kontaktelement (Lastkontaktelement) 112 Kontaktelement (Lastkontaktelement) 113 Kontaktelement107 insulating sleeve 108 insulating sleeve 111 contact element (load contact element) 112 contact element (load contact element) 113 contact element
114 Kontaktelement 115 Kontaktelement 121 Sensorelement 122 Sensorelement 130 Uberwachungseinheit114 contact element 115 contact element 121 sensor element 122 sensor element 130 monitoring unit
131 Strommesselement/Hall-Sondenelement 132 Vergleichselement/Strommessverstärker 133 Kommunikationselement 200 Steckverbinder 201 Isolierstoffgehäuse131 current sensing element/Hall probe element 132 comparison element/current sense amplifier 133 communication element 200 connector 201 insulating housing
202 Steckabschnitt 203 Steckgesicht 204 Wandabschnitt 205 Stirnfläche 206 Stirnfläche202 plug-in section 203 plug-in face 204 wall section 205 end face 206 end face
211 Kontaktelement (Lastkontaktelement) 212 Kontaktelement (Lastkontaktelement) 213 Kontaktelement 214 Kontaktelement 215 Kontaktelement211 contact element (load contact element) 212 contact element (load contact element) 213 contact element 214 contact element 215 contact element
221 Sensorelement LU501224 222 Sensorelement 230 — Überwachungseinheit 231 Strommesselement/Hall-Sondenelement 232 Vergleichselement/Strommessverstärker 233 Kommunikationselement 241 Abführelement 242 Abfihrelement 300 Anordnung 301 Federelement221 sensor element LU501224 222 sensor element 230 — monitoring unit 231 current measuring element/Hall probe element 232 comparison element/current sense amplifier 233 communication element 241 dissipation element 242 dissipation element 300 arrangement 301 spring element
D AbstandD distance
D1 TeilabstandD1 part distance
D2 TeilabstandD2 part distance
D3 TeilabstandD3 part distance
KS KriechstromKS leakage current
M MediumM medium
U1 TeilspannungU1 partial voltage
U2 TeilspannungU2 partial voltage
U3 TeilspannungU3 partial voltage
UG GesamtspannungUG total voltage
R_I WiderstandR_I resistance
R_12 WiderstandR_12 resistor
X Steckrichtung * ok kkX plug-in direction * ok kk
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Effective date: 20230710 |