WO2019223947A1 - Schutzerdungs- und kühlsystem für einen ladestecker, ladestecker und ladestation zur abgabe elektrischer energie an einen empfänger elektrischer energie - Google Patents

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protective
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Definitions

  • Protective earthing and cooling system for a charging plug, charging plug and charging station for delivering electrical energy to a receiver of electrical energy
  • the present invention relates to a protective earthing and cooling system for a charging plug. Furthermore, the present invention relates to a charging connector for coupling with a corres dierenden connecting device and for transmitting electrical energy shear. Furthermore, the present invention relates to a charging station for delivering electrical energy to a receiver of electrical energy.
  • Charging plugs for electrically driven vehicles are known from the prior art, which are designed for connection to a cor responding, designed as a socket, connection device.
  • power contacts are arranged, each having a first connection area and a second connection area.
  • the first terminal portion is formed out as a female contact and suitable for electrical connection with a contact pin, wherein the contact pin is electrically connected to an electrical energy receiver, for example, a battery of a vehicle.
  • the second connection region of the power contact is for galvanic connection to an electrical energy source, for example a charging station, or generally made up with an electrical supply network.
  • the second connection region can be permanently connected to a charging line.
  • the power contact designed as a power plug contact Due to a charging current flowing through the power contact, the power contact designed as a power plug contact inevitably heats up due to ohmic current heat losses.
  • the heating of the power contact is limited to a limit temperature increase.
  • the limit temperature increase is limited to 50K. This, in turn, leads to a maximum charging current of up to 200 A continuous load for largely standardized connector geometries.
  • a cooling system is integrated into the charging connector.
  • a cooling system can dissipate the heat generated during operation in the charging connector.
  • the cooling system provided in the charging plug can actively cool the charging plug, for example, and conduct the heat from the charging plug, inter alia, by means of a coolant.
  • Contact contacts for the purpose of heat exchange in contact Küh l sensible is provided for dissipating heat generated in the charging connector. Due to the standardized connector geometries and the required for operating a charging connector hand hab ein the space available in a charging connector for such cooling systems space is limited.
  • a protective conductor system is set up, in which a plug in the charging arranged protective conductor contact ensures that in case of failure on the Schufzleiterutton a secure He can make training.
  • a protective conductor contact or PE contact or ground contact element called vorgese hen, which on the one hand through the charging plug housing extending wiring with a arranged in the charging cable protective conductor or neutral conductor is electrically contacted or galvanically connected.
  • the protective conductor contact is also still at least partially electrically / galvanically connected to the cooling device.
  • the Schutzleiterkon tact provides its direct, direct connection to the protection or neutral so that the required grounding of the charging connector.
  • the present invention has for its object to provide compactzufu a Schufzerdungs- and cooling system for a charging connector that allows increased charging currents at a limited heating, thus therefore increased current carrying capacity has, and at the same time allows a more compact and safer design of the charging connector.
  • the present invention seeks to provide a charging connector, by means of the increased charge transferable, without the charging connector überffle larly heated, and having a more compact and safer design and thus improved reliability in terms of handling and Be.
  • the present invention is also based on the object to provide a charging station for delivering electrical energy to a receiver of electrical energy, by means of the increased peak charging currents are transferable, and also allows easier operation and increased operational safety unit.
  • This object is achieved by a charging station with the features of claim 15.
  • a Schufzerdungs- and cooling system for a charging connector comprising at least one Schutzleiterkon contact for galvanic connection to a protective conductor, and at least one cooling device for dissipating heat generated in the charging connector, wherein the cooling device with the Protective conductor contact is at least partially galvanically connected.
  • the Schut- zerdungs- and cooling system is characterized in that the cooling device has a protective conductor connection for at least partially galvanic connection with the protective conductor as by the fact that the protective conductor contact, the cooling device and the protective conductor terminal are arranged such that the protective conductor contact by means of the cooling device the protective conductor connection is galvanically connected.
  • the cooling device is thus inte grated into the protective conductor system and the connection of the Schufzleiter toasts to the protection ladder system is done by connecting to the protective conductor thus only with the help of this cooling device.
  • the galvanic connection between the protective conductor contact and the protective conductor connection and thus ultimately to the protective conductor is thereby realized.
  • the cooling device is arranged between the protective conductor contact and the protective conductor connection and connects them to one another. A direct, direct galvanic connection between the protective conductor contact and the protective conductor therefore does not exist.
  • the cooling device thus provides the galvani cal connection between the PE contact and the attached to be connected protective conductor forth, via the intended protective conductor connection, which also eliminates additional wiring between protective conductor and PE contact.
  • a protective earth contact Under a protective earth contact is therefore to be understood as a ground contact.
  • the protective power contact is thus provided for grounding the protective earthing and cooling system or thus for grounding the charging plug.
  • the protective conductor contact can also be referred to as a PE contact or as a ground contact element who the.
  • a galvanic or electrical connection is a connection to understand that allows it to flow when operating the system or the charging plug, an electric current through the galvanically connected components or who can transfer the.
  • a cooling device Under a cooling device is a device that can passively and / or actively, for example, by seeing a coolant circuit with a liquid or gaseous coolant that can dissipate generated during operation in the system heat.
  • the protective conductor connection or even neutral connection of the cooling system serves to connect a protective conductor or neutral conductor to this protective conductor connection.
  • the protective conductor connection is adapted to the corresponding protective conductor to be connected, which can be carried out regularly with cross sections of 25 mm 2 to 50 mm 2 .
  • the protective conductor contact, the cooling device and the protective conductor connection are arranged in such a way that the protective conductor contact is first galvanically connected to the protective conductor connection by means of the cooling device provides the protective conductor system required for safety during operation of the charging connector.
  • a corresponding plug connector formed from the protective conductor system we are then provided by the connection of the protective conductor to the protective conductor connection, so that the protective conductor to the protective conductor to be connected from the connected to the protective conductor connection, thereby at least partially connected to the cooling device and thereby electrically connected to the protective conductor contact.
  • the protective conductor terminal, the cooling device, the Schutzleiteran circuit and the protective conductor connected in series with each other at least partially galvanically connected.
  • the cooling device is therefore a necessary component of the protective conductor system.
  • the galvanic connection of the protective conductor contact with the protective conductor is only realized by the cooling device.
  • the number of components required to Be the cooling function and the realization of the protection ladder system is reduced or they are space-saving, so that the invention protective earthing and cooling systems requires less space and thus better hand hables a charging plug by a smaller size allows. Also, the required space in vehicles for a charging plug or a corresponding La is desteckverbinder reduced.
  • the cooling device by its at least partially galvanic connection on the one hand with the protection conductor contact and on the other hand with the protective conductor connection and thus ultimately with the protective conductor only ensures that the protective conductor contact and the protective conductor terminal and thus the protective conductor with each other galvanically are connected. Accordingly, without the cooling device, there would be no galvanic connection between the protective conductor contact and the protective conductor.
  • the fact that parts of the cooling device do not participate in this galvanic connection is unimportant for the present invention and is expressed by the fact that this connection is described as at least partially galvanic connection.
  • the cooling device can also serve the cooling of the Lei line contacts and dissipate the resulting heat in the charging plug from the charging connector, without even be in direct contact in the sense of a galvanic connection with the Lei line contacts.
  • the cooling device is designed as a fluid-cooled cooling body.
  • it can be in the cooling system to an actively cooled system, for example, using egg nes the heat sink flowing coolant.
  • the cooling device can therefore be actively cooled by flowing a coolant flow through the heat sink.
  • the heat sink may comprise a metal or be made of a metal, so that by a cooling circuit in the heat sink, for example, the heat generated by the power contact in the charging plug heat is dissipated particularly effectively, so that simultane- ously the temperature of the power contact is effectively reduced.
  • cooling fluid both liquid and gaseous
  • nitrogen can also be used as the cooling fluid.
  • compressed air is used as the cooling fluid, which is to be understood under compressed air pressurized breathing air.
  • the coolant dissipates the heat generated during operation of the system.
  • the cooling device is essentially a heat sink.
  • the he testified during operation in the system he heat can be particularly well removed via the heat sink from the system, and optionally further transmitted to a coolant, are.
  • the system thus contributes to the fact that higher charging currents can be transmitted in a charging plug, thus providing a system of increased current carrying capacity and, at the same time, a compact size.
  • metal for example, aluminum, die cast aluminum, copper, brass, iron, steel or alloys of these metals can be used.
  • the protective conductor contact for at least partial galvanic connection with the cooling device on a front side of the cooling device may be connected directly to the cooling device. This ensures a compact and secure arrangement of the protective earthing and cooling system in a charging plug. There are no other components for connecting the protective conductor contact with the cooling device not agile.
  • a front side of the cooling device is the side to ver stand, which faces away in the assembled state of the charging plug of the charging line or the charging or power supply cable or is arranged opposite.
  • the front of thedeeinrich device is accordingly in the assembled state of the charging plug also assigned to a front side of the entire charging plug, wherein the front side of the charging plug is the side through which the charging plug is coupled with a corresponding connection device Ver. Due to the fact that the cooling device has a protective conductor contact mounted on its front side, a compact design of the protective and cooling system, and thus of the charging plug, which is particularly advantageous for the given narrow installation space, is achieved.
  • the ge of the front side of the charging plug opposite side may also be referred to as the cable end of the Ladestecker. Accordingly, the front side of the cooling device opposite side can also be referred to as cremesei term end of the cooling device.
  • the protective conductor contact can be screwed into the front side of the cooling device.
  • the protective conductor connection can be connected to the cooling device by means of a screw connection.
  • a screw connection ensures a secure integration of the cooling device in the protective conductor system.
  • a safe earth-proofing and cooling system and thus a charging plug of increased safety are achieved.
  • the protective conductor connection can be designed in the form of a cable ring shoe.
  • the cable ring shoe can for this purpose preferably a substantially annular conductor portion for enclosing and for receiving the protective conductor and a flat formed connecting section for connection to the cooling device.
  • the flat-shaped connecting portion can be connected by means of the screw to the cooling device and the protective conductor by crimping in annularnatiab cut be connected to the cable ring shoe.
  • the protective conductor in the cable ring shoe, in particular in the ring-shaped conductor section be inserted and crimped.
  • the protective conductor connection can be arranged on a cable-side end section of the cooling device facing away from a front side of the cooling device.
  • the cable-side end portion of thedeeinrich device can be angled with respect to a plug-in direction defined by the protective conductor contact. This achieves a protective earthing and cooling system and thus a charging plug of a structure that is easier to handle.
  • the plugging direction runs regularly parallel to one through the power contact / the power contacts defined direction or parallel to a clock by the Schutzleiterkon defined direction. This also means that the plug Rich tion perpendicular to the front of the charging plug or a front contact side of the charging plug housing or perpendicular to the front of the cooling device.
  • the charging cable or supply cable connected at the cable end of a charging connector may extend downward following the weight force, for example towards the floor in the case of a charging cable attached to a charging station.
  • a charging connector which may also comprise the protective conductor
  • the cable-side end portion of the cooling device is angled relative to the plugging direction, in particular down, the corresponding protective earthing and cooling system or the corresponding charging plug is improved in terms of handling and safety.
  • the charging or supply cable can thereby connect directly to the cable end section and it will be unnecessary guides of conductors, for example, the protective conductor, up to the corresponding connections to the charging connector, such as the protective earth connection, avoided. In this way, a respect both the size and in terms of reliability improved protective earthing and cooling system is achieved.
  • the protective earth and cooling system itself may of course also have more than one protective conductor contact for galvanic connection to a protective conductor and / or more than one cooling device for dissipating heat generated in the charging connector.
  • the heat generated in the system or in the charging plug can be dissipated more effectively or targeted ter.
  • Multiple protective conductor contacts can be realized by means of several protective conductor contacts.
  • at least one is Protective earth contact as described by its at least partially galvanic connection to the cooling device via the protective conductor connection in the first electrically connected to the protection conductor and not directly connected to this protective conductor itself galvanically.
  • a charging connector for coupling with a corres dierenden connecting device and for transmitting electrical shear energy comprising at least one power contact with a first connection region for electrical connection to an electrical energy receiver and with a galvanically connected to a charging line second Terminal area
  • the charging connector characterized in that it has at least one arranged in a charging connector housing, described above Schutzerdungs- and cooling system, wherein the protective conductor terminal of the cooling device is galvanically connected to a protective conductor.
  • the charging plug may also have two or more arranged in the charging connector housing power contacts, each having a first connection area for electrical connection Ver with an electrical energy receiver and a galvanically connected to a charging line second Anschlußbe have rich.
  • the power contact can also be referred to as an electrical connection body.
  • the charging line or charging cables can be part of a charging cable or supply cable.
  • the first connection area can be galvanically connected to a plug-in contact.
  • the first terminal portion is formed as a con tact pin.
  • the first connection area of the power contact / the power contacts can also be used as a front connection area or front connection section or be referred to as front-side functional area.
  • the Emp catcher electrical energy or electrical energy receiver can be for example an accumulator.
  • the accumulator may be a vehicle battery of an electrically drivable vehicle.
  • the second connection region of the power contact is conventionally electrically / galvanically connected to a charging line and is therefore connected for electrical connection to an electrical energy source.
  • the second connection area can also be characterized as a rear connection area or as a rear connection section or as a rear functional area.
  • the charging plug according to the invention allows increased charging currents while maintaining predetermined cable cross-sections, without the charging plug and components within the charging plug, in particular the power contacts, heat excessively during a Stromübertra supply.
  • the protective earthing and cooling system in the charging plug ensures safe operation of the charging plug with a small size and thus improved handling of the charging plug by the connected protective conductor and thus existing protective conductor system.
  • the charging plug can be designed such that the charging cable and the protective conductor are arranged together in a supply cable supply.
  • the connection of the protective conductor to the protective conductor connection and the connection of the charging cable to the second connection region of the corresponding power contact can be realized via the connection of a supply cable to the charging connector.
  • the supply cable can also be referred to as a charging cable and accordingly Both the charging cable and the protective conductor can be part of the charging cable.
  • the charging connector housing from one of the charging line and the protective conductor facing the cable-side portion and a charging line and the protective conductor facing away mating face section may be formed, wherein the mating face along a defined by the protective conductor contact plugging direction on the cable side section is pluggable.
  • the charging plug housing can thus be formed substantially in two parts, comprising the cable-side section and the Steckgesichtab section. Characterized in that the mating face portion can be plugged onto the cable-side portion, a structurally simplified design of the charging connector of smaller size is achieved. The production as well as the assembly and disassembly of a correspondingly designed charging connector is possible in a simplified manner. In this case, the mating face portion can also be secured to the cable-side section by further securing means, for example by screws.
  • the cooling device may be arranged in the tivseiti gene portion of the charging connector housing and the protective conductor contact front pass through a base portion of the mating face portion of the charging connector housing.
  • the protective conductor contact by means of a between the protective conductor contact and the base portion of the Steckgesichtab-section extending seal against the charging connector housing be sealed.
  • the object of the present invention is further achieved by a charging station for delivering electrical energy to a receiver of electrical energy, the charging station is characterized in that this charging station has a charging plug described above, which is electrically connected to the charging station by means of a supply cable.
  • An appropriately designed charging station is improved in terms of operability and reliability due to the use of th charging plug or the used Schufzerdungs- and cooling system of more compact, easier to handle and safer construction according to the aspects described above.
  • Fig. 1 a perspective view of a fiction, contemporary charging plug
  • Fig. 2A a perspective view of the erfindungsge MAESSEN Schufzerdungs- and cooling system, which is arranged in the charging plug shown in Figure 1, connected to a supply cable.
  • Fig. 2B viewed from obliquely behind, the scorching and cooling system of Fig. 2A;
  • Fig. 3A is an exploded view of the protective earth and cooling system shown in Fig. 2A, with the supply cable not shown except for the protective conductor;
  • Figure 3B is an exploded view of the protective earthing and cooling system shown in Figure 2B, with the supply cable not shown, except for the protective conductor;
  • Fig. 4A the charging plug shown in Fig. 1 in a
  • FIG. 4B a detailed view of the charging plug from FIG. 4A.
  • an inventive charging connector 100 is shown for coupling with a corresponding and not illustrated in the figures Darge connecting device and for transmitting electrical energy.
  • the charging connector 100 may also be referred to as a plug connector or charging connector.
  • the charging plug 100 is connected on the end to a supply cable 140, which can also be referred to as a charging cable, by means of which the charging plug 100 is connected or connectable to a charging station (not shown).
  • the supply cable 140 may include several conductors or lines, including one of the grounding of the charging plug 100, the nenden protective conductor or neutral and a care for the power supply of the charging plug 100 charging line to take.
  • the charging connector 100 has a charging connector housing 110 (or La desteckverbindergepuse), which cut from a Steckgesichtab 111 and a cable-side portion 112 is formed.
  • the mating face portion 111 is disposed on the charging line and the protective conductor, so also the supply cable 140, Ich facing or opposite side, while the cable-side portion 112 of the charging line and the protective conductor or the supply cable 140 facing side is arranged.
  • the mating face portion 111 of the charging connector housing 110 has a base portion 113 and is formed on the cable side from section 112 of the charging connector housing 110 pluggable. The mating face portion 111 can be plugged onto the cable-side section 112 for mounting the charging plug 100 on the front side, counter to an insertion direction R of the charging plug 100.
  • the cable-side section 112 of the charging connector housing 110 encloses a cable connection section 114 at the end or cable side, wherein the cable connection section 114 serves to connect the supply cable 140.
  • the charging plug-side end of the supply cable 140 is inserted into the Jardinan gleichab section 114 and is enclosed by this.
  • the charging plug 100 has a front area 100_1 and a rear area 100_2.
  • a front contact side 115 of the charging connector housing 110 or charging connector 100 (or front side of the charging connector called) is inserted into a charging socket, not shown, for example, an electrically powered motor vehicle.
  • the charging plug 100 has two in Fig. 1 in the plug face portion 111 and in the front area 100_1 recognizable bare power contacts 10.
  • the power contacts 10 each have a non-illustrated in detail, designed as a contact pin first terminal region, which is for galvanic connection with an electrical energy receiver, example, a battery of an electric vehicle from being formed. More specifically, the contact pin for receiving in a contact bush, not shown in the figures is removablebil det.
  • Each of the power contacts 10 furthermore comprises a second connection region, which is designed to be galvanically connected to a charging line arranged in the supply cable 140.
  • the charging line in turn is connected to an electrical energy source, not shown.
  • This electrical energy source may be, for example, a charging station for an electrically driven motor vehicle.
  • the second connection region of the power contact 10 is adapted to be galvanically connected to a charging line, by inserting the contact pin (first connection area) in a not shown in the figures Kon contact socket via the power contact 10, a charging current can be transmitted.
  • the first connection region of the power contacts 10 can accordingly also be referred to as the front connection region or front side connection segment or also as the front side functional region, while the second termination region can also be referred to as the back connection region or as the rear connection segment or also as the rear functional region.
  • the protective conductor contact 20 (or the PE contact or grounding contact element) serves for the safety of the charging plug 100 during operation, namely the necessary earthing of the charging plug 100, and is accordingly part of a protective or protective earthing system.
  • the protective conductor contact 20 is to be described in more detail later galvanic manner with a ver erumblenden in the supply cable 140 and not shown in Fig.
  • the protective conductor contact 20 is accordingly a part of Schufzerdungs- and cooling system according to the invention for the La destecker 100 and is arranged in the assembled state of the Ladestecker 100 in the illustrated embodiment below in the front side contact side 115 of the charging connector housing 110 and charging plug 100.
  • FIG. 2A and Fig. 2B the protective earthing and cooling system 1 according to the invention for the charging connector 100 is shown in a state connected to the supply cable 140 Ver.
  • the illustrations of the charging plug housing 110 shown above and the power connector 10 of the charging plug 100 have been dispensed with, so that the inside of the charging plug 100 can be seen.
  • the searing and cooling system 1 is essentially arranged in a charging plug housing interior 116 of the charging plug 100.
  • the Schufzerdungs- and cooling system 1 comprises on the one hand the protective conductor contact 20 for the purpose of making a grounding of sys tems or the charging connector 100 and on the other hand adeein device 30 for discharging in the charging connector (100) generated, in more detail due to ohmic current heat losses in the Lei line contacts 10th generated, heat.
  • the cooling device 30 has a heat sink 31, which is essentially made of a metal, for example aluminum and / or copper and / or iron and / or steel and / or brass, etc.
  • the cooling device 30 or the cooling body 31 is configured to dissipate the heat generated in the charging plug 100, more specifically in the charging plug housing interior 116, in particular by ohmic current heat losses in the power contacts 10, ie for cooling the charging plug housing interior 116 or the power contacts 10 to care.
  • the heat sink 31 can also be actively cooled by a coolant, that is to say it may therefore also be a fluid-cooled heat sink 31 and accordingly a fluid-cooled charging plug 100.
  • the cooling device 31 further has a protective conductor terminal 32 for at least partial galvanic connection to a protective conductor 120.
  • a protective conductor terminal 32 for at least partial galvanic connection to a protective conductor 120.
  • Schutzleiteran circuit 32 is formed in the form of a cable ring shoe and includes, as better in Figs. 3A and 3B can be seen, an annular conductor portion 35 and a flat out formed connecting portion 34th
  • the ring-shaped conductor section 35 encloses the protective conductor 120 in the assembled state of the charging plug 100 for the purpose of accommodating the protective conductor 120 in the protective conductor connection 32 and thus for the purpose of at least partial galvanic connection of the protective conductor 120 to the cooling device 30 (FIG. 2B).
  • the protective conductor regularly has a, in particular circular, cross section of 25 mm 2 to 50 mm 2 . Dement spreader accordingly, the annular conductor portion 35 is regularly executed with egg nem inner cross section of 25 mm 2 to 50 mm 2 .
  • the protective conductor 120 may be crimped in ringför shaped conductor portion 35.
  • the shallow trained connecting portion 34 of the ring shoe designed as a cable protective conductor terminal 32 is used to connect the protective conductor terminal 32 to the cooling device 30.
  • the protective conductor 120 is at least partially connected electrically to the cooling device 30.
  • the protective conductor contact 20 is at least partially galvanically connected to the cooling device 30. This is reali in the illustrated embodiment, characterized in that the protective conductor contact 20 is connected to a front side 37 of the cooling device 30 directly to the cooling device 30. More specifically, the protective conductor contact 20 is screwed into the front side 37 of the cooling device 30.
  • the protective conductor contact 20, thedeein device 30 and the protective conductor terminal 32 are arranged such that the protective conductor contact 20 by means of the cooling device 30 to the protective conductor terminal 32 is electrically connected.
  • the galvanic connection of the protective conductor contact 20 with the protective conductor 120 is realized so that without the cooling device 30th no such galvanic connection between protective conductor contact 20 and protective conductor 120 and, accordingly, no grounding of the charging plug 100 would be present.
  • the galvanic connection between the protective conductor contact 20 and the protective conductor terminal 32 and thus ultimately to the protective conductor 120 is thus realized by the fact that the cooling device 30 is arranged between the protective conductor 20 and the protective conductor terminal 32 and connects them together.
  • the protective conductor 120 is arranged in the supply cable 140.
  • the supply cable 140 additionally also has at least the two charging lines not shown here, which are galvanically connected to the two power contacts 10. The charging lines and the protective conductor 120 are thus arranged together in the supply cable 140.
  • a charging current is transferable, for example, from a charging station via the charging lines, the power contacts 10 (contact pins) and the contact terminals to an accumulator.
  • an accumulator such as a vehicle battery of an electrically powered vehicle.
  • the plug-in direction R of the charging plug 100 can also be seen. Under the plug direction R is the direction to understand in which the charging plug 100 in the assembled state with a corresponding connection device intended ge is coupled.
  • the plug-in direction R is parallel to a through one of the power contacts 10 and to a defined by the protective conductor contact 20 direction.
  • the plug-in direction R also extends perpendicular to the front-side contact side 115 of the charging plug housing 110 and also perpendicular to the front side 37 of the cooling device 30.
  • the protective earthing and cooling system 1 according to the invention is shown in an exploded view, the illustration of FIG. 3A being shown in FIG. 2A and the representation of FIG. 3B being shown in FIG. 2B in each case neglecting the supply cable 140 corresponds.
  • each only the protective line 120 is separately Darge presents.
  • the protective conductor terminal 32 is mounted from above on thedeein device 30, in more detail the Schutzleiteran is circuit 32 by means of the screw 36 from above to the cooling device 30 and that on the cable side End portion 33 of the cooling device 30 connected. It is also possible to make this screw 36 even safer by the screw 36, for example, by screwing with additional parts, such as a toothed wheel, realized.
  • the front side 37 of the cooling device 30 starved, cable-side end portion 33 is formed downwardly angled down. More specifically, the cable-side end portion 33 is angled relative to the plug-in direction R defined by the protective conductor contact 20, as can also be seen from FIGS. 2A and 2B, so that the cooling device 30 and thus also the protective earthing and cooling system 1 follow the subsequent course of the supply cable 140 adapted adapted. In this way, the protective earthing and cooling system 1 has an advantageous embodiment with regard to the handling of the corresponding charging plug 100.
  • the protective earthing and cooling system 1 thus ensures optimum utilization of the space available in the charging plug housing interior 116 by the cooling device 30 for improved cooling of the charging plug 100, and thus for an increased current carrying capacity at the same time compact design of the charging plug 100. Due to the fact that it can be dispensed with extending through a large part of the charging plug housing 116 interior guidance of the protective conductor 120, at the same time the reliability of the charging plug 100 is improved.
  • FIG. 4A is a sectional view of the charging plug 100 according to the invention with the Schufzerdungs- and cooling system 1 according to the invention.
  • the charging plug 100 is shown in Fig. 1 by a vertical, centered by the charging plug 100 he stretched cutting plane shown.
  • Fig. 4B shows a detail of Fig. 4A in an enlarged detail view.
  • the supply cable 140 comprising the protective conductor 120 is in this case connected to the charging plug 100 by being introduced, inter alia, into the cable connection section 114 and being enclosed by the latter.
  • the protective conductor 120 is further connected via the protective conductor connection 32 to the heat sink 31 of the cooling device 30 at least partially galvanically connected.
  • This cooling device 31 is in turn at least partially connected galvanically to the front side passing through the base portion 113 of the mating face portion 111 of the charging connector housing 110 protective conductor contact 20, so that a galvanic connection of the protective conductor contact 20 with the protective conductor 120 by means of the cooling device 30.
  • the protective conductor contact 20 passes through the base portion 113 of the mating face portion 111 at the front, at the same time being sealed against the charging connector housing 110 by means of a seal 21 extending between the mating contact 20 and the base 113 of the mating face portion 111 is. Furthermore, it can be seen in Fig. 4B that the protective conductor contact 20 in the heat sink 31, more specifically in the front side 37 of the cooling device 30, is screwed. The heat sink 31 and, accordingly, the cooling device 30 is arranged in the cable-side section 112 of the charging plug housing 110.
  • the charging plug 100 shown is particularly advantageous in terms of its size and thus its handling due to the protective earthing and cooling system 1 optimally utilizing the charging plug housing interior 116.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Schufzerdungs- und Kühlsystem (1) für einen Ladestecker (100), umfassend zumindest einen Schutzleiterkontakt (20) zur galvanischen Verbindung mit einem Schutzleiter (120), und zumindest eine Kühleinrichtung (30) zum Abführen von im Ladestecker (100) erzeugter Wärme, wobei die Kühleinrichtung (30) mit dem Schutzleiterkontakt (20) galvanisch verbunden ist, wobei das Schufzerdungs- und Kühlsystem (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) einen Schutzleiteranschluss (32) zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit dem Schutzleiter (120) aufweist, und dass der Schutzleiterkontakt (20), die Kühleinrichtung (30) und der Schutzleiteranschluss (32) derart angeordnet sind, dass der Schutzleiterkontakt (20) mittels der Kühleinrichtung (30) mit dem Schutzleiteranschluss (32) galvanisch verbunden ist.

Description

Schutzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker, Ladestecker und Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schutzerdungs- und Kühl system für einen Ladestecker. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Ladestecker zur Kopplung mit einer korrespon dierenden Verbindungsvorrichtung und zur Übertragung elektri scher Energie. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie.
Aus dem Stand der Technik sind Ladestecker für elektrisch an- treibbare Fahrzeuge bekannt, die zur Verbindung mit einer kor respondierenden, als Buchse ausgebildeten, Verbindungs vorrichtung ausgebildet sind. Diesbezüglich wird auf den in der DE 10 2012 105 774 B3 offenbarten Ladestecker verwiesen. In dem Ladestecker sind Leistungskontakte angeordnet, die jeweils einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten Anschlussbereich auf weisen. Der erste Anschlussbereich ist als Kontaktbuchse ausge bildet und zur galvanischen Verbindung mit einem Kontaktstift geeignet, wobei der Kontaktstift mit einem elektrischen Ener gieempfänger, beispielsweise einem Akkumulator eines Fahrzeuges galvanisch verbundenen ist. Der zweite Anschlussbereich des Leistungskontakts ist zur galvanischen Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Ladestation, oder im Allgemeinen mit einem elektrischen Versorgungsnetz aus gebildet. Beispielsweise kann der zweite Anschlussbereich fest mit einer Ladeleitung verbunden sein.
Aufgrund eines durch den Leistungskontakt fließenden Ladestroms heizt sich der als Leistungssteckkontakt ausgebildete Leistungs kontakt unweigerlich aufgrund von ohmschen Stromwärmeverlusten auf. Das Aufheizen des Leistungskontakts ist jedoch auf eine Grenztemperaturerhöhung limitiert. So ist beispielsweise gemäß der Norm IEC 62196-3 die Grenztemperaturerhöhung auf 50K limi tiert. Dies wiederum führt bei größtenteils genormten Steckver bindergeometrien zu einem maximalen Ladestrom von bis zu 200 A Dauerlast .
Bei einer intermittierenden Aufladung eines Akkumulators sind hingegen höhere Ladeströme von 350 A und mehr über begrenzte Zeiträume notwendig, um den Akkumulator in einer gewünscht kur zen Zeit aufzuladen. Dies wiederum führt zu einer temporären Erhitzung der Leistungskontakte, die über der Grenztemperaturer- höhung liegt. Der Leitungsquerschnitt des Leistungskontakts lässt sich nicht beliebig vergrößern, da die Steckverbindergeo metrien genormt sind und darüber hinaus für die Leistungskon takte eine möglichst geringe Menge an leitfähigem Material, üblicherweise Kupfer, verwendet werden soll.
Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, dem Aufheizen der Leistungskontakte entgegenzuwirken, indem ein Kühlsystem in den Ladestecker integriert wird. Ein solches Kühlsystem kann die beim Betrieb im Ladestecker erzeugte Wärme abführen. Das in dem Ladestecker vorgesehene Kühlsystem kann dabei den Ladestecker beispielsweise aktiv kühlen und die Wärme unter anderem mittels eines Kühlmittels aus dem Ladestecker leiten. Diesbezüglich wird auf den in der DE 10 2016105 311 Al offenbarten Ladestecker verwiesen, bei welchem im Ladesteckergehäuse eine mit den Leis- tungskontakten zwecks Wärmeaustausch in Kontakt stehenden Küh leinrichtung zum Abführen von im Ladestecker erzeugter Wärme vorgesehen ist. Aufgrund der genormten Steckverbindergeometrien und der zur Bedienung eines Ladesteckers erforderlichen Hand habbarkeit ist der in einem Ladestecker für solche Kühlsysteme verfügbare Platz beschränkt.
Zur sicheren Verwendung sind bei den angesprochenen Ladesteckern weiterhin Schutz- bzw. Schutzerdungssysteme vorgesehen. Dazu ist ein Schutzleitersystem eingerichtet, bei welchem ein im Lade stecker angeordneter Schutzleiterkontakt dafür sorgt, dass in einem Fehlerfall über den Schufzleiterkontakt eine sichere Er dung erfolgen kann. Bei dem aus der DE 10 2016105 311 Al bekann ten Ladestecker ist beispielsweise ein Schutzleiterkontakt bzw. PE-Kontakt (oder auch Erdungs-Kontaktelement genannt) vorgese hen, welcher zum einen über eine sich durch das Ladesteckerge häuse erstreckende Verdrahtung mit einem im Ladekabel angeordneten Schutzleiter bzw. Nullleiter elektrisch kontaktiert bzw. galvanisch verbunden ist. Zum anderen ist der Schutzleiter kontakt darüber hinaus noch mit der Kühleinrichtung zumindest teilweise elektrisch/galvanisch verbunden. Der Schutzleiterkon takt sorgt über seine direkte, unmittelbare Verbindung zum Schutz- bzw. Nullleiter also für die erforderliche Erdung des Ladesteckers .
Aufgrund der genormten Steckverbindergeometrien und der zur Be dienung eines Ladesteckers erforderlichen Handhabbarkeit ist der in einem Ladestecker für solche Schutzerdungssysteme verfügbare Platz beschränkt. Ferner ist die Verbindung von Schutzleiter und Schutzleiterkontakt aufgrund der sich durch einen Großteil des Ladesteckergehäuses erstreckenden Verdrahtung zum einen hin sichtlich des Platzbedarfs und zum anderen hinsichtlich der Be triebssicherheit verbesserungsbedürftig, da die Verdrahtung einerseits Bauraum vereinnahmt und andererseits aufgrund des sich durch das Ladesteckergehäuse erstreckenden Verlaufs eine Fehlerquelle für eine Unterbrechung des Schutzleitersystems dar stellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schufzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker bereitzu stellen, das erhöhte Ladeströme bei einer begrenzten Aufheizung ermöglicht, folglich also eine erhöhte Stromtragfähigkeit auf weist, und gleichzeitig eine kompaktere sowie sicherere Bauweise des Ladesteckers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Schufzerdungs- und Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungs formen sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen be schrieben .
Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ladestecker bereitzustellen, mittels dem erhöhte Lade ströme übertragbar sind, ohne dass sich der Ladestecker übermä ßig erhitzt, und der eine kompakterer sowie sicherere Bauweise aufweist und somit auch hinsichtlich der Handhabbarkeit und Be triebssicherheit verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Ladestecker mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Lade steckers sind in den von Anspruch 10 abhängigen Ansprüchen be schrieben .
Letztendlich liegt der vorliegenden Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie bereitzustellen, mittels der erhöhte Spitzenladeströme übertragbar sind, sowie die ferner eine erleichterte Bedienbarkeit und eine erhöhte Betriebssicher heit ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundelie gende Aufgabe durch ein Schufzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker gelöst, umfassend zumindest einen Schutzleiterkon takt zur galvanischen Verbindung mit einem Schutzleiter, und zumindest eine Kühleinrichtung zum Abführen von im Ladestecker erzeugter Wärme, wobei die Kühleinrichtung mit dem Schutzleiter kontakt zumindest teilweise galvanisch verbunden ist. Das Schut- zerdungs- und Kühlsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung einen Schutzleiteranschluss zur zumindest teil weisen galvanischen Verbindung mit dem Schutzleiter aufweist so wie dadurch, dass der Schutzleiterkontakt, die Kühleinrichtung und der Schutzleiteranschluss derart angeordnet sind, dass der Schutzleiterkontakt mittels der Kühleinrichtung mit dem Schutz leiteranschluss galvanisch verbunden ist.
Mittels des erfindungsgemäßen Schufzerdungs- und Kühlsystems lassen sich größere Ladeströme übertragen, da die in einem La destecker erzeugte Wärme mittels der Kühleinrichtung effektiv abgeführt werden kann. Bei entsprechend ausgebildeten Ladeste ckern ist die Temperaturerhöhung der Leistungskontakte folglich beschränkt. Dabei ist das Schufzerdungs- und Kühlsystem beson ders hinsichtlich der Baugröße und somit der Handhabbarkeit vor teilhaft, da die zum Schutz vorgesehene Erdung und die erforderliche Kühlung durch ein einziges, gemeinsames System re alisiert sind.
Die Kühleinrichtung ist also in das Schutzleitersystem inte griert und die Anbindung des Schufzleiterkontakts an das Schutz leitersystem erfolgt durch Anbindung an den Schutzleiter somit erst mithilfe dieser Kühleinrichtung. Die galvanische Verbindung zwischen dem Schutzleiterkontakt und dem Schutzleiteranschluss und somit letztlich zum Schutzleiter wird dadurch verwirklicht, dass die Kühleinrichtung zwischen dem Schutzleiterkontakt und dem Schutzleiteranschluss angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Eine unmittelbare, direkte galvanische Verbindung zwischen dem Schutzleiterkontakt und dem Schutzleiter besteht demnach nicht. Die Kühleinrichtung stellt folglich die galvani sche Verbindung zwischen Schutzleiterkontakt und dem anzuschlie ßenden Schutzleiter her, und zwar über den vorgesehenen Schutzleiteranschluss, wodurch auch eine zusätzliche Verdrahtung zwischen Schutzleiter und Schutzleiterkontakt entfällt. Dadurch entfällt auch eine separate Führung des Schutzleiters bzw. einer entsprechenden Verdrahtung durch einen Großteil des Ladestecker gehäuses und die Sicherheit des gesamten Systems wird ebenfalls erhöht. Es kann auf eine gesonderte Verdrahtung verzichtet und auf die bereits vorhandene Kühleinrichtung zurückgegriffen wer den, um die notwendige Anbindung des Schutzleiterkontakts an den Schutzleiter vorzunehmen.
Unter einem Schutzleiterkontakt ist folglich ein Erdungskontakt zu verstehen. Der Schutzleistungskontakt ist also zur Erdung des Schutzerdungs- und Kühlsystems bzw. somit auch zur Erdung des Ladesteckers vorgesehen. Der Schutzleiterkontakt kann auch als PE-Kontakt oder auch als Erdungs-Kontaktelement bezeichnet wer den .
Unter einer galvanischen oder auch elektrischen Verbindung ist eine Verbindung zu verstehen, die es ermöglicht, dass bei Betrieb des Systems bzw. des Ladesteckers ein elektrischer Strom durch die galvanisch verbundenen Bauteile fließen bzw. übertragen wer den kann.
Unter einer Kühleinrichtung ist eine Einrichtung zu verstehen, die auf passive und/oder aktive Weise, beispielsweise durch Vor sehen eines Kühlmittelkreislaufes mit einem flüssigen oder gas förmigen Kühlmittel, die beim Betrieb in dem System erzeugte Wärme abführen kann. Der Schutzleiteranschluss oder auch Nullleiteranschluss des Kühlsystems dient bei der Verwendung des Schutzerdungs- und Kühlsystems in einem Ladestecker dazu, dass ein Schutzleiter bzw. Nullleiter an diesen Schutzleiteranschluss angeschlossen werden kann. Dazu ist der Schutzleiteranschluss an die entspre chend anzuschließenden Schutzleiter angepasst, die regelmäßig mit Querschnitten von 25 mm2 bis 50 mm2 ausgeführt sein können.
Dadurch, dass der Schutzleiterkontakt, die Kühleinrichtung und der Schutzleiteranschluss derart angeordnet sind, dass der Schutzleiterkontakt überhaupt erst mittels der Kühleinrichtung mit dem Schutzleiteranschluss galvanisch verbunden ist, wird das für die Sicherheit beim Betrieb des Ladesteckers erforderliche Schutzleitersystem bereitgestellt. Bei einem entsprechend aus gebildeten Ladestecker wir das Schutzleitersystem dann durch den Anschluss des Schutzleiters an den Schutzleiteranschluss bereit gestellt, sodass von dem anzuschließenden Schutzleiter aus be trachtet der Schutzleiter mit dem Schutzleiteranschluss, dadurch zumindest teilweise mit der Kühleinrichtung und dadurch mit dem Schutzleiterkontakt galvanisch verbunden ist. Bei dem erfin dungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystem sind demnach der Schutzleiteranschluss, die Kühleinrichtung, der Schutzleiteran schluss und der Schutzleiter in Reihe geschaltet miteinander zumindest teilweise galvanisch verbunden. Die Kühleinrichtung ist also ein notwendiger Bestandteil des Schutzleitersystems. Die galvanische Verbindung des Schutzleiterkontakts mit dem Schutzleiter wird erst durch die Kühleinrichtung realisiert.
Gleichzeitig wird die Anzahl der notwendigen Bauteile zur Be reitstellung der Kühlfunktion und zur Realisierung des Schutz leitersystems verringert bzw. sie werden platzsparender angeordnet, sodass das erfindungsgemäße Schutzerdungs- und Kühl systems weniger Bauraum benötigt und somit eine bessere Hand habbarkeit eines Ladesteckers durch eine geringere Baugröße ermöglicht. Ebenfalls wird der in Fahrzeugen erforderliche Platzbedarf für einen Ladestecker bzw. einen entsprechenden La desteckverbinder reduziert.
Unter einer zumindest teilweisen galvanischen Verbindung ist im Zusammenhang mit den galvanischen Verbindungen zu bzw. von der Kühleinrichtung zu verstehen, dass die Kühleinrichtung nicht in ihrer Gesamtheit eine galvanische Verbindung zu den verbundenen Elementen eingehen muss. Es ist ausreichend, wenn die Kühlein richtung teilweise mit den verbundenen Elementen galvanisch ver bunden ist. Die Kühleinrichtung kann dabei also weiterhin Abschnitte aufweisen, die nicht mit diesen verbundenen Elementen galvanisch verbunden sind. Dabei handelt es sich dann um bei spielsweise elektrisch isolierte Teile der Kühleinrichtung, die mit anderen Worten nicht an der galvanischen Verbindung der Küh leinrichtung teilhaben. Wesentlich im Sinne der vorliegenden Er findung ist, dass die Kühleinrichtung durch ihre zumindest teilweise galvanische Verbindung einerseits mit dem Schutz leiterkontakt und andererseits mit dem Schutzleiteranschluss und somit letztlich mit dem Schutzleiter erst dafür sorgt, dass der Schutzleiterkontakt und der Schutzleiteranschluss und somit der Schutzleiter miteinander galvanisch verbunden sind. Ohne die Kühleinrichtung läge dementsprechend die galvanische Verbindung zwischen Schutzleiterkontakt und Schutzleiter nicht vor. Dass dabei Teile der Kühleinrichtung nicht an dieser galvanischen Verbindung teilnehmen, ist für die vorliegende Erfindung uner heblich und kommt dadurch zum Ausdruck, dass diese Verbindung als zumindest teilweise galvanische Verbindung beschrieben ist. Entsprechend kann die Kühleinrichtung auch der Kühlung der Leis tungskontakte dienen und die in dem Ladestecker entstehende Wärme aus dem Ladestecker abführen, ohne dabei selbst in direktem Kontakt im Sinne einer galvanischen Verbindung mit den Leis tungskontakten zu stehen. Vorzugsweise kann bei dem Schutzerdungs- und Kühlsystem vorge sehen sein, dass die Kühleinrichtung als fluidgekühlter Kühl körper ausgebildet ist. Damit kann es sich bei dem Kühlsystem um ein aktiv gekühltes System, beispielsweise unter Verwendung ei nes den Kühlkörper durchströmenden Kühlmittels, handeln. Die Kühleinrichtung kann also dadurch aktiv kühlbar sein, dass ein Kühlmittelstrom durch den Kühlkörper strömt. Dabei kann der Kühlkörper ein Metall umfassen bzw. aus einem Metall gefertigt sein, sodass durch einen Kühlkreislauf in dem Kühlkörper die beispielsweise von dem Leistungskontakt im Ladestecker erzeugte Wärme besonders wirksam abgeführt wird, so dass auch gleichzei tig die Temperatur des Leistungskontakts wirksam reduziert wird.
Als Kühlmittel kann dabei jegliches Kühlfluid, sowohl flüssig als auch gasförmig, verwendet werden. Beispielsweise können als Kühlfluid Wasser, Wasser/Glykolmischungen, Isolieröle und/oder inerte Kühlflüssigkeiten, beispielsweise Ketone, insbesondere fluorierte Ketone, verwendet werden. Ferner kann als Kühlfluid auch Stickstoff verwendet werden. Es ist aber auch möglich, dass als Kühlfluid Druckluft verwendet wird, wobei unter Druckluft unter Druck gesetzte Atemluft zu verstehen ist. Das Kühlmittel führt die beim Betrieb des Systems erzeugte Wärme ab.
Folglich können bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schutzer- dungs- und Kühlsystems in einem Ladestecker bei gleichbleibendem Leitungsquerschnitt des Leistungskontakts bzw. der Leistungs kontakte im Ladestecker größere Ladeströme übertragen werden können, ohne dass sich der Leistungskontakt bzw. die Leistungs kontakte übermäßig erhitzt/erhitzen . Es wird somit ein System erhöhter Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig geringer Baugröße bereitgestellt .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzerdungs- und Kühlsystems ist die Kühleinrichtung als Kühlkörper im Wesentli- chen aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere einem Me tallmaterial ausgebildet. Die beim Betrieb in dem System er zeugte Wärme kann dadurch besonders gut über den Kühlkörper aus dem System abtransportiert, und gegebenenfalls ferner an ein Kühlmittel übertragen, werden. Das System trägt damit dazu bei, dass höhere Ladeströme in einem Ladestecker übertragen werden können, wodurch ein System erhöhter Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig geringer Baugröße bereitgestellt wird.
Als Metall kann beispielsweise Aluminium, Aluminiumdruckguss, Kupfer, Messing, Eisen, Stahl oder Legierungen dieser Metalle Verwendung finden.
Weiter vorzugsweise kann der Schutzleiterkontakt zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit der Kühleinrichtung an einer Frontseite der Kühleinrichtung unmittelbar mit der Küh leinrichtung verbunden sein. Dadurch wird eine kompakte und si chere Anordnung des Schutzerdungs- und Kühlsystems in einem Ladestecker gewährleistet. Es sind keine weiteren Bauteile zur Verbindung des Schutzleiterkontakts mit der Kühleinrichtung not wendig .
Unter einer Frontseite der Kühleinrichtung ist die Seite zu ver stehen, die in dem zusammengebauten Zustand des Ladesteckers der Ladeleitung bzw. dem Lade- oder Versorgungskabel abgewandt bzw. gegenüberliegend angeordnet ist. Die Frontseite der Kühleinrich tung ist dementsprechend im zusammengebauten Zustand des Lade steckers auch einer Frontseite des gesamten Ladesteckers zugeordnet, wobei die Frontseite des Ladesteckers die Seite ist, über welche der Ladestecker mit einer korrespondierenden Ver bindungsvorrichtung gekoppelt wird. Dadurch, dass die Kühlein richtung einen an ihrer Frontseite montierten Schutzleiterkontakt aufweist, wird eine für den gegebenen engen Bauraum besonders vorteilhafte kompakte Bauweise des Schutzer- dungs- und Kühlsystems und somit des Ladesteckers erzielt. Beim Ladestecker kann die der Frontseite des Ladesteckers ge genüberliegende Seite auch als kabelseitiges Ende des Ladeste ckers bezeichnet werden. Dementsprechend kann die der Frontseite der Kühleinrichtung gegenüberliegende Seite auch als kabelsei tiges Ende der Kühleinrichtung bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzer- dungs- und Kühlsystems kann der Schutzleiterkontakt in die Frontseite der Kühleinrichtung geschraubt sein. Dadurch wird eine konstruktiv einfach auszugestaltende und gleichzeitig si chere Verbindung des Schutzleiterkontakts mit der Kühleinrich tung und somit ein konstruktiv einfaches Schufzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker erhöhter Sicherheit erreicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzer- dungs- und Kühlsystems kann der Schutzleiteranschluss mittels einer Schraubverbindung an die Kühleinrichtung angebunden sein. Dadurch wird eine sichere Einbindung der Kühleinrichtung in das Schutzleitersystem gewährleistet. Es wird ein sicheres Schut- zerdungs- und Kühlsystem und somit ein Ladestecker erhöhter Si cherheit erzielt. Vorzugsweise kann die Realisierung der Schraubverbindung unter Zuhilfenahme zusätzlicher Bauteile, ins besondere durch Anschrauben mit einer Zahnscheibe, erfolgen, um die Sicherheit der Verbindung weiter zu erhöhen.
Weiter vorzugsweise kann der Schutzleiteranschluss in Form eines Kabelringschuhs ausgebildet sein. Dadurch wird eine vereinfachte aber sichere und somit effektive Anbindung der Kühleinrichtung an den Schutzleiter ermöglicht und ein sicheres Schutzerdungs und Kühlsystems und somit ein Ladestecker erhöhter Betriebssi cherheit erreicht.
Der Kabelringschuh kann dazu bevorzugt einen im Wesentlichen ringförmigen Leiterabschnitt zum Umschließen und zur Aufnahme des Schutzleiters sowie einen flach ausgebildeten Verbindungs abschnitt zur Anbindung an die Kühleinrichtung aufweisen. Vor zugsweise kann dabei der flach ausgebildete Verbindungsabschnitt mittels der Schraubverbindung an die Kühleinrichtung angebunden sowie der Schutzleiter durch Crimpen im ringförmigen Leiterab schnitt mit dem Kabelringschuh verbunden sein. Dazu kann der Schutzleiter in den Kabelringschuh, insbesondere in dessen ring förmigen Leiterabschnitt, eingesteckt und eingecrimpt sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzer- dungs- und Kühlsystems kann der Schutzleiteranschluss an einem einer Frontseite der Kühleinrichtung abgewandten kabelseitigen Endabschnitt der Kühleinrichtung angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine besonders vereinfachte, platzsparende Anordnung des Schutzerdungs- und Kühlsystems, wodurch ein kompakter Ladeste cker erzielt werden kann. Indem der Schutzleiteranschluss an dem der Frontseite abgewandten, kabelseitigen Ende an der Kühlein richtung montiert ist, befindet er sich bereits dort, wo im zusammengebauten Zustand des Ladesteckers der Schutzleiter auch angebunden werden muss. Damit wird eine kompakte Bauweise er zielt. Ferner wird eine ansonsten Bauraum vereinnahmende Führung des Schutzleiters im Ladestecker bis zum Schutzleiteranschluss vermieden, wodurch darüber hinaus auch ein Ladestecker erhöhter Betriebssicherheit erreicht wird.
Vorzugsweise kann der kabelseitige Endabschnitt der Kühleinrich tung gegenüber einer durch den Schutzleiterkontakt definierten Steckrichtung abgewinkelt sein. Dadurch wird ein Schutzerdungs und Kühlsystem und somit ein Ladestecker leichter handzuhabenden Aufbaus erzielt.
Unter der Steckrichtung ist die Richtung zu verstehen, in welcher der Ladestecker im zusammengebauten Zustand mit einer korres pondierenden Verbindungsvorrichtung bestimmungsgemäß gekoppelt wird. Die Steckrichtung verläuft regelmäßig parallel zu einer durch den Leistungskontakt/die Leistungskontakte definierten Richtung bzw. auch parallel zu einer durch den Schutzleiterkon takt definierten Richtung. Das heißt auch, dass die Steckrich tung regelmäßig senkrecht zur Frontseite des Ladesteckers oder einer frontseitigen Kontaktseite des Ladesteckergehäuses bzw. auch senkrecht zur Frontseite der Kühleinrichtung verläuft.
Regelmäßig kann sich das am kabelseitigen Ende eines Ladeste ckers anschließende Lade- bzw. Versorgungskabel, welches auch den Schutzleiter umfassen kann, der Gewichtskraft folgend nach unten erstrecken, beispielsweise in Richtung Boden bei einem an einer Ladestation angebrachtem Lade- bzw. Versorgungskabel. Dadurch, dass der kabelseitige Endabschnitt der Kühleinrichtung gegenüber der Steckrichtung abgewinkelt ist, insbesondere nach unten, ist das entsprechende Schutzerdungs- und Kühlsystem bzw. der entsprechende Ladestecker hinsichtlich der Handhabbarkeit und auch der Sicherheit verbessert. Das Lade- bzw. Versorgungs kabel kann dadurch unmittelbar an den kabelseitigen Endabschnitt anschließen und es werden unnötige Führungen von Leitern, bei spielsweise dem Schutzleiter, bis hin zu den entsprechenden An schlüssen im Ladestecker, beispielsweise dem Schutzleiter anschluss, vermieden. Auf diese Weise wird ein sowohl hinsicht lich der Baugröße als auch hinsichtlich der Betriebssicherheit verbessertes Schutzerdungs- und Kühlsystem erreicht.
Im Allgemeinen kann das Schutzerdungs- und Kühlsystem selbst verständlich auch mehr als einen Schutzleiterkontakt zur galva nischen Verbindung mit einem Schutzleiter und/oder mehr als eine Kühleinrichtung zum Abführen von im Ladestecker erzeugter Wärme aufweisen. Durch mehrere Kühleinrichtungen kann die im System bzw. im Ladestecker erzeugte Wärme auch effektiver bzw. geziel ter abgeführt werden. Durch mehrere Schutzleiterkontakte können mehrere Schutzleitersysteme realisiert werden. Dabei ist beim erfindungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystem zumindest ein Schutzleiterkontakt wie beschrieben durch seine zumindest teil weise galvanische Verbindung zur Kühleinrichtung über den Schutzleiteranschluss überhaupt erst galvanisch mit dem Schutz leiter verbunden und nicht unmittelbar mit diesem Schutzleiter selbst galvanisch verbunden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch einen Ladestecker zur Kopplung mit einer korrespon dierenden Verbindungsvorrichtung und zur Übertragung elektri scher Energie gelöst, umfassend zumindest einen Leistungskontakt mit einem ersten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger und mit einem mit einer Ladeleitung galvanisch verbundenen zweiten Anschlussbereich, wo bei der Ladestecker dadurch gekennzeichnet ist, dass dieser zu mindest ein in einem Ladesteckergehäuse angeordnetes, oben beschriebenes Schutzerdungs- und Kühlsystem aufweist, wobei der Schutzleiteranschluss der Kühleinrichtung mit einem Schutzleiter galvanisch verbunden ist.
Selbstverständlich kann der Ladestecker auch zwei oder mehr in dem Ladesteckergehäuse angeordnete Leistungskontakte aufweisen, die jeweils einen ersten Anschlussbereich zur galvanischen Ver bindung mit einem elektrischen Energieempfänger und einen mit einer Ladeleitung galvanisch verbundenen zweiten Anschlussbe reich aufweisen. Der Leistungskontakt kann auch als Elektroan- schlusskörper bezeichnet werden. Die Ladeleitung bzw. Ladeleitungen kann/können Teil eines Ladekabels bzw. Versor gungskabels sein.
Der erste Anschlussbereich ist mit einem Steckkontakt galvanisch verbindbar. Vorzugsweise ist der erste Anschlussbereich als Kon taktstift ausgebildet. Der erste Anschlussbereich des Leistungs kontakts/der Leistungskontakte kann auch als frontseitiger Anschlussbereich bzw. frontseitiger Anschlussabschnitt oder auch als frontseitiger Funktionsbereich bezeichnet werden. Der Emp fänger elektrischer Energie bzw. elektrische Energieempfänger kann beispielsweise ein Akkumulator sein. Insbesondere kann es sich bei dem Akkumulator um eine Fahrzeugbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges handeln.
Der zweite Anschlussbereich des Leistungskontakts ist üblicher weise mit einer Ladeleitung elektrisch/galvanisch verbunden und ist folglich zur galvanischen Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle verbunden. Der zweite Anschlussbereich kann auch als rückseitiger Anschlussbereich bzw. als rückseitiger An schlussabschnitt oder auch als rückseitiger Funktionsbereich be zeichnet werden.
Der erfindungsgemäße Ladestecker ermöglicht erhöhte Ladeströme bei Beibehaltung vorgegebener Leitungsquerschnitte, ohne dass sich der Ladestecker und Komponenten innerhalb des Ladesteckers, insbesondere die Leistungskontakte, während einer Stromübertra gung übermäßig erhitzen. Das Schutzerdungs- und Kühlsystem im Ladestecker gewährleistet durch den angeschlossenen Schutzleiter und das somit vorhandene Schutzleitersystem einen sicheren Be trieb des Ladesteckers bei gleichzeitig geringer Baugröße und damit verbesserter Handhabbarkeit des Ladesteckers.
Vorzugsweise kann der Ladestecker derart ausgebildet sein, dass die Ladeleitung und der Schutzleiter gemeinsam in einem Versor gungskabel angeordnet sind. Dadurch kann die Anbindung des Schutzleiters an den Schutzleiteranschluss sowie die Anbindung der Ladeleitung an den zweiten Anschlussbereich des entsprechen den Leistungskontakts über die Anbindung des einen Versorgungs kabels an den Ladestecker realisiert werden. Damit wird ein konstruktiv vereinfacht ausgestalteter und bezüglich der Bau größe vorteilhafter Ladestecker erzielt. Das Versorgungskabel kann auch als Ladekabel bezeichnet werden und dementsprechend können auch sowohl die Ladeleitung als auch der Schutzleiter Teil des Ladekabels sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ladeste ckers kann das Ladesteckergehäuse aus einem der Ladeleitung und dem Schutzleiter zugewandten, kabelseitigen Abschnitt und einem der Ladeleitung und dem Schutzleiter abgewandten Steckgesicht abschnitt gebildet sein, wobei der Steckgesichtabschnitt entlang einer durch den Schutzleiterkontakt definierten Steckrichtung frontseitig auf den kabelseitigen Abschnitt aufsteckbar ist.
Bei einem entsprechend ausgebildeten Ladestecker kann das Lade steckergehäuse also im Wesentlichen zweiteilig ausgebildet sein, umfassend den kabelseitigen Abschnitt und den Steckgesichtab schnitt. Dadurch, dass der Steckgesichtabschnitt auf den kabel seitigen Abschnitt aufsteckbar ist, wird eine konstruktiv vereinfachte Ausgestaltung des Ladesteckers geringer Baugröße erzielt. Die Herstellung sowie auch die Montage bzw. Demontage eines entsprechend ausgebildeten Ladesteckers ist vereinfacht möglich. Dabei kann der Steckgesichtabschnitt auch zusätzlich an dem kabelseitigen Abschnitt durch weitere Sicherungsmittel, bei spielsweise durch Schrauben, gesichert werden.
Weiter vorzugsweise kann die Kühleinrichtung in dem kabelseiti gen Abschnitt des Ladesteckergehäuses angeordnet sein und der Schutzleiterkontakt frontseitig durch einen Basisabschnitt des Steckgesichtabschnitts des Ladesteckergehäuses hindurchtreten. Dadurch wird eine konstruktiv vereinfachte Ausgestaltung eines Ladesteckers von weiter verringerter Baugröße erreicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ladeste ckers kann der Schutzleiterkontakt mittels einer zwischen dem Schutzleiterkontakt und dem Basisabschnitt des Steckgesichtab schnitts verlaufenden Dichtung gegenüber dem Ladesteckergehäuse abgedichtet sein. Dadurch wird ein Ladestecker erhöhter Sicher heit ermöglicht, da das Ladesteckergehäuse gegenüber dem Schutz leiterkontakt und somit dem Schutzleitersystem abgedichtet ist. Über die Dichtung kann eine elektrische Isolierung des Ladeste ckergehäuses gegenüber dem Schutzleiterkontakt erfolgen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie gelöst, wobei die Ladesta tion dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Ladestation einen oben beschriebenen Ladestecker aufweist, der mit der Ladestation mittels eines Versorgungskabels elektrisch verbunden ist.
Eine entsprechend ausgebildete Ladestation ist hinsichtlich der Bedienbarkeit und der Betriebssicherheit aufgrund des verwende ten Ladesteckers bzw. des verwendeten Schufzerdungs- und Kühl systems von kompakterer, einfacher handzuhabender sowie sichererer Bauweise entsprechend der zuvor beschriebenen Aspekte verbessert .
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung erge ben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
Fig. 1: eine perspektivische Darstellung eines erfindungs gemäßen Ladesteckers;
Fig. 2A: eine perspektivische Darstellung des erfindungsge mäßen Schufzerdungs- und Kühlsystems, welches in dem in Fig. 1 dargestellten Ladestecker angeordnet ist, verbunden mit einem Versorgungskabel;
Fig. 2B: das Schufzerdungs- und Kühlsystem aus Fig. 2A von schräg hinten betrachtet; Fig. 3A: eine Explosionszeichnung des in Fig. 2A dargestell ten Schutzerdungs- und Kühlsystems, wobei das Ver sorgungskabel mit Ausnahme des Schutzleiters nicht dargestellt ist;
Fig. 3B: eine Explosionszeichnung des in Fig. 2B dargestell ten Schutzerdungs- und Kühlsystems, wobei das Ver sorgungskabel mit Ausnahme des Schutzleiters nicht dargestellt ist;
Fig. 4A: der in Fig. 1 dargestellte Ladestecker in einer
Schnittansicht ;
Fig. 4B: eine Detailansicht des Ladesteckers aus Fig. 4A.
In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszei chen gleiche Bauteile beziehungsweise gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüg lich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind ein zelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar .
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Ladestecker 100 zur Kopplung mit einer korrespondierenden und in den Figuren nicht darge stellten Verbindungsvorrichtung und zur Übertragung elektrischer Energie dargestellt. Der Ladestecker 100 kann auch als Steck verbinder oder Ladesteckverbinder bezeichnet werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Ladestecker 100 endseitig mit einem Versorgungskabel 140 verbunden, das auch als Ladekabel bezeichnet werden kann, mittels dem der Ladestecker 100 mit einer nicht dargestellten Ladestation verbunden bzw. verbindbar ist. Das Versorgungskabel 140 kann dabei mehrere Leiter oder Leitun gen, unter anderem einen der Erdung des Ladesteckers 100 die nenden Schutzleiter bzw. Nullleiter und eine für die Stromversorgung des Ladesteckers 100 sorgende Ladeleitung um fassen .
Der Ladestecker 100 weist ein Ladesteckergehäuse 110 (bzw. La desteckverbindergehäuse) auf, welches aus einem Steckgesichtab schnitt 111 und einem kabelseitigen Abschnitt 112 gebildet ist. Dabei ist der Steckgesichtabschnitt 111 auf der der Ladeleitung und dem Schutzleiter, also auch dem Versorgungskabel 140, abge wandten bzw. gegenüberliegenden Seite angeordnet, während der kabelseitige Abschnitt 112 der Ladeleitung und dem Schutzleiter bzw. dem Versorgungskabel 140 zugewandten Seite angeordnet ist. Der Steckgesichtabschnitt 111 des Ladesteckergehäuses 110 weist einen Basisabschnitt 113 auf und ist auf den kabelseitigen Ab schnitt 112 des Ladesteckergehäuses 110 aufsteckbar ausgebildet. Der Steckgesichtabschnitt 111 kann zur Montage des Ladesteckers 100 frontseitig, entgegen einer Steckrichtung R des Ladesteckers 100, auf den kabelseitigen Abschnitt 112 aufgesteckt werden.
Der kabelseitige Abschnitt 112 des Ladesteckergehäuses 110 um fasst endseitig bzw. kabelseitig einen Kabelanschlussabschnitt 114, wobei der Kabelanschlussabschnitt 114 dem Anschließen bzw. Führen des Versorgungskabels 140 dient. Das ladesteckerseitige Ende des Versorgungskabels 140 ist in den Kabelanschlussab schnitt 114 eingeführt und wird von diesem umschlossen.
Der Ladestecker 100 weist einen frontseitigen Bereich 100_1 und einen rückseitigen Bereich 100_2 auf. Eine frontseitige Kontaktseite 115 des Ladesteckergehäuses 110 bzw. Ladesteckers 100 (oder auch Frontseite des Ladesteckers genannt) ist in eine nicht dargestellte Ladebuchse, beispielsweise eines elektrobetriebenen Kraftfahrzeugs einführbar. Weiterhin weist der Ladestecker 100 zwei in Fig. 1 in dem Steck gesichtabschnitt 111 bzw. im frontseitigen Bereich 100_1 erkenn bare Leistungskontakte 10 auf. Die Leistungskontakte 10 weisen jeweils einen nicht im Detail dargestellten, als Kontaktstift ausgebildeten ersten Anschlussbereich auf, der zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger, beispiels weise einer Batterie eines elektrobetriebenen Fahrzeuges, aus gebildet ist. Im Genaueren ist der Kontaktstift zur Aufnahme in eine in den Figuren nicht dargestellte Kontaktbuchse ausgebil det .
Jeder der Leistungskontakte 10 umfasst ferner einen zweiten An schlussbereich, der zur galvanischen Verbindung mit einer in dem Versorgungskabel 140 angeordneten Ladeleitung ausgebildet ist. Die Ladeleitung wiederum ist mit einer nicht dargestellten elektrischen Energiequelle verbunden. Bei dieser elektrischen Energiequelle kann es sich beispielsweise um eine Ladestation für ein elektroangetriebenes Kraftfahrzeug handeln. Dadurch, dass der zweite Anschlussbereich des Leistungskontakts 10 dazu ausgebildet ist, mit einer Ladeleitung galvanisch verbunden zu werden, kann durch Einführen des Kontaktstifts (erster An schlussbereich) in eine in den Figuren nicht dargestellte Kon taktbuchse über den Leistungskontakt 10 ein Ladestrom übertragbar werden.
Der erste Anschlussbereich der Leistungskontakte 10 kann dem entsprechend auch als frontseitiger Anschlussbereich bzw. front seitiger Anschlussabschnitt oder auch als frontseitiger Funktionsbereich bezeichnet werden, während der zweite An schlussbereich auch als rückseitiger Anschlussbereich bzw. als rückseitiger Anschlussabschnitt oder auch als rückseitiger Funk tionsbereich bezeichnet werden kann. Ferner ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass der Ladestecker 100 einen Schutzleiterkontakt 20 aufweist. Der Schutzleiterkontakt 20 (o- der auch PE-Kontakt oder Erdungs-Kontaktelement genannt) dient der Sicherheit des Ladesteckers 100 beim Betrieb, nämlich der notwendigen Erdung des Ladesteckers 100, und ist dementsprechend Bestandteil eines Schutz- bzw. Schutzerdungssystems. Der Schutz leiterkontakt 20 ist dazu auf später näher beschriebene Weise galvanisch mit einem sich in dem Versorgungskabel 140 erstre ckenden und in Fig. 1 nicht dargestellten Schutzleiter 120 ver bunden, sodass der Schutzleiterkontakt 20 über den Schutzleiter 120 geerdet ist. Auf diese Weise wird das für die Betriebssi cherheit des Ladesteckers erforderliche Schutzleitersystem rea lisiert. Der Schutzleiterkontakt 20 ist dementsprechend ein Teil des erfindungsgemäßen Schufzerdungs- und Kühlsystems für den La destecker 100 und ist im zusammengebauten Zustand des Ladeste ckers 100 im dargestellten Ausführungsbeispiel unten in der frontseitigen Kontaktseite 115 des Ladesteckergehäuses 110 bzw. Ladesteckers 100 angeordnet.
In Fig. 2A und Fig. 2B ist das erfindungsgemäße Schutzerdungs und Kühlsystem 1 für den Ladestecker 100 in einem an das Ver sorgungskabel 140 angeschlossenen Zustand dargestellt. Dabei wurde der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellungen des zuvor gezeigten Ladesteckergehäuses 110 sowie der Leistungskon takte 10 des Ladesteckers 100 verzichtet, sodass das Innenleben des Ladesteckers 100 erkennbar ist. Das Schufzerdungs- und Kühl system 1 ist im Wesentlichen in einem Ladesteckergehäuseinnen- raum 116 des Ladesteckers 100 angeordnet.
Das Schufzerdungs- und Kühlsystem 1 umfasst einerseits den Schutzleiterkontakt 20 zwecks Herstellung einer Erdung des Sys tems bzw. des Ladesteckers 100 sowie andererseits eine Kühlein richtung 30 zum Abführen von im Ladestecker (100) erzeugter, im Genaueren aufgrund von ohmschen Stromwärmeverlusten in den Leis tungskontakten 10 erzeugter, Wärme. Die Kühleinrichtung 30 weist dazu einen Kühlkörper 31 auf, welcher im Wesentlichen aus einem Metall, beispielsweise Aluminium und/oder Kupfer und/oder Eisen und/oder Stahl und/oder Messing usw., gefertigt ist. Die Kühleinrichtung 30 bzw. der Kühlkörper 31 ist dazu eingerichtet, die in dem Ladestecker 100, im Genaueren im Ladesteckergehäuseinnenraum 116, insbesondere durch ohmsche Stromwärmeverluste in den Leistungskontakten 10 erzeugte, Wärme abzuleiten, also für eine Kühlung des Ladesteckergehäuseinnenraums 116 bzw. der Leistungskontakte 10 zu sorgen. Dabei kann der Kühlkörper 31 auch aktiv durch ein Kühlmittel gekühlt werden, das heißt es kann sich also auch um einen fluidgekühlten Kühlkörper 31 und demnach um einen fluidgekühlten Ladestecker 100 handeln.
Die Kühleinrichtung 31 weist ferner einen Schutzleiteranschluss 32 zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit einem Schutzleiter 120 auf. Dazu ist der an einem kabelseitigen End abschnitt 33 der Kühleinrichtung 30 angeordnete Schutzleiteran schluss 32 in Form eines Kabelringschuhs ausgebildet und umfasst, wie besser in den Fig. 3A und Fig. 3B erkennbar ist, einen ringförmigen Leiterabschnitt 35 sowie einen flach ausge bildeten Verbindungsabschnitt 34.
Der ringförmige Leiterabschnitt 35 umschließt dabei im zusam mengebauten Zustand des Ladesteckers 100 den Schutzleiter 120 zwecks Aufnahme des Schutzleiters 120 in den Schutzleiteran schluss 32 und somit zwecks zumindest teilweiser galvanischer Verbindung des Schutzleiters 120 mit der Kühleinrichtung 30 (Fig. 2B) . Der Schutzleiter weist regelmäßig einen, insbesondere kreisrunden, Querschnitt von 25 mm2 bis 50 mm2 auf. Dementspre chend ist der ringförmige Leiterabschnitt 35 regelmäßig mit ei nem inneren Querschnitt von 25 mm2 bis 50 mm2 ausgeführt. Zur Realisierung der Verbindung zwischen Schutzleiter 120 und Schutzleiteranschluss 32 kann der Schutzleiter 120 im ringför migen Leiterabschnitt 35 eingecrimpt sein. Dazu kann der Schutz leiter 120 in den Kabelringschuh, insbesondere in dessen ringförmigen Leiterabschnitt 35, eingesteckt und mittels Crimpen verbunden sein.
Der flach ausgebildeten Verbindungsabschnitt 34 des als Kabel ringschuhs ausgebildeten Schutzleiteranschlusses 32 dient dem entsprechend zur Anbindung des Schutzleiteranschlusses 32 an die Kühleinrichtung 30. Über diesen flach ausgebildeten Verbindungs abschnitt 34 ist der Schutzleiteranschluss 32 nämlich mittels einer Schraubverbindung 36 mit der Kühleinrichtung 30, im Ge naueren mit dem kabelseitigen Endabschnitt 33 der Kühleinrich tung 30, verbunden.
Über die Verbindung des Schutzleiter 120 mit dem Schutzleiter anschluss 32 der Kühleinrichtung 30, wie sie in Fig. 2B darge stellt ist, ist der Schutzleiter 120 mit der Kühleinrichtung 30 zumindest teilweise galvanisch verbunden. Ferner ist, wie in Fig. 2A besser zu erkennen ist, der Schutzleiterkontakt 20 mit der Kühleinrichtung 30 zumindest teilweise galvanisch verbunden. Dies ist in der dargestellten Ausführungsform dadurch reali siert, dass der Schutzleiterkontakt 20 an einer Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30 unmittelbar mit der Kühleinrichtung 30 verbunden ist. Im Genaueren ist der Schutzleiterkontakt 20 in die Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30 geschraubt.
Dementsprechend sind der Schutzleiterkontakt 20, die Kühlein richtung 30 und der Schutzleiteranschluss 32 derart angeordnet, dass der Schutzleiterkontakt 20 mittels der Kühleinrichtung 30 mit dem Schutzleiteranschluss 32 galvanisch verbunden ist. Letztendlich wird also auch mittels der Kühleinrichtung 30 erst die galvanische Verbindung des Schutzleiterkontakts 20 mit dem Schutzleiter 120 realisiert, sodass ohne die Kühleinrichtung 30 gar keine solche galvanische Verbindung zwischen Schutzleiter kontakt 20 und Schutzleiter 120 und dementsprechend auch keine Erdung des Ladesteckers 100 vorliegen würde. Die galvanische Verbindung zwischen dem Schutzleiterkontakt 20 und dem Schutz leiteranschluss 32 und somit letztlich zum Schutzleiter 120 wird also dadurch verwirklicht, dass die Kühleinrichtung 30 zwischen dem Schutzleiterkontakt 20 und dem Schutzleiteranschluss 32 an geordnet ist und diese miteinander verbindet.
Der Schutzleiter 120 ist in dem Versorgungskabel 140 angeordnet. Das Versorgungskabel 140 weist zusätzlich auch noch zumindest die zwei vorliegend nicht dargestellten Ladeleitungen auf, die mit den zwei Leistungskontakten 10 galvanisch verbunden sind. Die Ladeleitungen und der Schutzleiter 120 sind also gemeinsam in dem Versorgungskabel 140 angeordnet.
Dementsprechend ist durch Einführen des Kontaktstifts des Leis tungskontakts 10 (erster Anschlussbereich) in eine in den Figu ren nicht dargestellte Kontaktbuchse ein Ladestrom übertragbar, beispielsweise von einer Ladestation über die Ladeleitungen, die Leistungskontakte 10 (Kontaktstifte) und die Kontaktbuchsen bis hin zu einem Akkumulator, wie etwa einer Fahrzeugbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges.
In den Fig. 2A und Fig. 2B ist ebenso wie in Fig. 1 ferner die Steckrichtung R des Ladesteckers 100 erkennbar. Unter der Steck richtung R ist die Richtung zu verstehen, in welcher der Lade stecker 100 im zusammengebauten Zustand mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung bestimmungsgemäß ge koppelt wird. Die Steckrichtung R verläuft parallel zu einer durch einen der Leistungskontakte 10 bzw. zu einer durch den Schutzleiterkontakt 20 definierten Richtung. Die Steckrichtung R verläuft ebenso senkrecht zur frontseitigen Kontaktseite 115 des Ladesteckergehäuses 110 bzw. auch senkrecht zur Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30. In den Fig. 3A und Fig. 3B ist das erfindungsgemäße Schutzer- dungs- und Kühlsystem 1 jeweils in einer Explosionszeichnung dargestellt, wobei die Darstellung der Fig. 3A der Darstellung aus Fig. 2A und die Darstellung der Fig. 3B der Darstellung aus Fig. 2B jeweils unter Vernachlässigung des Versorgungskabels 140 entspricht. Zusätzlich zu dem Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 ist jeweils lediglich noch die Schutzleitung 120 separat darge stellt.
Wie in den Explosionsansichten der Fig. 3A und Fig.3B angedeutet ist, ist der Schutzleiteranschluss 32 von oben an der Kühlein richtung 30 angebracht, im Genaueren ist der Schutzleiteran schluss 32 mittels der Schraubverbindung 36 von oben an die Kühleinrichtung 30 und zwar an den kabelseitigen Endabschnitt 33 der Kühleinrichtung 30 angebunden. Es ist auch möglich, diese Schraubverbindung 36 noch sicherer auszubilden, indem die Schraubverbindung 36 beispielsweise durch Anschrauben mit zu sätzlichen Teilen, wie etwa einer Zahnscheibe, realisiert ist.
Ferner ist der der Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30 abge wandte, kabelseitige Endabschnitt 33 nach unten abgewinkelt aus gebildet. Im Genaueren ist der kabelseitige Endabschnitt 33 gegenüber der durch den Schutzleiterkontakt 20 definierten Steckrichtung R abgewinkelt, wie auch aus den Fig. 2A und Fig. 2B ersichtlich ist, sodass die Kühleinrichtung 30 und somit auch das Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 dem anschließenden Verlauf des Versorgungskabels 140 angepasst ausgebildet ist. Auf diese Weise hat das Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 eine hinsichtlich der Handhabbarkeit des entsprechenden Ladesteckers 100 vorteil hafte Ausgestaltung. Außerdem sorgt das Schutzerdungs- und Kühl system 1 damit durch eine optimale Ausnutzung des in dem Ladesteckergehäuseinnenraum 116 verfügbaren Platzes durch die Kühleinrichtung 30 für eine verbesserte Kühlung des Ladesteckers 100 und somit für eine erhöhte Stromtragfähigkeit bei gleich zeitig kompakter Bauweise des Ladesteckers 100. Dadurch, dass auf eine sich durch einen Großteil des Ladesteckergehäuseinnen- raums 116 erstreckende Führung des Schutzleiters 120 verzichtet werden kann, ist gleichzeitig auch die Betriebssicherheit des Ladesteckers 100 verbessert.
In Fig. 4A ist eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Lade steckers 100 mit dem erfindungsgemäßen Schufzerdungs- und Kühl system 1 dargestellt. Dabei ist der Ladestecker 100 aus Fig. 1 durch eine vertikale, sich mittig durch den Ladestecker 100 er streckende Schnittebene geschnitten dargestellt. Fig. 4B zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 4A in einer vergrößerten Detailan sicht .
Das den Schutzleiter 120 umfassende Versorgungskabel 140 ist dabei mit dem Ladestecker 100 verbunden, indem es unter anderem in den Kabelanschlussabschnitt 114 eingeführt und von diesem umschlossen ist. Der Schutzleiter 120 ist ferner über den Schutz leiteranschluss 32 mit dem Kühlkörper 31 der Kühleinrichtung 30 zumindest teilweise galvanisch verbunden. Diese Kühleinrichtung 31 ist wiederum mit dem frontseitig durch den Basisabschnitt 113 des Steckgesichtabschnitts 111 des Ladesteckergehäuses 110 hin durchtretenden Schutzleiterkontakt 20 zumindest teilweise gal vanisch verbunden, sodass eine galvanische Verbindung des Schutzleiterkontakts 20 mit dem Schutzleiter 120 mittels der Kühleinrichtung 30 besteht.
Wie aus der Detailansicht in Fig. 4B ersichtlich ist, tritt der Schutzleiterkontakt 20 frontseitig durch den Basisabschnitt 113 des Steckgesichtabschnitts 111 hindurch, wobei er gleichzeitig mittels einer zwischen dem Schufzleiterkontakt 20 und dem Ba sisabschnitt 113 des Steckgesichtabschnitts 111 verlaufenden Dichtung 21 gegenüber dem Ladesteckergehäuse 110 abgedichtet ist. Ferner ist in Fig. 4B zu erkennen, dass der Schutzleiter kontakt 20 in den Kühlkörper 31, im Genaueren in die Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30, geschraubt ist. Der Kühlkörper 31 und dementsprechend die Kühleinrichtung 30 ist in dem kabelseitigen Abschnitt 112 des Ladesteckergehäuses 110 angeordnet. Der dargestellte Ladestecker 100 ist aufgrund des den Ladesteckergehäuseinnenraum 116 optimal ausnutzenden Schut- zerdungs- und Kühlsystems 1 hinsichtlich seiner Baugröße und somit seiner Handhabbarkeit besonders vorteilhaft. Wie insbe sondere aus Fig. 4A ersichtlich ist, ist auf eine zusätzlichen Bauraum einnehmende Führung des Schutzleiters 120 durch das La desteckergehäuse 110 verzichtet worden, da der Schutzleiter 120 nicht unmittelbar an den Schutzleiterkontakt 20 angeschlossen ist, sondern mittels der Kühleinrichtung 30 mit dem Schutz leiterkontakt 20 galvanisch verbunden ist.
Bezugszeichenliste
1 Schutzerdungs- und Kühlsystem
10 Leistungskontakt / Elektroanschlusskörper
2 0 Schutzleiterkontakt / PE-Kontakt / Erdungs-Kontaktele ment
21 Dichtung
30 Kühleinrichtung
31 Kühlkörper
32 Schutzleiteranschluss / Nullleiteranschluss / Kabel ringschuh
33 kabelseitiger Endabschnitt (der Kühleinrichtung)
34 flach ausgebildeter Verbindungsabschnitt (des Schutz leiteranschlusses)
35 ringförmigen Leiterabschnitt (des Schutzleiteran
schlusses)
3 6 Schraubverbindung
37 Frontseite (der Kühleinrichtung)
100 Ladestecker / (Lade- ) Steckverbinder
100_1 frontseitiger Bereich (des Ladesteckers)
100_2 rückseitiger Bereich (des Ladesteckers)
110 Ladesteckergehäuse / (Lade- ) Steckverbindergehäuse 111 Steckgesichtabschnitt (des Ladesteckergehäuses) 112 kabelseitiger Abschnitt (des Ladesteckergehäuses) 1 13 Basisabschnitt (des Steckgesichtabschnitts)
1 14 Kabelanschlussabschnitt (des kabelseitigen Abschnitts des Ladesteckergehäuses)
1 15 frontseitige Kontaktseite (des Ladesteckergehäuses)
1 1 6 LadeSteckergehäuseinnenraum
12 0 Schutzleiter / Nullleiter
14 0 Versorgungskabel / Ladekabel
R Steckrichtung (des Ladesteckers)

Claims

Patentansprüche
1. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) für einen Ladestecker (100), umfassend:
zumindest einen Schutzleiterkontakt (20) zur galvani schen Verbindung mit einem Schutzleiter (120), und zumindest eine Kühleinrichtung (30) zum Abführen von im Ladestecker (100) erzeugter Wärme, wobei die Kühlein richtung (30) mit dem Schutzleiterkontakt (20) zumin dest teilweise galvanisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) folgende Merkmale auf weist:
die Kühleinrichtung (30) weist einen Schutzleiteran schluss (32) zur zumindest teilweisen galvanischen Ver bindung mit dem Schutzleiter (120) auf, und
der Schutzleiterkontakt (20), die Kühleinrichtung (30) und der Schutzleiteranschluss (32) sind derart angeord net, dass der Schutzleiterkontakt (20) mittels der Küh leinrichtung (30) mit dem Schutzleiteranschluss (32) galvanisch verbunden ist.
2. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) als fluidge kühlter Kühlkörper (31) ausgebildet ist.
3. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlein richtung (30) als Kühlkörper (31) im Wesentlichen aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere einem Metallmate rial, ausgebildet ist.
4. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutz leiterkontakt (20) zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit der Kühleinrichtung (30) an einer Frontseite (37) der Kühleinrichtung (30) unmittelbar mit der Kühlein richtung (30) verbunden ist.
5. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzleiterkontakt (20) in die Frontseite (37) der Kühleinrichtung (30) geschraubt ist.
6. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutz leiteranschluss (32) mittels einer Schraubverbindung (36), insbesondere durch Anschrauben mit einer Zahnscheibe, an die Kühleinrichtung (30) angebunden ist.
7. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutz leiteranschluss (32) in Form eines Kabelringschuhs ausgebildet ist.
8. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutz leiteranschluss (32) an einem einer Frontseite (37) der Kühleinrichtung (30) abgewandten kabelseitigen Endabschnitt (33) der Kühleinrichtung (30) angeordnet ist.
9. Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kabelseitige Endabschnitt (33) der Kühleinrichtung (30) gegenüber einer durch den Schutzleiter kontakt (20) definierten Steckrichtung (R) abgewinkelt ist.
10. Ladestecker (100) zur Kopplung mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung und zur Übertragung elektrischer Energie, umfassend:
zumindest einen Leistungskontakt (10) mit einem ersten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger und mit einem mit einer Ladeleitung galvanisch verbundenen zweiten Anschluss bereich,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ladestecker (100) zumindest ein in einem Ladesteckerge häuse (110) angeordnetes Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei der Schutzleiteranschluss (32) der Kühleinrichtung (30) mit ei nem Schutzleiter (120) galvanisch verbunden ist.
11. Ladestecker (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeleitung und der Schutzleiter (120) gemeinsam in einem Versorgungskabel (140) angeordnet sind.
12. Ladestecker (100) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladesteckergehäuse (110) aus einem der Ladeleitung und dem Schutzleiter (120) zugewandten, kabel seitigen Abschnitt (112) und einem der Ladeleitung und dem Schutzleiter (120) abgewandten Steckgesichtabschnitt (111) gebildet ist, wobei der Steckgesichtabschnitt (111) entlang einer durch den Schutzleiterkontakt (20) definierten Steck richtung (R) frontseitig auf den kabelseitigen Abschnitt (112) aufsteckbar ist.
13. Ladestecker (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) in dem kabelseitigen Abschnitt (112) des Ladesteckergehäuses (110) angeordnet ist und der Schutzleiterkontakt (20) frontseitig durch einen Basisab schnitt (113) des Steckgesichtabschnitts (111) des Ladeste ckergehäuses (110) hindurchtritt.
14. Ladestecker (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzleiterkontakt (20) mittels einer zwischen dem Schutzleiterkontakt (20) und dem Basisabschnitt (113) des Steckgesichtabschnitts (111) verlaufenden Dichtung (21) ge genüber dem Ladesteckergehäuse (110) abgedichtet ist.
15. Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfän- ger elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ladestation einen Ladestecker (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 aufweist, der mit der Ladestation mittels eines Versorgungskabels (140) elektrisch verbunden ist.
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