WO2023131598A1 - Plug connector having a sensor element for detecting a leakage current, arrangement comprising two plug connectors, and method for identifying a leakage current in a plug connector - Google Patents
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Definitions
- Connector with a sensor element for detecting a leakage current an arrangement with two connectors and a method for detecting a leakage current in a connector
- the present invention is in the field of electromobility and relates to a plug connector which is designed as a charging socket for an electrically driven vehicle and which is designed as a charging plug for a charging station for transmitting electrical energy and/or electrical signals.
- the connector has at least one sensor element for detecting a leakage current between at least one first contact element and at least one second contact element in order to ensure monitoring of the insulation resistance of the connector and, above all, to be able to detect insulation errors.
- the invention also relates to an arrangement with two plug connectors and a method.
- a standardized plug connector in the form of a charging plug is used to form a plug connection with a standardized plug connector in the form of a charging socket as part of the charging process for accumulators in an electrically driven vehicle (electric vehicle).
- the respective plug connectors can be specified, for example, according to the IEC 62196-3-1 standard, which also relates to direct current charging processes for electric vehicles with a pilot contact element and a control contact element.
- the requirements for the geometric dimensions of the plug-in connector, especially in relation to the plug-in face are standardized.
- environmental requirements, clearances, creepage distances and overvoltage categories are defined in standards and specifications.
- Insulation strengths of electrical components and parts made of insulating materials are tested in grounded networks, for example with the help of monitoring devices.
- line protection is required and must be specified by the manufacturer of the charging system.
- an overvoltage protection device with a monitoring function is described in order to monitor the degree of damage to overvoltage elements.
- the protective device has two current branches connected in parallel.
- the first current branch includes two series-connected overvoltage protection devices in the form of partial varistors of a multi-contact varistor.
- the second stream two also includes two series-connected overvoltage protection devices.
- the overvoltage protection devices each have a corresponding potential.
- a first measurement tap and a second measurement tap are provided for detecting a voltage between the respective overvoltage protection devices in order to derive a signal therefrom and to provide a status statement in relation to the overvoltage protection devices.
- the invention relates to a plug connector for forming a plug connection essentially in one plugging direction in order to transmit electrical energy and/or electrical signals, the plug connector having an insulating material housing with a plugging section, in which at least one first contact element and at least one second contact element, is accommodated, with the at least one first contact element and the at least one second contact element being arranged spaced apart from one another, with at least one sensor element being arranged and configured in the insulating material housing between the at least one first contact element and the at least one second contact element is to detect a leakage current between the at least one first contact element and the at least one second contact element.
- the at least one first contact element and the at least one second contact element are preferably each designed as a load contact element for transmitting electrical energy.
- the plug connector according to the present invention can be designed as a charging plug and/or as a charging socket, which are configured to form a plug connection with one another.
- a connector is provided, for example, in which damage and, above all, dangers caused by leakage currents can be avoided. Furthermore, in the connector according to the present invention, the entry and/or presence of a medium, preferably an electrically conductive liquid medium, can be detected and corresponding measures can be taken, for example initiating a shutdown of the charging process of an electrically driven vehicle (electric vehicle).
- a medium preferably an electrically conductive liquid medium
- the ingress of water through a break or crack in the insulating housing of the connector can be detected.
- molluscs and other foreign bodies can also be detected.
- the at least one sensor element can be arranged and designed in such a way that the leakage current is channeled and/or centralized on a surface of the insulating housing.
- the at least one sensor element can preferably be in the insulating material housing, preferably in the plug-in section, at or on the geometrically shortest Distance between the at least one first contact element and the at least one second contact element can be arranged.
- the occurrence of a leakage current on the surface of the insulating material between the at least one first contact element and the at least one second contact element can be optimally detected by the at least one sensor element.
- the at least one sensor element is at least partially in a wall section of the insulating material housing, preferably for delimiting the plug-in section in the plug-in direction and/or preferably at a narrow point, between the at least one first contact element and the at least one second Contact element is integrated, preferably substantially cohesively and / or substantially non-positively integrated, wherein the wall portion extends at least partially in the plug-in direction and / or perpendicular to the plug-in direction.
- the wall section can be a side wall section inside the plug-in section and can also be designed to hold or carry the at least one first contact element and the at least one second contact element. It is also possible that the wall section extends at least in sections essentially in the insertion direction and is arranged between the at least one first contact element and the at least one second contact element.
- the at least one sensor element prefferably configured and integrated in the wall section in such a way that the wall section and the at least one sensor element form at least one essentially planar end face, which is preferably oriented essentially perpendicularly to the plug-in direction and/or which is preferably limits the plug-in section in the plug-in direction.
- the at least one sensor element it is possible for the at least one sensor element to protrude from an end face of the wall section, preferably at least in sections essentially in the direction of insertion.
- the at least one sensor element is essentially plate-shaped and/or essentially flat, and is preferably connected essentially flush to a wall section of the insulating material housing to form an essentially planar end face.
- the plug connector comprises at least one further sensor element which is configured to detect a further leakage current between the at least one first contact element and the at least one second contact element, the at least one further sensor element being on a integrated at least in sections in a wall section of the insulating housing between the at least one first contact element and the at least one second contact element, preferably essentially in the plug-in direction, the side facing away from the plug-in face, preferably integrated opposite the at least one sensor element in the plug-in direction.
- the at least one sensor element may extend at least through the wall section, preferably essentially in the plug-in direction, and/or preferably to extend at least in sections into the plug-in section, and/or for the at least one sensor element to essentially extend at least in sections is cylindrical or essentially pin-shaped or essentially lance-shaped.
- the at least one sensor element and preferably at least one further sensor element can each comprise an electrode or each be designed as an electrode.
- the electrode can be made of an electrically highly conductive material, preferably a metallic material.
- the electrode has a very low impedance and/or resistance, for example less than 1 ohm.
- the at least one sensor element and preferably at least one additional sensor element, is connected to a monitoring unit, wherein the monitoring unit is configured, one on the at least one sensor element, and preferably one on the at least one additional To compare sensor element, detected voltage, which is caused or influenced by the leakage current, with a reference voltage.
- the monitoring unit can at least partially include electrical and/or electronic components and elements.
- the monitoring unit can be part of the connector or, alternatively, part of a charging station.
- the monitoring unit can have at least a first resistance element, which is connected to the at least one first contact element, and at least a second Having a resistance element which is connected to the at least one second contact element.
- the at least one first resistance element and the at least one second resistance element can be arranged and configured to form the reference voltage from the voltage present at the at least one first contact element and/or from the voltage present at the at least one second contact element, preferably by voltage division.
- the at least one first resistance element can differ from the at least one second resistance element with regard to the resistance value.
- the at least one first resistance element can have a resistance value of 400 kOhm and the at least one second resistance element can have a resistance value of 600 kOhm in order to divide the voltage applied to the contact elements.
- the monitoring unit has at least one comparator element or at least one operational amplifier and is configured to compare the generated reference voltage with the detected voltage, and/or a switching element depending on the generated reference voltage and the detected voltage steer.
- the switching element can be controlled by the monitoring unit, for example, in such a way that the charging process is switched off when a leakage current is detected.
- the insulating material housing prefferably has at least one diverting element, preferably one diverting element each, for draining the at least one first contact element and the at least one second contact element, and for the at least one diverting element, preferably the respective diverting element, to be arranged and configured in the insulating material housing in this way ,
- the invention relates to an arrangement for forming a plug connection in order to transmit electrical energy and/or electrical signals, comprising a first plug connector as disclosed herein, the first plug connector being designed as a charging plug, and a second plug connector as disclosed herein , wherein the second connector is designed as a charging socket, and preferably in the formation of the plug connection, the at least one sensor element (121) of the first Connector contacted at least one sensor element of the second connector, preferably via a spring element.
- the invention relates to a method for detecting a leakage current in a connector, the connector preferably being configured as disclosed herein, wherein a voltage which is caused or influenced by the leakage current is detected by at least one sensor element; a reference voltage is formed from a voltage present at the at least one first contact element and/or from a voltage present at the at least one second contact element by means of voltage division by at least two resistance elements; the reference voltage formed is compared with the detected voltage, and falling below or exceeding a voltage difference between the reference voltage formed and the detected voltage is detected.
- the method according to the present invention can preferably be carried out, inter alia, with the monitoring unit which is configured for this purpose and has corresponding components and elements as disclosed herein.
- FIG. 1A shows a connector face with a connector section of an embodiment of the connector according to the present invention as a charging connector in a perspective view
- FIG. 1B shows the connector from FIG. 1A in a schematic representation
- FIG. 2A shows a mating face with a mating section of an embodiment of the connector according to the present invention as a charging socket in a front view
- FIG. 2B shows the connector from FIG. 2A in a schematic representation
- FIG 3 shows the plug connector from FIGS. 1A and 1B and the plug connector from FIGS. 2A and 2B with at least partial formation of a plug connection in a schematic representation
- FIG 4 shows an equivalent circuit diagram of the connector from FIGS. 1A and 1B with a modified monitoring unit.
- FIG. 1A shows a perspective view of a connector face 103 with a connector section 102 of an exemplary embodiment of a connector 100 according to the present invention as a charging connector.
- the connector 100 is configured as a charging connector for forming a plug-in connection with a connector 200 according to the present invention as a charging socket (see Figures 2A to 3) essentially in the plug-in direction X in order to transmit electrical energy and/or electrical signals.
- the plug connector 100, 200 is thus configured as a charging plug 100 in one exemplary embodiment and as a charging socket 200 for an electric vehicle or as a charging socket 200 for an electric vehicle in a further exemplary embodiment.
- the plug connector 100 is preferably permanently connected to a charging station of a charging station via a charging cable, the charging station providing electrical energy for charging accumulators of electrically driven vehicles (electric vehicles).
- the connector 100 in Figure 1A is preferably specified according to the IEC 62196-3 standard or is preferably based at least in part on the requirements of the IEC 62196-3 standard.
- the connector 100 can be designed and/or specified according to the Combined Charging System (CCS) connector system standard as what is known as a combo-2 charging connector. It is alternatively possible for the connector 100 to be designed and/or specified according to a different standard or according to a different standard or according to a different specification, for example according to the "CHAdeMO standard" or according to the "ChaoJi stacked specification".
- CCS Combined Charging System
- the connector 100 includes an insulating material housing 101, that is, a housing made of an insulating material with inherent electrical insulating properties.
- the plug-in section 102 is part of the insulating material housing 101.
- An end face of the plug-in section 102, preferably in the plug-in direction X, is used to form the plug-in face 103 of the connector 100.
- the insulating material housing 101 can be made in several parts.
- the insulating material housing 101 can be produced, for example, by at least one casting process and/or by at least one injection molding process with an insulating material.
- the connector 100 is preferably used for charging accumulators of electric vehicles by means of direct current and for this purpose comprises a first contact element 111 and a second contact element 112.
- a charging voltage applied to the contact elements 111 and 112 during a charging process can be in a range from 400 V to 800 V, for example and is therefore relatively high.
- the first contact element 111 and the second contact element 112 are each configured as a load contact element and are essentially sleeve-shaped, at least in sections, in order to mechanically connect a complementary, i.e. a correspondingly configured and formed, contact element 211, 212 of a connector 200 (see Figures 2A to 3). take up at least form-fitting and/or at least partially non-positively when forming a plug-in connection between the connector 100 as a charging connector and the connector 200 as a charging socket essentially in the insertion direction X.
- Both the first contact element 111 and the second contact element 112 are each surrounded or encased by an insulating material sleeve 107 and 108 and thus a sleeve made of insulating material.
- the first contact element 111 and the second contact element 112 are accommodated in the plug-in section 102 and arranged at a distance from one another.
- the distance between the first Contact element 111 and the second contact element 112 is identified by the reference symbol D in FIG. 1A.
- Walls and/or wall sections of the plug-in section 102 are preferably formed integrally in one piece.
- the insulating material sleeves 107 and 108 to protect the contact elements 111 and 112 as individual parts, i.e. as individually manufactured components or elements, for example screwed into corresponding wall sections of the plug-in section 102 and thus of the insulating material housing 101.
- the connector 100 includes the other contact elements 113 to 115, which are accommodated or arranged in a further area of the plug-in section 102 in corresponding insulating material sleeves (not specifically identified in FIG. 1A) and are only briefly described below.
- the contact element 113 serves as a protective contact element (so-called PE contact element).
- the contact elements 114 and 115 are used to transmit electrical signals between a charging station and an electric vehicle via the connector during a charging process.
- the contact element 114 represents the so-called pilot contact (Control Pilot/CP) and the contact element 115 represents the so-called proximity switch (Proximity Pilot/PP) and, in other words, are used for communication between the charging station and the electric vehicle during the charging process.
- the charging connector 100 includes additional components and elements, which will be discussed in more detail below against the background of the present invention.
- FIG. 1B shows the connector 100 from FIG. 1A in a schematic representation.
- the illustration in FIG. 1B preferably focuses on the contact elements 111 and 112 of the connector 100, which, as already described, transmit electrical energy as load contact elements.
- the illustration in FIG. 1B clearly shows that the contact elements 111 and 112 are accommodated or arranged in the insulating material sleeves 107 and 108 at least in sections.
- leakage currents KS can occur during operation of the plug connector 100 along a section of surfaces of the insulating material.
- a distance is also referred to as a so-called creepage distance and preferably represents the shortest distance along surfaces of the insulating material between conductive elements, here between the contact elements 111 and 112.
- An air gap is preferably the shortest distance in air between two conductive elements, here between the contact elements 111 and 112.
- Leakage currents KS mainly result from a change in the insulating properties of the insulating material. Such changes are often caused by corresponding environmental conditions in which the connector 100 is operated. For example, moisture, dust and/or dirt within the plug-in section 102 promotes the formation of leakage currents on surfaces of the insulating material. So-called insulation faults then occur in the insulating material, and the insulation strength is thus reduced. In the case of the connector 100, this occurs primarily between the charging lines, i.e. the contact elements 111 and 112.
- Figure 1B shows an example and a schematic of the course, i.e. the creepage distance, along which a leakage current KS with a corresponding electrical voltage drop along the creepage distance from the first contact element 111 in the direction of the second contact element 112 (or vice versa, depending on the electrical polarity or polarity of the Contact elements 111 and 112) forms.
- the connector 100 comprises a first sensor element 121, which is arranged and configured in the insulating housing 101 in such a way that the leakage current KS between the first contact element 111 and the second contact element 112 at least capture.
- the first sensor element 121 is preferably arranged (spatially) between the first contact element 111 and the second contact element 112 .
- the first sensor element 121 is preferably designed as an electrode or comprises at least one electrode.
- the first Sensor element 121 is configured to detect or detect an occurring voltage resulting from a leakage current between the contact elements 111 and 112, which is the case with an insulation fault and thus with reduced electrical insulating properties of the insulating material.
- the first sensor element 121 is arranged between the contact elements 111 and 112 acting as high-voltage potentials.
- the first sensor element 121 is arranged and designed in such a way that the leakage current KS is channeled on corresponding surfaces of the insulating material housing 101, that is to say preferably on surfaces of the plug-in section 102.
- the leakage current KS migrates or runs in sections, starting from the contact elements 111 and 112, along the outer surfaces of the insulating material sleeves 107 and 108 in the direction of a transition region which is formed by the wall section 104 of the insulating material housing 101.
- the wall section 104 extends at least partially essentially in the plug-in direction X and thus from the plug-in section 102 into the interior of the insulating housing 101.
- the first sensor element 121 is integrated at least in sections in the wall section 104 of the insulating material housing 101 .
- First sensor element 121 is preferably connected to the insulating material of wall section 104 in a materially bonded and/or at least non-positive manner or integrated therein at least in sections.
- the first sensor element 121 can be integrated in the wall section 104 by at least one casting process and/or by at least one spraying process of the insulating material. It is additionally or alternatively possible for the first sensor element 121 to be pressed into the wall section 104, preferably essentially in the plug-in direction X.
- the wall section 104 with the first sensor element 121 delimits, among other things, the plug-in section 102 in the plug-in direction X and creates a constriction in Referring to the creepage distance of the leakage current KS.
- the first sensor element 121 is designed and integrated in the wall section 104 in such a way that the wall section 104 and the first sensor element 121 form at least one essentially planar end face 105.
- the essentially flat end face 105 is aligned and/or arranged essentially perpendicular to the plug-in direction X.
- the essentially flat end face 105 preferably delimits the plug-in section 102 in the insertion direction X.
- the first sensor element 121 is essentially plate-shaped and/or essentially flat and is flush with the wall section 104 to form the essentially flat end face 105.
- the connector 100 includes a second sensor element 122, which is preferably designed to be essentially identical to the first sensor element 121.
- the second sensor element 122 is configured to detect a further leakage current KS between the first contact element 111 and the second contact element 112 .
- the second sensor element 122 is integrated at least in sections in the wall section 104 of the insulating material housing 101 between the first contact element 111 and the second contact element 112 on a side facing away from the plug face 103, preferably in the plug-in direction X, preferably opposite the first sensor element 121 in the plug-in direction X integrated. With the second sensor element 122 it is possible to detect a further leakage current KS inside the connector 100, that is inside the insulating housing 101.
- the first sensor element 121 can extend at least through the wall section 104, preferably substantially in the plug-in direction X, and optionally to preferably extend at least in sections into the plug-in section 102.
- the first sensor element 121 can be configured, at least in sections, to be essentially cylindrical or essentially pin-shaped or essentially lance-shaped.
- the first sensor element 121 and the second sensor element 122 of the connector 100 are connected to a monitoring unit 130 .
- the monitoring unit 130 is preferably part of the plug connector 100 or alternatively arranged in a charging station which is connected to the plug connector 100 via a charging cable.
- Monitoring unit 130 is configured to at least compare a detected voltage of leakage current KS present on first sensor element 121 and preferably also on second sensor element 122, i.e. an electrical voltage resulting from leakage current KS, with a reference voltage.
- the monitoring unit 130 includes corresponding electrical and/or electronic components and elements and can preferably be equipped with its own, ie separate, housing in order to avoid environmental influences such as moisture, dirt and/or dust and their harmful effects.
- monitoring unit 130 includes a first resistance element 131 and a second resistance element 132.
- First resistance element 131 is connected to first contact element 111 or at least to an electrical conductor that is assigned to first contact element 111.
- the second resistance element 132 is connected to the second contact element 112 or at least with one electrical conductor connected, which is associated with the second contact element 112.
- the first resistance element 131 and the second resistance element 132 are connected to the positive pole and the negative pole, respectively.
- the resistance elements 131 and 132 are preferably in the form of voltage-proof resistors whose resistance values are preferably several 100 kOhms.
- the resistance elements 131 and 132 are accordingly arranged and configured to form a reference voltage from the voltage present at the first contact element 111 and from the voltage present at the second contact element 112 by voltage division. In other words, the resistance elements 131 and 132 form a voltage detection circuit in the form of a voltage divider.
- the resistance of the insulating material is, as expected, (still) correspondingly high and the potential of the first sensor element 121 and/or of the second sensor element 122 is increased by the finite resistance as the input resistance of the voltage detector circuit is kept at the level of the reference voltage by the resistance elements 131 and 132.
- the insulating properties decrease, i.e. as the insulation weakens, the inherent resistance of the insulating material decreases and a leakage current KS begins to form.
- Monitoring unit 130 also has an operational amplifier 133, operational amplifier 133 being configured to compare the reference voltage formed with the voltage detected at first sensor element 121 and/or at second sensor element 122 and, depending on the result of the comparison, preferably a switching element accordingly 134 of the monitoring unit 130 and/or to transmit the result to a communication unit 140 for further transmission to a charging station and/or to an electric vehicle.
- a comparator element can also be used, which is configured to compare the reference voltage formed with the detected voltage. In other words, a shift between the detected voltage at the sensor elements 121 and 122 and a reference voltage, which is formed by the voltage divider between the charging lines, can thereby be detected.
- Monitoring unit 130 thus recognizes that a voltage difference between the reference voltage formed and the voltage detected at first sensor element 121 and/or at second sensor element 122 is not reached or is exceeded and switching element 134 initiates, for example, switching off the charging process when the leakage current KS is detected.
- Figure 2A shows a front view of a mating face 203 with a mating portion 202 of an embodiment of the connector 200 according to the present invention as a charging socket.
- the connector according to the present invention can also be configured and/or designed as a charging socket 200 .
- a plug connection can be formed essentially in the plugging direction X in order to transmit electrical energy and/or electrical signals. This is clearly shown schematically in FIG.
- the plug connector 200 as a charging socket, has essentially identical components and elements and/or components and elements with at least identical function with respect to the components and elements of the plug connector 100 described above with reference to FIGS. 1A and 1B. In other words, connector 200 forms a mating connector to connector 100.
- the mating face 203 with the mating section 202 is part of the insulating housing 201 of the connector 200.
- the insulating housing 201 of the connector 200 can be produced, for example, by the same method as the insulating housing 101 of the connector 100.
- the connector 200 is a charging socket to the connector 100 as Charging connector designed more or less complementary in terms of geometric dimensions and includes in the plug-in section 202, a first contact element 211 and a second contact element 212 for the transmission of electrical energy.
- the first contact element 211 and the second contact element 212 are arranged spaced apart from one another as load contact elements and are configured to form a plug connection with the contact elements 111 and 112 of the plug connector 100 .
- the contact elements 211 and 212 are designed to be essentially pin-shaped, complementary to the contact elements 111 and 112 .
- the connector 200 includes the contact element 213 as a protective contact element (so-called PE contact element), the contact element 214 as a pilot contact (Control Pilot/CP) and the contact element 215 as a proximity switch (Proximity Pilot/PP).
- the contact elements 213 to 215 When a plug-in connection is formed between connector 100 as a charging connector and connector 200 as a charging socket, they are assigned to one another essentially in the insertion direction X and make contact with one another in order to provide the corresponding communication functions between a charging station and an electric vehicle during the course of a charging process.
- a leakage current KS can occur between the first contact element 211 and the second contact element 212 under appropriate environmental conditions, as described above with reference to the plug connector 100 by way of example, which is described in more detail below with reference to FIG. 2B.
- FIG. 2B shows the connector 200 from FIG. 2A in a schematic representation.
- a first sensor element 221 is integrated at least in sections between the first contact element 211 and the second contact element 212 in a wall section 204 of the insulating housing 201, which is preferably a middle or central wall section of the plug-in section 202, in such a way that the wall section 204 and the first Sensor element 221 form a substantially flat end face 205.
- the essentially planar end face 205 is aligned and/or arranged essentially perpendicularly to the insertion direction X.
- the essentially flat end face 205 preferably delimits the plug-in section 202 in the insertion direction X.
- the first sensor element 221 is essentially plate-shaped and/or essentially flat and is flush with the wall section 204 to form the essentially flat end face 205.
- the connector 200 includes a second sensor element 222, which is preferably designed to be essentially identical to the first sensor element 221.
- the second sensor element 222 is configured to detect a further leakage current KS between the first contact element 211 and the second contact element 212 .
- the second sensor element 222 is integrated at least in sections in the wall section 204 of the insulating material housing 201 between the first contact element 211 and the second contact element 212 on a side facing away from the plug face 203, preferably in the plug-in direction X, preferably opposite the first sensor element 221 in the plug-in direction X integrated.
- the second sensor element 222 it is possible to detect a further leakage current KS inside the connector 200, that is, inside the insulating housing 201 of the charging socket.
- the detection and evaluation takes place analogously to the connector 100 with the aid of a monitoring unit 230.
- the monitoring unit 230 is preferable to the monitoring unit 130 in FIG. 1B identically configured and/or formed, and includes corresponding resistive elements
- Figure 2B also shows that if an electrically conductive medium M, such as water, is present in the plug-in section 202 (shown here in the area of the first contact element 211), a corresponding leakage current KS can occur and be detected at least with the first sensor element 221 , which can be evaluated analogously to the above description and passed on to a charging station and/or an electric vehicle, for example, via the communication unit 240 in the form of corresponding signals.
- an electrically conductive medium M such as water
- medium M which is often an electrically conductive medium M, located inside insulating housing 101 of connector 100 as a charging plug and inside insulating housing 201 of connector 200 as a charging socket to be detected with the respective second sensor elements 122 and 222 can be.
- plug connector 200 can also have a first diverting element 251 and preferably a second diverting element 252.
- the first diverting element 251 and the second diverting element 252 can, for example, each be designed as a channel or each as a hose.
- the first diverting element 251 is assigned to the first contact element 211 and the second diverting element 252 is assigned to the second contact element 212 and is used to empty the plug-in section 202 of the corresponding medium M.
- FIG. 3 shows an arrangement 300 for forming a plug connection in order to transmit electrical energy and/or electrical signals.
- the arrangement 300 comprises the connector 100 from FIGS. 1A and 1B, which is designed as a charging connector, and the connector 200 from FIGS. 2A and 2B, which is designed as a charging socket.
- the plug-in connector 100 and the plug-in connector 200 form a plug-in connection as the first and second plug-in connector 100, 200 essentially in the plug-in direction X.
- the first sensor element 121 of the plug connector 100 makes contact with the first sensor element 221 of the plug connector 200, preferably via a spring element 301.
- the spring element 301 can be connected to the first sensor element 121 of the connector 100 or to the first sensor element 221 of the connector 200, for example.
- leakage currents KS (not shown in FIG. 3 for reasons of clarity) can be detected either through connector 100 or through connector 200 and thus through a single connector 100, 200.
- only a single monitoring unit 130, 230 is required, which monitors both the connector 100 and the connector 200.
- Figure 4 shows an equivalent circuit diagram of a connector 100 from Figures 1A and 1B with a modified monitoring unit 130, wherein the connector 100 is preferably configured, among other things, to detect the entry of an electrically conductive medium M in the plug-in section 102 by detecting a leakage current (KS). .
- KS leakage current
- the modified monitoring unit 130 comprises in each case two first resistance elements 131 and in each case two second resistance elements 132 which are configured to carry out a voltage division of the voltage present at the contact elements 111 and 112 .
- the first resistance elements 131 can have a resistance value of, for example, 400 kOhm and the second resistance elements 132 can have a resistance value of, for example, 600 kOhm and thus divide the applied voltage in a ratio of 40% to 60%.
- FIG. 4 shows the voltage ratios with the partial voltages U1, U2 and U3 between the two contact elements 111 and 112 along the creepage path of the leakage current KS, which are represented by the partial distances D1 and D3.
- D2 characterizes a partial distance by a resulting geometric dimension of the first sensor element 121, ie the first electrode 121 for detecting the leakage current KS.
- the sum of the partial voltages Ul, U2 and U3 results in the total voltage UG between the first and the second contact element 111, 112.
- the resistance of the insulating material between the first contact element 111 and the first sensor element 121 and between the second contact element 112 and the first sensor element 121 is symbolized in each case by a resistance RJ.
- this resistance changes and becomes lower, for example, which leads to an increase in the voltage at the first sensor element 121 .
- a change i.e. increase in this voltage can slowly Indication of an insulation fault or an insulation weakness of the insulating material that is slowly becoming apparent can be detected, preferably by monitoring unit 130.
- the first and second resistance elements 131 and 132 are used to assign a constant voltage value for the operational amplifier 133 or, alternatively, for a comparator element, in order to form a reference voltage by appropriate voltage division and to compare it with the voltage detected at the first sensor element 121 and to determine a voltage difference.
- the monitoring unit 130 and preferably the operational amplifier 133 is configured to detect falling below or exceeding a voltage difference between the reference voltage formed and the detected voltage, preferably as a function of at least one defined or predetermined criterion, preferably a voltage value.
- the present invention is not limited to the embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the idea of the invention and therefore fall within the scope of protection.
- the present invention also claims protection for the subject-matter and features of the subclaims independently of the claims referred to.
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Abstract
The invention relates to a plug connector (100, 200) for forming a plug connection in a plug-in direction (X) in order to transmit electrical energy and/or electrical signals, wherein the plug connector (100, 200) has an insulating material housing (101, 201) with a plug-in section (102, 202), in which at least one first contact element (111, 211) and at least one second contact element (112, 212) are accommodated for the purpose of forming a plug-in face (103, 203), wherein the at least one first contact element (111, 211) and the at least one second contact element (112, 212) are arranged spaced apart from one another, wherein, between the at least one first contact element (111, 211) and the at least one second contact element (112, 212), at least one sensor element (121, 221) is arranged and configured in the insulating material housing (101, 201) such as to detect a leakage current (KS) between the at least one first contact element (111, 211) and the at least one second contact element (112, 212). The invention also relates to an arrangement (300) having a first plug connector (100) as a charging plug and having a second plug connector (200) as a charging socket and also to a method for identifying a leakage current (KS) in a plug connector.
Description
Steckverbinder mit Sensorelement zur Erfassung eines Kriechstroms, Anordnung mit zwei Steckverbindern und Verfahren zur Erkennung eines Kriechstroms in einem Steckverbinder Connector with a sensor element for detecting a leakage current, an arrangement with two connectors and a method for detecting a leakage current in a connector
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektromobilität und betrifft einen Steckverbinder, welcher als Ladesteckdose für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug und welcher als Ladestecker für eine Ladesäule zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer Signale ausgebildet ist. Der Steckverbinder weist zumindest ein Sensorelement zur Erfassung eines Kriechstroms zwischen zumindest einem ersten Kontaktelement und zumindest einem zweiten Kontaktelement auf, um eine Überwachung der Isolationsfestigkeit des Steckverbinders gewährleisten und vor allem Isolationsfehler erkennen zu können. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit zwei Steckverbindern und ein Verfahren. The present invention is in the field of electromobility and relates to a plug connector which is designed as a charging socket for an electrically driven vehicle and which is designed as a charging plug for a charging station for transmitting electrical energy and/or electrical signals. The connector has at least one sensor element for detecting a leakage current between at least one first contact element and at least one second contact element in order to ensure monitoring of the insulation resistance of the connector and, above all, to be able to detect insulation errors. The invention also relates to an arrangement with two plug connectors and a method.
Im Bereich der Elektromobilität wird im Rahmen des Ladevorgangs von Akkumulatoren eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (Elektrofahrzeugs) in der Regel ein standardisierter Steckverbinder in Form eines Ladesteckers zur Ausbildung einer Steckverbindung mit einem standardisierten Steckverbinder in Form einer Ladesteckdose verwendet. Die jeweiligen Steckverbinder können beispielsweise nach der Norm IEC 62196-3-1 spezifiziert sein, welche ferner Gleichstrom-Ladevorgänge für Elektrofahrzeuge mit einem Pilotkontaktelement und einem Kontrollkontaktelement betrifft. Um entsprechende Kompatibilität zur Ausbildung einer Steckverbindung zu gewährleisten, sind Anforderungen an die geometrischen Abmessungen der Steckverbinder, vor allem in Bezug auf das Steckgesicht, normiert und standardisiert. Zudem werden Umweltanforderungen, Luftstrecken, Kriechstrecken und Überspannungskategorien in Normen und Spezifikationen festgelegt. In the field of electromobility, a standardized plug connector in the form of a charging plug is used to form a plug connection with a standardized plug connector in the form of a charging socket as part of the charging process for accumulators in an electrically driven vehicle (electric vehicle). The respective plug connectors can be specified, for example, according to the IEC 62196-3-1 standard, which also relates to direct current charging processes for electric vehicles with a pilot contact element and a control contact element. In order to ensure appropriate compatibility for forming a plug-in connection, the requirements for the geometric dimensions of the plug-in connector, especially in relation to the plug-in face, are standardized. In addition, environmental requirements, clearances, creepage distances and overvoltage categories are defined in standards and specifications.
Isolationsfestigkeiten an elektrischen Komponenten und Bauteilen aus Isolierstoffen werden bei geerdeten Netzen beispielsweise mit Hilfe von Überwachungseinrichtungen geprüft. Allerdings existieren beispielsweise bislang keine praktikablen Lösungen zur Erfassung von Isolationsfehlern zwischen den Potentialen am Minuspol und am Pluspol in Verbindung mit Gleichstrom- Ladesystemen für Elektrofahrzeuge, wohingegen ein Leitungsschutz gefordert wird und vom Hersteller des Ladesystems angegeben werden muss. Insulation strengths of electrical components and parts made of insulating materials are tested in grounded networks, for example with the help of monitoring devices. However, there are no practical solutions to date for detecting insulation faults between the potentials at the negative pole and at the positive pole in connection with DC charging systems for electric vehicles, whereas line protection is required and must be specified by the manufacturer of the charging system.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Erfassung von Isolationsfehlern und damit in Zusammenhang stehenden Kriechströmen bekannt.
Aus der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 2020/114593 Al ist eine Vorrichtung zum Messen des so genannten Leckstroms mit Hilfe von zwei Elektroden bekannt, wobei die Elektroden in einem Leckstrompfad angeordnet sind. Ein Energiespeicher in Form eines Kondensators ist mit den Elektroden elektrisch verbunden, sodass er durch den Leckstrom aufgeladen werden kann. Sobald ein vorbestimmter Spannungswert erreicht ist oder überschritten wird, sendet ein Funkmodul, welches wiederum mit dem Energiespeicher verbunden ist, ein entsprechendes Funksignal. Devices for detecting insulation faults and associated leakage currents are known from the prior art. International patent application no. WO 2020/114593 A1 discloses a device for measuring the so-called leakage current using two electrodes, the electrodes being arranged in a leakage current path. An energy store in the form of a capacitor is electrically connected to the electrodes so that it can be charged by the leakage current. As soon as a predetermined voltage value is reached or exceeded, a radio module, which in turn is connected to the energy store, sends a corresponding radio signal.
In der deutschen Offenlegungsschrift Nr. DE 10 2014 219 913 Al wird eine Überspannungsschutzvorrichtung mit Überwachungsfunktion beschrieben, um einen Schädigungsgrad von Überspannungselementen zu überwachen. Die Schutzvorrichtung weist eine Parallelschaltung von zwei Stromzweigen auf. Der erste Stromzweig umfasst zwei in Reihe geschaltete Überspannungsschutzeinrichtungen in Form von Teilvaristoren eines Multikontaktvaristors. Der zweite Strom zwei umfasst ebenso zwei in Reihe geschaltete Überspannungsschutzeinrichtungen. Die Überspannungsschutzeinrichtungen weisen jeweils ein entsprechendes Potential auf. Ein erster Messabgriff und ein zweiter Messabgriff ist zur Erfassung einer Spannung zwischen den jeweiligen Überspannungsschutzvorrichtungen vorgesehen, um daraus ein Signal abzuleiten und eine Zustandsaussage in Bezug auf die Überspannungsschutzvorrichtungen bereitzustellen. In the German patent application no. DE 10 2014 219 913 A1, an overvoltage protection device with a monitoring function is described in order to monitor the degree of damage to overvoltage elements. The protective device has two current branches connected in parallel. The first current branch includes two series-connected overvoltage protection devices in the form of partial varistors of a multi-contact varistor. The second stream two also includes two series-connected overvoltage protection devices. The overvoltage protection devices each have a corresponding potential. A first measurement tap and a second measurement tap are provided for detecting a voltage between the respective overvoltage protection devices in order to derive a signal therefrom and to provide a status statement in relation to the overvoltage protection devices.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Steckverbinder zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer Signale, vorzugsweise für einen Ladevorgang eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (Elektrofahrzeugs), bereitzustellen, bei welchem jeweils eine Überwachung der Isolationsfestigkeit und vor allem eine Erfassung von Isolationsfehlern, vorzugsweise zwischen Kontaktelementen zur Übertragung elektrischer Energie in Form von Gleichstrom, gewährleistet ist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung mit zwei Steckverbindern und ein Verfahren zur Erkennung eines Kriechstroms in einem Steckverbinder bereitzustellen. It is an object of the present invention to provide an improved connector for the transmission of electrical energy and/or electrical signals, preferably for a charging process of an electrically drivable vehicle (electric vehicle), in which monitoring of the insulation strength and, above all, detection of insulation faults, preferably between contact elements for the transmission of electrical energy in the form of direct current. It is a further object of the present invention to provide a two-connector assembly and a method for detecting a leakage current in a connector.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 13 und 14 gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele und Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Die Erfindung betrifft nach einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt einen Steckverbinder zur Ausbildung einer Steckverbindung im Wesentlichen in einer Steckrichtung, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen, wobei der Steckverbinder ein Isolierstoffgehäuse mit einem Steckabschnitt aufweist, in welchem zur Bildung eines Steckgesichts zumindest ein erstes Kontaktelement und zumindest ein zweites Kontaktelement, aufgenommen ist, wobei das zumindest eine erste Kontaktelement und das zumindest eine zweite Kontaktelement voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement zumindest ein Sensorelement in dem Isolierstoffgehäuse derart angeordnet und konfiguriert ist, einen Kriechstrom zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement zu erfassen. The object is solved by the features of claims 1, 13 and 14. Further exemplary embodiments and applications of the present invention result from the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures. According to a first general aspect, the invention relates to a plug connector for forming a plug connection essentially in one plugging direction in order to transmit electrical energy and/or electrical signals, the plug connector having an insulating material housing with a plugging section, in which at least one first contact element and at least one second contact element, is accommodated, with the at least one first contact element and the at least one second contact element being arranged spaced apart from one another, with at least one sensor element being arranged and configured in the insulating material housing between the at least one first contact element and the at least one second contact element is to detect a leakage current between the at least one first contact element and the at least one second contact element.
Das zumindest eine erste Kontaktelement und das zumindest eine zweite Kontaktelement ist vorzugsweise jeweils als ein Lastkontaktelement zur Übertragung elektrischer Energie ausgebildet. The at least one first contact element and the at least one second contact element are preferably each designed as a load contact element for transmitting electrical energy.
Der Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Ladestecker und/oder als Ladesteckdose ausgebildet sein, welche zur Ausbildung einer Steckverbindung miteinander konfiguriert sind. The plug connector according to the present invention can be designed as a charging plug and/or as a charging socket, which are configured to form a plug connection with one another.
Mit der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise ein Steckverbinder bereitgestellt, bei welchem Schäden und vor allem Gefahren durch entstehende Kriechströme vermieden werden können. Ferner kann bei dem Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung ein Eintritt und/oder ein Vorhandensein eines Mediums, vorzugsweise eines elektrisch leitenden flüssigen Mediums, erkannt und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise die Einleitung einer Abschaltung des Ladevorgangs eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (Elektrofahrzeugs). With the present invention, a connector is provided, for example, in which damage and, above all, dangers caused by leakage currents can be avoided. Furthermore, in the connector according to the present invention, the entry and/or presence of a medium, preferably an electrically conductive liquid medium, can be detected and corresponding measures can be taken, for example initiating a shutdown of the charging process of an electrically driven vehicle (electric vehicle).
Somit kann beispielsweise das Eindringen von Wasser durch einen Bruch oder Riss des Isolierstoffgehäuses des Steckverbinders erkannt werden. Ebenso kann dadurch beispielsweise auch ein Eindringen von Weichtieren und sonstigen Fremdkörpern erkannt werden. Thus, for example, the ingress of water through a break or crack in the insulating housing of the connector can be detected. In this way, for example, molluscs and other foreign bodies can also be detected.
Das zumindest eine Sensorelement kann derart angeordnet und ausgebildet sein, eine Kanalisierung und/oder eine Zentralisierung des Kriechstroms an einer Oberfläche des Isolierstoffgehäuses herbeizuführen. Vorzugsweise kann das zumindest eine Sensorelement in dem Isolierstoffgehäuse, vorzugsweise in dem Steckabschnitt, an oder auf der geometrisch kürzesten
Strecke zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement angeordnet sein. The at least one sensor element can be arranged and designed in such a way that the leakage current is channeled and/or centralized on a surface of the insulating housing. The at least one sensor element can preferably be in the insulating material housing, preferably in the plug-in section, at or on the geometrically shortest Distance between the at least one first contact element and the at least one second contact element can be arranged.
Dadurch kann ein Auftreten eines Kriechstroms an der Oberfläche des Isolierstoffs zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement optimal durch das zumindest eine Sensorelement erfasst werden. As a result, the occurrence of a leakage current on the surface of the insulating material between the at least one first contact element and the at least one second contact element can be optimally detected by the at least one sensor element.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Sensorelement zumindest abschnittsweise in einem Wandabschnitt des Isolierstoffgehäuses, vorzugsweise zur Begrenzung des Steckabschnitts in der Steckrichtung und/oder vorzugsweise an einer Engstelle, zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement integriert ist, vorzugsweise im Wesentlichen stoffschlüssig und/oder im Wesentlichen kraftschlüssig integriert ist, wobei sich der Wandabschnitt zumindest abschnittsweise in der Steckrichtung und/oder senkrecht zu der Steckrichtung erstreckt. According to a further aspect of the invention, it can be provided that the at least one sensor element is at least partially in a wall section of the insulating material housing, preferably for delimiting the plug-in section in the plug-in direction and/or preferably at a narrow point, between the at least one first contact element and the at least one second Contact element is integrated, preferably substantially cohesively and / or substantially non-positively integrated, wherein the wall portion extends at least partially in the plug-in direction and / or perpendicular to the plug-in direction.
Der Wandabschnitt kann ein Seitenwandabschnitt im Inneren des Steckabschnitts sein und ferner zum Halten oder zum Tragen des zumindest einen ersten Kontaktelements und des zumindest einen zweiten Kontaktelements ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass sich der Wandabschnitt im Wesentlichen in der Steckrichtung zumindest abschnittsweise erstreckt und zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement angeordnet ist. The wall section can be a side wall section inside the plug-in section and can also be designed to hold or carry the at least one first contact element and the at least one second contact element. It is also possible that the wall section extends at least in sections essentially in the insertion direction and is arranged between the at least one first contact element and the at least one second contact element.
Es ist möglich, dass das zumindest eine Sensorelement ausgebildet ist und derart in dem Wandabschnitt integriert ist, dass der Wandabschnitt und das zumindest eine Sensorelement zumindest eine im Wesentlichen ebene Stirnfläche bilden, welche vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Steckrichtung ausgerichtet ist und/oder welche vorzugsweise den Steckabschnitt in der Steckrichtung begrenzt. Alternativ ist es möglich, dass das zumindest eine Sensorelement von einer Stirnfläche des Wandabschnitts abragt, vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in der Steckrichtung. It is possible for the at least one sensor element to be configured and integrated in the wall section in such a way that the wall section and the at least one sensor element form at least one essentially planar end face, which is preferably oriented essentially perpendicularly to the plug-in direction and/or which is preferably limits the plug-in section in the plug-in direction. Alternatively, it is possible for the at least one sensor element to protrude from an end face of the wall section, preferably at least in sections essentially in the direction of insertion.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Sensorelement im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und/oder im Wesentlichen flach ausgebildet ist, und vorzugsweise zur Bildung einer im Wesentlichen ebenen Stirnfläche an einem Wandabschnitt des Isolierstoffgehäuses im Wesentlichen bündig anschließt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Steckverbinder zumindest ein weiteres Sensorelement umfasst, welches konfiguriert ist, einen weiteren Kriechstrom zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement zu erfassen, wobei das zumindest eine weitere Sensorelement auf einer, vorzugsweise im Wesentlichen in der Steckrichtung, dem Steckgesicht abgewandten Seite zumindest abschnittsweise in einem Wandabschnitt des Isolierstoffgehäuses zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement integriert ist, vorzugsweise in Steckrichtung dem zumindest einen Sensorelement gegenüberliegend integriert ist. According to a further aspect of the invention, it can be provided that the at least one sensor element is essentially plate-shaped and/or essentially flat, and is preferably connected essentially flush to a wall section of the insulating material housing to form an essentially planar end face. According to a further aspect of the invention it can be provided that the plug connector comprises at least one further sensor element which is configured to detect a further leakage current between the at least one first contact element and the at least one second contact element, the at least one further sensor element being on a integrated at least in sections in a wall section of the insulating housing between the at least one first contact element and the at least one second contact element, preferably essentially in the plug-in direction, the side facing away from the plug-in face, preferably integrated opposite the at least one sensor element in the plug-in direction.
Es ist alternativ möglich, dass sich das zumindest eine Sensorelement, vorzugsweise im Wesentlichen in der Steckrichtung, zumindest durch den Wandabschnitt hindurch erstreckt, und/oder sich vorzugsweise in den Steckabschnitt zumindest abschnittsweise erstreckt, und/oder dass das zumindest eine Sensorelement zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylinderförmig oder im Wesentlichen stiftförmig oder im Wesentlichen lanzenförmig ausgebildet ist. Alternatively, it is possible for the at least one sensor element to extend at least through the wall section, preferably essentially in the plug-in direction, and/or preferably to extend at least in sections into the plug-in section, and/or for the at least one sensor element to essentially extend at least in sections is cylindrical or essentially pin-shaped or essentially lance-shaped.
Das zumindest eine Sensorelement und vorzugsweise zumindest ein weiteres Sensorelement kann jeweils eine Elektrode umfassen oder jeweils als eine Elektrode ausgebildet sein. Die Elektrode kann aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff, vorzugsweise einem metallischen Werkstoff, ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Elektrode eine sehr niedrige Impedanz und/oder einen sehr niedrigen Widerstandswert auf, zum Beispiel kleiner als 1 Ohm. The at least one sensor element and preferably at least one further sensor element can each comprise an electrode or each be designed as an electrode. The electrode can be made of an electrically highly conductive material, preferably a metallic material. Preferably, the electrode has a very low impedance and/or resistance, for example less than 1 ohm.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Sensorelement, und vorzugsweise zumindest ein weiteres Sensorelement, mit einer Überwachungseinheit verbunden ist, wobei die Überwachungseinheit konfiguriert ist, eine an dem zumindest einen Sensorelement, und vorzugsweise eine an dem zumindest einen weiteren Sensorelement, erfasste Spannung, die durch den Kriechstrom hervorgerufen oder beeinflusst wird, mit einer Referenzspannung zu vergleichen. Die Überwachungseinheit kann zumindest teilweise elektrische und/oder elektronische Komponenten und Elemente umfassen. Die Überwachungseinheit kann Bestandteil des Steckverbinders oder, alternativ, Bestandteil einer Ladesäule sein. According to a further aspect of the invention, it can be provided that the at least one sensor element, and preferably at least one additional sensor element, is connected to a monitoring unit, wherein the monitoring unit is configured, one on the at least one sensor element, and preferably one on the at least one additional To compare sensor element, detected voltage, which is caused or influenced by the leakage current, with a reference voltage. The monitoring unit can at least partially include electrical and/or electronic components and elements. The monitoring unit can be part of the connector or, alternatively, part of a charging station.
Die Überwachungseinheit kann zumindest ein erstes Widerstandselement, welches mit dem zumindest einen ersten Kontaktelement verbunden ist, und zumindest ein zweites
Widerstandselement, welches mit dem zumindest einen zweiten Kontaktelement verbunden ist, aufweisen. Das zumindest eine erste Widerstandselement und das zumindest eine zweite Widerstandselement kann angeordnet und konfiguriert sein, die Referenzspannung aus der an dem zumindest einen ersten Kontaktelement anliegenden Spannung und/oder aus der an dem zumindest einen zweiten Kontaktelement anliegenden Spannung zu bilden, vorzugsweise durch Spannungsteilung. Das zumindest eine erste Widerstandselement kann sich hinsichtlich des Widerstandswerts von dem zumindest einen zweiten Widerstandselement unterscheiden. Beispielsweise kann das zumindest eine erste Widerstandselement einen Widerstandswert von 400 kOhm und das zumindest eine zweite Widerstandselement einen Widerstandswert von 600 kOhm aufweisen, um eine Spannungsteilung der an den Kontaktelementen anliegenden Spannung zu erzielen. The monitoring unit can have at least a first resistance element, which is connected to the at least one first contact element, and at least a second Having a resistance element which is connected to the at least one second contact element. The at least one first resistance element and the at least one second resistance element can be arranged and configured to form the reference voltage from the voltage present at the at least one first contact element and/or from the voltage present at the at least one second contact element, preferably by voltage division. The at least one first resistance element can differ from the at least one second resistance element with regard to the resistance value. For example, the at least one first resistance element can have a resistance value of 400 kOhm and the at least one second resistance element can have a resistance value of 600 kOhm in order to divide the voltage applied to the contact elements.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit zumindest ein Komparatorelement oder zumindest einen Operationsverstärker aufweist und konfiguriert ist, die gebildete Referenzspannung mit der erfassten Spannung zu vergleichen, und/oder ein Schaltelement in Abhängigkeit der gebildeten Referenzspannung und der erfassten Spannung zu steuern. Das Schaltelement kann von der Überwachungseinheit beispielsweise derart gesteuert werden, dass bei einem erkannten Kriechstrom eine Abschaltung des Ladevorgangs eingeleitet wird. According to a further aspect of the invention, it can be provided that the monitoring unit has at least one comparator element or at least one operational amplifier and is configured to compare the generated reference voltage with the detected voltage, and/or a switching element depending on the generated reference voltage and the detected voltage steer. The switching element can be controlled by the monitoring unit, for example, in such a way that the charging process is switched off when a leakage current is detected.
Es ist möglich, dass das Isolierstoffgehäuse zur Trockenlegung des zumindest einen ersten Kontaktelements und des zumindest einen zweite Kontaktelements zumindest ein Ableitelement, vorzugsweise jeweils ein Ableitelement, aufweist, und das zumindest eine Ableitelement, vorzugsweise das jeweilige Ableitelement, derart in dem Isolierstoffgehäuse angeordnet und konfiguriert ist, ein im Steckabschnitt befindliches Medium, vorzugsweise fließbares oder gießbares Medium, aus dem Steckabschnitt abzuführen. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn der Steckverbinder als Ladesteckdose ausgebildet und in entsprechender Position und Ausrichtung in ein Elektrofahrzeug montiert ist. It is possible for the insulating material housing to have at least one diverting element, preferably one diverting element each, for draining the at least one first contact element and the at least one second contact element, and for the at least one diverting element, preferably the respective diverting element, to be arranged and configured in the insulating material housing in this way , A medium located in the plug-in section, preferably a flowable or castable medium, is removed from the plug-in section. This is advantageous, for example, when the connector is designed as a charging socket and is installed in an electric vehicle in the appropriate position and alignment.
Die Erfindung betrifft nach einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt eine Anordnung zur Ausbildung einer Steckverbindung, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen, umfassend einen ersten Steckverbinder wie hierin offenbart, wobei der erste Steckverbinder als Ladestecker ausgebildet ist, und einen zweiten Steckverbinder wie hierin offenbart, wobei der zweite Steckverbinder als Ladesteckdose ausgebildet ist, und vorzugsweise bei Ausbildung der Steckverbindung das zumindest eine Sensorelement (121) des ersten
Steckverbinders das zumindest eine Sensorelement des zweiten Steckverbinders kontaktiert, vorzugsweise über ein Federelement. According to a second general aspect, the invention relates to an arrangement for forming a plug connection in order to transmit electrical energy and/or electrical signals, comprising a first plug connector as disclosed herein, the first plug connector being designed as a charging plug, and a second plug connector as disclosed herein , wherein the second connector is designed as a charging socket, and preferably in the formation of the plug connection, the at least one sensor element (121) of the first Connector contacted at least one sensor element of the second connector, preferably via a spring element.
Die Erfindung betrifft nach einem dritten allgemeinen Gesichtspunkt ein Verfahren zur Erkennung eines Kriechstroms in einem Steckverbinder, wobei der Steckverbinder vorzugweise wie hierin offenbart konfiguriert ist, wobei eine Spannung, die durch den Kriechstrom hervorgerufen oder beeinflusst wird, durch zumindest ein Sensorelement erfasst wird; eine Referenzspannung aus einer an dem zumindest einen ersten Kontaktelement und/oder aus einer an dem zumindest einen zweiten Kontaktelement anliegenden Spannung mittels Spannungsteilung durch zumindest zwei Widerstandselemente gebildet wird; die gebildete Referenzspannung mit der erfassten Spannung verglichen wird, und ein Unterschreiten oder ein Überschreiten einer Spannungsdifferenz zwischen der gebildeten Referenzspannung und der erfassten Spannung erkannt wird. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise unter anderem mit der Überwachungseinheit ausgeführt werden, welche hierzu konfiguriert ist und entsprechende Komponenten und Elemente, wie hierin offenbart, aufweist. According to a third general aspect, the invention relates to a method for detecting a leakage current in a connector, the connector preferably being configured as disclosed herein, wherein a voltage which is caused or influenced by the leakage current is detected by at least one sensor element; a reference voltage is formed from a voltage present at the at least one first contact element and/or from a voltage present at the at least one second contact element by means of voltage division by at least two resistance elements; the reference voltage formed is compared with the detected voltage, and falling below or exceeding a voltage difference between the reference voltage formed and the detected voltage is detected. The method according to the present invention can preferably be carried out, inter alia, with the monitoring unit which is configured for this purpose and has corresponding components and elements as disclosed herein.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein auf die Vorrichtung des erfindungsgemäßen Steckverbinders gerichtete und/oder damit in Zusammenhang offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein und umgekehrt. In order to avoid repetition, features that are directed purely to the device of the plug connector according to the invention and/or that are disclosed in connection therewith should also apply as disclosed in accordance with the method and be claimable and vice versa.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere oder andere Einzelheiten und vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. The exemplary embodiments and features of the present invention described above can be combined with one another as desired. Further or other details and advantageous effects of the present invention are explained in more detail below with reference to the attached figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1A ein Steckgesicht mit einem Steckabschnitt eines Ausführungsbeispiels des Steckverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung als Ladestecker in einer perspektivischen Ansicht; 1A shows a connector face with a connector section of an embodiment of the connector according to the present invention as a charging connector in a perspective view;
Fig. 1B den Steckverbinder aus Figur 1A in einer schematischen Darstellung; FIG. 1B shows the connector from FIG. 1A in a schematic representation; FIG.
Fig. 2A ein Steckgesicht mit einem Steckabschnitt eines Ausführungsbeispiels des Steckverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung als Ladesteckdose in einer Frontansicht;
Fig. 2B den Steckverbinder aus Figur 2A in einer schematischen Darstellung; 2A shows a mating face with a mating section of an embodiment of the connector according to the present invention as a charging socket in a front view; FIG. 2B shows the connector from FIG. 2A in a schematic representation; FIG.
Fig. 3 den Steckverbinder aus den Figuren 1A und 1B und den Steckverbinder aus den Figuren 2A und 2B bei zumindest teilweiser Ausbildung einer Steckverbindung in einer schematischen Darstellung; 3 shows the plug connector from FIGS. 1A and 1B and the plug connector from FIGS. 2A and 2B with at least partial formation of a plug connection in a schematic representation;
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild des Steckverbinders aus den Figuren 1A und 1B mit einer modifizierten Überwachungseinheit. 4 shows an equivalent circuit diagram of the connector from FIGS. 1A and 1B with a modified monitoring unit.
Gleiche oder funktional äquivalente Komponenten oder Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zu deren Erläuterung wird teilweise auch auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele und/oder Figuren verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden. Identical or functionally equivalent components or elements are identified in the figures with the same reference symbols. For their explanation, reference is also made in part to the description of other exemplary embodiments and/or figures in order to avoid repetition.
Die folgende detaillierte Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dient zur näheren Veranschaulichung oder Verdeutlichung und soll den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise beschränken. The following detailed description of the exemplary embodiments illustrated in the figures serves for the purpose of further illustration or clarification and is not intended to limit the scope of the present invention in any way.
Figur 1A zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Steckgesicht 103 mit einem Steckabschnitt 102 eines Ausführungsbeispiels eines Steckverbinders 100 gemäß der vorliegenden Erfindung als Ladestecker. Der Steckverbinder 100 ist als Ladestecker zur Ausbildung einer Steckverbindung mit einem Steckverbinder 200 gemäß der vorliegenden Erfindung als Ladesteckdose (siehe hierzu Figuren 2A bis 3) im Wesentlichen in der Steckrichtung X konfiguriert, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen. Der Steckverbinder 100, 200 ist somit in einem Ausführungsbeispiel als Ladestecker 100 konfiguriert und in einem weiteren Ausführungsbeispiel als Ladesteckdose 200 für ein Elektrofahrzeug oder als Ladesteckdose 200 eines Elektrofahrzeugs konfiguriert. FIG. 1A shows a perspective view of a connector face 103 with a connector section 102 of an exemplary embodiment of a connector 100 according to the present invention as a charging connector. The connector 100 is configured as a charging connector for forming a plug-in connection with a connector 200 according to the present invention as a charging socket (see Figures 2A to 3) essentially in the plug-in direction X in order to transmit electrical energy and/or electrical signals. The plug connector 100, 200 is thus configured as a charging plug 100 in one exemplary embodiment and as a charging socket 200 for an electric vehicle or as a charging socket 200 for an electric vehicle in a further exemplary embodiment.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Figur 1A ein Griffelement des Steckverbinders 100 zur Handhabung sowie ein Anschlussabschnitt des Steckverbinders 100 für ein Ladekabel zur Verbindung mit einer Ladesäule einer Ladestation nicht gezeigt. Der Steckverbinder 100 ist vorzugsweise über ein Ladekabel mit einer Ladesäule einer Ladestation fest verbunden, wobei die Ladesäule elektrische Energie zum Laden von Akkumulatoren elektrisch antreibbarer Fahrzeuge (Elektrofahrzeuge) bereitstellt.
Der Steckverbinder 100 in Figur 1A ist vorzugsweise nach der Norm IEC 62196-3 spezifiziert oder basiert vorzugsweise zumindest teilweise auf den Anforderungen der Norm IEC 62196-3. Mit anderen Worten kann der Steckverbinder 100 nach dem Combined Charging System- (CCS-) Stecker-System-Standard als so genannter Combo-2-Ladesteckverbinder ausgebildet und/oder spezifiziert sein. Es ist alternativ möglich, dass der Steckverbinder 100 nach einem anderen Standard oder nach einer anderen Norm oder nach einer anderen Spezifikation, beispielsweise nach dem „CHAdeMO-Standard" oder nach der „ChaoJi stacked-Spezifikation", ausgebildet und/oder spezifiziert ist. For reasons of clarity, a grip element of the connector 100 for handling and a connection section of the connector 100 for a charging cable for connection to a charging column of a charging station are not shown in FIG. 1A. The plug connector 100 is preferably permanently connected to a charging station of a charging station via a charging cable, the charging station providing electrical energy for charging accumulators of electrically driven vehicles (electric vehicles). The connector 100 in Figure 1A is preferably specified according to the IEC 62196-3 standard or is preferably based at least in part on the requirements of the IEC 62196-3 standard. In other words, the connector 100 can be designed and/or specified according to the Combined Charging System (CCS) connector system standard as what is known as a combo-2 charging connector. It is alternatively possible for the connector 100 to be designed and/or specified according to a different standard or according to a different standard or according to a different specification, for example according to the "CHAdeMO standard" or according to the "ChaoJi stacked specification".
Der Steckverbinder 100 umfasst ein Isolierstoffgehäuse 101, das heißt ein Gehäuse aus einem isolierenden Werkstoff mit inhärenten elektrischen Isoliereigenschaften. Der Steckabschnitt 102 ist Bestandteil des Isolierstoffgehäuses 101. Eine Stirnseite des Steckabschnitts 102, vorzugsweise in der Steckrichtung X, dient zur Bildung des Steckgesichts 103 des Steckverbinders 100. Das Isolierstoffgehäuse 101 kann mehrteilig ausgebildet sein. Das Isolierstoffgehäuse 101 kann beispielsweise durch zumindest einen Gießvorgang und/oder durch zumindest einen Spritzvorgang mit einem Isolierstoff hergestellt sein. The connector 100 includes an insulating material housing 101, that is, a housing made of an insulating material with inherent electrical insulating properties. The plug-in section 102 is part of the insulating material housing 101. An end face of the plug-in section 102, preferably in the plug-in direction X, is used to form the plug-in face 103 of the connector 100. The insulating material housing 101 can be made in several parts. The insulating material housing 101 can be produced, for example, by at least one casting process and/or by at least one injection molding process with an insulating material.
Der Steckverbinder 100 dient vorzugsweise zum Laden von Akkumulatoren von Elektrofahrzeugen mittels Gleichstrom und umfasst hierzu ein erstes Kontaktelement 111 und ein zweites Kontaktelement 112. Eine an den Kontaktelementen 111 und 112 anliegende Ladespannung während eines Ladevorgangs kann beispielsweise in einem Bereich von 400 V bis 800 V liegen und ist daher relativ hoch. The connector 100 is preferably used for charging accumulators of electric vehicles by means of direct current and for this purpose comprises a first contact element 111 and a second contact element 112. A charging voltage applied to the contact elements 111 and 112 during a charging process can be in a range from 400 V to 800 V, for example and is therefore relatively high.
Das erste Kontaktelement 111 und das zweite Kontaktelement 112 ist jeweils als Lastkontaktelement konfiguriert und zumindest abschnittsweise im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet, um jeweils ein komplementäres, das heißt ein entsprechend konfiguriertes und ausgebildetes Kontaktelement 211, 212 eines Steckverbinders 200 (siehe hierzu Figuren 2A bis 3) mechanisch zumindest formschlüssig und/oder zumindest teilweise kraftschlüssig bei Ausbildung einer Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder 100 als Ladestecker und dem Steckverbinder 200 als Ladesteckdose im Wesentlichen in der Steckrichtung X aufzunehmen. Sowohl das erste Kontaktelement 111 als auch das zweite Kontaktelement 112 ist jeweils von einer Isolierstoffhülse 107 und 108 und somit einer Hülse aus isolierendem Werkstoff umgeben oder ummantelt. Das erste Kontaktelement 111 und das zweite Kontaktelement 112 sind in dem Steckabschnitt 102 aufgenommen und voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstand zwischen dem ersten
Kontaktelement 111 und dem zweiten Kontaktelement 112 ist in Figur 1A mit dem Bezugszeichen D gekennzeichnet. The first contact element 111 and the second contact element 112 are each configured as a load contact element and are essentially sleeve-shaped, at least in sections, in order to mechanically connect a complementary, i.e. a correspondingly configured and formed, contact element 211, 212 of a connector 200 (see Figures 2A to 3). take up at least form-fitting and/or at least partially non-positively when forming a plug-in connection between the connector 100 as a charging connector and the connector 200 as a charging socket essentially in the insertion direction X. Both the first contact element 111 and the second contact element 112 are each surrounded or encased by an insulating material sleeve 107 and 108 and thus a sleeve made of insulating material. The first contact element 111 and the second contact element 112 are accommodated in the plug-in section 102 and arranged at a distance from one another. The distance between the first Contact element 111 and the second contact element 112 is identified by the reference symbol D in FIG. 1A.
Wände und/oder Wandabschnitte des Steckabschnitts 102, vorzugsweise umfassend die Isolierstoffhülsen 107 und 108, sind vorzugsweise integral einstückig ausgebildet. Es ist allerdings beispielsweise alternativ möglich, dass die Isolierstoffhülsen 107 und 108 zum Schutz der Kontaktelemente 111 und 112 als Einzelteile, das heißt als einzeln hergestellte Komponenten oder Elemente, in entsprechende Wandabschnitte des Steckabschnitts 102 und somit des Isolierstoffgehäuses 101 beispielsweise geschraubt sind. Walls and/or wall sections of the plug-in section 102, preferably comprising the insulating sleeves 107 and 108, are preferably formed integrally in one piece. However, it is alternatively possible, for example, for the insulating material sleeves 107 and 108 to protect the contact elements 111 and 112 as individual parts, i.e. as individually manufactured components or elements, for example screwed into corresponding wall sections of the plug-in section 102 and thus of the insulating material housing 101.
Der Steckverbinder 100 umfasst die weiteren Kontaktelemente 113 bis 115, welche in einem weiteren Bereich des Steckabschnitts 102 in entsprechenden Isolierstoffhülsen (in Figur 1A nicht näher gekennzeichnet) aufgenommen oder angeordnet sind und nachfolgend nur kurz beschrieben werden. Das Kontaktelement 113 dient als Schutzkontaktelement (so genanntes PE- Kontaktelement). Die Kontaktelemente 114 und 115 dienen zur Übertragung elektrischer Signale zwischen einer Ladesäule und einem Elektrofahrzeug über den Steckverbinder im Zuge eines Ladevorgangs. Das Kontaktelement 114 stellt den so genannten Pilotkontakt (Control Pilot/CP) und das Kontaktelement 115 den so genannten Proximity-Schalter (Proximity Pilot/PP) dar und dienen mit anderen Worten zur Kommunikation zwischen der Ladesäule und dem Elektrofahrzeug im Zuge des Ladevorgangs. The connector 100 includes the other contact elements 113 to 115, which are accommodated or arranged in a further area of the plug-in section 102 in corresponding insulating material sleeves (not specifically identified in FIG. 1A) and are only briefly described below. The contact element 113 serves as a protective contact element (so-called PE contact element). The contact elements 114 and 115 are used to transmit electrical signals between a charging station and an electric vehicle via the connector during a charging process. The contact element 114 represents the so-called pilot contact (Control Pilot/CP) and the contact element 115 represents the so-called proximity switch (Proximity Pilot/PP) and, in other words, are used for communication between the charging station and the electric vehicle during the charging process.
Der Ladestecker 100 umfasst weitere Komponenten und Elemente, auf welche vor dem Hintergrund der vorliegenden Erfindung nachfolgend näher eingegangen wird. The charging connector 100 includes additional components and elements, which will be discussed in more detail below against the background of the present invention.
Figur 1B zeigt den Steckverbinder 100 aus Figur 1A in einer schematischen Darstellung. Die Darstellung in Figur 1B fokussiert sich vorzugsweise auf die Kontaktelemente 111 und 112 des Steckverbinders 100, welche, wie bereits beschrieben, als Lastkontaktelemente elektrische Energie übertragen. Aus der Darstellung in Figur 1B ergibt sich anschaulich, dass die Kontaktelemente 111 und 112 zumindest abschnittsweise in den Isolierstoffhülsen 107 und 108 aufgenommen oder angeordnet sind. FIG. 1B shows the connector 100 from FIG. 1A in a schematic representation. The illustration in FIG. 1B preferably focuses on the contact elements 111 and 112 of the connector 100, which, as already described, transmit electrical energy as load contact elements. The illustration in FIG. 1B clearly shows that the contact elements 111 and 112 are accommodated or arranged in the insulating material sleeves 107 and 108 at least in sections.
Aufgrund der auftretenden relativ hohen elektrischen Spannungen und der entsprechenden Anordnung der Kontaktelemente 111 und 112 in dem Isolierstoffgehäuse 101, genauer gesagt in dem Steckabschnitt 102 des Isolierstoffgehäuses 101, können beim Betrieb des Steckverbinders 100 entlang einer Strecke an Oberflächen des Isolierstoffs so genannte Kriechströme KS auftreten.
Eine solche Strecke wird auch als so genannte Kriechstrecke bezeichnet und stellt vorzugsweise die kürzeste Entfernung entlang von Oberflächen des Isolierstoffs zwischen leitenden Elementen, hier zwischen den Kontaktelementen 111 und 112, dar. Due to the relatively high electrical voltages that occur and the corresponding arrangement of the contact elements 111 and 112 in the insulating material housing 101, more precisely in the plug-in section 102 of the insulating material housing 101, so-called leakage currents KS can occur during operation of the plug connector 100 along a section of surfaces of the insulating material. Such a distance is also referred to as a so-called creepage distance and preferably represents the shortest distance along surfaces of the insulating material between conductive elements, here between the contact elements 111 and 112.
Derartige Kriechströme können sowohl für den Steckverbinder 100 als Ladestecker, den Steckverbinder 200 als Ladesteckdose und somit für ein Elektrofahrzeug im Zuge eines Ladevorgangs, als auch für einen Anwender des Steckverbinders 100 als Ladestecker im Zuge der Handhabung gefährlich sein. Um vor allem Anwender vor den Auswirkungen elektrischer Betriebsspannungen zu schützen, welche an den Kontaktelementen 111 und 112 anliegen, ist eine ausreichende Bemessung von Kriechstrecken und im Weiteren auch von so genannten Luftstrecken erforderlich. Eine Luftstrecke ist vorzugsweise die kürzeste Entfernung in Luft zwischen zwei leitenden Elementen, hier zwischen den Kontaktelementen 111 und 112. Such leakage currents can be dangerous both for the connector 100 as a charging connector, the connector 200 as a charging socket and thus for an electric vehicle during a charging process, and for a user of the connector 100 as a charging connector during handling. In order to protect users from the effects of electrical operating voltages applied to the contact elements 111 and 112, creepage distances and also so-called air gaps must be dimensioned sufficiently. An air gap is preferably the shortest distance in air between two conductive elements, here between the contact elements 111 and 112.
Kriechströme KS resultieren vor allem durch eine Änderung der Isolationseigenschaften des Isolierstoffs. Derartige Änderungen werden häufig durch entsprechende Umgebungsbedingungen, bei welchen der Steckverbinder 100 betrieben wird, hervorgerufen. So begünstigt beispielsweise Feuchtigkeit, Staub und/oder Schmutz innerhalb des Steckabschnitts 102 die Bildung von Kriechströmen an Oberflächen des Isolierstoffs. An dem Isolierstoff treten sodann so genannte Isolationsfehler auf, die Isolationsfestigkeit wird somit herabgesetzt. Im Fall des Steckverbinders 100 geschieht dies vor allem zwischen den Ladeleitungen, das heißt den Kontaktelementen 111 und 112. Leakage currents KS mainly result from a change in the insulating properties of the insulating material. Such changes are often caused by corresponding environmental conditions in which the connector 100 is operated. For example, moisture, dust and/or dirt within the plug-in section 102 promotes the formation of leakage currents on surfaces of the insulating material. So-called insulation faults then occur in the insulating material, and the insulation strength is thus reduced. In the case of the connector 100, this occurs primarily between the charging lines, i.e. the contact elements 111 and 112.
Figur 1B zeigt beispielhaft und schematisch den Verlauf, das heißt die Kriechstrecke, entlang welcher sich ein Kriechstrom KS mit einem entsprechenden elektrischen Spannungsabfall entlang der Kriechstrecke von dem ersten Kontaktelement 111 in Richtung des zweiten Kontaktelements 112 (oder umgekehrt, je nach elektrischer Polung oder Polarität der Kontaktelemente 111 und 112) ausbildet. Figure 1B shows an example and a schematic of the course, i.e. the creepage distance, along which a leakage current KS with a corresponding electrical voltage drop along the creepage distance from the first contact element 111 in the direction of the second contact element 112 (or vice versa, depending on the electrical polarity or polarity of the Contact elements 111 and 112) forms.
Um die Ausbildung eines derartigen, mitunter gefährlichen Zustands zu vermeiden umfasst der Steckverbinder 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ein erstes Sensorelement 121, welches in dem Isolierstoffgehäuse 101 derart angeordnet und konfiguriert ist, den Kriechstrom KS zwischen dem ersten Kontaktelement 111 und dem zweiten Kontaktelement 112 zumindest zu erfassen. Das erste Sensorelement 121 ist vorzugsweise (räumlich) zwischen dem ersten Kontaktelement 111 und dem zweiten Kontaktelement 112 angeordnet. Das erste Sensorelement 121 ist vorzugsweise als Elektrode ausgebildet oder umfasst zumindest eine Elektrode. Mit anderen Worten ist das erste
Sensorelement 121 konfiguriert, eine auftretende, aus einem Kriechstrom resultierende Spannung zwischen den Kontaktelementen 111 und 112 zu erfassen oder zu detektieren, was bei einem Isolationsfehler und somit bei verminderten elektrischen Isoliereigenschaften des Isolierstoffs der Fall ist. Mit anderen Worten ist das erste Sensorelement 121 zwischen den als Hochvoltpotentialen wirkenden Kontaktelementen 111 und 112 angeordnet. In order to prevent the development of such a sometimes dangerous state, the connector 100 according to the present invention comprises a first sensor element 121, which is arranged and configured in the insulating housing 101 in such a way that the leakage current KS between the first contact element 111 and the second contact element 112 at least capture. The first sensor element 121 is preferably arranged (spatially) between the first contact element 111 and the second contact element 112 . The first sensor element 121 is preferably designed as an electrode or comprises at least one electrode. In other words is the first Sensor element 121 is configured to detect or detect an occurring voltage resulting from a leakage current between the contact elements 111 and 112, which is the case with an insulation fault and thus with reduced electrical insulating properties of the insulating material. In other words, the first sensor element 121 is arranged between the contact elements 111 and 112 acting as high-voltage potentials.
Das erste Sensorelement 121 ist derart angeordnet und ausgebildet, eine Kanalisierung des Kriechstroms KS an entsprechenden Oberflächen des Isolierstoffgehäuses 101, das heißt vorzugsweise an Oberflächen des Steckabschnitts 102, herbeizuführen. Wie sich aus Figur 1B ergibt, wandert oder verläuft der Kriechstrom KS von den Kontaktelementen 111 und 112 ausgehend abschnittsweise entlang der äußeren Oberflächen der Isolierstoffhülsen 107 und 108 in Richtung eines Übergangsbereichs, welcher durch den Wandabschnitt 104 des Isolierstoffgehäuses 101 gebildet wird. Der Wandabschnitt 104 erstreckt sich im Wesentlichen in der Steckrichtung X zumindest teilweise und somit von dem Steckabschnitt 102 in das Innere des Isolierstoffgehäuses 101. The first sensor element 121 is arranged and designed in such a way that the leakage current KS is channeled on corresponding surfaces of the insulating material housing 101, that is to say preferably on surfaces of the plug-in section 102. As can be seen from FIG. 1B, the leakage current KS migrates or runs in sections, starting from the contact elements 111 and 112, along the outer surfaces of the insulating material sleeves 107 and 108 in the direction of a transition region which is formed by the wall section 104 of the insulating material housing 101. The wall section 104 extends at least partially essentially in the plug-in direction X and thus from the plug-in section 102 into the interior of the insulating housing 101.
Das erste Sensorelement 121 ist zumindest abschnittsweise in dem Wandabschnitt 104 des Isolierstoffgehäuses 101 integriert. Vorzugsweise ist das erste Sensorelement 121 mit dem Isolierstoff des Wandabschnitts 104 stoffschlüssig und/oder zumindest kraftschlüssig verbunden oder darin zumindest abschnittsweise integriert. Mit anderen Worten kann das erste Sensorelement 121 in dem Wandabschnitt 104 durch zumindest einen Gießvorgang und/oder durch zumindest einen Spritzvorgang des Isolierstoffs integriert sein. Es ist zusätzlich oder alternativ möglich, dass das erste Sensorelement 121 in den Wandabschnitt 104 gepresst ist, vorzugsweise im Wesentlichen in der Steckrichtung X. Der Wandabschnitt 104 mit dem ersten Sensorelement 121 begrenzt unter anderem den Steckabschnitt 102 in der Steckrichtung X und stellt eine Engstelle in Bezug auf die Kriechstrecke des Kriechstroms KS dar. Wie sich aus Figur 1B ergibt, ist das erste Sensorelement 121 ausgebildet und derart in dem Wandabschnitt 104 integriert, dass der Wandabschnitt 104 und das erste Sensorelement 121 zumindest eine im Wesentlichen ebene Stirnfläche 105 bilden. Die im Wesentlichen ebene Stirnfläche 105 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Steckrichtung X ausgerichtet und/oder angeordnet. Vorzugsweise begrenzt die im Wesentlichen ebene Stirnfläche 105 den Steckabschnitt 102 in der Steckrichtung X. Das erste Sensorelement 121 ist im Wesentlichen plattenförmig und/oder im Wesentlichen flach ausgebildet, und schließt zur Bildung der im Wesentlichen ebenen Stirnfläche 105 an dem Wandabschnitt 104 bündig an.
Der Steckverbinder 100 umfasst ein zweites Sensorelement 122, welches zu dem ersten Sensorelement 121 vorzugsweise im Wesentlichen identisch ausgebildet ist. Das zweite Sensorelement 122 ist konfiguriert, einen weiteren Kriechstrom KS zwischen dem ersten Kontaktelement 111 und dem zweiten Kontaktelement 112 zu erfassen. Das zweite Sensorelement 122 ist auf einer, vorzugsweise in der Steckrichtung X, dem Steckgesicht 103 abgewandten Seite zumindest abschnittsweise in dem Wandabschnitt 104 des Isolierstoffgehäuses 101 zwischen dem ersten Kontaktelement 111 und dem zweiten Kontaktelement 112 integriert, vorzugsweise in der Steckrichtung X dem ersten Sensorelement 121 gegenüberliegend integriert. Mit dem zweiten Sensorelement 122 ist es möglich, einen weiteren Kriechstrom KS im Inneren des Steckverbinders 100, das heißt innerhalb des Isolierstoffgehäuses 101 zu erfassen. The first sensor element 121 is integrated at least in sections in the wall section 104 of the insulating material housing 101 . First sensor element 121 is preferably connected to the insulating material of wall section 104 in a materially bonded and/or at least non-positive manner or integrated therein at least in sections. In other words, the first sensor element 121 can be integrated in the wall section 104 by at least one casting process and/or by at least one spraying process of the insulating material. It is additionally or alternatively possible for the first sensor element 121 to be pressed into the wall section 104, preferably essentially in the plug-in direction X. The wall section 104 with the first sensor element 121 delimits, among other things, the plug-in section 102 in the plug-in direction X and creates a constriction in Referring to the creepage distance of the leakage current KS. As can be seen from Figure 1B, the first sensor element 121 is designed and integrated in the wall section 104 in such a way that the wall section 104 and the first sensor element 121 form at least one essentially planar end face 105. The essentially flat end face 105 is aligned and/or arranged essentially perpendicular to the plug-in direction X. The essentially flat end face 105 preferably delimits the plug-in section 102 in the insertion direction X. The first sensor element 121 is essentially plate-shaped and/or essentially flat and is flush with the wall section 104 to form the essentially flat end face 105. The connector 100 includes a second sensor element 122, which is preferably designed to be essentially identical to the first sensor element 121. The second sensor element 122 is configured to detect a further leakage current KS between the first contact element 111 and the second contact element 112 . The second sensor element 122 is integrated at least in sections in the wall section 104 of the insulating material housing 101 between the first contact element 111 and the second contact element 112 on a side facing away from the plug face 103, preferably in the plug-in direction X, preferably opposite the first sensor element 121 in the plug-in direction X integrated. With the second sensor element 122 it is possible to detect a further leakage current KS inside the connector 100, that is inside the insulating housing 101.
Es ist alternativ möglich, dass sich das erste Sensorelement 121, vorzugsweise im Wesentlichen in der Steckrichtung X, zumindest durch den Wandabschnitt 104 hindurch erstreckt, und sich gegebenenfalls vorzugsweise in den Steckabschnitt 102 zumindest abschnittsweise erstreckt. Das erste Sensorelement 121 kann bei diesem Ausführungsbeispiel des Steckverbinders 100 zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylinderförmig oder im Wesentlichen stiftförmig oder im Wesentlichen lanzenförmig ausgebildet sein. It is alternatively possible for the first sensor element 121 to extend at least through the wall section 104, preferably substantially in the plug-in direction X, and optionally to preferably extend at least in sections into the plug-in section 102. In this exemplary embodiment of the plug connector 100, the first sensor element 121 can be configured, at least in sections, to be essentially cylindrical or essentially pin-shaped or essentially lance-shaped.
Das erste Sensorelement 121 und das zweite Sensorelement 122 des Steckverbinders 100 sind mit einer Überwachungseinheit 130 verbunden. Die Überwachungseinheit 130 ist vorzugsweise Bestandteil des Steckverbinders 100 oder alternativ in einer Ladesäule angeordnet, welche über ein Ladekabel mit dem Steckverbinder 100 verbunden ist. Die Überwachungseinheit 130 ist konfiguriert, eine an dem ersten Sensorelement 121 und vorzugsweise auch eine an dem zweiten Sensorelement 122 anliegende und erfasste Spannung des Kriechstroms KS, das heißt eine elektrische Spannung, welche aus dem Kriechstrom KS resultiert, mit einer Referenzspannung zumindest zu vergleichen. Die Überwachungseinheit 130 umfasst entsprechende elektrische und/oder elektronische Komponenten und Elemente und kann vorzugsweise mit einem eigenen, das heißt separaten Gehäuse ausgestattet sein, um Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Schmutz und/oder Staub, und deren schädliche Auswirkungen zu vermeiden. The first sensor element 121 and the second sensor element 122 of the connector 100 are connected to a monitoring unit 130 . The monitoring unit 130 is preferably part of the plug connector 100 or alternatively arranged in a charging station which is connected to the plug connector 100 via a charging cable. Monitoring unit 130 is configured to at least compare a detected voltage of leakage current KS present on first sensor element 121 and preferably also on second sensor element 122, i.e. an electrical voltage resulting from leakage current KS, with a reference voltage. The monitoring unit 130 includes corresponding electrical and/or electronic components and elements and can preferably be equipped with its own, ie separate, housing in order to avoid environmental influences such as moisture, dirt and/or dust and their harmful effects.
Zur Bildung einer Referenzspannung umfasst die Überwachungseinheit 130 ein erstes Widerstandselement 131 und ein zweites Widerstandselement 132. Das erste Widerstandselement 131 ist mit dem ersten Kontaktelement 111 oder zumindest mit einem elektrischen Leiter verbunden, welcher dem ersten Kontaktelement 111 zugeordnet ist. Das zweite Widerstandselement 132 ist mit dem zweiten Kontaktelement 112 oder zumindest mit einem
elektrischen Leiter verbunden, welcher dem zweiten Kontaktelement 112 zugeordnet ist. Mit anderen Worten sind das erste Widerstandselement 131 und das zweite Widerstandselement 132 jeweils an den Pluspol und an den Minuspol angeschlossen. Die Widerstandselemente 131 und 132 sind vorzugsweise als spannungsfeste Widerstände ausgebildet, deren Widerstandswerte vorzugsweise mehrere 100 kOhm betragen. Die Widerstandselemente 131 und 132 sind demnach angeordnet und konfiguriert, eine Referenzspannung aus der an dem ersten Kontaktelement 111 anliegenden Spannung und aus der an dem zweiten Kontaktelement 112 anliegenden Spannung durch Spannungsteilung zu bilden. Mit anderen Worten bilden die Widerstandselemente 131 und 132 eine Spannungsdetektorschaltung in Form eines Spannungsteilers. To form a reference voltage, monitoring unit 130 includes a first resistance element 131 and a second resistance element 132. First resistance element 131 is connected to first contact element 111 or at least to an electrical conductor that is assigned to first contact element 111. The second resistance element 132 is connected to the second contact element 112 or at least with one electrical conductor connected, which is associated with the second contact element 112. In other words, the first resistance element 131 and the second resistance element 132 are connected to the positive pole and the negative pole, respectively. The resistance elements 131 and 132 are preferably in the form of voltage-proof resistors whose resistance values are preferably several 100 kOhms. The resistance elements 131 and 132 are accordingly arranged and configured to form a reference voltage from the voltage present at the first contact element 111 and from the voltage present at the second contact element 112 by voltage division. In other words, the resistance elements 131 and 132 form a voltage detection circuit in the form of a voltage divider.
In der Anfangsphase der Minderung der Isoliereigenschaften des Isolierstoffs und somit der Beeinträchtigung der Isolationswirkung ist der Widerstand des Isolierstoffs erwartungsgemäß (noch) entsprechend groß und das Potential des ersten Sensorelements 121 und/oder des zweiten Sensorelements 122 wird durch den endlichen Widerstand als Eingangswiderstand der Spannungsdetektorschaltung mit den Widerstandselementen 131 und 132 auf dem Niveau der Referenzspannung gehalten. Mit zunehmender Minderung der Isoliereigenschaften, das heißt mit voranschreitender, zunehmender Isolationsschwächung nimmt der inhärente Widerstand des Isolierstoffs ab und es beginnt die Bildung eines Kriechstroms KS. In the initial phase of the reduction in the insulating properties of the insulating material and thus the impairment of the insulating effect, the resistance of the insulating material is, as expected, (still) correspondingly high and the potential of the first sensor element 121 and/or of the second sensor element 122 is increased by the finite resistance as the input resistance of the voltage detector circuit is kept at the level of the reference voltage by the resistance elements 131 and 132. As the insulating properties decrease, i.e. as the insulation weakens, the inherent resistance of the insulating material decreases and a leakage current KS begins to form.
Die Überwachungseinheit 130 weist ferner einen Operationsverstärker 133 auf, wobei der Operationsverstärker 133 konfiguriert ist, die gebildete Referenzspannung mit der an dem ersten Sensorelement 121 und/oder an dem zweiten Sensorelement 122 erfassten Spannung zu vergleichen und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs entsprechend vorzugsweise ein Schaltelement 134 der Überwachungseinheit 130 zu steuern und/oder das Ergebnis an eine Kommunikationseinheit 140 zur weiteren Übertragung an eine Ladesäule und/oder an ein Elektrofahrzeug zu übermitteln. Anstelle des Operationsverstärkers 133 kann alternativ auch ein Komparatorelement verwendet werden, welches konfiguriert ist, die gebildete Referenzspannung mit der erfassten Spannung zu vergleichen. Mit anderen Worten kann dadurch die Erkennung einer Verschiebung zwischen der erfassten Spannung an den Sensorelementen 121 und 122 und einer Referenzspannung, die durch den Spannungsteiler zwischen den Ladeleitungen gebildet wird, erfolgen. Monitoring unit 130 also has an operational amplifier 133, operational amplifier 133 being configured to compare the reference voltage formed with the voltage detected at first sensor element 121 and/or at second sensor element 122 and, depending on the result of the comparison, preferably a switching element accordingly 134 of the monitoring unit 130 and/or to transmit the result to a communication unit 140 for further transmission to a charging station and/or to an electric vehicle. Alternatively, instead of the operational amplifier 133, a comparator element can also be used, which is configured to compare the reference voltage formed with the detected voltage. In other words, a shift between the detected voltage at the sensor elements 121 and 122 and a reference voltage, which is formed by the voltage divider between the charging lines, can thereby be detected.
Eine Unterschreitung oder eine Überschreitung einer Spannungsdifferenz zwischen der gebildeten Referenzspannung und der an dem ersten Sensorelement 121 und/oder an dem zweiten Sensorelement 122 erfassten Spannung wird somit durch die Überwachungseinheit 130 erkannt
und über das Schaltelement 134 beispielsweise eine Abschaltung des Ladevorgangs bei erkanntem Kriechstrom KS eingeleitet. Monitoring unit 130 thus recognizes that a voltage difference between the reference voltage formed and the voltage detected at first sensor element 121 and/or at second sensor element 122 is not reached or is exceeded and switching element 134 initiates, for example, switching off the charging process when the leakage current KS is detected.
Figur 2A zeigt in einer Frontansicht ein Steckgesicht 203 mit einem Steckabschnitt 202 eines Ausführungsbeispiels des Steckverbinders 200 gemäß der vorliegenden Erfindung als Ladesteckdose. Figure 2A shows a front view of a mating face 203 with a mating portion 202 of an embodiment of the connector 200 according to the present invention as a charging socket.
Neben der Konfiguration und/oder Ausbildung als Ladestecker kann der Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung auch als Ladesteckdose 200 konfiguriert und/oder ausgebildet sein. Mit dem Steckverbinder 100 als Ladestecker und dem Steckverbinder 200 als Ladesteckdose kann eine Steckverbindung im Wesentlichen in der Steckrichtung X ausgebildet werden, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen. Dies ist anschaulich schematisch in Figur 3 dargestellt. In addition to being configured and/or designed as a charging plug, the connector according to the present invention can also be configured and/or designed as a charging socket 200 . With the plug connector 100 as a charging plug and the plug connector 200 as a charging socket, a plug connection can be formed essentially in the plugging direction X in order to transmit electrical energy and/or electrical signals. This is clearly shown schematically in FIG.
Der Steckverbinder 200 weist als Ladesteckdose hinsichtlich der anhand der Figuren 1A und 1B oben beschriebenen Komponenten und Elemente des Steckverbinders 100 im Wesentlichen identische Komponenten und Elemente und/oder Komponenten und Elemente mit zumindest identischer Funktion auf. Mit anderen Worten bildet der Steckverbinder 200 einen Gegensteckverbinder zum Steckverbinder 100. The plug connector 200, as a charging socket, has essentially identical components and elements and/or components and elements with at least identical function with respect to the components and elements of the plug connector 100 described above with reference to FIGS. 1A and 1B. In other words, connector 200 forms a mating connector to connector 100.
Demnach ist das Steckgesicht 203 mit dem Steckabschnitt 202 Bestandteil des Isolierstoffgehäuses 201 des Steckverbinders 200. Das Isolierstoffgehäuse 201 des Steckverbinders 200 kann beispielsweise nach dem identischen Verfahren hergestellt sein wie das Isolierstoffgehäuse 101 des Steckverbinders 100. Der Steckverbinder 200 ist als Ladesteckdose zu dem Steckverbinder 100 als Ladestecker hinsichtlich geometrischer Abmessungen mehr oder weniger komplementär ausgebildet und umfasst in dem Steckabschnitt 202 ein erstes Kontaktelement 211 und ein zweites Kontaktelement 212 zur Übertragung elektrischer Energie. Das erste Kontaktelement 211 und das zweite Kontaktelement 212 sind als Lastkontaktelemente voneinander beabstandet angeordnet und zur Bildung einer Steckverbindung mit den Kontaktelementen 111 und 112 des Steckverbinders 100 konfiguriert. Die Kontaktelemente 211 und 212 sind hierbei komplementär zu den Kontaktelementen 111 und 112 im Wesentlichen stiftförmig ausgebildet. Accordingly, the mating face 203 with the mating section 202 is part of the insulating housing 201 of the connector 200. The insulating housing 201 of the connector 200 can be produced, for example, by the same method as the insulating housing 101 of the connector 100. The connector 200 is a charging socket to the connector 100 as Charging connector designed more or less complementary in terms of geometric dimensions and includes in the plug-in section 202, a first contact element 211 and a second contact element 212 for the transmission of electrical energy. The first contact element 211 and the second contact element 212 are arranged spaced apart from one another as load contact elements and are configured to form a plug connection with the contact elements 111 and 112 of the plug connector 100 . In this case, the contact elements 211 and 212 are designed to be essentially pin-shaped, complementary to the contact elements 111 and 112 .
Ferner umfasst der Steckverbinder 200 das Kontaktelement 213 als Schutzkontaktelement (so genanntes PE-Kontaktelement), das Kontaktelement 214 als Pilotkontakt (Control Pilot/CP) und das Kontaktelement 215 als Proximity-Schalter (Proximity Pilot/PP). Die Kontaktelemente 213 bis 215
sind bei Ausbildung einer Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder 100 als Ladestecker und dem Steckverbinder 200 als Ladesteckdose im Wesentlichen in der Steckrichtung X einander zugeordnet und kontaktieren miteinander, um die entsprechenden Kommunikationsfunktionen zwischen einer Ladesäule und einem Elektrofahrzeug im Zuge eines Ladevorgangs bereitzustellen. Furthermore, the connector 200 includes the contact element 213 as a protective contact element (so-called PE contact element), the contact element 214 as a pilot contact (Control Pilot/CP) and the contact element 215 as a proximity switch (Proximity Pilot/PP). The contact elements 213 to 215 When a plug-in connection is formed between connector 100 as a charging connector and connector 200 as a charging socket, they are assigned to one another essentially in the insertion direction X and make contact with one another in order to provide the corresponding communication functions between a charging station and an electric vehicle during the course of a charging process.
Zwischen dem ersten Kontaktelement 211 und dem zweiten Kontaktelement 212 kann sich bei entsprechenden Umgebungsbedingungen, wie oben anhand des Steckverbinders 100 beispielhaft beschrieben, ein Kriechstrom KS einstellen, was nachfolgend anhand der Figur 2B näher beschrieben wird. A leakage current KS can occur between the first contact element 211 and the second contact element 212 under appropriate environmental conditions, as described above with reference to the plug connector 100 by way of example, which is described in more detail below with reference to FIG. 2B.
Figur 2B zeigt den Steckverbinder 200 aus Figur 2A in einer schematischen Darstellung. FIG. 2B shows the connector 200 from FIG. 2A in a schematic representation.
Ein erstes Sensorelement 221 ist zwischen dem ersten Kontaktelement 211 und dem zweiten Kontaktelement 212 in einem Wandabschnitt 204 des Isolierstoffgehäuses 201, welcher vorzugsweise ein mittlerer oder zentraler Wandabschnitt des Steckabschnitts 202 ist, zumindest abschnittsweise integriert, und zwar derart, dass der Wandabschnitt 204 und das erste Sensorelement 221 eine im Wesentlichen ebene Stirnfläche 205 bilden. Die im Wesentlichen ebene Stirnfläche 205 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Steckrichtung X ausgerichtet und/oder angeordnet. Vorzugsweise begrenzt die im Wesentlichen ebene Stirnfläche 205 den Steckabschnitt 202 in der Steckrichtung X. Das erste Sensorelement 221 ist im Wesentlichen plattenförmig und/oder im Wesentlichen flach ausgebildet, und schließt zur Bildung der im Wesentlichen ebenen Stirnfläche 205 an dem Wandabschnitt 204 bündig an. A first sensor element 221 is integrated at least in sections between the first contact element 211 and the second contact element 212 in a wall section 204 of the insulating housing 201, which is preferably a middle or central wall section of the plug-in section 202, in such a way that the wall section 204 and the first Sensor element 221 form a substantially flat end face 205. The essentially planar end face 205 is aligned and/or arranged essentially perpendicularly to the insertion direction X. The essentially flat end face 205 preferably delimits the plug-in section 202 in the insertion direction X. The first sensor element 221 is essentially plate-shaped and/or essentially flat and is flush with the wall section 204 to form the essentially flat end face 205.
Der Steckverbinder 200 umfasst ein zweites Sensorelement 222, welches zu dem ersten Sensorelement 221 vorzugsweise im Wesentlichen identisch ausgebildet ist. Das zweite Sensorelement 222 ist konfiguriert, einen weiteren Kriechstrom KS zwischen dem ersten Kontaktelement 211 und dem zweiten Kontaktelement 212 zu erfassen. Das zweite Sensorelement 222 ist auf einer, vorzugsweise in der Steckrichtung X, dem Steckgesicht 203 abgewandten Seite zumindest abschnittsweise in dem Wandabschnitt 204 des Isolierstoffgehäuses 201 zwischen dem ersten Kontaktelement 211 und dem zweiten Kontaktelement 212 integriert, vorzugsweise in der Steckrichtung X dem ersten Sensorelement 221 gegenüberliegend integriert. Mit dem zweiten Sensorelement 222 ist es möglich, einen weiteren Kriechstrom KS im Inneren des Steckverbinders 200, das heißt innerhalb des Isolierstoffgehäuses 201 der Ladesteckdose zu erfassen. Die Erfassung und Auswertung geschieht analog zu dem Steckverbinder 100 mithilfe einer Überwachungseinheit 230. Die Überwachungseinheit 230 ist zu der Überwachungseinheit 130 in Figur 1B vorzugsweise
identisch konfiguriert und/oder ausgebildet, und umfasst entsprechende WiderstandselementeThe connector 200 includes a second sensor element 222, which is preferably designed to be essentially identical to the first sensor element 221. The second sensor element 222 is configured to detect a further leakage current KS between the first contact element 211 and the second contact element 212 . The second sensor element 222 is integrated at least in sections in the wall section 204 of the insulating material housing 201 between the first contact element 211 and the second contact element 212 on a side facing away from the plug face 203, preferably in the plug-in direction X, preferably opposite the first sensor element 221 in the plug-in direction X integrated. With the second sensor element 222, it is possible to detect a further leakage current KS inside the connector 200, that is, inside the insulating housing 201 of the charging socket. The detection and evaluation takes place analogously to the connector 100 with the aid of a monitoring unit 230. The monitoring unit 230 is preferable to the monitoring unit 130 in FIG. 1B identically configured and/or formed, and includes corresponding resistive elements
231 und 232, einen Operationsverstärker 233, ein Schaltelement 234 sowie eine Kommunikationseinheit 240. 231 and 232, an operational amplifier 233, a switching element 234 and a communication unit 240.
Ferner ergibt sich aus Figur 2B, dass sich bei Vorhandensein eines elektrisch leitenden Mediums M, wie beispielsweise Wasser, im Steckabschnitt 202 (hier im Bereich des ersten Kontaktelements 211 dargestellt), ein entsprechender Kriechstrom KS einstellen und zumindest mit dem ersten Sensorelement 221 erfasst werden kann, welcher analog obiger Beschreibung ausgewertet und beispielsweise über die Kommunikationseinheit 240 in Form entsprechender Signale an eine Ladesäule und/oder an eine Elektrofahrzeug weitergegeben werden kann. Figure 2B also shows that if an electrically conductive medium M, such as water, is present in the plug-in section 202 (shown here in the area of the first contact element 211), a corresponding leakage current KS can occur and be detected at least with the first sensor element 221 , which can be evaluated analogously to the above description and passed on to a charging station and/or an electric vehicle, for example, via the communication unit 240 in the form of corresponding signals.
Es ist auch möglich, dass im Inneren des Isolierstoffgehäuses 101 des Steckverbinders 100 als Ladestecker und im Inneren des Isolierstoffgehäuses 201 des Steckverbinders 200 als Ladesteckdose mit den jeweiligen zweiten Sensorelementen 122 und 222 auch dort befindliches Medium M, welches häufig elektrisch leitendes Medium M ist, erfasst werden kann. It is also possible for medium M, which is often an electrically conductive medium M, located inside insulating housing 101 of connector 100 as a charging plug and inside insulating housing 201 of connector 200 as a charging socket to be detected with the respective second sensor elements 122 and 222 can be.
Um in dem Steckabschnitt 202 des als Ladesteckdose ausgebildeten Steckverbinders 200 befindliches Medium M, welches häufig ein elektrisch leitendes Medium M sein kann, aus dem Steckabschnitt 202 zu entfernen, kann der Steckverbinder 200 darüber hinaus ein erstes Ableitelement 251 und vorzugsweise ein zweites Ableitelement 252 aufweisen. In order to remove medium M, which can often be an electrically conductive medium M, located in plug-in section 202 of plug connector 200 designed as a charging socket, from plug-in section 202, plug connector 200 can also have a first diverting element 251 and preferably a second diverting element 252.
Das erste Ableitelement 251 und das zweite Ableitelement 252 kann beispielsweise jeweils als Kanal oder jeweils als Schlauch ausgebildet sein. Das erste Ableitelement 251 ist dem ersten Kontaktelement 211 zugeordnet und das zweite Ableitelement 252 ist dem zweiten Kontaktelement 212 zugeordnet und dient zur Entleerung des Steckabschnitts 202 von entsprechenden Medium M. The first diverting element 251 and the second diverting element 252 can, for example, each be designed as a channel or each as a hose. The first diverting element 251 is assigned to the first contact element 211 and the second diverting element 252 is assigned to the second contact element 212 and is used to empty the plug-in section 202 of the corresponding medium M.
Figur 3 zeigt eine Anordnung 300 zur Ausbildung einer Steckverbindung, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen. Die Anordnung 300 umfasst hierzu den Steckverbinder 100 aus den Figuren 1A und 1B, welcher als Ladestecker ausgebildet ist, und den Steckverbinder 200 aus den Figuren 2A und 2B, welcher als Ladesteckdose ausgebildet ist. Der Steckverbinder 100 und der Steckverbinder 200 bilden als erster und zweiter Steckverbinder 100, 200 im Wesentlichen in der Steckrichtung X eine Steckverbindung aus. Bei Ausbildung der Steckverbindung kontaktiert das erste Sensorelement 121 des Steckverbinders 100 das erste Sensorelement 221 des Steckverbinders 200, vorzugsweise über ein Federelement 301. Das Federelement 301 kann
beispielsweise mit dem ersten Sensorelement 121 des Steckverbinders 100 oder mit dem ersten Sensorelement 221 des Steckverbinders 200 verbunden sein. Dadurch kann beispielsweise eine Erfassung von Kriechströmen KS (in Figur 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt) entweder durch den Steckverbinder 100 oder durch den Steckverbinder 200 und somit durch einen einzigen Steckverbinder 100, 200 erfolgen. Somit wird beispielsweise nur eine einzige Überwachungseinheit 130, 230 benötigt, welche sowohl den Steckverbinder 100 als auch den Steckverbinder 200 überwacht. FIG. 3 shows an arrangement 300 for forming a plug connection in order to transmit electrical energy and/or electrical signals. For this purpose, the arrangement 300 comprises the connector 100 from FIGS. 1A and 1B, which is designed as a charging connector, and the connector 200 from FIGS. 2A and 2B, which is designed as a charging socket. The plug-in connector 100 and the plug-in connector 200 form a plug-in connection as the first and second plug-in connector 100, 200 essentially in the plug-in direction X. When the plug-in connection is formed, the first sensor element 121 of the plug connector 100 makes contact with the first sensor element 221 of the plug connector 200, preferably via a spring element 301. The spring element 301 can be connected to the first sensor element 121 of the connector 100 or to the first sensor element 221 of the connector 200, for example. As a result, for example, leakage currents KS (not shown in FIG. 3 for reasons of clarity) can be detected either through connector 100 or through connector 200 and thus through a single connector 100, 200. Thus, for example, only a single monitoring unit 130, 230 is required, which monitors both the connector 100 and the connector 200.
Figur 4 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Steckverbinders 100 aus den Figuren 1A und 1B mit einer modifizierten Überwachungseinheit 130, wobei der Steckverbinder 100 vorzugsweise unter anderem zur Erkennung des Eintritts eines elektrisch leitenden Mediums M in dem Steckabschnitt 102 über die Erfassung eines Kriechstroms (KS) konfiguriert ist. Figure 4 shows an equivalent circuit diagram of a connector 100 from Figures 1A and 1B with a modified monitoring unit 130, wherein the connector 100 is preferably configured, among other things, to detect the entry of an electrically conductive medium M in the plug-in section 102 by detecting a leakage current (KS). .
Die modifizierte Überwachungseinheit 130 umfasst jeweils zwei erste Widerstandselemente 131 und jeweils zwei zweite Widerstandselemente 132, welches konfiguriert sind, eine Spannungsteilung der an den Kontaktelementen 111 und 112 anliegenden Spannung durchzuführen. Die ersten Widerstandselemente 131 können einen Widerstandswert von beispielsweise 400 kOhm und die zweiten Widerstandselemente 132 können einen Widerstandswert von beispielsweise 600 kOhm aufweist und somit die anliegende Spannung im Verhältnis 40% zu 60% teilen. The modified monitoring unit 130 comprises in each case two first resistance elements 131 and in each case two second resistance elements 132 which are configured to carry out a voltage division of the voltage present at the contact elements 111 and 112 . The first resistance elements 131 can have a resistance value of, for example, 400 kOhm and the second resistance elements 132 can have a resistance value of, for example, 600 kOhm and thus divide the applied voltage in a ratio of 40% to 60%.
Figur 4 zeigt die Spannungsverhältnisse mit den Teilspannungen Ul, U2 und U3 zwischen den beiden Kontaktelementen 111 und 112 entlang der Kriechstrecke des Kriechstroms KS, welche durch die Teilabstände Dl und D3 repräsentiert werden. D2 charakterisiert einen Teilabstand durch eine resultierende geometrische Abmessung des ersten Sensorelements 121, das heißt der ersten Elektrode 121 zur Erfassung des Kriechstroms KS. Die Teilspannungen Ul, U2 und U3 ergeben in ihrer Summe die Gesamtspannung UG zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement 111, 112. FIG. 4 shows the voltage ratios with the partial voltages U1, U2 and U3 between the two contact elements 111 and 112 along the creepage path of the leakage current KS, which are represented by the partial distances D1 and D3. D2 characterizes a partial distance by a resulting geometric dimension of the first sensor element 121, ie the first electrode 121 for detecting the leakage current KS. The sum of the partial voltages Ul, U2 and U3 results in the total voltage UG between the first and the second contact element 111, 112.
Der Widerstand des Isolierstoffs zwischen dem ersten Kontaktelement 111 und dem ersten Sensorelement 121 und zwischen dem zweiten Kontaktelement 112 und dem ersten Sensorelement 121 wird jeweils durch einen Widerstand RJ symbolisiert. Je nachdem, welchen Bedingungen der Steckverbinder 100 ausgesetzt ist, verändert sich dieser Widerstand und wird beispielsweise geringer, was zu einer Zunahme der Spannung an dem ersten Sensorelement 121 führt. Sind die Isolationswiderstände RJ in einer ähnlichen Größenordnung oder kleiner als die
Widerstandselemente 131 und 132 des Referenzspannungsteilers, verändert sich die Spannung an dem ersten Sensorelement 121. The resistance of the insulating material between the first contact element 111 and the first sensor element 121 and between the second contact element 112 and the first sensor element 121 is symbolized in each case by a resistance RJ. Depending on the conditions to which the connector 100 is exposed, this resistance changes and becomes lower, for example, which leads to an increase in the voltage at the first sensor element 121 . Are the insulation resistances RJ of a similar order of magnitude or less than that Resistance elements 131 and 132 of the reference voltage divider change the voltage at the first sensor element 121.
Durch eine fortwährende Überwachung der Spannung an dem ersten Sensorelement 121, vor allem dann, wenn kein Ladevorgang stattfindet, das heißt wenn in der Initialisierungsphase noch kein Ladestrom fließt, jedoch eine Ladespannung anliegt, kann mit einer Änderung, das heißt Zunahme dieser Spannung ein sich langsam andeutender Isolationsfehler oder eine sich langsam andeutende Isolationsschwäche des Isolierstoffs erkannt werden, vorzugsweise durch die Überwachungseinheit 130. By continuously monitoring the voltage at the first sensor element 121, especially when no charging process is taking place, i.e. when no charging current is flowing in the initialization phase but a charging voltage is present, a change, i.e. increase in this voltage can slowly Indication of an insulation fault or an insulation weakness of the insulating material that is slowly becoming apparent can be detected, preferably by monitoring unit 130.
Die ersten und zweiten Widerstandselemente 131 und 132 dienen einer konstanten Spannungswertzuordnung für den Operationsverstärker 133 oder, alternativ, für ein Komparatorelement, um durch entsprechende Spannungsteilung eine Referenzspannung zu bilden und mit der an dem ersten Sensorelement 121 erfassten Spannung zu vergleichen und eine Spannungsdifferenz zu ermitteln. The first and second resistance elements 131 and 132 are used to assign a constant voltage value for the operational amplifier 133 or, alternatively, for a comparator element, in order to form a reference voltage by appropriate voltage division and to compare it with the voltage detected at the first sensor element 121 and to determine a voltage difference.
Die Überwachungseinheit 130 und vorzugsweise der Operationsverstärker 133 ist konfiguriert, ein Unterschreiten oder ein Überschreiten einer Spannungsdifferenz zwischen der gebildeten Referenzspannung und der erfassten Spannung zu erkennen, vorzugsweise in Abhängigkeit zumindest eines definierten oder vorbestimmten Kriteriums, vorzugsweise Spannungswerts. The monitoring unit 130 and preferably the operational amplifier 133 is configured to detect falling below or exceeding a voltage difference between the reference voltage formed and the detected voltage, preferably as a function of at least one defined or predetermined criterion, preferably a voltage value.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Vorzugsweise beansprucht die vorliegende Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
The present invention is not limited to the embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the idea of the invention and therefore fall within the scope of protection. Preferably, the present invention also claims protection for the subject-matter and features of the subclaims independently of the claims referred to.
Bezugszeichenliste Reference List
100 Steckverbinder 100 connectors
101 Isolierstoffgehäuse 101 insulating housing
102 Steckabschnitt 102 mating section
103 Steckgesicht 103 mating face
104 Wandabschnitt 104 wall section
105 Stirnfläche 105 face
106 Stirnfläche 106 face
107 Isolierstoffhülse 107 insulating sleeve
108 Isolierstoffhülse 108 insulating sleeve
111 Kontaktelement (Lastkontaktelement) 111 contact element (load contact element)
112 Kontaktelement (Lastkontaktelement) 112 contact element (load contact element)
113 Kontaktelement 113 contact element
114 Kontaktelement 114 contact element
115 Kontaktelement 115 contact element
121 Sensorelement 121 sensor element
122 Sensorelement 122 sensor element
130 Überwachungseinheit 130 surveillance unit
131 Widerstandselement 131 resistance element
132 Widerstandselement 132 resistance element
133 Komparatorelement, Operationsverstärkerelement133 comparator element, operational amplifier element
134 Schaltelement 134 switching element
140 Kommunikationseinheit 140 communication unit
200 Steckverbinder 200 connectors
201 Isolierstoffgehäuse 201 insulating housing
202 Steckabschnitt 202 mating section
203 Steckgesicht 203 mating face
204 Wandabschnitt 204 wall section
205 Stirnfläche 205 face
206 Stirnfläche 206 face
211 Kontaktelement 211 contact element
212 Kontaktelement 212 contact element
213 Kontaktelement
214 Kontaktelement 213 contact element 214 contact element
215 Kontaktelement 215 contact element
230 Überwachungseinheit 230 surveillance unit
231 Widerstandselement 231 resistance element
232 Widerstandselement 232 resistance element
233 Komparatorelement, Operationsverstärkerelement233 comparator element, operational amplifier element
234 Schaltelement 234 switching element
240 Kommunikationseinheit 240 communication unit
251 Ableitelement 251 discharge element
252 Ableitelement 252 discharge element
300 Anordnung 300 arrangement
301 Federelement 301 spring element
D Abstand D distance
Dl Teilabstand Dl partial distance
D2 (resultierender) Teilabstand D2 (resulting) part distance
D3 Teilabstand D3 part distance
KS Kriechstrom KS leakage current
M Medium M Media
Ul Teilspannung Ul partial voltage
U2 Teilspannung U2 partial voltage
U3 Teilspannung U3 partial voltage
UG Gesamtspannung UG total voltage
R_l Widerstand R_l resistance
X Steckrichtung X plug-in direction
* * * *
* * * *
Claims
22 22
ANSPRÜCHE Steckverbinder (100, 200) zur Ausbildung einer Steckverbindung in einer Steckrichtung (X), um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen, wobei der Steckverbinder (100, 200) ein Isolierstoffgehäuse (101, 201) mit einem Steckabschnitt (102, 202) aufweist, in welchem zur Bildung eines Steckgesichts (103, 203) zumindest ein erstes Kontaktelement (111, 211) und zumindest ein zweites Kontaktelement (112, 212) aufgenommen ist, wobei das zumindest eine erste Kontaktelement (111, 211) und das zumindest eine zweite Kontaktelement (112, 212) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111, 211) und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) zumindest ein Sensorelement (121, 221) in dem Isolierstoffgehäuse (101, 201) derart angeordnet und konfiguriert ist, einen Kriechstrom (KS) zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111, 211) und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) zu erfassen. Steckverbinder (100, 200) nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Sensorelement (121, 221) derart angeordnet und ausgebildet ist, eine Kanalisierung des Kriechstroms (KS) an einer Oberfläche des Isolierstoffgehäuses (101, 201) herbeizuführen. Steckverbinder (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Sensorelement (121, 221) zumindest abschnittsweise in einem Wandabschnitt (104, 204) des Isolierstoffgehäuses (101, 201), vorzugsweise zur Begrenzung des Steckabschnitts (102, 202) in der Steckrichtung (X) und/oder vorzugsweise an einer Engstelle, zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement (112, 211) und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) integriert ist, vorzugsweise stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig integriert ist, wobei sich der Wandabschnitt (104, 204) zumindest abschnittsweise in der Steckrichtung (X) und/oder senkrecht zu der Steckrichtung (X) erstreckt. Steckverbinder (100, 200) nach Anspruch 3, wobei das zumindest eine Sensorelement (121, 221) ausgebildet ist und derart in dem Wandabschnitt (104, 204) integriert ist, dass der Wandabschnitt (104, 204) und das
zumindest eine Sensorelement (121, 221) zumindest eine ebene Stirnfläche (105, 205) bilden, welche vorzugsweise senkrecht zu der Steckrichtung (X) ausgerichtet ist und/oder welche vorzugsweise den Steckabschnitt (102, 202) in der Steckrichtung (X) begrenzt. CLAIMS Plug connector (100, 200) for forming a plug connection in a plug-in direction (X) in order to transmit electrical energy and/or electrical signals, the plug connector (100, 200) having an insulating material housing (101, 201) with a plug-in section (102, 202), in which at least one first contact element (111, 211) and at least one second contact element (112, 212) are accommodated to form a mating face (103, 203), the at least one first contact element (111, 211) and the at least one second contact element (112, 212) are arranged at a distance from one another, with at least one sensor element (121, 221) in the insulating housing (101 , 201) is arranged and configured to detect a leakage current (KS) between the at least one first contact element (111, 211) and the at least one second contact element (112, 212). Connector (100, 200) according to Claim 1, wherein the at least one sensor element (121, 221) is arranged and designed in such a way that the leakage current (KS) is channeled on a surface of the insulating housing (101, 201). Connector (100, 200) according to claim 1 or 2, wherein the at least one sensor element (121, 221) is at least partially in a wall section (104, 204) of the insulating housing (101, 201), preferably for delimiting the plug-in section (102, 202) in the insertion direction (X) and/or preferably at a narrow point between the at least one first contact element (112, 211) and the at least one second contact element (112, 212) is integrated, preferably integrally and/or non-positively integrated, with the wall section (104, 204) extends at least in sections in the plug-in direction (X) and/or perpendicular to the plug-in direction (X). Connector (100, 200) according to claim 3, wherein the at least one sensor element (121, 221) is formed and is integrated in the wall section (104, 204) in such a way that the wall section (104, 204) and the at least one sensor element (121, 221) form at least one flat end face (105, 205), which is preferably aligned perpendicular to the plug-in direction (X) and/or which preferably delimits the plug-in section (102, 202) in the plug-in direction (X).
5. Steckverbinder (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Sensorelement (121, 221) plattenförmig ausgebildet ist und/oder flach ausgebildet ist, und vorzugsweise zur Bildung einer ebenen Stirnfläche (105, 205) an einem Wandabschnitt (104, 204) des Isolierstoffgehäuses (101, 201) bündig anschließt. 5. Connector (100, 200) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one sensor element (121, 221) is plate-shaped and / or is flat, and preferably to form a flat end face (105, 205) on a wall section ( 104, 204) of the insulating housing (101, 201) flush.
6. Steckverbinder (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steckverbinder (100, 200) zumindest ein weiteres Sensorelement (122, 222) umfasst, welches konfiguriert ist, einen weiteren Kriechstrom (KS) zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111, 211) und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) zu erfassen, wobei das zumindest eine weitere Sensorelement (122, 222) auf einer, vorzugsweise in der Steckrichtung (X), dem Steckgesicht (103, 203) abgewandten Seite zumindest abschnittsweise in einem Wandabschnitt (104, 204) des Isolierstoffgehäuses (101, 201) zwischen dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111, 211) und dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) integriert ist, vorzugsweise in Steckrichtung (X) dem zumindest einen Sensorelement (121, 221) gegenüberliegend integriert ist. 6. Connector (100, 200) according to any one of the preceding claims, wherein the connector (100, 200) comprises at least one further sensor element (122, 222) which is configured to detect a further leakage current (KS) between the at least one first contact element ( 111, 211) and the at least one second contact element (112, 212), the at least one further sensor element (122, 222) on a side facing away from the plug face (103, 203), preferably in the plug-in direction (X), at least integrated in sections in a wall section (104, 204) of the insulating housing (101, 201) between the at least one first contact element (111, 211) and the at least one second contact element (112, 212), preferably in the plug-in direction (X) of the at least one Sensor element (121, 221) is integrated opposite.
7. Steckverbinder (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei sich das zumindest eine Sensorelement (121, 221), vorzugsweise in der Steckrichtung (X), zumindest durch den Wandabschnitt (104, 204) hindurch erstreckt, und/oder sich vorzugsweise in den Steckabschnitt (102, 202) zumindest abschnittsweise erstreckt, und/oder wobei das zumindest eine Sensorelement (121, 221) zumindest abschnittsweise zylinderförmig oder stiftförmig oder lanzenförmig ausgebildet ist. 7. Connector (100, 200) according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the at least one sensor element (121, 221) extends, preferably in the plug-in direction (X), at least through the wall section (104, 204), and /or preferably extends at least in sections into the plug-in section (102, 202), and/or wherein the at least one sensor element (121, 221) is at least in sections cylindrical or pin-shaped or lance-shaped.
8. Steckverbinder (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Sensorelement (121, 221) und vorzugsweise zumindest ein weiteres Sensorelement (122, 222) jeweils eine Elektrode umfasst oder jeweils als eine Elektrode ausgebildet ist. 8. Connector (100, 200) according to one of the preceding claims, wherein the at least one sensor element (121, 221) and preferably at least one further sensor element (122, 222) each comprises an electrode or is each designed as an electrode.
9. Steckverbinder (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das zumindest eine Sensorelement (121, 221), und vorzugsweise zumindest ein weiteres Sensorelement (122, 222), mit einer Überwachungseinheit (130, 230) verbunden ist, wobei die Überwachungseinheit (130, 230) konfiguriert ist, eine an dem zumindest einen Sensorelement (121, 221), und vorzugsweise eine an dem zumindest einen weiteren Sensorelement (122, 222), erfasste Spannung, die durch den Kriechstrom (KS) hervorgerufen oder beeinflusst wird, mit einer Referenzspannung zu vergleichen. Steckverbinder (100, 200) nach Anspruch 9, wobei die Überwachungseinheit (130, 230) zumindest ein erstes Widerstandselement (131, 231), welches mit dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111, 211) verbunden ist, und zumindest ein zweites Widerstandselement (132, 232), welches mit dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) verbunden ist, aufweist, wobei das zumindest eine erste Widerstandselement (131, 231) und das zumindest eine zweite Widerstandselement (132, 232) angeordnet und konfiguriert sind, die Referenzspannung aus der an dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111, 211) anliegenden Spannung und/oder aus der an dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) anliegenden Spannung zu bilden, vorzugsweise durch Spannungsteilung. Steckverbinder (100, 200) nach Anspruch 10, wobei die Überwachungseinheit (130, 230) zumindest ein Komparatorelement (133, 233) oder zumindest einen Operationsverstärker (133, 233) aufweist und konfiguriert ist, die gebildete Referenzspannung mit der erfassten Spannung zu vergleichen, und/oder ein Schaltelement (134, 234) in Abhängigkeit der gebildeten Referenzspannung und der erfassten Spannung zu steuern. Steckverbinder (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Isolierstoffgehäuse (101, 201) zur Trockenlegung des zumindest einen ersten Kontaktelements (111, 211) und des zumindest einen zweiten Kontaktelements (112, 212) zumindest ein Ableitelement (251, 252), vorzugsweise jeweils ein Ableitelement (251, 252), aufweist, und das zumindest eine Ableitelement (251, 252), vorzugsweise das jeweilige Ableitelement (251, 252), derart in dem Isolierstoffgehäuse (101, 201) angeordnet und konfiguriert ist, ein im Steckabschnitt (102, 202) befindliches Medium (M), vorzugsweise fließbares oder gießbares Medium (M), aus dem Steckabschnitt (102, 202) abzuführen.
25 Anordnung (300) zur Ausbildung einer Steckverbindung, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zu übertragen, umfassend einen ersten Steckverbinder (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Steckverbinder (100) als Ladestecker (100) ausgebildet ist, und einen zweiten Steckverbinder (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Steckverbinder (200) als Ladesteckdose (200) ausgebildet ist, und vorzugsweise bei Ausbildung der Steckverbindung das zumindest eine Sensorelement (121) des ersten Steckverbinders (100) das zumindest eine Sensorelement (221) des zweiten Steckverbinders (200) kontaktiert, vorzugsweise über ein Federelement (301). Verfahren zur Erkennung eines Kriechstroms (KS) in einem Steckverbinder (100, 200), wobei der Steckverbinder (100, 200) vorzugweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 konfiguriert ist, wobei: 9. Connector (100, 200) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one sensor element (121, 221), and preferably at least one further sensor element (122, 222), is connected to a monitoring unit (130, 230), wherein the monitoring unit (130, 230) is configured to have one on the at least one Sensor element (121, 221), and preferably a voltage detected at the at least one further sensor element (122, 222), which is caused or influenced by the leakage current (KS), with a reference voltage. Connector (100, 200) according to claim 9, wherein the monitoring unit (130, 230) has at least one first resistance element (131, 231), which is connected to the at least one first contact element (111, 211), and at least one second resistance element (132 , 232) which is connected to the at least one second contact element (112, 212), wherein the at least one first resistance element (131, 231) and the at least one second resistance element (132, 232) are arranged and configured, the reference voltage from the voltage present at the at least one first contact element (111, 211) and/or from the voltage present at the at least one second contact element (112, 212), preferably by voltage division. Connector (100, 200) according to claim 10, wherein the monitoring unit (130, 230) has at least one comparator element (133, 233) or at least one operational amplifier (133, 233) and is configured to compare the reference voltage formed with the detected voltage, and/or to control a switching element (134, 234) depending on the reference voltage formed and the detected voltage. Plug connector (100, 200) according to one of the preceding claims, wherein the insulating material housing (101, 201) has at least one discharge element (251, 252 ), preferably each having a diverting element (251, 252), and the at least one diverting element (251, 252), preferably the respective diverting element (251, 252), is arranged and configured in the insulating housing (101, 201) in this way in the plug-in section (102, 202) located medium (M), preferably flowable or castable medium (M), from the plug-in section (102, 202). 25 arrangement (300) for forming a plug connection to transmit electrical energy and / or electrical signals, comprising a first connector (100) according to any one of the preceding claims, wherein the first connector (100) is designed as a charging connector (100), and a second connector (200) according to any one of the preceding claims, wherein the second connector (200) is designed as a charging socket (200), and preferably when the connector is formed, the at least one sensor element (121) of the first connector (100) the at least one sensor element (221) of the second connector (200) contacted, preferably via a spring element (301). Method for detecting a leakage current (KS) in a connector (100, 200), wherein the connector (100, 200) is preferably configured according to one of the preceding claims 1 to 12, wherein:
• eine Spannung, die durch den Kriechstrom (KS) hervorgerufen oder beeinflusst wird, durch zumindest ein Sensorelement (121, 221) erfasst wird; • a voltage that is caused or influenced by the leakage current (KS) is detected by at least one sensor element (121, 221);
• eine Referenzspannung aus einer an dem zumindest einen ersten Kontaktelement (111,• a reference voltage from a voltage connected to the at least one first contact element (111,
211) und/oder aus einer an dem zumindest einen zweiten Kontaktelement (112, 212) anliegenden Spannung mittels Spannungsteilung durch zumindest zwei Widerstandselemente (131, 132; 231, 232) gebildet wird; 211) and/or from a voltage present at the at least one second contact element (112, 212) by means of voltage division by at least two resistance elements (131, 132; 231, 232);
• die gebildete Referenzspannung mit der erfassten Spannung verglichen wird, und• the reference voltage formed is compared with the detected voltage, and
• ein Unterschreiten oder ein Überschreiten einer Spannungsdifferenz zwischen der gebildeten Referenzspannung und der erfassten Spannung erkannt wird. • falling below or exceeding a voltage difference between the reference voltage formed and the detected voltage is detected.
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