WO2023217402A1 - Charging plug, charging socket, and charging plug-charging socket system for charing an electric vehicle - Google Patents

Charging plug, charging socket, and charging plug-charging socket system for charing an electric vehicle Download PDF

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WO2023217402A1
WO2023217402A1 PCT/EP2022/081127 EP2022081127W WO2023217402A1 WO 2023217402 A1 WO2023217402 A1 WO 2023217402A1 EP 2022081127 W EP2022081127 W EP 2022081127W WO 2023217402 A1 WO2023217402 A1 WO 2023217402A1
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WO
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charging
charging plug
plug
contact
socket
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Application number
PCT/EP2022/081127
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Peter Hakenberg
Original Assignee
Paxos Consulting & Engineering GmbH & Co. KG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/58Contacts spaced along longitudinal axis of engagement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14Conductive energy transfer
    • B60L53/16Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L53/30Constructional details of charging stations
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46Bases; Cases
    • H01R13/533Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure
    • HELECTRICITY
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    • H01R2201/26Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles
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    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts

Definitions

  • the present disclosure relates to a charging plug, having a plurality of contact elements for electrically contacting the charging plug with contact elements of a charging socket and an associated charging socket.
  • the present disclosure further relates to a charging plug-charging socket system, comprising such a charging plug and a charging socket, into which the charging plug can be inserted in a form-fitting manner to produce an electrical contact between contact elements of the charging plug and contact elements of the charging socket.
  • Charging plugs for electrically driven vehicles are known from the prior art, which are designed for connection to a corresponding socket.
  • Such plug-socket connections can be designed in various ways and also include, for example, insertion aids, locking mechanisms or other additional features.
  • the electrical contact between the lines of a charging cable and a corresponding charging component of a vehicle is typically established by several contact elements, with the aim of standardizing their shape and arrangement. In this way, a standardized connector system is to be provided. It is therefore widespread to use several contact pins as contact elements for electrical contact between plug and socket, which are inserted into corresponding contact openings.
  • the contact elements must generally be dimensioned so that they can transmit sufficiently large charging currents. The larger the charging current to be transmitted, the larger the contact surface of a contact element must be.
  • the charging plug designed as a power plug contact When charging an energy storage device in a motor vehicle, the charging plug designed as a power plug contact also heats up.
  • the heating of the plug contact must be limited to a certain temperature increase.
  • an electrical connection body is known, for example from DE 10 2015 100 347 A1, which has a cooling fluid channel for cooling the connection body with a cooling fluid.
  • the object of the present disclosure is therefore to provide a charging plug-charging socket system that enables increased charging currents even with small plug dimensions.
  • the charging plug according to the present disclosure can be used to transmit a charging current to an electrically operable vehicle.
  • These are not just single-track or dual-track wheeled vehicles such as passenger cars, trucks, motorcycles, scooters, etc., but can also be, for example, boats, flying objects or other means of locomotion and transport.
  • the present disclosure can be used for all devices that move electrically and use at least one battery for this purpose, which must be charged repeatedly.
  • the entirety of these means of locomotion and transport is referred to as electrically operated vehicles or electric vehicles, further simplified as vehicles.
  • the charging plug can be designed on the vehicle or on a charging cable to which the vehicle is connected when charging.
  • the charging plug has several contact elements for electrically contacting the charging plug with contact elements of a suitable charging socket.
  • this charging socket is also designed on the vehicle or on the charging cable.
  • the charging cable therefore generally has a cable connection part for connecting the charging cable to the energy storage of an electrically operated vehicle.
  • This connection is made indirectly via several components such as DC/DC converters, control devices, etc.
  • this cable connection part is designed as a charging plug or charging socket and can be temporarily connected to a corresponding connection body on an electric vehicle.
  • the cable connection part (e.g. charging plug) and the connection body (e.g. charging socket) of the electric vehicle are typically plugged into one another, whereby a connection can be established between the electrical lines of the charging cable and the corresponding electrical connections of the vehicle.
  • lines then lead to the vehicle's energy storage, i.e. to one or more accumulators and, if necessary, an associated battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • the charging plug has a conical, truncated cone or cylindrical plug-in body, on the outside of which a plurality of contact tracks running in a ring shape around the plug-in body are formed, distributed in the axial direction.
  • the contact tracks are formed by contact rings which coaxially surround the plug-in body. Appropriately shaped contacts can be made via these contact rings
  • the charging socket can be contacted electrically.
  • a hollow receptacle on an associated charging socket is adapted to this shape of the plug-in body so that the plug-in body can be inserted into this receptacle as precisely as possible.
  • the charging socket in turn has internal contact elements or contact surfaces which electrically contact the contact rings of the plug body when the charging plug and charging socket are connected.
  • the contacts of the charging socket are also designed as contact rings, and such a contact ring can in particular be formed from several ring segments. Alternatively, it can be, for example, a ring with a slot that allows the ring to be repeatedly contracted radially.
  • the present disclosure thus turns away from conventional charging plugs with several contact pins, which are inserted into openings of a charging socket in order to contact contacts of the charging socket there.
  • the present disclosure instead uses large-area contact rings on the outside of a plug-in body. In this way, the contact area between the contact elements of the plug and socket can be advantageously increased with the same plug size.
  • the power is not transferred via pins, but rather via a concentric ring structure. The tapping and thus the utilization is increased and the contact area is greatly increased.
  • the charging plug In classic charging plugs with pins, the contacts are ground in a linear fashion when plugging and unplugging. In the long term, this leads to erosion of the conductive material at the contact points, so that the charging performance decreases.
  • the charging plug according to the present disclosure can be inserted with almost no force and can be ground evenly, so that a significantly longer service life can be achieved than with a conventional charging plug.
  • an automatic retraction of the charging plug is optionally provided.
  • the charging plug is first connected to the charging socket so that communication can be established. The charging plug is then pushed into the charging socket to an end position. The resistance for this insertion process can be adjusted, which can be done using springs, for example. Preferably this resistance will be >0.
  • the charging plug always has to be connected manually first, so that communication between the charging station and the vehicle is established. It can then be pulled in or pushed automatically or manually.
  • the higher contact pressure is realized in the socket, for example, via a clamping mechanism with which the contact rings of the charging socket are temporarily pressed against the contact rings of the charging plug during charging.
  • a clamping mechanism with which the contact rings of the charging socket are temporarily pressed against the contact rings of the charging plug during charging.
  • a toggle clamp can be used as a clamping mechanism.
  • tensioning mechanisms can also be used. Subsequent clamping compensates for tolerances and ensures a large contact area.
  • the arrangement of contact rings on the outside of a plug-in body has the advantage that the interior of the plug-in body can be used for other functions.
  • the plug-in body of the charging plug can, for example, have a cavity that runs axially through the plug-in body and can be used to accommodate further functional components.
  • a cooling device for passing a cooling medium through the charging plug runs in such a cavity.
  • this cooling device can also include one or more valve means.
  • valve means in the charging plug only serve to return the cooling medium from an inlet back into the charging cable.
  • the heating of the charging plug can be kept within the prescribed limits, even during fast charging.
  • at least one cooling channel runs within the charging cable, in which a cooling medium is guided to the cable connection part. This cooling channel thus serves as a flow for a cooling medium, the cooling channel being formed, for example, by a hose within the charging cable.
  • Valve means for returning the cooling medium into the charging cable are also provided in the cable connection part, with the charging cable being designed in such a way that the cooling medium flows at least partially around the individual lines after this return.
  • the coolant can also be guided into one or more return channels within the charging cable, whereby the coolant does not flow around the individual lines.
  • a closed circuit is created for the cooling medium, which can cool the charging cable and the cable connection part.
  • Valve means in the sense of the present disclosure can include any means that are used to conduct a coolant, i.e. valves, pipes, channels, barriers, drains, deflections, openings, etc.
  • a coolant i.e. valves, pipes, channels, barriers, drains, deflections, openings, etc.
  • components within the valve means can be moved in order to achieve a to achieve, release, block and in particular change the desired coolant flow.
  • the term “designed for” a specific coolant flow can then also be understood to mean that valve means can be controlled accordingly.
  • valve means can also be designed accordingly in order to permanently achieve and maintain a desired coolant flow without changing it.
  • At least two of the individual lines within the charging cable are twisted together or stranded together around a core. Twisting the individual cables makes the charging cable more flexible. The cooling medium then flows around the twisted individual lines, if such a flow around is provided.
  • a low temperature of the outer cable jacket can optionally be supported by a heat-reflecting surface on the inside of the cable.
  • the cooling medium is preferably non-conductive and/or insulated from current flow within the charging cable. Any fluid that is suitable for the desired cooling can be used as a cooling medium. If the cooling medium is chosen appropriately, it can also act as a lubricant between the individual lines, making the individual lines slide more easily against each other when the charging cable is bent. For example, air, water or an oil can be used as a cooling medium. Furthermore, a hydrofluoroether, glycol or a glycol-water mixture can be used.
  • the cooling medium can also be provided to the electric vehicle if necessary in order to cool lines within the vehicle and in particular an energy storage device.
  • the valve means in Charging plugs are then designed in such a way that they can either lead a cooling medium back into the charging cable or to a vehicle or, after the vehicle has cooled, it is also fed back into the charging cable.
  • the coolant is then fed to a vehicle through the charging plug and charging socket of a vehicle. After passing through the corresponding components of the vehicle, the heated cooling medium is fed back through the vehicle's charging socket into the charging plug and charging cable.
  • corresponding valve means are provided at least in the cable connection part, but the connection body of the vehicle can also have valve means for this purpose.
  • the cable connection part can be temporarily connected to a connection body of a vehicle, this connection body being connected to the energy storage of the vehicle via an electrical connecting line in order to transmit a charging current.
  • the entire system consisting of charging cable, cable connection part, connection body of the vehicle and connecting line to the vehicle's energy storage device is viewed as a charging cable system in the sense of the present disclosure.
  • the valve means of the cable connection part are then designed so that they can either direct the cooling medium back into the charging cable or through the cable connection part into the connection body of the vehicle.
  • the connection body is then designed accordingly so that it can lead heated cooling medium from the vehicle through the connection body back into the cable connection part.
  • the cooling medium is preferably circulated in an associated charging station and cooled again after passing through the charging cable itself.
  • a cooling unit can be used at the charging station. Cooling would also be possible via a heat exchanger, for example with the outside air.
  • the charging cable can optionally be flushed with compressed air to remove cooling medium from the charging cable. Alternatively, the cooling medium always remains in the charging cable.
  • the fluid circuit formed in the charging cable/charging plug/charging socket/vehicle system can also be designed independently of the cooling circuit of the charging station.
  • the cooling circuit of the cooling unit and the charging cable are then connected to a heat exchanger, for example.
  • Two cooling liquids then flow spatially separated past each other.
  • the heat absorbed by the coolant is transferred from the charging cable to the cooling unit circuit.
  • the refrigerants can be selected appropriately for the respective application.
  • a non-conductive cooling medium with high product quality can then be used for the charging cable, while the cooling circuit of a charging station can use a simple water-glycol mixture or CO2.
  • the arrangement of contact tracks on the outside of the plug body of a charging plug therefore has various advantages.
  • several cables can be connected to a circumferential contact ring. This can be, for example, a large cable or a large number of smaller cables.
  • Several smaller cables have the advantage that the connected charging cable becomes more flexible.
  • the charging cable is crimped onto the pin contacts. So only one (large) cable can be connected here.
  • the present disclosure also makes it possible to easily enlarge a contact and connect additional cables if a charging plug is to transmit even more power.
  • the present disclosure also enables components of a cooling system to be advantageously accommodated within the charging plug.
  • the front of the charging plug can be fully used for the function of the cooling system.
  • individual contacts for low-voltage control lines can also be provided on the front, as these do not require larger contact areas.
  • Only the power contacts for charging are then located on the outer side of the plug-in body.
  • the PE contact should also be mentioned here. The PE only conducts current in the event of a fault and is therefore dependent on the size of the DC + and DC - contacts.
  • the charging plug has a cover which covers the contact tracks from the outside, the cover being axial relative to the plug body is designed to be movable.
  • the cover can thus assume an “open” position, in which the contact tracks are exposed, and a “closed” position, in which the contact tracks are protectively covered.
  • the cover can be removed before inserting the charging plug into a charging socket and reattached to the charging plug after charging. It is therefore a type of cover or protective sleeve.
  • this involves significant manual effort and there is a risk of loss of coverage.
  • such a solution may be inadmissible from a security perspective.
  • Embodiments in which a cover is attached to the charging plug in an axially displaceable manner have therefore proven to be more advantageous, so that the cover can be pushed out of the area of the contact tracks for charging. In particular, it is pushed telescopically into a housing. After loading, the cover is pushed back into its protective position.
  • a cover in the case of a charging plug with a cylindrical plug-in body, a cover can be formed by a hollow cylindrical protective tube (sleeve), which is attached to the plug-in body in a coaxially movable manner in the area of the contact tracks.
  • such a protective tube has an internal thread on its inside, which engages with an external thread on the plug-in body.
  • the protective tube is rotatably attached to the plug-in body via the threaded connection formed in this way.
  • the protective tube can be rotated manually or motor-driven on the external thread of the plug-in body and thus moved axially.
  • a motor drive is provided on the charging plug itself or on an associated charging socket.
  • the cover/the protective tube is locked with spring-loaded holding elements (eg balls).
  • spring-loaded holding elements eg balls
  • a body is preloaded with springs so that a position 1 is achieved.
  • the motor on the socket side then pushes a component into the charging plug, against the spring-loaded component, into position 2.
  • position 1 the balls on the outer surface are pressed outwards, for example, in position 2 the balls are freely movable So no more resistance, for example against the sleeve.
  • the charging plug can also be fixed in the charging socket using the same principle. A component in the charging plug, which moves from the charging socket into the charging plug (e.g.
  • the present disclosure also includes a charging plug-charging socket system, comprising a charging plug according to the present disclosure and a charging socket, into which the charging plug can be inserted in a form-fitting manner to produce an electrical contact between contact elements of the charging plug and contact elements of the charging socket.
  • the charging socket has a hollow socket body into which the plug-in body of the charging plug can be inserted, with contact surfaces running annularly in the socket body being formed on the inside of the socket body. These contact surfaces can also be contact rings.
  • clamping contacts are used, which bring contact surfaces into contact with the outer contact tracks of the charging plug via a servomotor, for example.
  • the contact tracks of the charging plug are then spanned by the contact tracks of the charging socket, with each contact track of the charging socket spanning a contact track of the charging plug.
  • the charging plug-charging socket system includes drive means for moving this cover in one embodiment.
  • the charging socket has a servomotor for moving a cover of the charging plug.
  • a Servomotor not only used to move the cover, but also to pull the charging plug into the charging socket.
  • the drive means then engage the cover in such a way that when the cover moves away from the charging socket, they pull the charging plug into the charging socket.
  • the cover moves in this way, not only are the contact tracks of the plug-in body released, but the charging plug is also pulled into the charging socket. This has the advantage that the charging plug and charging socket are securely connected to each other.
  • a cooling device with optional valve means extends axially inside the charging plug, the cooling device having a heat transfer sleeve which coaxially surrounds the cooling device.
  • the valve means can be designed in different ways and enable the desired routing of a coolant.
  • the heat transfer sleeve is made of ceramic, for example.
  • the contact rings coaxially enclose the heat transfer sleeve, with a thermally conductive contact, in particular a press fit, existing between the contact rings and the heat transfer sleeve. In this way, heat can be effectively transferred from the contact rings to the coolant and dissipated.
  • the valve means are then designed to direct a coolant from a coolant inlet into the cooling channel that forms between the heat transfer sleeve and the valve means.
  • the direction is reversed by 180° so that the coolant is led back to the charging cable.
  • the valve means of the cooling device are optionally designed and controllable to guide a coolant from a coolant inlet into a connection adapter for connecting the charging plug to a cooling circuit of a vehicle.
  • the connection adapter has, for example, a central flow and a return that coaxially surrounds the flow. This means that the channels can be arranged in a very space-saving manner.
  • the longitudinal axis of the flow extends parallel to the longitudinal axis of the coolant inlet, in particular the two longitudinal axes are identical. This allows coolant to flow easily from the coolant inlet into the flow in the connection adapter without having to flow around bends or edges.
  • smaller deflections can optionally be provided.
  • the longitudinal axis of the return extends parallel to the longitudinal axis of the cooling channel in the heat transfer sleeve; in particular, the two longitudinal axes are identical. This means that coolant can also flow easily from the return line in the connection adapter into the cooling channel in the heat transfer sleeve. Smaller deflections can also be provided here as an option.
  • the valve means of the cooling device are then preferably designed to bring the return of the connection adapter into fluid communication with the cooling channel within the heat transfer sleeve. Coolant then always flows through the cooling channel back to the charging cable, even if it was previously supplied to the vehicle.
  • the valve means are further designed to guide the coolant through the cooling channel back into a coolant return line, which removes coolant from the charging plug.
  • the charging plug includes a sealing insert in order to seal the interior of the charging cable from the cooling device in the charging plug.
  • a sealing plate with a central opening is provided for this purpose, which is in fluid connection with a coolant inlet and a coolant return, the sealing plate being sealingly inserted into the cross section of the cable jacket of a charging cable, which is connected to the charging plug.
  • the sealing plate thus separates the charging cable from the interior of the charging plug, with cooling streams being guided through an opening in the sealing plate without electrical contacts coming into contact with coolant.
  • the coolant return surrounds the coolant inlet coaxially.
  • the central opening of the sealing plate is then surrounded by several cable bushings through which electrical connecting cables of the charging plug are passed sealingly into the charging cable.
  • further sealing spaces can be provided on one or both sides of the sealing plate, which are filled with a sealant are filled. Connection lines can be routed through this sealing space in a sealing manner.
  • the present disclosure also includes a charging socket for receiving a charging plug, into which the charging plug can be inserted in a form-fitting manner to produce an electrical contact between contact elements of the charging plug and contact elements of the charging socket.
  • At least one contact element of the charging socket is formed by a contact ring.
  • At least one such contact ring is formed by at least two ring segments, which are arranged in a circle to form a contact ring. For example, two or more segments form a contact ring, in particular three or six segments.
  • the segment rings enable the realization of clamping contacts that can be pressed radially against a contact ring of a charging plug for the charging process.
  • the charging socket therefore has a clamping mechanism that can be controlled to move the ring segments of a contact ring radially inwards or outwards.
  • the ring segments are at least partially surrounded by a clamp, which can be expanded and tightened by the tensioning mechanism.
  • Various motor drives can be used for this.
  • At least one annular control contact is arranged on the bottom side of the socket body, preferably several concentrically arranged control contacts. These control contacts are contacted with corresponding control contacts on the front of a charging plug when it is inserted to the bottom of the charging socket.
  • a connection can also be arranged on the bottom side of the socket body for connection to a cooling device of a charging plug, which is connected to a connection adapter on the charging plug.
  • a charging socket base is mounted in an axially movable manner and can be moved forward towards the socket opening in order in particular to protect the contacts on the inside of the charging socket from contact when it is not in operation. To insert a charging plug, this charging socket base is moved back.
  • the socket base optionally has a receptacle for the plug (e.g. a tube with a groove), onto which the plug is pushed and locked so that the plug can no longer be removed.
  • the charging socket has one Motor and a component that enters the plug and creates the lock and at the same time releases the lock on the cover on the plug side.
  • a charging plug-charging socket system comprising a charging plug and a charging socket according to the present disclosure.
  • the charging plug can have at least one locking means for axially fixing the charging plug in the socket body of the charging socket.
  • the locking means has a controllable locking element for this purpose, which is mounted on the charging plug in a radially displaceable manner and engages in a receptacle of the charging socket when it moves radially outwards.
  • FIG. 1 is a schematic front view of an embodiment of a charging plug according to the present disclosure
  • Fig. 2 is a schematic side view of a charging plug according to Fig. 1 with the cover closed;
  • Fig. 3 is a schematic side view of a charging socket
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a charging plug according to FIG. 1 with the cover open;
  • Fig. 5 shows a connected charging plug-charging socket system
  • FIG. 6 shows a connected charging plug-charging socket system with the schematic representation of tension contacts
  • FIG. 7 shows a further schematic representation of a connected charging plug-charging socket system with cooling of the charging cable
  • 8 shows a charging plug-charging socket system according to FIG. 7 with cooling of a connected vehicle
  • FIG. 9 shows a three-dimensional view of a further possible embodiment of a charging plug
  • FIG. 10 shows a top view of a charging plug according to FIG. 9;
  • FIG. 11 shows a three-dimensional view of a possible embodiment of a charging socket
  • FIG. 12 shows the interaction of a charging plug according to FIG. 9 and a charging socket according to FIG. 11;
  • FIG. 13 shows the contact area of a further embodiment of a charging plug in a three-dimensional view
  • FIG. 14 shows a charging plug according to FIG. 13 in a side view
  • FIG. 15 shows a partial section through a charging plug according to FIG. 13;
  • FIG. 16 shows a three-dimensional view of a possible arrangement of contact rings of a charging socket
  • FIG. 17 shows a schematic longitudinal section through a possible arrangement of contact rings of a charging socket before contacting with contact rings of a charging plug
  • 19 shows a schematic cross section through a contact ring of a charging socket before contacting with a contact ring of a charging plug; 20 shows a longitudinal section through a contact area with a cooling device with the connection adapter open;
  • FIG. 21 shows a three-dimensional partial section through a cooling device according to FIG. 20;
  • Fig. 22 shows an embodiment of a sealing plate for a charging cable with cooling
  • Fig. 23 shows an embodiment of a charging cable with twisted individual lines
  • 25 is a three-dimensional view of a further embodiment of a charging plug with a round handle
  • FIG. 26 shows a charging plug according to FIG. 25 with the cover open
  • FIG. 27 shows a schematic longitudinal section through a charging plug with a further embodiment of a cooling insert
  • FIG. 28 shows a cooling insert according to FIG. 27 in a first three-dimensional view
  • FIG. 29 shows a cooling insert according to FIG. 28 in a second three-dimensional view without pipes
  • FIG. 30 shows a cooling insert according to FIG. 28 in a longitudinal section without pipes
  • Fig. 31 is a schematic representation of a cover holding mechanism
  • FIG. 32 shows a holding mechanism according to FIG. 31 when releasing the lock for a cover
  • 33 shows a holding mechanism according to FIG. 31 when a charging plug is inserted into a charging socket
  • Fig. 34 shows an embodiment of a charging plug with an air overpressure system
  • 35 shows an embodiment of a charging socket with an air overpressure system and flow over the contact elements
  • FIG. 36 shows a further embodiment of a charging socket with flow through the front socket opening
  • 39 shows a further detail of a charging plug-charging socket connection with a retraction device.
  • the charging plug disclosed here is, for example, part of a charging cable that is attached to a charging station for electrically operated vehicles.
  • the charging station is connected to an energy source from which electricity can be transferred to a vehicle via the charging cable in order to electrically charge its energy storage device (e.g. traction battery).
  • the charging cable is temporarily connected to the vehicle, which is done via a corresponding plug-socket connection, with the vehicle having the charging socket.
  • the charging plug can also be located at a free end of a charging cable that is permanently connected to a vehicle. If necessary, the charging cable is connected to a socket on a charging station. Furthermore, it can be used on a mobile charging cable, which is temporarily attached between a vehicle and a charging station for an electrical charging process.
  • a corresponding socket is then formed on a vehicle or at the charging station.
  • several power lines for the charging current and a protective line are provided in the charging cable.
  • control lines for transmitting signals can be present in the charging cable, with the help of which an electric vehicle can, for example, indicate to a charging station whether a charging cable with a plug is plugged in or not.
  • Control lines for sensors for temperature and leaks can also be provided.
  • Fig. 1 shows a schematic top view of a charging plug 10, as shown in the schematic side view of Fig. 2.
  • the charging plug 10 has a cylindrical plug-in body 11, which is preferably shaped as a hollow cylinder and thus has an inner cavity 14.
  • On the outside of the plug-in body 11 there are several contact tracks 30, 31, 32, 33 and 34 which run in a circle around the plug-in body 11 and are arranged next to one another in the axial direction. These are several contact rings. These contact tracks are only shown schematically in FIG. 2 and are isolated from one another. Components of a cooling system 80 can be accommodated in the cavity 14, with which a coolant 81 is guided to the contact tracks.
  • the contact tracks are connected to lines of a charging cable, which can be lines LI, L2, L3, N, PE, CP and PP, for example, like known charging plugs.
  • lines LI, L2, L3, N, PE, CP and PP for example, like known charging plugs.
  • Circular contact tracks, for example for the control lines CP and PP, are, however, formed on the front of the plug-in body 11. These are shown in Fig. 1 by two concentric black circles of greater thickness. In one embodiment, at least two, preferably four, control lines are used.
  • An external thread 41 is also formed in an area of the plug-in body 11.
  • a cover in the form of a protective tube 12 with a corresponding internal thread 40 is screwed onto this external thread 41.
  • Fig. 2 shows the protective tube 12 in the closed position, in which it covers the contact tracks 30, 31, 32, 33 and 34 and thus shields them against contact from outside. Thread 41 and the plug-in body 11 are partially accommodated in a housing 13, from which the plug-in body 11 with the contact tracks 30, 31, 32, 33 and 34 protrudes.
  • the cover 12 is provided with an external thread with which it is screwed into a housing with an internal thread, so that the cover 12 can be moved into the housing. Other mechanisms for moving and guiding the cover 12 can also be provided.
  • the protective tube 12 can be rotated or pushed into an open position by a servomotor.
  • Fig. 4 shows this process with two arrows in the direction of housing 13.
  • the servomotor rotates the support tube 12 on the external thread 41 so that it is displaced towards the housing 13 and thus releases the contact tracks 30, 31, 32, 33 and 34.
  • a charging socket 20, as can be seen from the schematic representation in FIG. 3, can now be pushed over the plug body 11 of the charging plug 10.
  • the charging socket 20 essentially has a hollow cylindrical socket body 21, on the inside of which several contacts are arranged. These contacts are shown in simplified form in FIG. 3 as annular contact surfaces 50, 51, 52, 53 and 54.
  • Fig. 5 shows the pushed-on charging socket 20, with the external contact tracks of the charging plug contacting the internal contact tracks of the charging socket.
  • clamping contacts are used here, which can bring the contact surfaces of the charging socket 20 into contact with the outer contact tracks of the charging plug 10 under pressure.
  • the clamping contacts can, for example, work according to the toggle lever principle or be driven in another way. This is preferably done with at least one motor.
  • the contact tracks 30, 31, 32, 33 of the charging plug 10 are then spanned by the contact surfaces 50, 51, 52, 53 of the charging socket 20, with each contact surface of the charging socket spanning a contact track of the charging plug.
  • Fig. 6 shows schematically a charging socket with a socket body 21, which has several (here five) annular clamping contacts, which are uniquely marked with the reference number 91 as an example.
  • clamping contacts 91 can be closed and opened by means of a motor 93, that is, they are pulled together in order to contact the contact tracks of the charging plug 10 over a large area and to establish electrical contact between the charging socket 20 and the charging plug 10. They move outwards to release this contact again and to separate the electrical contact so that the charging plug 10 can be removed from the charging socket 20.
  • 6 also shows schematically another motor 90, with which the cover 12 can be moved so that it releases the contact tracks of the charging plug 10. This motor 90 can optionally also be used to pull the socket 20 onto the charging plug 10.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a charging cable 60 with a charging plug 10 and cooling functionality.
  • two individual lines 61 and 62 are shown as examples, which run up to the charging plug 10.
  • a cooling channel 70 Between these individual lines 61, 62 there is a cooling channel 70, which also runs to the charging plug 10 and opens into it.
  • a cooling medium can be guided through this cooling channel 70 to the charging plug 10, this direction of travel being marked with a white arrow.
  • the charging plug 10 is connected to a charging socket 20. This connection is only shown schematically in FIG. 7 and can be implemented in a suitable manner.
  • a connecting line 101 leads from the charging socket 20 of the vehicle to an energy storage device 100 of the vehicle.
  • the conduction of charging current from the charging socket 20 to the energy storage 100 can also be done through several individual lines (not shown).
  • components that are not shown, such as a battery management system (BMS), can also be interposed.
  • BMS battery management system
  • cooling medium When charging the energy storage device 100 of the vehicle, cooling medium is guided through the cooling channel 70 to the charging plug 10 and, in a first operating mode, is returned to the charging cable 60 through valve means 82 of the charging plug 10. This return is shown in Fig. 7 by curved arrows. Depending on the type of valve, the flow of the cooling medium runs accordingly within the valve means 82.
  • the charging plug 10 To Charging socket 20, the charging plug 10 is closed in this operating mode, so that the cooling medium is only circulated within the charging cable 70 and the charging station, whereby it cools the charging plug 10 and the charging cable 70.
  • the cooling medium After being returned to the charging plug 10, the cooling medium preferably flows around the individual lines 61, 62, which is shown in FIG. 7 by several curved arrows. The cooling medium flows around the individual lines 61, 62, for which there is sufficient space between the individual lines 61, 62.
  • a cooling supply line 104 can be provided at the charging socket 20.
  • This cooling supply line 104 can run in the area of the connecting line 101, but it can also branch off from the charging socket 20 within the vehicle.
  • the cooling supply line 104 leads to the energy storage 100 or another component of the vehicle and can be used to supply cooling medium.
  • the cooling supply line 104 can be connected to the cooling channel 70 of the charging cable 60 by appropriately shaping the valve means 82 and 83.
  • the functionalities of the valve means 82 and 83 can also be implemented in a single overall valve means
  • the valve means 83 of the charging socket 20 of the vehicle are connected to a control unit 102 of the vehicle, for example via a communication connection 103. Via this control unit 102, the vehicle can open and close the valve means 83 if necessary.
  • the control unit is also connected via the communication connection 103 to the valve means 82 of the charging plug 10 or to mechanical means with which the valve means 82 can be controlled. Alternatively, communication takes place between the vehicle and the charging station, with the charging station transmitting opening or closing commands to the valve means 82, 83.
  • Fig. 8 shows this operating mode, in which the flow of the cooling medium through charging plugs 10 and Charging socket 20 is marked with a solid white arrow. After cooling, for example, the energy storage device 100, the heated cooling medium (black arrows) is led back through the connecting line 101 to the charging socket 20 and charging plug 10.
  • the valve means 82 and 83 are correspondingly controlled in such a way that the heated cooling medium passes through and is guided to the charging station through the charging cable 60.
  • the heated cooling medium is cooled and can be fed to the cooling channel 70 again.
  • the control unit 102 closes the inlet to the cooling supply line 104 through the valve means 83, so that no further cooling medium can flow towards the energy storage 100.
  • Fig. 9 shows an embodiment of a charging plug 10' according to the present disclosure in a three-dimensional view, while Fig. 10 shows this charging plug 10' in a top view.
  • Fig. 11 shows a possible charging socket 20' and Fig. 12 shows the interaction of charging socket 20' and charging plug 10'.
  • the charging plug 10' has, for example, the shape of a pistol with a handle 15 for holding the charging plug 10', with an angled housing being connected to a charging cable 60.
  • a connection adapter 71 for the optional exchange of a cooling medium with a vehicle.
  • FIG. 10 shows the charging plug 10' with a cover over the contact tracks.
  • This cover is designed as a protective tube 12, which extends coaxially over the plug body of the charging plug.
  • the contact tracks are covered by the protective tube 12 and are therefore safe against unintentional contact. If the cover 12 is moved towards the plug housing, it releases the contact tracks so that they can be electrically contacted with the corresponding contacts of a charging socket.
  • Fig. 11 shows an embodiment of a charging socket 20', into which such a charging plug 10' could be inserted.
  • the charging socket 20' has a socket body 21 in which the cylindrical plug body of the charging plug 10' can be received coaxially.
  • this socket body 21 On the inside of this socket body 21 there are two annular contact surfaces 50, 51 (not shown), which contact the annular contact tracks of the charging plug 10 '.
  • the front control contacts 35 of the charging plug 10' contact correspondingly arranged control contacts 55 in the charging socket 20'. Consequently, these control contacts 55 are also ring-shaped and arranged concentrically to one another.
  • means for connecting to the connection adapter 71 of the charging plug 10' are also provided, these means being only indicated schematically in the figures and can be designed in a suitable form. They are therefore commonly referred to as port 59.
  • the contact surfaces of the charging socket 20' are preferably clamping contacts which can be pressed with increased force onto the external contact tracks of the charging plug 10'.
  • This can be done by various mechanisms, with a toggle lever tensioner 22 being selected as an example in the embodiment of FIG. 11.
  • a toggle lever tensioner 22 By controlling the toggle lever tensioner 22, the annular contact surfaces of the charging socket 20' are pulled together in order to press the contact tracks of the charging plug 10' from the outside with a certain contact pressure. In this state, secure electrical contact is guaranteed over a large area. If the charging plug 10' is to be removed from the charging socket 20' after successful charging, the contact surfaces of the charging socket 20' are moved outwards by controlling the toggle lever tensioner 22 and the contact pressure is thus canceled. The charging plug 10' can then be pulled out again.
  • Fig. 12 shows a charging plug 10' being inserted into a charging socket 20'.
  • Fig. 13 shows, for example, a three-dimensional view of a cylindrical plug body of a charging plug with three outer, annular contact tracks 30, 31 and 32. These are insulated from one another by three disk-shaped insulators 56, 57 and 58.
  • Fig. 14 shows this in a side view.
  • the front contact ring 30 is, for example, a contact ring for a protective conductor contact. Such a protective conductor is provided with the reference number 65 in FIG.
  • the contact ring 31 is designed, for example, for a DC+ pole and the contact ring 32 for a DC pole.
  • connection adapter 71 is provided in the middle of these control contacts 35.
  • connection lines two lines are marked with the reference numbers 67 and 68, while a middle protective conductor is designated 65.
  • Fig. 15 shows a partial section of 45°. It can be seen from this that the insulators 56, 57 and 58 are disc-shaped, with various connecting lines being guided through openings in these discs, two of which are again provided with the reference numbers 67 and 68 as an example. Furthermore, the protective conductor 65 is guided through the insulators.
  • valve means 82 inside the charging plug for guiding a cooling medium through the charging plug and optionally into a vehicle via the connection adapter 71.
  • the valve means 82 are surrounded by a ceramic sleeve 66, which provides thermally conductive contact between the contact rings of the charging plug and a cooling medium. Additional tubes or sleeves can be arranged between the ceramic sleeve 66 and the valve means 82.
  • Fig. 16 shows two contact rings 51 and 52 of a charging socket in isolation without the other components of the charging socket.
  • the contact ring 51 is connected to connecting lines 63, while the contact ring 52 is connected to connecting lines 64.
  • Each contact ring consists of several segments that are arranged in a circle to form a ring. In the design of this figure acts For example, there are three segments per contact ring. Each segment has two connecting cables. The individual segments are radially movable among themselves, so that the inner diameter of the circle enclosed by the segments can be varied. This can be realized, for example, by clamping means in the form of clamps, which at least surround the segments. These clamps can be tightened to move the segments radially inward. However, if the clamps are widened, the segments move outwards. Various drive means can be used to operate the clamps. Furthermore, other types of mechanisms can also be used here, with which the radial position of the ring segments can be changed.
  • the circularly arranged segments are moved inwards, they contact the external contact rings of a charging plug.
  • a defined contact pressure can be maintained using the clamps until the charging plug is to be pulled out of the charging socket again. Then the clamps are released and the segments of the contact rings 30 and 31 move radially outwards to such an extent that the charging plug can be pulled out.
  • FIG. 17 shows the position of two outer contact rings 51 and 52 of a charging socket relative to two inner contact rings 30 and 31 of a charging plug after the charging plug has been inserted into the charging socket.
  • the outer contact rings 51, 52 with the inner contact rings 30, 31 the individual segments of the outer contact rings are moved radially inwards until they rest against the inner contact rings of the charging plug under a defined contact pressure. This condition is shown in Fig. 18.
  • Fig. 18 shows the individual segments of the outer contact rings are moved radially inwards until they rest against the inner contact rings of the charging plug under a defined contact pressure.
  • FIG. 19 shows this state in a schematic cross section, from which the three ring segments 50 ', 50 "and 50" of the outer contact ring 51 can be seen. Pressure is generated on these ring segments from the outside using a suitable mechanism, which presses the ring segments against the inner contact ring 30.
  • This printing direction is marked schematically in FIG. 19 with three arrows.
  • Fig. 20 shows a schematic longitudinal section of a cooling device with valve means 82, which in the state shown allow an inflow and backflow of coolant through the charging plug. In addition, access to a vehicle is open.
  • valve means 82 have a control element 89, which can be controlled and moved axially in such a way that the inlet to a vehicle is blocked.
  • 21 shows a three-dimensional view with a partial section of the valve means 82 in this state in which coolant is led to the charging plug and through the charging plug to a vehicle.
  • the valve means 82 are fed by a coolant inlet 78, the coolant guided therein being fed to the charging plug through a cooling channel running within the charging cable. This coolant inflow is shown with a dashed arrow.
  • valve means 82 are coaxially surrounded by a heat transfer sleeve 66, for example a ceramic sleeve, with a circumferential gap forming between the valve means 82 and this ceramic sleeve 66, which forms a cooling channel 84.
  • the ceramic sleeve 66 is formed, for example, from aluminum oxide. It preferably has direct thermally conductive contact with the contact rings 31, 32 of the charging plug via its outside. In particular, there is a press fit between the ceramic sleeve 66 and the contact rings 31, 32. If only the charging plug with its contacts is to be cooled, the coolant supplied is diverted within the valve means 82 and flows back into the charging cable within the cooling channel 84.
  • This backflow is shown with white arrows and occurs through one or more circumferential openings, which release the valve means 82 between the coolant inlet 78 and the cooling channel 84.
  • the coolant flows along the ceramic sleeve 66 and the contact rings 31, 32 are cooled by the thermally conductive contact, in which the coolant absorbs and dissipates heat.
  • the control element 89 can be moved axially in such a way that the inlet to the vehicle is blocked (not shown).
  • connection adapter 71 In the state of FIG. 20, however, the inflow of coolant to the connection adapter 71 is not blocked. Inside the connection adapter 71 there is a central flow 86 for guiding coolant to the vehicle. This flow 86 is coaxially surrounded by a return 85 for guiding coolant from the vehicle to the charging plug. This return line 85 is divided, for example, into at least two Partial channels. On the front of the connection adapter 71 there is an inclined sealing surface 88, against which a sealing cone 87 of the valve means 82 can be brought into sealing contact, whereby the flow of coolant is blocked. Additional sealing surfaces of this type can be present within the valve means 82 to ensure a secure seal.
  • valve 21 shows a state of the valve means 82 in which coolant can still flow from the coolant inlet 78 into the cooling channel 84 within the ceramic sleeve 66.
  • the sealing cone 87 is retracted so that it releases the flow between the sealing cone 87 and the sealing surface 88. Coolant can emerge from the connection adapter 71 through the flow 86 and be supplied to the vehicle. This tributary is shown with a dotted arrow. After the coolant has been used within the vehicle to cool a traction battery, for example, it flows back through the return line 85. There it is diverted into the return stream, which flows through the ceramic sleeve in the cooling channel 84. Mechanical components of the valve means 82 such as the control element 89 are activated accordingly.
  • Fig. 22 shows a possible embodiment of a cooling insert 72, which can be mounted and thus used in the transition between the charging cable and charging plug. It is used to supply coolant to the valve means of the charging plug and to return coolant from the charging plug back into the charging cable.
  • a circular sealing plate 73 is provided, which has a central opening to which a cooling pipe 74 is connected.
  • This cooling tube 74 optionally has an angle 75 if it is adapted to the angled shape of a charging plug, for example. Alternatively, there is no bend, but the cooling pipe 74 is straight.
  • the sealing plate 73 has a sufficient thickness so that a circumferential sealing surface 76 is present on its circumference. The cable jacket of the charging cable is pulled onto this sealing plate 73 and the sealing surface 76 is sealed against the cable jacket.
  • cooling pipe 74 Around the cooling pipe 74, several cable guides 77 are provided in the sealing plate 73, through which the connecting cables of the charging plug can be routed.
  • the lines are preferably glued into the openings to ensure tightness.
  • a channel structure is formed within the cooling tube 74, which is in particular designed to be rotationally symmetrical is.
  • a channel is provided in the middle, which is used for the coolant inlet 78.
  • a cooling channel for supplying a coolant is provided on the cable side, which opens into the coolant inlet 78 in the area of the sealing plate 73.
  • the coolant inlet 78 leads to the valve means of the charging plug and the return of the coolant into the cable is realized via several channels which coaxially surround the coolant inlet 78. Of these channels, a coolant return is provided with the reference number 79 as an example in FIG. These coolant returns 79 open into the charging cable in the area of the sealing plate 73, where they flow around the individual lines within the charging cable.
  • a charging cable can contain cables that are twisted together or stranded together around a core. Such a charging cable is shown as an example in FIG. 23. Within the cable jacket 69, several individual lines 61 and 62, as well as a protective conductor 65, are twisted together. Furthermore, several protective conductors can be used to meet increased performance requirements or one PE cable is sufficient.
  • a cooling channel 70 runs in the center of the charging cable, through which coolant is led to a connected charging plug.
  • Such a sealing insert 72 is advantageously suitable for use in a charging plug described with a corresponding cooling device.
  • the cooling device and charging plug can also be designed differently.
  • a sealing plate 73 with line bushings 77 can also be used separately from other features of the sealing insert.
  • Fig. 24 showed an embodiment of a possible clamping mechanism for realizing clamping contacts on a charging socket. Only the functionality of one clamping contact is shown here, with several of these clamping contacts being arranged axially next to one another. It can be seen that a contact ring of the charging socket is formed from six ring segments, of which, for example, one ring segment is designated with the reference number 50 '.
  • the charging plug to be inserted has several contact rings, of which three contact rings 30, 31 and 32 are shown as examples.
  • a front contact ring 30 can be used as a protective conductor contact. In order to electrically contact the contact ring shown of the charging socket with one of these contact rings of the charging plug, the charging plug is brought into position accordingly, ie inserted into the charging socket.
  • the Ring segments 50' then surround a contact ring of the charging plug in a ring.
  • the segments 50 ' are pulled together via at least one clamp 93.
  • a motor 98 and two threaded rods 99 and 99 ' which are, for example, part of a spindle drive, which is shown schematically in FIG. 24.
  • Other types of drive are also possible. If the charging plug is to be removed again, the clamp 93 is opened by a motor, as a result of which the ring segments 50 'move outwards and the contact pressure is thus eliminated.
  • At least one locking element can be provided.
  • Fig. 24 shows an exemplary embodiment of such a locking element on an insulator disk 56.
  • a segment-shaped recess 97 is provided in the insulator disk 56.
  • a locking insert 95 is attached to this recess 97 and is shown detached from the recess 97 in FIG.
  • This locking insert 95 has a pin-shaped (or spherical) locking element 96, which is mounted radially in the locking insert 95.
  • a locking element 96 is controlled so that it is moved radially outwards and engages in a corresponding receptacle on the inside of the charging socket (not shown). .
  • the charging plug is temporarily secured against axial movement within the charging socket.
  • the locking element 96 is controlled so that it is moved radially inwards again. The locking element 96 no longer engages in a receptacle of the charging socket, so that the charging plug can be moved in the axial direction.
  • several such locking devices can be provided on the circumference of an insulator disk 56 and FIG. 24 shows a second pin-shaped locking element 96.
  • FIG. 26 Alternatively, other positions can be implemented, such as shown in FIG. 26.
  • this locking device is only to be understood as an example and can be designed in any other way.
  • the insulator 58 shown in FIG. 24 can in particular be the sealing plate shown in FIG. 22, through whose openings several connection lines 67, 68 and a central cooling inlet are guided.
  • Fig. 25 shows a further embodiment of a charging plug 10".
  • This does not have a curved shape like a kind of pistol or a petrol tap, but rather it is straight and has a substantially cylindrical shape.
  • the charging plug 10" has an annular handle 15' on which surrounds the charging plug 10 '.
  • This handle 15" is provided on its inside with various grip recesses and is connected to the charging plug via several struts.
  • the housing 13 could optionally also be permanently installed.
  • the cover 12 is formed by a protective tube and is axially movable relative to the cylindrical plug body of the charging plug. The cover 12 can be moved telescopically into the interior of the housing 23.
  • Fig. 25 shows the operating state in which annular contact tracks of the charging plug 10" are covered by the cover 12.
  • Fig. 26 shows the operating state in which the cover 12 together with the housing 13 was moved axially towards the handle 15', so that now several contact rings 30, 31 and 32 are exposed and can be contacted in a charging socket.
  • several locking elements 96 can be seen at the front of the charging plug 10 ', which are distributed over the circumference of the cylindrical plug-in body and cooperate with a charging socket to lock the charging plug 10 " in an axial position.
  • these elements can also be holding elements with which the cover 12 is locked on the charging plug as long as it is intended to cover the contacts. This is explained by way of example with reference to FIGS.
  • the locking elements 96 or holding elements can be spring-loaded balls.
  • the locking elements 96 or holding elements can also be used for both functions. First, they hold the cover 12 over the contacts and when the charging plug is inserted into a charging socket, they can be used to lock the plug in the charging socket.
  • the external balls d are not intended for locking the plug in the socket. In the sectional view you can then see the balls provided, which lock the plug on the socket (Fig. 31 component 303).
  • Fig. 27 shows a further embodiment of a cooling insert 72 ', which is inserted into a cable jacket 69 of a charging cable and is designed to supply and remove coolant.
  • the component is made of metal and is sealed against a heat sink with 0-rings.
  • the actual cable/cable jacket is attached to the metal tube.
  • the component 69 can already be understood as a cable jacket.
  • the cooling insert 72' has several line bushings 77 and a coolant inlet in the form of a cooling pipe 74'. Further possible features of the cooling insert are explained using Figures 28 to 30.
  • the cooling insert 72' has a sealing plate 73' which has a central opening for a coolant inlet 78.
  • the coolant inlet 78 opens into the cooling pipe 74' on the opposite side. 28 also shows the various line bushings 77, which protrude from the sealing plate 73 'on the side of the coolant inlet 78. These are bushings with different diameters, which are adapted to the diameter of the cables used.
  • the cooling tube 74' On the side of the cooling tube 74' there is also a clamping cone 75' on the sealing plate 73', which does not necessarily have to be conical, but can also be a simple tube with a different outer contour.
  • the outer cone shape has proven to be advantageous for moving from a large diameter of a cooling device to a smaller diameter for a coolant return.
  • the cooling pipe 74' opens into this clamping cone 75'. Coolant from the coolant inlet 78 exits the cooling pipe 74 ', as marked with an arrow in FIG. 28. Heated coolant can enter the clamping cone 75' through a coolant return 79, as is also marked with two arrows.
  • Fig. 29 shows the sealing plate 73 'from a different perspective without attached pipes for the line bushings 77. It can be seen that the clamping cone 75' coaxially surrounds the cooling pipe 74' and coolant in the coolant return 79 through a gap between the cooling pipe 74' and the Inside of the clamping cone 75 'can flow through the sealing plate 73' to the other side. This is also marked with several arrows. This is not a completely circumferential gap, but there is at least one strut between the cooling tube 74' and the clamping cone 75', so that the gap is divided into several individual segments.
  • FIG. 30 shows the coolant inlet 78 through the cooling pipe 74' and the coolant return 79 through the clamping cone 75'.
  • the return flow takes place through the interior of the clamping cone and 75' into a distribution system 77' within the sealing plate 73'.
  • This distribution system 77' passes through the sealing plate 73' with various channels and opens into several coolant outlet openings 77" on the cable side.
  • These coolant outlet openings 77" are provided in addition to the line bushings 77 and are arranged in such a way that escaping coolant enters the lines which pass through the line bushings 77 in the cable is guided, flows around it appropriately.
  • the coolant inlet 78 leads through the cooling pipe 74 ', which is coaxially surrounded by a coolant guide pipe 402 at a distance.
  • This coolant guide tube 402 is, for example, a copper tube to ensure good heat transfer.
  • the coolant guide tube 402 is inserted into the clamping cone 75 ', for which purpose a gradation can be provided on the inside.
  • the coolant guide tube 402 can have external blocking areas which abut the front edge of the clamping cone when the tube 402 is inserted into the clamping cone 75', so that the position of the coolant guide tube 402 relative to the clamping cone 75' is defined.
  • Fig. 27 shows an embodiment in which the coolant guide tube 402 is designed to be closed towards the end face of the charging plug.
  • the coolant is only used to cool the contact rings of the charging plug.
  • the coolant guide pipe 402 can also be designed to be open, so that such an exchange can take place using suitable valve means.
  • the coolant guide tube 402 is partially coaxially surrounded by a heat transfer sleeve 66, onto which at least one contact ring is pressed, that is, in the embodiment shown, two contact rings 31 and 32 are on the Heat transfer sleeve 66 pressed on.
  • another contact 30 which is, for example, the PE contact, can be located next to the heat transfer sleeve 66, since cooling is of minor importance for this contact.
  • a perforated plate 400 which also coaxially surrounds the coolant guide pipe 402. This perforated plate 400 can then be held laterally by the contact 30 and the clamping cone 75 'or the blocking means of the coolant guide pipe 402 that abut on it.
  • the connecting lines of the contacts are guided through the perforated plate 400 to the cooling insert 72 '.
  • corresponding through holes are available, which are preferably aligned with the line bushings 77 in the sealing plate of the cooling insert.
  • a sealing space 401 which is filled with a sealant.
  • the connecting lines are guided through this sealant, so that the electrical contacts of the charging plug are sealed and electrically insulated from the coolant in the cooling device.
  • FIG. 31 to 33 An embodiment of a possible lock for a cover 12 of a charging plug can be seen in Figures 31 to 33.
  • a charging plug is shown schematically with several contact rings 30, 31 and 32. These contact rings are covered by a cover 12 in the form of a protective tube.
  • the cover 12 is automatically pushed telescopically into a housing 13. This process is explained using such a socket opening 241 shown in dashed lines.
  • a holding device 300 is provided on the front of the cylindrical plug-in body of the charging plug.
  • This holding device 300 cooperates with a holding element 302, which is held on the charging plug in a radially movable manner.
  • the holding device 300 has a restoring mechanism, which is formed schematically in the figures by a restoring element 301 in the form of a spring.
  • Fig. 31 shows a situation in which the contacts 30, 31 and 32 of the charging plug are covered by the cover 12. In this situation, the holding element 302 engages in a holding receptacle 304 on the cover 12, so that the cover 12 is secured relative to the contacts in the axial direction of movement.
  • a mechanism begins to press the holding device 300 against the force of the reset mechanism 301. This movement is marked in Fig. 32 with two arrows and can be realized by a component of the charging socket 20".
  • the holding element 302 can move radially inwards, for example sliding along an incline of the holding device 300.
  • the holding device 300 is accordingly designed in such a way that it clears the radial path for the holding element 302 when it moves in the axial direction.
  • the holding element is mounted, for example, under spring force, so that it is pushed or pulled radially inwards.
  • the holding element 302 can be, for example, a ball (see element 96 in FIG. 26).
  • this is only to be understood as an example, and other constructions may also be useful.
  • the holding element 302 no longer engages in the holding receptacle 304 of the cover 12.
  • the cover 12 can therefore now be moved telescopically into the housing 13.
  • the charging plug is pulled into the charging socket, with the cover 12 having a larger diameter than the socket opening 241 or a component arranged there.
  • the front edge of the cover 12 then abuts the charging socket 20", and when the charging plug is pulled into the charging socket, the cover 12 is automatically pushed back. This process can be explained schematically with reference to FIG. 33.
  • the charging plug can be pushed or pulled into the charging socket in various ways.
  • the holding device 301 has a second holding element 303, which is also designed to be radially movable.
  • this holder element 303 is exposed. For example, it is pushed or pulled radially outwards under spring force.
  • a transport device 306 has a corresponding holding receptacle 305 into which the holding element 303 can be moved radially. This happens automatically, for example, when the holding device 300 is moved against the reset mechanism 301, as shown in FIG. 31. The holding device 300 then presses the holding element 303 radially inwards, whereby it also slides off an incline (see FIG. 32).
  • any other constructions may make sense.
  • the holding element 303 then engages in the holding receptacle 305. If the transport device 306 now pulls the charging plug into the charging socket, as indicated by an arrow in FIG. 33, this is done by the positive connection between the holding element 303 and the holding receptacle 305.
  • the cover 12 abuts against the outer edge of the socket opening and is telescopically moved into the housing 13 so that the contacts 30, 31 and 32 are exposed at the end of the process so that they can be contacted from the outside by corresponding contacts of the charging socket (not shown).
  • the charging plug is to be removed after the charging process, this can be done again via the transport device 306, which now pushes the charging plug out in the opposite direction.
  • the cover 12 also has a reset mechanism, the cover 12 automatically slides back over the contacts.
  • At the beginning of the socket there are 2 (in total 3) components that can be wound up mechanically. The elements are mounted radially with springs and have a slope in the direction of insertion, so that they automatically slide over the protective sleeve when inserted and prevent it from being pulled out.
  • the holding device 300 ensures that the holding element 302 moves radially outwards again and engages in the holder receptacle 304 of the charging socket. This can be achieved in particular by the reset mechanism 301.
  • the cover 12 is again secured against axial movement as in FIG. 31 and the charging plug can be removed.
  • Figures 34 to 36 show embodiments of charging elements with air pressure systems that can be activated when no charging is taking place.
  • Fig. 37 shows the plugged state.
  • Fig. 34 shows a schematic longitudinal section through a charging plug with a substantially cylindrical shape.
  • a cooling device 230 is arranged inside the charging plug 210, which extends axially through the charging plug 210, but only provides an optional additional function and is indicated with a dashed outline.
  • the essential components of the Charging plugs form several, for example three, contact rings 211 and a housing 212.
  • the contact rings 211 extend coaxially around the cooling device 230 and are axially spaced from one another. They have external contact surfaces, one of which is provided with the reference number 211', for example.
  • a movable cover 213 is provided in the form of a protective tube, which is axially displaceable relative to the contact rings 211. This is shown by a double arrow.
  • the charging plug has an air supply 220, which, if necessary, generates at least one compressed air stream 221, which is directed so that it flows over the external contact surfaces 211 'of the contact rings 211. This is done from the cable side (right) to the front side 214 of the charging plug 210. Two such compressed air streams 221 are shown in FIG. 34, but preferably more than two compressed air streams are distributed over the circumference of the charging plug. The air streams emerge from the end face 214 of the charging plug 210 as air outlet streams 222.
  • Fig. 35 shows an embodiment of a charging socket 240 with a hollow cylindrical socket receptacle and several internal contact rings 242.
  • the charging socket 240 has a socket opening 241 on the end face, via which a charging plug can be inserted into the interior of the socket.
  • the charging socket has an air supply 220, which is formed, for example, by several air hoses or pipes.
  • the air supply 220 feeds an air distribution element 224, which generates several compressed air streams, one of which is marked as an example with the reference number 221.
  • These compressed air streams 221 flow along the inner contact surfaces of the contact rings 242 and emerge as air outlet streams 222 from the front socket opening 241.
  • the air distribution element 224 is, for example, an annular hollow body with several outlet openings 223 through which compressed air exits.
  • FIG. 36 shows an embodiment of a charging socket 240 ', which is designed similarly to the embodiment of FIG. 35.
  • the air supply 220 does not generate compressed air streams which flow along the inside of the contact rings 242, but rather the air supply bypasses this interior area and only generates several compressed air streams 221 in the area of the socket opening 241, which then emerge from the opening 241 as air outlet streams 222.
  • This can be provided as an alternative to a solution as in FIG. 35 or in addition.
  • This form of air guidance is particularly advantageous when the charging plug and charging socket are connected to one another, as shown schematically in FIG. 37.
  • the socket receptacle of the charging socket 240 receives the charging plug 210 and their respective annular contacts 211 and 242 are electrically contacted with one another.
  • compressed air streams 221 are then generated in order to prevent harmful substances from entering the plugged connection and negatively affecting the contact points.
  • FIG. 35 also shows a possible retraction device 500 in the area of the socket opening of a charging socket, which can be used to move a cover 12 back over the contacts after the charging process. This is also shown in the view of Fig. 38.
  • This device is used to automatically retract the protective sleeve when the plug is pulled out of the socket.
  • This retraction device 500 is formed, for example, by three jaws that are distributed over the circumference of the cover. These jaws can be moved radially mechanically.
  • the jaws are mounted radially against springs and have a slope in the insertion direction, so that when the plug is inserted, these elements are automatically pushed radially outwards, slip over the protective sleeve and guarantee that the protective sleeve is pulled forward again when the plug is pulled out.
  • This is achieved, for example, by the cover having an enlarged diameter on the front edge (see also FIG. 31), over which the jaws of the retraction device 500 move against the spring force and are held in a subsequent depression. If the plug moves out of the charging socket again after charging, the jaws pull the cover 12 along with the increased diameter. At the end they move back to their starting position via the diameter increase (optionally by a motor).
  • valve means 82.83 valve means

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Abstract

The invention relates to a charging plug (10) for transmitting a charging current to an electrically operatable vehicle. The charging plug (10) has multiple contact elements for bringing the charging plug (10) into electric contact with contact elements of a charging socket (20). The charging plug (10) additionally has a conical, truncated conical, or cylindrical plug body (11), on the outer face of which multiple contact paths (30; 31; 32; 33; 34) are formed in a mutually spaced manner in the axial direction, said contact paths running in an annular manner about the plug body (11) and being made of contact rings. A cooling device extends axially in the interior of the charging plug (10), comprising valve means (82), wherein the cooling device has a heat transfer sleeve (66) which coaxially surrounds the valve means (82) of the cooling device, whereby a circumferential cooling channel (84) through which coolant can flow is formed between the heat transfer sleeve (66) and the valve means (82). The invention additionally relates to a corresponding charging plug and to a charging plug-charging socket system.

Description

Ladestecker, Ladebuchse und Ladestecker-Ladebuchsen-System zum Laden eines Elektrofahrzeugs Charging plug, charging socket and charging plug-charging socket system for charging an electric vehicle
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Ladestecker, aufweisend mehrere Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung des Ladesteckers mit Kontaktelementen einer Ladebuchse und eine zugehörige Ladebuchse. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Ladestecker-Ladebuchsen-System, aufweisend einen solchen Ladestecker und eine Ladebuchse, in welche der Ladestecker zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Kontaktelementen des Ladesteckers und Kontaktelementen der Ladebuchse formschlüssig einbringbar ist. The present disclosure relates to a charging plug, having a plurality of contact elements for electrically contacting the charging plug with contact elements of a charging socket and an associated charging socket. The present disclosure further relates to a charging plug-charging socket system, comprising such a charging plug and a charging socket, into which the charging plug can be inserted in a form-fitting manner to produce an electrical contact between contact elements of the charging plug and contact elements of the charging socket.
Aus dem Stand der Technik sind Ladestecker für elektrisch antreibbare Fahrzeuge bekannt, die zur Verbindung mit einer korrespondierenden Buchse ausgeformt sind. Derartige Stecker-Buchse-Verbindungen können auf verschiedene Arten ausgebildet sein und umfassen beispielsweise auch Einführhilfen, Verriegelungsmechanismen oder sonstige Zusatzmerkmale. Der elektrische Kontakt zwischen den Leitungen eines Ladekabels und einer entsprechenden Ladekomponente eines Fahrzeugs wird typischerweise durch mehrere Kontaktelemente hergestellt, wobei angestrebt wird, deren Form und Anordnung zu normieren. Auf diese Weise soll ein standardisiertes Steckersystem bereitgestellt werden. Es ist daher weit verbreitet, für einen elektrischen Kontakt zwischen Stecker und Buchse als Kontaktelemente mehrere Kontaktstifte zu verwenden, die in korrespondierende Kontaktöffnungen eingeschoben werden. Die Kontaktelemente sind dabei grundsätzlich so zu dimensionieren, dass sie hinreichend große Ladeströme übertragen können. Die Kontaktfläche eines Kontaktelementes muss dabei umso größer ausgebildet werden, je größer der zu übertragende Ladestrom ist. Charging plugs for electrically driven vehicles are known from the prior art, which are designed for connection to a corresponding socket. Such plug-socket connections can be designed in various ways and also include, for example, insertion aids, locking mechanisms or other additional features. The electrical contact between the lines of a charging cable and a corresponding charging component of a vehicle is typically established by several contact elements, with the aim of standardizing their shape and arrangement. In this way, a standardized connector system is to be provided. It is therefore widespread to use several contact pins as contact elements for electrical contact between plug and socket, which are inserted into corresponding contact openings. The contact elements must generally be dimensioned so that they can transmit sufficiently large charging currents. The larger the charging current to be transmitted, the larger the contact surface of a contact element must be.
Um ein schnelles Laden eines Elektrofahrzeugs über eine solche Stecker-Buchse- Verbindung zu realisieren, müssen hohe Ladeströme eingesetzt werden. Eine Skalierung der Abmessungen der Kontaktstifte und Kontaktbuchsen kann jedoch nicht unbegrenzt vorgenommen werden, da dies zu einer nachteiligen Bauraumvergrößerung und somit zu größeren Steckern führt. Diese sind nicht nur schwer und unhandlich, sondern erhöhen auch die Kosten. Ferner sind auch die Grenzwerte für Steckkräfte zu berücksichtigen. Laut derzeitigem Standard müssen diese unter 100 N groß sein. Wird der klassische Stecker vergrößert, oder werden mehr Ste- cker/Buchsenpaare verwendet, wird der Grenzwert überschritten. Es besteht daher der Bedarf, mit möglichst klein dimensionierten Stecker-Buchse- Systemen möglichst hohe Ladeströme zu übertragen. In order to quickly charge an electric vehicle via such a plug-socket connection, high charging currents must be used. However, the dimensions of the contact pins and contact sockets cannot be scaled indefinitely, as this leads to a disadvantageous increase in installation space and thus to larger plugs. These are not only heavy and cumbersome, but also increase costs. Furthermore, the limit values for insertion forces must also be taken into account. According to the current standard, these must be less than 100 N. If the classic plug is enlarged or more plug/socket pairs are used, the limit value will be exceeded. There is therefore a need to transmit the highest possible charging currents using plug-socket systems that are as small as possible.
Beim Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs heizt sich ferner der als Leistungssteckkontakt ausgebildete Ladestecker auf. Das Aufheizen des Steckkontaktes ist auf eine bestimmte Temperaturerhöhung zu begrenzen. Um eine solche begrenzte Temperaturerhöhung einzuhalten, können jedoch bei den größtenteils genormten Steckverbindergeometrien nur Ladeströme in einer Höhe verwendet werden, die kein schnelles Laden eines Fahrzeugs ermöglichen. Zur Lösung dieses Problems ist beispielsweise aus der DE 10 2015 100 347 Al ein Elektroanschlusskörper bekannt, der einen Kühlfluidkanal zur Kühlung des Anschlusskörpers mit einem Kühlfluid aufweist. When charging an energy storage device in a motor vehicle, the charging plug designed as a power plug contact also heats up. The heating of the plug contact must be limited to a certain temperature increase. However, in order to maintain such a limited temperature increase, with the largely standardized connector geometries, only charging currents can be used at a level that does not enable rapid charging of a vehicle. To solve this problem, an electrical connection body is known, for example from DE 10 2015 100 347 A1, which has a cooling fluid channel for cooling the connection body with a cooling fluid.
Da die Akzeptanz und Verbreitung von Elektrofahrzeugen auch von der Ladezeit abhängen, besteht daher der Bedarf nach Ladesystemen, die ohne Erhöhung der genormten Abmessungen ein möglichst schnelles Laden ermöglichen. Since the acceptance and spread of electric vehicles also depend on the charging time, there is a need for charging systems that enable charging as quickly as possible without increasing the standardized dimensions.
Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es daher, ein Ladestecker- Ladebuchse- System bereitzustellen, das auch bei geringen Steckerdimensionen erhöhte Ladeströme ermöglicht. The object of the present disclosure is therefore to provide a charging plug-charging socket system that enables increased charging currents even with small plug dimensions.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Weiterbildungen finden sich in den jeweils abhängigen Ansprüchen. This task is solved by the combinations of features of the independent claims. Further training can be found in the respective dependent requirements.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich. Dabei können auch die einzelnen Ausgestaltungen und Merkmale, die anhand der Figuren beschrieben werden, beliebig miteinander kombiniert werden, sodass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt ist. It should be noted that the features listed individually in the claims can be combined with one another in any technically sensible manner and show further refinements. The description additionally characterizes and specifies the invention, particularly in connection with the figures. The individual configurations and features that are described with reference to the figures can also be combined with one another as desired, so that the invention is not limited to the described configurations.
Der Ladestecker gemäß der vorliegenden Offenbarung kann zum Übertragen eines Ladestroms an ein elektrisch betreibbares Fahrzeug eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich nicht nur um einspurige oder zweispurige Fahrzeuge mit Rädern wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Motorräder, Roller, etc., sondern es kann sich beispielsweise auch um Boote, Flugobjekte oder sonstige Fortbewe- gungs- und Transportmittel handeln. Einsetzbar ist die vorliegende Offenbarung für alle Einrichtungen, die sich elektrisch fortbewegen und hierfür wenigstens eine Batterie nutzen, die wiederholt geladen werden muss. Für die vorliegende Offenbarung wird die Gesamtheit dieser Fortbewegungs- und Transportmittel als elektrisch betreibbare Fahrzeuge oder Elektrofahrzeuge, weiter vereinfacht als Fahrzeuge bezeichnet. Dabei kann der Ladestecker an dem Fahrzeug ausgebildet sein oder an einem Ladekabel, mit welchem das Fahrzeug beim Laden verbunden wird. Dann befindet sich am Fahrzeug eine Ladebuchse und der Ladestecker an einem Ladekabel an einer Ladestation. Der Ladestecker weist mehrere Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung des Ladesteckers mit Kontaktelementen einer passenden Ladebuchse auf. Je nach Ausführung des Ladekabels und des Fahrzeugs ist diese Ladebuchse ebenfalls am Fahrzeug oder am Ladekabel ausgebildet. The charging plug according to the present disclosure can be used to transmit a charging current to an electrically operable vehicle. These are not just single-track or dual-track wheeled vehicles such as passenger cars, trucks, motorcycles, scooters, etc., but can also be, for example, boats, flying objects or other means of locomotion and transport. The present disclosure can be used for all devices that move electrically and use at least one battery for this purpose, which must be charged repeatedly. For the purposes of the present disclosure, the entirety of these means of locomotion and transport is referred to as electrically operated vehicles or electric vehicles, further simplified as vehicles. The charging plug can be designed on the vehicle or on a charging cable to which the vehicle is connected when charging. There is then a charging socket on the vehicle and the charging plug on a charging cable at a charging station. The charging plug has several contact elements for electrically contacting the charging plug with contact elements of a suitable charging socket. Depending on the version of the charging cable and the vehicle, this charging socket is also designed on the vehicle or on the charging cable.
Das Ladekabel weist somit allgemein ein Kabelanschlussteil zum Anschluss des Ladekabels an den Energiespeicher eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs auf. Dieser Anschluss erfolgt indirekt über mehrere Komponenten wie z.B. DC/DC- Wandler, Steuergeräte, etc. Insbesondere ist dieses Kabelanschlussteil als Ladestecker bzw. Ladebuchse ausgebildet und kann temporär mit einem korrespondierenden Anschlusskörper an einem Elektrofahrzeug verbunden werden. Hierzu werden das Kabelanschlussteil (z.B. Ladestecker) und der Anschlusskörper (z.B. Ladebuchse) des Elektrofahrzeugs typischerweise ineinandergesteckt, wodurch eine Verbindung zwischen den elektrischen Leitungen des Ladekabels und den entsprechenden elektrischen Anschlüssen des Fahrzeugs herstellbar ist. Innerhalb des Fahrzeugs führen dann Leitungen zum Energiespeicher des Fahrzeugs, d.h. zu einem oder mehreren Akkumulatoren und gegebenenfalls einem zugehörigen Batteriemanagementsystem (BMS). Diese Verbindung wird zur Erläuterung der vorliegenden Offenbarung allgemein als Verbindungsleitung bezeichnet. The charging cable therefore generally has a cable connection part for connecting the charging cable to the energy storage of an electrically operated vehicle. This connection is made indirectly via several components such as DC/DC converters, control devices, etc. In particular, this cable connection part is designed as a charging plug or charging socket and can be temporarily connected to a corresponding connection body on an electric vehicle. For this purpose, the cable connection part (e.g. charging plug) and the connection body (e.g. charging socket) of the electric vehicle are typically plugged into one another, whereby a connection can be established between the electrical lines of the charging cable and the corresponding electrical connections of the vehicle. Within the vehicle, lines then lead to the vehicle's energy storage, i.e. to one or more accumulators and, if necessary, an associated battery management system (BMS). This connection is generally referred to as a connecting line for purposes of explaining the present disclosure.
Der Ladestecker weist einen kegel-, kegelstumpf- oder zylinderförmigen Steckkörper auf, an dessen Außenseite in axialer Richtung verteilt mehrere ringförmig um den Steckkörper verlaufende Kontaktbahnen ausgebildet sind. Die Kontaktbahnen werden dabei durch Kontaktringe gebildet, welche den Steckkörper koaxial umgeben. Über diese Kontaktringe können entsprechend ausgeformte Kontakte einer Ladebuchse elektrisch kontaktiert werden. Eine hohle Aufnahme an einer zugehörigen Ladebuchse ist an diese Form des Steckkörpers angepasst, damit der Steckkörper möglichst passgenau in diese Aufnahme eingeschoben werden kann. Die Ladebuchse weist ihrerseits innere Kontaktelemente oder Kontaktflächen auf, die bei einer Verbindung von Ladestecker und Ladebuchse die Kontaktringe des Steckkörpers elektrisch kontaktieren. Die Kontakte der Ladebuchse sind ebenfalls als Kontaktringe ausgebildet, wobei ein solcher Kontaktring insbesondere aus mehreren Ringsegmenten gebildet sein kann. Alternativ kann es sich beispielsweise um einen Ring mit einem Schlitz handeln, der ein wiederholtes radiales Zusammenziehen des Rings ermöglicht. The charging plug has a conical, truncated cone or cylindrical plug-in body, on the outside of which a plurality of contact tracks running in a ring shape around the plug-in body are formed, distributed in the axial direction. The contact tracks are formed by contact rings which coaxially surround the plug-in body. Appropriately shaped contacts can be made via these contact rings The charging socket can be contacted electrically. A hollow receptacle on an associated charging socket is adapted to this shape of the plug-in body so that the plug-in body can be inserted into this receptacle as precisely as possible. The charging socket in turn has internal contact elements or contact surfaces which electrically contact the contact rings of the plug body when the charging plug and charging socket are connected. The contacts of the charging socket are also designed as contact rings, and such a contact ring can in particular be formed from several ring segments. Alternatively, it can be, for example, a ring with a slot that allows the ring to be repeatedly contracted radially.
Die vorliegende Offenbarung wendet sich somit ab von herkömmlichen Ladesteckern mit mehreren Kontaktstiften, die in Öffnungen einer Ladebuchse eingeschoben werden, um dort Kontakte der Ladebuchse zu kontaktieren. Die vorliegende Offenbarung verwendet stattdessen großflächige Kontaktringe an der Außenseite eines Steckkörpers. Auf diese Weise lässt sich die Kontaktfläche zwischen Kontaktelementen von Stecker und Buchse bei gleicher Steckergröße vorteilhaft erhöhen. Somit erfolgt die Stromübertragung im Gegensatz zu klassischen Ladeverbindungen nicht über Pins, sondern über eine konzentrische Ringstruktur. Der Abgriff und damit die Ausnutzung wird gesteigert und die Kontaktfläche stark erhöht. The present disclosure thus turns away from conventional charging plugs with several contact pins, which are inserted into openings of a charging socket in order to contact contacts of the charging socket there. The present disclosure instead uses large-area contact rings on the outside of a plug-in body. In this way, the contact area between the contact elements of the plug and socket can be advantageously increased with the same plug size. In contrast to classic charging connections, the power is not transferred via pins, but rather via a concentric ring structure. The tapping and thus the utilization is increased and the contact area is greatly increased.
Dies hat auch den Vorteil eines vollflächigen Anschleifens der Kontaktflächen. Das Anschleifen der Kontakte findet bei klassischen Ladesteckern mit Pins linear beim Ein- und Ausstecken statt. Dabei kommt es langfristig zur Erosion des leitfähigen Materials an den Kontaktstellen, so dass die Ladeleistung sinkt. Der Ladestecker gemäß der vorliegenden Offenbarung kann nahezu kraftlos eingeführt und gleichmäßig angeschliffen werden, so dass eine deutlich höhere Lebensdauer erzielt werden kann als bei einem herkömmlichen Ladestecker. Ferner ist optional ein automatischer Einzug des Ladesteckers vorgesehen. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Ladestecker zunächst mit der Ladebuchse verbunden wird, so dass eine Kommunikation hergestellt werden kann. Anschließend wird der Ladestecker bis zu einer Endposition in die Ladebuchse eingeschoben. Der Widerstand für diesen Einschiebevorgang lässt sich einstellen, was beispielsweise über Federn erfolgen kann. Vorzugsweise wird dieser Widerstand >0 sein. Es kann vorgesehen sein, dass der Ladestecker zunächst immer manuell verbunden werden muss, so dass die Kommunikation zwischen Ladesäule und Fahrzeug hergestellt ist. Es kann dann ein automatisches oder manuelles einziehen bzw. schieben erfolgen. This also has the advantage of full-surface sanding of the contact surfaces. In classic charging plugs with pins, the contacts are ground in a linear fashion when plugging and unplugging. In the long term, this leads to erosion of the conductive material at the contact points, so that the charging performance decreases. The charging plug according to the present disclosure can be inserted with almost no force and can be ground evenly, so that a significantly longer service life can be achieved than with a conventional charging plug. Furthermore, an automatic retraction of the charging plug is optionally provided. In one embodiment it is provided that the charging plug is first connected to the charging socket so that communication can be established. The charging plug is then pushed into the charging socket to an end position. The resistance for this insertion process can be adjusted, which can be done using springs, for example. Preferably this resistance will be >0. It can be provided that the charging plug always has to be connected manually first, so that communication between the charging station and the vehicle is established. It can then be pulled in or pushed automatically or manually.
Ferner kann ein erhöhter Kontaktdruck erzeugt werden. Der höhere Kontaktdruck wird in der Buchse beispielsweise über einen Spannmechanismus realisiert, mit welchem die Kontaktringe der Ladebuchse beim Laden temporär gegen die Kontaktringe des Ladesteckers gedrückt werden. Als Spannmechanismus kann beispielsweise ein Kniehebelspanner verwendet werden. Doch auch andere Arten von Spannmechanismen können eingesetzt werden. Durch das nachträgliche Spannen werden Toleranzen ausgeglichen und eine große Kontaktfläche sichergestellt. Furthermore, increased contact pressure can be generated. The higher contact pressure is realized in the socket, for example, via a clamping mechanism with which the contact rings of the charging socket are temporarily pressed against the contact rings of the charging plug during charging. For example, a toggle clamp can be used as a clamping mechanism. But other types of tensioning mechanisms can also be used. Subsequent clamping compensates for tolerances and ensures a large contact area.
Darüber hinaus hat die Anordnung von Kontaktringen an der Außenseite eines Steckkörpers den Vorteil, dass das Innere des Steckkörpers für andere Funktionen genutzt werden kann. Der Steckkörper des Ladesteckers kann hierfür beispielsweise einen axial durch den Steckkörper verlaufenden Hohlraum aufweisen, der zur Unterbringung weiterer Funktionskomponenten genutzt werden kann. In einer Ausgestaltung verläuft in einem solchen Hohlraum insbesondere eine Kühleinrichtung zur Durchführung eines Kühlmediums durch den Ladestecker. Diese Kühleinrichtung kann neben Vor- und Rücklaufanschlüssen für das Kühlmedium auch ein oder mehrere Ventilmittel umfassen. In addition, the arrangement of contact rings on the outside of a plug-in body has the advantage that the interior of the plug-in body can be used for other functions. For this purpose, the plug-in body of the charging plug can, for example, have a cavity that runs axially through the plug-in body and can be used to accommodate further functional components. In one embodiment, in particular a cooling device for passing a cooling medium through the charging plug runs in such a cavity. In addition to supply and return connections for the cooling medium, this cooling device can also include one or more valve means.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Ventilmittel im Ladestecker lediglich der Rückführung des Kühlmediums aus einem Zulauf zurück in das Ladekabel dienen. Auf diese Weise kann die Erwärmung des Ladesteckers auch beim schnellen Laden in vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden. Dabei verläuft beispielsweise innerhalb des Ladekabels wenigstens ein Kühlkanal, in dem ein Kühlmedium zum Kabelanschlussteil geführt ist. Dieser Kühlkanal dient somit als Vorlauf für ein Kühlmedium, wobei der Kühlkanal beispielsweise durch einen Schlauch innerhalb des Ladekabels gebildet ist. Im Kabelanschlussteil sind ferner Ventilmittel zur Rückführung des Kühlmediums in das Ladekabel vorgesehen, wobei das Ladekabel in einer Ausgestaltung so ausgeführt ist, dass das Kühlmedium nach dieser Rückführung die Einzelleitungen wenigstens teilweise umströmt. Das Kühlmittel kann jedoch auch in einen oder mehrere Rücklaufkanäle innerhalb des Ladekabels geführt werden, wobei das Kühlmittel die Einzelleitungen nicht umströmt. Bei beiden Varianten wird ein geschlossener Kreislauf für das Kühlmedium hergestellt, welches so das Ladekabel und das Kabelanschlussteil kühlen kann. Durch die Kühlung wird beim Ladevorgang die Temperaturerhöhung von Ladekabel und Kabelanschlussteil begrenzt, was vorteilhaft dazu führt, dass ohne eine Vergrößerung von genormten Abmessungen eines Kabelanschlussteils hohe Ladeströme und damit ein schnelles Laden möglich sind. In one embodiment it is provided that valve means in the charging plug only serve to return the cooling medium from an inlet back into the charging cable. In this way, the heating of the charging plug can be kept within the prescribed limits, even during fast charging. For example, at least one cooling channel runs within the charging cable, in which a cooling medium is guided to the cable connection part. This cooling channel thus serves as a flow for a cooling medium, the cooling channel being formed, for example, by a hose within the charging cable. Valve means for returning the cooling medium into the charging cable are also provided in the cable connection part, with the charging cable being designed in such a way that the cooling medium flows at least partially around the individual lines after this return. However, the coolant can also be guided into one or more return channels within the charging cable, whereby the coolant does not flow around the individual lines. In both variants, a closed circuit is created for the cooling medium, which can cool the charging cable and the cable connection part. Through cooling During the charging process, the temperature increase of the charging cable and cable connection part is limited, which advantageously means that high charging currents and thus fast charging are possible without increasing the standardized dimensions of a cable connection part.
Unter Ventilmitteln im Sinne der vorliegenden Offenbarung können jegliche Mittel gefasst werden, die zum Leiten eines Kühlmittels genutzt werden, d.h. Ventile, Rohre, Kanäle, Sperren, Ableitungen, Umlenkungen, Öffnungen, etc. Hierzu können insbesondere Bauteile innerhalb der Ventilmittel bewegt werden, um einen gewünschten Kühlmittelstrom zu erreichen, freizugeben, zu sperren und insbesondere zu verändern. Unter dem Begriff „ausgestaltet für" einen bestimmten Kühlmittelverlauf kann dann auch verstanden werden, dass Ventilmittel entsprechend ansteuerbar sind. Ventilmittel können aber auch entsprechend ausgestaltet sein, um permanent einen gewünschten Kühlmittelstrom zu erreichen und beizubehalten, ohne dass dieser verändert wird. Valve means in the sense of the present disclosure can include any means that are used to conduct a coolant, i.e. valves, pipes, channels, barriers, drains, deflections, openings, etc. For this purpose, in particular components within the valve means can be moved in order to achieve a to achieve, release, block and in particular change the desired coolant flow. The term “designed for” a specific coolant flow can then also be understood to mean that valve means can be controlled accordingly. However, valve means can also be designed accordingly in order to permanently achieve and maintain a desired coolant flow without changing it.
In einer Ausgestaltung sind wenigstens zwei der Einzelleitungen innerhalb des Ladekabels miteinander verdrillt bzw. um eine Seele miteinander verseilt. Durch die Verdrillung der Einzelleitungen wird das Ladekabel biegsamer. Das Kühlmedium umspült dann die verdrillten Einzelleitungen, falls eine solche Umströmung vorgesehen ist. Eine niedrige Temperatur des äußeren Kabelmantels kann optional durch eine hitzereflektierende Oberfläche auf der Innenseite des Kabels unterstützt werden. In one embodiment, at least two of the individual lines within the charging cable are twisted together or stranded together around a core. Twisting the individual cables makes the charging cable more flexible. The cooling medium then flows around the twisted individual lines, if such a flow around is provided. A low temperature of the outer cable jacket can optionally be supported by a heat-reflecting surface on the inside of the cable.
Dabei ist das Kühlmedium vorzugsweise nichtleitend und/oder innerhalb des Ladekabels isoliert gegenüber Stromfluss. Als Kühlmedium können jegliche Fluide eingesetzt werden, die für eine gewünschte Kühlung geeignet sind. Bei geeigneter Wahl des Kühlmediums kann dieses auch als Schmiermittel zwischen den Einzelleitungen diesen, wodurch die Einzelleitungen leichter aneinander abgleiten, wenn das Ladekabel gebogen wird. Als Kühlmedium können beispielsweise Luft, Wasser oder ein Öl verwendet werden. Ferner kann ein Hydrofluorether, Glykol oder ein Glykol-Wasser-Gemisch eingesetzt werden. The cooling medium is preferably non-conductive and/or insulated from current flow within the charging cable. Any fluid that is suitable for the desired cooling can be used as a cooling medium. If the cooling medium is chosen appropriately, it can also act as a lubricant between the individual lines, making the individual lines slide more easily against each other when the charging cable is bent. For example, air, water or an oil can be used as a cooling medium. Furthermore, a hydrofluoroether, glycol or a glycol-water mixture can be used.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kühlmedium bei Bedarf auch dem Elektrofahrzeug bereitgestellt werden kann, um innerhalb des Fahrzeugs Leitungen und insbesondere einen Energiespeicher zu kühlen. Die Ventilmittel im Ladestecker sind dann so ausgebildet, dass sie ein Kühlmedium wahlweise zurück in das Ladekabel oder zu einem Fahrzeug führen können bzw. nach der Kühlung des Fahrzeugs wird es ebenfalls zurück in das Ladekabel geführt. Zu einem Fahrzeug wird das Kühlmittel dann durch den Ladestecker und die Ladebuchse eines Fahrzeugs hindurchgeführt. Nach Durchlauf der entsprechenden Komponenten des Fahrzeugs wird das erwärmte Kühlmedium zurück durch die Ladebuchse des Fahrzeugs in den Ladestecker und das Ladekabel geführt. Hierzu sind wenigstens im Kabelanschlussteil entsprechende Ventilmittel vorgesehen, aber auch der Anschlusskörper des Fahrzeugs kann hierfür Ventilmittel aufweisen. In one embodiment it is provided that the cooling medium can also be provided to the electric vehicle if necessary in order to cool lines within the vehicle and in particular an energy storage device. The valve means in Charging plugs are then designed in such a way that they can either lead a cooling medium back into the charging cable or to a vehicle or, after the vehicle has cooled, it is also fed back into the charging cable. The coolant is then fed to a vehicle through the charging plug and charging socket of a vehicle. After passing through the corresponding components of the vehicle, the heated cooling medium is fed back through the vehicle's charging socket into the charging plug and charging cable. For this purpose, corresponding valve means are provided at least in the cable connection part, but the connection body of the vehicle can also have valve means for this purpose.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kabelanschlussteil temporär an einen Anschlusskörper eines Fahrzeugs anschließbar ist, wobei dieser Anschlusskörper zur Übertragung eines Ladestroms über eine elektrische Verbindungsleitung mit dem Energiespeicher des Fahrzeugs verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung wird das gesamte System aus Ladekabel, Kabelanschlussteil, Anschlusskörper des Fahrzeugs und Verbindungsleitung zum Energiespeicher des Fahrzeugs als Ladekabelsystem im Sinne der vorliegenden Offenbarung angesehen. Die Ventilmittel des Kabelanschlussteils sind dann so ausgebildet, dass sie das Kühlmedium wahlweise zurück in das Ladekabel oder durch das Kabelanschlussteil in den Anschlusskörper des Fahrzeugs leiten können. Der Anschlusskörper ist dann entsprechend so ausgebildet, dass er erwärmtes Kühlmedium von dem Fahrzeug durch den Anschlusskörper zurück in das Kabelanschlussteil führen kann. In one embodiment, it is provided that the cable connection part can be temporarily connected to a connection body of a vehicle, this connection body being connected to the energy storage of the vehicle via an electrical connecting line in order to transmit a charging current. In this embodiment, the entire system consisting of charging cable, cable connection part, connection body of the vehicle and connecting line to the vehicle's energy storage device is viewed as a charging cable system in the sense of the present disclosure. The valve means of the cable connection part are then designed so that they can either direct the cooling medium back into the charging cable or through the cable connection part into the connection body of the vehicle. The connection body is then designed accordingly so that it can lead heated cooling medium from the vehicle through the connection body back into the cable connection part.
In einer zugehörigen Ladestation wird das Kühlmedium vorzugsweise im Kreislauf geführt und nach Durchlaufen des Ladekabels selbst wieder gekühlt. Hierzu kann an der Ladestation ein Kühlaggregat eingesetzt werden. Möglich wäre auch die Kühlung über einen Wärmetauscher z.B. mit der Außenluft. Nach dem Laden eines Fahrzeugs kann das Ladekabel optional mit Druckluft gespült werden, um Kühlmedium aus dem Ladekabel zu entfernen. Alternativ verbleibt Kühlmedium stets im Ladekabel. The cooling medium is preferably circulated in an associated charging station and cooled again after passing through the charging cable itself. For this purpose, a cooling unit can be used at the charging station. Cooling would also be possible via a heat exchanger, for example with the outside air. After charging a vehicle, the charging cable can optionally be flushed with compressed air to remove cooling medium from the charging cable. Alternatively, the cooling medium always remains in the charging cable.
Der Fluidkreislauf gebildet im System Ladekabel/Ladestecker/Ladebuchse/ Fahrzeug kann auch unabhängig vom Kühlkreislauf der Ladestation ausgebildet sein. In dieser Ausgestaltung liegen dann zwei Kühlkreisläufe vor. Der Kühlkreislauf vom Kühlaggregat und das Ladekabel sind dann beispielsweise an einen Wärmetauscher angeschlossen. Darin fließen dann zwei Kühlflüssigkeiten räumlich getrennt aneinander vorbei. Die aufgenommene Wärme des Kühlmittels wird so vom Ladekabel auf den Kühlaggregatkreislauf übertragen. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass im Ladekabel und innerhalb der Ladestation unterschiedliche Kältemittel verwendet werden können. Die Kältemittel können geeignet für die jeweilige Anwendung gewählt werden. Ein nicht leitendes Kühlmedium mit hoher Produktqualität kann dann für das Ladekabel verwendet werden, während der Kühlaggregatkreislauf einer Ladestation einfaches Wasser-Glykolgemisch oder CO2 verwenden kann. The fluid circuit formed in the charging cable/charging plug/charging socket/vehicle system can also be designed independently of the cooling circuit of the charging station. In this embodiment there are then two cooling circuits. The cooling circuit of the cooling unit and the charging cable are then connected to a heat exchanger, for example. Two cooling liquids then flow spatially separated past each other. The heat absorbed by the coolant is transferred from the charging cable to the cooling unit circuit. This has the particular advantage that different refrigerants can be used in the charging cable and within the charging station. The refrigerants can be selected appropriately for the respective application. A non-conductive cooling medium with high product quality can then be used for the charging cable, while the cooling circuit of a charging station can use a simple water-glycol mixture or CO2.
Die Anordnung von Kontaktbahnen an der Außenseite des Steckkörpers eines Ladesteckers hat somit verschiedene Vorteile. Insbesondere kommt hinzu, dass an einen umlaufenden Kontaktring mehrere Kabel angeschlossen werden können. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein großes Kabel oder auch eine Vielzahl von kleineren Kabeln handeln. Mehrere kleinere Kabel haben den Vorteil, dass das angeschlossene Ladekabel flexibler wird. Bei herkömmlichen Steckern wird das Ladekabel auf die Pin-Kontakte gecrimpt. Hier kann also nur ein (großes) Kabel angeschlossen werden. Die vorliegende Offenbarung ermöglicht es ferner, einen Kontakt einfach zu vergrößern und weitere Kabel anzuschließen, wenn ein Ladestecker noch mehr Leistung übertragen soll. The arrangement of contact tracks on the outside of the plug body of a charging plug therefore has various advantages. In particular, several cables can be connected to a circumferential contact ring. This can be, for example, a large cable or a large number of smaller cables. Several smaller cables have the advantage that the connected charging cable becomes more flexible. With conventional plugs, the charging cable is crimped onto the pin contacts. So only one (large) cable can be connected here. The present disclosure also makes it possible to easily enlarge a contact and connect additional cables if a charging plug is to transmit even more power.
Neben der möglichen Vergrößerung der Kontaktfläche für elektrische Kontakte ermöglicht die vorliegende Offenbarung auch die vorteilhafte Unterbringung von Komponenten eines Kühlsystems innerhalb des Ladesteckers. Die Frontseite des Ladesteckers kann dabei gegebenenfalls vollständig für die Funktion des Kühlsystems genutzt werden. An der Frontseite können aber auch einzelne Kontakte für Steuerleitungen mit niedriger Spannung vorgesehen werden, da diese keine vergrößerten Kontaktflächen benötigen. Auf der äußeren Mantelseite des Steckkörpers liegen dann nur die Stromkontakte für die Ladung. Hier wäre zusätzlich der PE-Kontakt zu nennen. Der PE leitet Strom nur im Fehlerfall und ist somit abhängig von der Größe der DC + und DC - Kontakte. In addition to the possible increase in the contact area for electrical contacts, the present disclosure also enables components of a cooling system to be advantageously accommodated within the charging plug. If necessary, the front of the charging plug can be fully used for the function of the cooling system. However, individual contacts for low-voltage control lines can also be provided on the front, as these do not require larger contact areas. Only the power contacts for charging are then located on the outer side of the plug-in body. The PE contact should also be mentioned here. The PE only conducts current in the event of a fault and is therefore dependent on the size of the DC + and DC - contacts.
Um die äußeren Kontaktbahnen am Ladestecker gegen Beschädigung und/oder Verschmutzung zu schützen und um Personen vor einer Berührung mit den Kontakten zu schützen, ist vorzugsweise eine Schutzvorrichtung vorgesehen. Beispielsweise weist der Ladestecker eine Abdeckung auf, welche die Kontaktbahnen von außen abdeckt, wobei die Abdeckung gegenüber dem Steckkörper axial beweglich ausgeführt ist. Die Abdeckung kann so eine Stellung „offen" einnehmen, in welcher die Kontaktbahnen freiliegen, und eine Stellung „geschlossen", in welcher die Kontaktbahnen schützend abgedeckt sind. In einer einfachen Form kann die Abdeckung vor dem Einstecken des Ladesteckers in eine Ladebuchse abgenommen und nach dem Laden wieder an dem Ladestecker angebracht werden. Es handelt sich somit um eine Art Deckel oder Schutzhülse. Dies ist jedoch mit erheblichem manuellen Aufwand verbunden und es besteht das Risiko des Verlusts der Abdeckung. Ferner kann eine solche Lösung unter Sicherheitsaspekten unzulässig sein. In order to protect the outer contact tracks on the charging plug against damage and/or contamination and to protect people from coming into contact with the contacts, a protective device is preferably provided. For example, the charging plug has a cover which covers the contact tracks from the outside, the cover being axial relative to the plug body is designed to be movable. The cover can thus assume an “open” position, in which the contact tracks are exposed, and a “closed” position, in which the contact tracks are protectively covered. In a simple form, the cover can be removed before inserting the charging plug into a charging socket and reattached to the charging plug after charging. It is therefore a type of cover or protective sleeve. However, this involves significant manual effort and there is a risk of loss of coverage. Furthermore, such a solution may be inadmissible from a security perspective.
Als vorteilhafter haben sich daher Ausgestaltungen erwiesen, bei denen eine Abdeckung axial verschieblich an dem Ladestecker angebracht ist, so dass die Abdeckung für einen Laden aus dem Bereich der Kontaktbahnen geschoben werden kann. Insbesondere wird sie teleskopisch in ein Gehäuse geschoben. Nach dem Laden wird die Abdeckung zurück in ihre Schutzlage geschoben. Beispielsweise kann bei einem Ladestecker mit zylinderförmigem Steckkörper eine Abdeckung durch ein hohlzylindrisches Schutzrohr (Hülse) gebildet werden, das im Bereich der Kontaktbahnen koaxial beweglich auf dem Steckkörper angebracht ist. Embodiments in which a cover is attached to the charging plug in an axially displaceable manner have therefore proven to be more advantageous, so that the cover can be pushed out of the area of the contact tracks for charging. In particular, it is pushed telescopically into a housing. After loading, the cover is pushed back into its protective position. For example, in the case of a charging plug with a cylindrical plug-in body, a cover can be formed by a hollow cylindrical protective tube (sleeve), which is attached to the plug-in body in a coaxially movable manner in the area of the contact tracks.
In einer Ausgestaltung weist ein solches Schutzrohr auf seiner Innenseite ein Innengewinde auf, welches in Eingriff mit einem Außengewinde am Steckkörper steht. Über die so gebildete Gewindeverbindung ist das Schutzrohr gegenüber dem Steckkörper drehbar angebracht. Das Schutzrohr kann manuell oder motorisch angetrieben auf dem Außengewinde des Steckkörpers gedreht und so axial bewegt werden. Ein motorischer Antrieb ist am Ladestecker selbst oder an einer zugehörigen Ladebuchse vorgesehen. In one embodiment, such a protective tube has an internal thread on its inside, which engages with an external thread on the plug-in body. The protective tube is rotatably attached to the plug-in body via the threaded connection formed in this way. The protective tube can be rotated manually or motor-driven on the external thread of the plug-in body and thus moved axially. A motor drive is provided on the charging plug itself or on an associated charging socket.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Abdeckung/das Schutzrohr mit federgelagerten Halteelementen (z.B. Kugeln) arretiert wird. Bei dem Ladestecker ist z.B. ein Körper mit Federn vorgespannt, so dass eine Position 1 realisiert wird. Der Motor auf Seite der Buchse schiebt dann ein Bauteil in den Ladestecker, gegen das mit Federn vorgespannte Bauteil, in die Position 2. In Position 1 sind die Kugeln auf der Außenfläche z.B. nach außen gedrückt, in Position 2 sind die Kugeln frei beweglich, haben also keinen Widerstand mehr z.B. gegen die Hülse. Über das gleiche Prinzip kann auch der Ladestecker in der Ladebuchse festgelegt werden. Ein Bauteil im Ladestecker, welches von der Ladebuchse aus in den Ladestecker einfährt (z.B. über einen Motor angetrieben) sorgt dafür, dass diese Kugeln zwischen Ladestecker und Abdeckung nicht mehr durch Federn radial nach außen gedrückt werden. Hierdurch greifen sie nicht mehr formschlüssig in Aufnahmen innerhalb der Abdeckung ein, so dass die Abdeckung nicht mehr arretiert ist und bewegt werden kann. Zeitgleich kann vorgesehen sein, dass Kugeln im Inneren des Ladesteckers in eine Nut gedrückt werden, so dass der Ladestecker mit der Ladebuchse arretiert ist. Durch diese Arretierung z.B. an einer Transporteinrichtung kann der Ladestecker in die Ladebuchse gezogen werden. Alternativ dient die Arretierung der abschließenden Festlegung des Ladesteckers innerhalb der Ladebuchse. Sobald der Ladestecker wieder von der Ladebuchse getrennt wird, schiebt sich die Abdeckung wieder nach vorne und verdeckt die Kontaktringe. In dieser Stellung wird die Abdeckung wieder arretiert und ein Nutzer kann den Ladestecker wieder aus der Ladebuchse herausziehen. In one embodiment it is provided that the cover/the protective tube is locked with spring-loaded holding elements (eg balls). In the case of the charging plug, for example, a body is preloaded with springs so that a position 1 is achieved. The motor on the socket side then pushes a component into the charging plug, against the spring-loaded component, into position 2. In position 1, the balls on the outer surface are pressed outwards, for example, in position 2 the balls are freely movable So no more resistance, for example against the sleeve. The charging plug can also be fixed in the charging socket using the same principle. A component in the charging plug, which moves from the charging socket into the charging plug (e.g. driven by a motor) ensures that these balls between the charging plug and the cover are no longer pressed radially outwards by springs. As a result, they no longer engage positively in receptacles within the cover, so that the cover is no longer locked and can be moved. At the same time, it can be provided that balls inside the charging plug are pressed into a groove so that the charging plug is locked with the charging socket. This locking, for example on a transport device, allows the charging plug to be pulled into the charging socket. Alternatively, the locking serves to finally secure the charging plug within the charging socket. As soon as the charging plug is separated from the charging socket, the cover slides forward again and covers the contact rings. In this position, the cover is locked again and a user can pull the charging plug out of the charging socket again.
Von der vorliegenden Offenbarung umfasst ist auch ein Ladestecker- Ladebuchsen- System, aufweisend einen Ladestecker gemäß der vorliegenden Offenbarung und eine Ladebuchse, in welche der Ladestecker zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Kontaktelementen des Ladesteckers und Kontaktelementen der Ladebuchse formschlüssig einbringbar ist. Dabei weist die Ladebuchse einen hohlen Buchsenkörper auf, in den der Steckkörper des Ladesteckers einbringbar ist, wobei auf der Innenseite des Buchsenkörpers ringförmig in dem Buchsenkörper verlaufende Kontaktflächen ausgebildet sind. Bei diesen Kontaktflächen kann es sich ebenfalls um Kontaktringe handeln. In einer Ausgestaltung werden Spannkontakte verwendet, die z.B. über einen Stellmotor Kontaktflächen in Kontakt mit den äußeren Kontaktbahnen des Ladesteckers bringen. Die Kontaktbahnen des Ladesteckers werden dann von den Kontaktbahnen der Ladebuchse umspannt, wobei je eine Kontaktbahn der Ladebuchse eine Kontaktbahn des Ladesteckers umspannt. The present disclosure also includes a charging plug-charging socket system, comprising a charging plug according to the present disclosure and a charging socket, into which the charging plug can be inserted in a form-fitting manner to produce an electrical contact between contact elements of the charging plug and contact elements of the charging socket. The charging socket has a hollow socket body into which the plug-in body of the charging plug can be inserted, with contact surfaces running annularly in the socket body being formed on the inside of the socket body. These contact surfaces can also be contact rings. In one embodiment, clamping contacts are used, which bring contact surfaces into contact with the outer contact tracks of the charging plug via a servomotor, for example. The contact tracks of the charging plug are then spanned by the contact tracks of the charging socket, with each contact track of the charging socket spanning a contact track of the charging plug.
Um die beschriebene Abdeckung des Ladesteckers zu bewegen, welche die Kontaktbahnen des Ladesteckers von außen abdeckt, umfasst das Ladestecker- Lade- buchsen-System in einer Ausgestaltung Antriebsmittel zur Bewegung dieser Abdeckung. Beispielsweise weist die Ladebuchse einen Stellmotor zur Bewegung einer Abdeckung des Ladesteckers auf. In einer Ausgestaltung wird ein solcher Stellmotor nicht nur zur Bewegung der Abdeckung verwendet, sondern auch zum Ziehen des Ladesteckers in die Ladebuchse. Die Antriebsmittel greifen dann so an der Abdeckung an, dass sie bei einer Bewegung der Abdeckung von der Ladebuchse weg den Ladestecker in die Ladebuchse ziehen. Bei dieser Bewegung der Abdeckung werden nicht nur die Kontaktbahnen des Steckkörpers freigegeben, sondern auch gleichsam der Ladestecker in die Ladebuchse gezogen. Dies hat den Vorteil, dass Ladestecker und Ladebuchse sicher miteinander verbunden werden. In order to move the described cover of the charging plug, which covers the contact tracks of the charging plug from the outside, the charging plug-charging socket system includes drive means for moving this cover in one embodiment. For example, the charging socket has a servomotor for moving a cover of the charging plug. In one embodiment, such a Servomotor not only used to move the cover, but also to pull the charging plug into the charging socket. The drive means then engage the cover in such a way that when the cover moves away from the charging socket, they pull the charging plug into the charging socket. When the cover moves in this way, not only are the contact tracks of the plug-in body released, but the charging plug is also pulled into the charging socket. This has the advantage that the charging plug and charging socket are securely connected to each other.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich an der Stirnseite des Ladesteckers wenigstens ein ringförmiger Steuerkontakt befindet, insbesondere mehrere konzentrisch angeordnete Steuerkontakte. Diese Steuerkontakte benötigen keinen hohen Anpressdruck und müssen nicht stark gekühlt werden, so dass sie nicht axial beabstandet auf der Mantelfläche des Ladesteckers angeordnet werden müssen wie andere Kontakte zur Übertragung eines Ladestroms. Denn in einer Ausgestaltung erstreckt sich im Inneren des Ladesteckers eine Kühleinrichtung mit optionalen Ventilmitteln axial, wobei die Kühleinrichtung eine Wärmeübertragungshülse aufweist, welche die Kühleinrichtung koaxial umgibt. Die Ventilmittel können auf verschiedene Arten ausgebildet sein und ermöglichen die jeweils gewünschte Führung eines Kühlmittels. Dadurch bildet sich zwischen der Wärmeübertragungshülse und den Ventilmitteln ein umlaufender Kühlkanal, welcher von Kühlmittel bzw. einem Kühlmedium durchströmbar ist. Die Wärmeübertragungshülse ist beispielsweise aus einer Keramik ausgeführt. Die Kontaktringe umschließen die Wärmeübertragungshülse koaxial, wobei zwischen den Kontaktringen und der Wärmeübertragungshülse ein thermisch leitender Kontakt besteht, insbesondere eine Presspassung. Auf diese Weise kann Wärme effektiv von den Kontaktringen auf das Kühlmittel übertragen und abgeführt werden. In one embodiment it is provided that there is at least one ring-shaped control contact on the front side of the charging plug, in particular a plurality of concentrically arranged control contacts. These control contacts do not require a high contact pressure and do not have to be cooled significantly, so that they do not have to be arranged axially spaced on the lateral surface of the charging plug like other contacts for transmitting a charging current. In one embodiment, a cooling device with optional valve means extends axially inside the charging plug, the cooling device having a heat transfer sleeve which coaxially surrounds the cooling device. The valve means can be designed in different ways and enable the desired routing of a coolant. This creates a circumferential cooling channel between the heat transfer sleeve and the valve means, through which coolant or a cooling medium can flow. The heat transfer sleeve is made of ceramic, for example. The contact rings coaxially enclose the heat transfer sleeve, with a thermally conductive contact, in particular a press fit, existing between the contact rings and the heat transfer sleeve. In this way, heat can be effectively transferred from the contact rings to the coolant and dissipated.
Die Ventilmittel sind dann ausgestaltet, ein Kühlmittel aus einem Kühlmittelzulauf in den Kühlkanal zu leiten, der sich zwischen der Wärmeübertragungshülse und den Ventilmitteln bildet. Vorzugsweise erfolgt dabei eine Richtungsumkehr um 180°, so dass das Kühlmittel wieder zurück zum Ladekabel geführt wird. Darüber hinaus sind die Ventilmittel der Kühleinrichtung optional ausgestaltet und ansteuerbar, ein Kühlmittel aus einem Kühlmittelzulauf in einen Anschlussadapter zum Anschluss des Ladesteckers an einen Kühlkreislauf eines Fahrzeugs zu führen. Auf diese Weise kann bei Bedarf Kühlmittel einem Fahrzeug zugeführt werden. Der Anschlussadapter weist hierzu beispielsweise einen zentralen Vorlauf und einen den Vorlauf koaxial umgebenden Rücklauf auf. So können die Kanäle sehr raumsparend angeordnet werden. Vorzugsweise erstreckt sich die Längsachse des Vorlaufs dabei parallel zur Längsachse des Kühlmittelzulaufs, insbesondere sind die beiden Längsachsen identisch. So kann Kühlmittel gut aus dem Kühlmittelzulauf in den Vorlauf im Anschlussadapter strömen, ohne dass Biegungen oder Kanten umströmt werden müssen. Optional können jedoch kleinere Umlenkungen gegeben sein. Die Längsachse des Rücklaufs erstreckt sich dabei parallel zur Längsachse des Kühlkanals in der Wärmeübertragungshülse, insbesondere sind die beiden Längsachsen identisch. So kann Kühlmittel auch gut aus dem Rücklauf im Anschlussadapter in den Kühlkanal in der Wärmeübertragungshülse strömen. Optional können auch hier kleinere Umlenkungen gegeben sein. The valve means are then designed to direct a coolant from a coolant inlet into the cooling channel that forms between the heat transfer sleeve and the valve means. Preferably, the direction is reversed by 180° so that the coolant is led back to the charging cable. In addition, the valve means of the cooling device are optionally designed and controllable to guide a coolant from a coolant inlet into a connection adapter for connecting the charging plug to a cooling circuit of a vehicle. In this way, coolant can be supplied to a vehicle if necessary. For this purpose, the connection adapter has, for example, a central flow and a return that coaxially surrounds the flow. This means that the channels can be arranged in a very space-saving manner. Preferably, the longitudinal axis of the flow extends parallel to the longitudinal axis of the coolant inlet, in particular the two longitudinal axes are identical. This allows coolant to flow easily from the coolant inlet into the flow in the connection adapter without having to flow around bends or edges. However, smaller deflections can optionally be provided. The longitudinal axis of the return extends parallel to the longitudinal axis of the cooling channel in the heat transfer sleeve; in particular, the two longitudinal axes are identical. This means that coolant can also flow easily from the return line in the connection adapter into the cooling channel in the heat transfer sleeve. Smaller deflections can also be provided here as an option.
Die Ventilmittel der Kühleinrichtung sind dann vorzugsweise ausgestaltet, den Rücklauf des Anschlussadapters in Fluidverbindung mit dem Kühlkanal innerhalb der Wärmeübertragungshülse zu bringen. Kühlmittel strömt dann stets durch den Kühlkanal zurück zum Ladekabel, auch wenn es zuvor dem Fahrzeug zugeführt wurde. Die Ventilmittel sind ferner ausgestaltet, das Kühlmittel durch den Kühlkanal zurück in einen Kühlmittelrücklauf zu führen, welcher Kühlmittel aus dem Ladestecker abführt. The valve means of the cooling device are then preferably designed to bring the return of the connection adapter into fluid communication with the cooling channel within the heat transfer sleeve. Coolant then always flows through the cooling channel back to the charging cable, even if it was previously supplied to the vehicle. The valve means are further designed to guide the coolant through the cooling channel back into a coolant return line, which removes coolant from the charging plug.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Ladestecker einen Dichteinsatz, um das Innere des Ladekabels gegenüber der Kühleinrichtung im Ladestecker abzudichten. Beispielsweise ist hierfür eine Dichtplatte mit einer zentralen Öffnung vorgesehen, welche in Fluidverbindung mit einem Kühlmittelzulauf und einem Kühlmittelrücklauf steht, wobei die Dichtplatte dichtend in den Querschnitt des Kabelmantels eines Ladekabels eingebracht ist, welches an den Ladestecker angeschlossen ist. Die Dichtplatte trennt so das Ladekabel von dem Inneren des Ladesteckers, wobei Kühlströme durch eine Öffnung in der Dichtplatte geführt sind, ohne dass elektrische Kontakte mit Kühlmittel in Kontakt kommen. Beispielsweise umgibt der Kühlmittelrücklauf den Kühlmittelzulauf dabei koaxial. Die zentrale Öffnung der Dichtplatte ist dann von mehreren Leitungsdurchführungen umgeben, durch welche elektrische Anschlussleitungen des Ladesteckers dichtend in das Ladekabel hindurchgeführt sind. Darüber hinaus können auf einer oder beiden Seiten der Dichtplatte weitere Dichträume vorgesehen sein, welche mit einem Dichtmittel gefüllt sind. Anschlussleitungen können dichtend durch diesen Dichtraum geführt sein. In a further embodiment, the charging plug includes a sealing insert in order to seal the interior of the charging cable from the cooling device in the charging plug. For example, a sealing plate with a central opening is provided for this purpose, which is in fluid connection with a coolant inlet and a coolant return, the sealing plate being sealingly inserted into the cross section of the cable jacket of a charging cable, which is connected to the charging plug. The sealing plate thus separates the charging cable from the interior of the charging plug, with cooling streams being guided through an opening in the sealing plate without electrical contacts coming into contact with coolant. For example, the coolant return surrounds the coolant inlet coaxially. The central opening of the sealing plate is then surrounded by several cable bushings through which electrical connecting cables of the charging plug are passed sealingly into the charging cable. In addition, further sealing spaces can be provided on one or both sides of the sealing plate, which are filled with a sealant are filled. Connection lines can be routed through this sealing space in a sealing manner.
Von der vorliegenden Offenbarung umfasst ist auch eine Ladebuchse zur Aufnahme eines Ladesteckers, in welche der Ladestecker zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Kontaktelementen des Ladesteckers und Kontaktelementen der Ladebuchse formschlüssig einbringbar ist. Wenigstens ein Kontaktelement der Ladebuchse wird dabei durch einen Kontaktring gebildet. Wenigstens ein solcher Kontaktring ist durch wenigstens zwei Ringsegmente gebildet, die in einem Kreis zu einem Kontaktring angeordnet sind. Beispielsweise bilden zwei oder mehr Segmente einen Kontaktring, insbesondere drei oder sechs Segmente. Die Segmentringe ermöglichen die Realisation von Spannkontakten, die für den Ladevorgang radial gegen einen Kontaktring eines Ladesteckers pressbar sind. The present disclosure also includes a charging socket for receiving a charging plug, into which the charging plug can be inserted in a form-fitting manner to produce an electrical contact between contact elements of the charging plug and contact elements of the charging socket. At least one contact element of the charging socket is formed by a contact ring. At least one such contact ring is formed by at least two ring segments, which are arranged in a circle to form a contact ring. For example, two or more segments form a contact ring, in particular three or six segments. The segment rings enable the realization of clamping contacts that can be pressed radially against a contact ring of a charging plug for the charging process.
Insbesondere weist die Ladebuchse daher einen Spannmechanismus auf, der ansteuerbar ist, die Ringsegmente eines Kontaktrings radial nach innen oder außen zu bewegen. Beispielsweise sind die Ringsegmente hierfür wenigstens teilweise von einer Schelle umgeben, welche durch den Spannmechanismus aufgeweitet und zugezogen werden kann. Hierfür können verschiedene motorische Antriebe eingesetzt werden. In particular, the charging socket therefore has a clamping mechanism that can be controlled to move the ring segments of a contact ring radially inwards or outwards. For example, the ring segments are at least partially surrounded by a clamp, which can be expanded and tightened by the tensioning mechanism. Various motor drives can be used for this.
In einer weiteren Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass an der Bodenseite des Buchsenkörpers wenigstens ein ringförmiger Steuerkontakt angeordnet ist, vorzugsweise mehrere konzentrisch angeordnete Steuerkontakte. Diese Steuerkontakte werden mit entsprechenden Steuerkontakten an der Stirnseite eines Ladesteckers kontaktiert, wenn dieser bis zum Boden der Ladebuchse eingeschoben wird. An der Bodenseite des Buchsenkörpers kann auch ein Anschluss zur Verbindung mit einer Kühleinrichtung eines Ladesteckers angeordnet sein, der mit einem Anschlussadapter am Ladestecker verbunden wird. In einer Ausgestaltung ist ein Ladebuchsenboden axial beweglich gelagert und kann nach vorne Richtung Buchsenöffnung bewegt werden, um insbesondere die Kontakte auf der Innenseite der Ladebuchse vor Berührung zu schützen, wenn diese nicht in Betrieb ist. Für ein Einschieben eines Ladesteckers wird dieser Ladebuchsenboden zurückgefahren. Darüber hinaus hat der Buchsenboden optional eine Aufnahme für den Stecker (z.B. ein Rohr mit Nut), auf den der Stecker geschoben wird und arretiert wird, so dass der Stecker nicht mehr abgezogen werden kann. Die Ladebuchse hat einen Motor und ein Bauteil, das in den Stecker einfährt und die Arretierung herstellt und gleichzeitig die Arretierung der Abdeckung auf Steckerseite löst. In a further embodiment it is further provided that at least one annular control contact is arranged on the bottom side of the socket body, preferably several concentrically arranged control contacts. These control contacts are contacted with corresponding control contacts on the front of a charging plug when it is inserted to the bottom of the charging socket. A connection can also be arranged on the bottom side of the socket body for connection to a cooling device of a charging plug, which is connected to a connection adapter on the charging plug. In one embodiment, a charging socket base is mounted in an axially movable manner and can be moved forward towards the socket opening in order in particular to protect the contacts on the inside of the charging socket from contact when it is not in operation. To insert a charging plug, this charging socket base is moved back. In addition, the socket base optionally has a receptacle for the plug (e.g. a tube with a groove), onto which the plug is pushed and locked so that the plug can no longer be removed. The charging socket has one Motor and a component that enters the plug and creates the lock and at the same time releases the lock on the cover on the plug side.
Von der vorliegenden Offenbarung umfasst ist auch ein Ladestecker-Ladebuchsen- System, aufweisend einen Ladestecker und eine Ladebuchse gemäß der vorliegenden Offenbarung. Dabei kann der Ladestecker wenigstens ein Arretiermittel zur axialen Festlegung des Ladesteckers in dem Buchsenkörper der Ladebuchse aufweisen. Beispielsweise weist das Arretiermittel hierfür ein ansteuerbares Arretierelement auf, welches radial verschieblich am Ladestecker gelagert ist und bei radialer Bewegung nach außen in eine Aufnahme der Ladebuchse eingreift. Also included in the present disclosure is a charging plug-charging socket system, comprising a charging plug and a charging socket according to the present disclosure. The charging plug can have at least one locking means for axially fixing the charging plug in the socket body of the charging socket. For example, the locking means has a controllable locking element for this purpose, which is mounted on the charging plug in a radially displaceable manner and engages in a receptacle of the charging socket when it moves radially outwards.
AusgestaltungAusgestaltungAusgestaltungAusgestaltungAusgestaltung DesignDesignDesignDesignDesign
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen. Further advantages, special features and useful further developments result from the subclaims and the following presentation of preferred exemplary embodiments based on the illustrations.
Von den Abbildungen zeigt: From the pictures shows:
Fig. 1 eine schematische Frontansicht einer Ausgestaltung eines Ladesteckers gemäß der vorliegenden Offenbarung; 1 is a schematic front view of an embodiment of a charging plug according to the present disclosure;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Ladesteckers gemäß Fig. 1 mit geschlossener Abdeckung; Fig. 2 is a schematic side view of a charging plug according to Fig. 1 with the cover closed;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Ladebuchse; Fig. 3 is a schematic side view of a charging socket;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines Ladesteckers gemäß Fig. 1 mit offener Abdeckung; 4 shows a schematic side view of a charging plug according to FIG. 1 with the cover open;
Fig. 5 ein verbundenes Ladestecker-Ladebuchsen-System; Fig. 5 shows a connected charging plug-charging socket system;
Fig. 6 ein verbundenes Ladestecker-Ladebuchsen-System mit der schematischen Darstellung von Spannkontakten; 6 shows a connected charging plug-charging socket system with the schematic representation of tension contacts;
Fig. 7 eine weitere schematische Darstellung eines verbundenen Ladeste- cker-Ladebuchsen-Systems mit einer Kühlung des Ladekabels; Fig. 8 ein Ladestecker- Ladebuchsen-System gemäß Fig. 7 mit einer Kühlung eines angeschlossenen Fahrzeugs; 7 shows a further schematic representation of a connected charging plug-charging socket system with cooling of the charging cable; 8 shows a charging plug-charging socket system according to FIG. 7 with cooling of a connected vehicle;
Fig. 9 eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren möglichen Ausgestaltung eines Ladesteckers; 9 shows a three-dimensional view of a further possible embodiment of a charging plug;
Fig. 10 eine Aufsicht auf einen Ladestecker gemäß Fig. 9; 10 shows a top view of a charging plug according to FIG. 9;
Fig. 11 eine dreidimensionale Ansicht einer möglichen Ausgestaltung einer Ladebuchse; 11 shows a three-dimensional view of a possible embodiment of a charging socket;
Fig. 12 das Zusammenwirken eines Ladesteckers gemäß Fig. 9 und einer Ladebuchse gemäß Fig. 11; 12 shows the interaction of a charging plug according to FIG. 9 and a charging socket according to FIG. 11;
Fig. 13 den Kontaktbereich einer weiteren Ausgestaltung eines Ladesteckers in einer dreidimensionalen Ansicht; 13 shows the contact area of a further embodiment of a charging plug in a three-dimensional view;
Fig. 14 einen Ladestecker gemäß Fig. 13 in einer Seitenansicht; 14 shows a charging plug according to FIG. 13 in a side view;
Fig. 15 einen Teilschnitt durch einen Ladestecker gemäß Fig. 13; 15 shows a partial section through a charging plug according to FIG. 13;
Fig. 16 eine dreidimensionale Ansicht einer möglichen Anordnung von Kontaktringen einer Ladebuchse; 16 shows a three-dimensional view of a possible arrangement of contact rings of a charging socket;
Fig. 17 einen schematischen Längsschnitt durch eine mögliche Anordnung von Kontaktringen einer Ladebuchse vor der Kontaktierung mit Kontaktringen eines Ladesteckers; 17 shows a schematic longitudinal section through a possible arrangement of contact rings of a charging socket before contacting with contact rings of a charging plug;
Fig. 18 die Anordnung gemäß Fig. 17 nach der Kontaktierung; 18 shows the arrangement according to FIG. 17 after contacting;
Fig. 19 einen schematischen Querschnitt durch einen Kontaktring einer Ladebuchse vor der Kontaktierung mit einem Kontaktring eines Ladesteckers; Fig. 20 einen Längsschnitt durch einen Kontaktbereich mit einer Kühleinrichtung bei geöffnetem Anschlussadapter; 19 shows a schematic cross section through a contact ring of a charging socket before contacting with a contact ring of a charging plug; 20 shows a longitudinal section through a contact area with a cooling device with the connection adapter open;
Fig. 21 einen dreidimensionalen Teilschnitt durch eine Kühleinrichtung gemäß Fig. 20; 21 shows a three-dimensional partial section through a cooling device according to FIG. 20;
Fig. 22 eine Ausgestaltung einer Dichtplatte für eine Ladekabel mit Kühlung; Fig. 22 shows an embodiment of a sealing plate for a charging cable with cooling;
Fig. 23 eine Ausgestaltung eines Ladekabels mit verdrillten Einzelleitungen; Fig. 23 shows an embodiment of a charging cable with twisted individual lines;
Fig. 24 eine weitere Ausgestaltung von Spannkontakten im Zusammenwirken mit einem Ladestecker und eines Arretiermechanismus; 24 shows a further embodiment of tension contacts in cooperation with a charging plug and a locking mechanism;
Fig. 25 eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Ladesteckers mit einem runden Griff; 25 is a three-dimensional view of a further embodiment of a charging plug with a round handle;
Fig. 26 einen Ladestecker gemäß Fig. 25 mit geöffneter Abdeckung; 26 shows a charging plug according to FIG. 25 with the cover open;
Fig. 27 einen schematischen Längsschnitt durch einen Ladestecker mit einer weiteren Ausgestaltung eines Kühleinsatzes; 27 shows a schematic longitudinal section through a charging plug with a further embodiment of a cooling insert;
Fig. 28 einen Kühleinsatz gemäß Fig. 27 in einer ersten dreidimensionalen Ansicht; 28 shows a cooling insert according to FIG. 27 in a first three-dimensional view;
Fig. 29 einen Kühleinsatz gemäß Fig. 28 in einer zweiten dreidimensionalen Ansicht ohne Leitungsrohre; 29 shows a cooling insert according to FIG. 28 in a second three-dimensional view without pipes;
Fig. 30 einen Kühleinsatz gemäß Fig. 28 in einem Längsschnitt ohne Leitungsrohre; 30 shows a cooling insert according to FIG. 28 in a longitudinal section without pipes;
Fig. 31 eine schematische Darstellung eines Haltemechanismus für eine Abdeckung; Fig. 31 is a schematic representation of a cover holding mechanism;
Fig. 32 einen Haltemechanismus gemäß Fig. 31 beim Lösen der Arretierung für eine Abdeckung; Fig. 33 einen Haltemechanismus gemäß Fig. 31 beim Einschieben eines Ladesteckers in eine Ladebuchse; 32 shows a holding mechanism according to FIG. 31 when releasing the lock for a cover; 33 shows a holding mechanism according to FIG. 31 when a charging plug is inserted into a charging socket;
Fig. 34 eine Ausgestaltung eines Ladesteckers mit einem Luft- Überdrucksystem; Fig. 34 shows an embodiment of a charging plug with an air overpressure system;
Fig. 35 eine Ausgestaltung einer Ladebuchse mit einem Luft- Überdrucksystem und Überströmung der Kontaktelemente; 35 shows an embodiment of a charging socket with an air overpressure system and flow over the contact elements;
Fig. 36 eine weitere Ausgestaltung einer Ladebuchse mit Durchströmung der stirnseitigen Buchsenöffnung; 36 shows a further embodiment of a charging socket with flow through the front socket opening;
Fig. 37 ein verbundenes Ladestecker-Ladebuchsen-System mit einer Durchströmung der stirnseitigen Buchsenöffnung; 37 shows a connected charging plug-charging socket system with a flow through the front socket opening;
Fig. 38 einen Ausschnitt aus einer Ladestecker-Ladebuchsen-Verbindung mit einer Rückzugseinrichtung; und 38 shows a detail of a charging plug-charging socket connection with a retraction device; and
Fig. 39 einen weiteren Ausschnitt aus einer Ladestecker- Ladebuchsen-Ver- bindung mit einer Rückzugseinrichtung. 39 shows a further detail of a charging plug-charging socket connection with a retraction device.
Der hier offenbarte Ladestecker ist beispielsweise Teil eines Ladekabels, welches an einer Ladestation für elektrisch betreibbare Fahrzeuge angebracht ist. Die Ladestation steht in Verbindung mit einer Energiequelle, von der über das Ladekabel Strom an ein Fahrzeug übertragbar ist, um dessen Energiespeicher (z.B. Traktionsbatterie) elektrisch zu laden. Hierzu wird das Ladekabel temporär an das Fahrzeug angeschlossen, was über eine entsprechende Stecker-Buchse-Verbindung erfolgt, wobei das Fahrzeug die Ladebuchse aufweist. Der Ladestecker kann sich jedoch auch an einem freien Ende eines Ladekabels befinden, welches fest mit einem Fahrzeug verbunden ist. Bei Bedarf wird das Ladekabel mit einer Buchse an einer Ladestation verbunden. Ferner kann er an einem mobilen Ladekabel eingesetzt werden, welches für einen elektrischen Ladevorgang temporär zwischen einem Fahrzeug und einer Ladestation angebracht wird. Eine entsprechende Buchse ist dann an einem Fahrzeug oder an der Ladestation ausgebildet. Hierbei sind im Ladekabel beispielsweise mehrere Leistungsleitungen für den Ladestrom und eine Schutzleitung vorgesehen. Ferner können in dem Ladekabel Steuerleitungen zur Übertragung von Signalen vorhanden sein, mit deren Hilfe ein Elektrofahrzeug einer Ladestation z.B. anzeigen kann, ob ein Ladekabel mit einem Stecker eingesteckt ist oder nicht. Auch Steuerleitungen für Sensoren für Temperatur und Leckagen können vorgesehen sein. The charging plug disclosed here is, for example, part of a charging cable that is attached to a charging station for electrically operated vehicles. The charging station is connected to an energy source from which electricity can be transferred to a vehicle via the charging cable in order to electrically charge its energy storage device (e.g. traction battery). For this purpose, the charging cable is temporarily connected to the vehicle, which is done via a corresponding plug-socket connection, with the vehicle having the charging socket. However, the charging plug can also be located at a free end of a charging cable that is permanently connected to a vehicle. If necessary, the charging cable is connected to a socket on a charging station. Furthermore, it can be used on a mobile charging cable, which is temporarily attached between a vehicle and a charging station for an electrical charging process. A corresponding socket is then formed on a vehicle or at the charging station. For example, several power lines for the charging current and a protective line are provided in the charging cable. Furthermore, control lines for transmitting signals can be present in the charging cable, with the help of which an electric vehicle can, for example, indicate to a charging station whether a charging cable with a plug is plugged in or not. Control lines for sensors for temperature and leaks can also be provided.
Um diese Leitungen des Ladesteckers zu kontaktieren, sind an einer zugehörigen Ladebuchse mehrere Kontakte vorgesehen. Bei der vorliegenden Offenbarung werden ringförmige Kontakte genutzt, die durch verschiedene Zusatzmerkmale und Zusatzfunktionen ergänzt werden können. Verschiedene Ausgestaltungen von Ladekabeln und Ladebuchsen mit vorteilhaften Zusatzmerkmalen werden im Folgenden anhand der Figuren beschrieben. Grundsätzlich zeigen die Figuren dabei teilweise nur schematisch die für die vorliegende Offenbarung relevanten Merkmale. Dem Fachmann ist klar, dass diese durch bekannte Merkmale wie Gehäuse, Führungen, Verriegelungsmechanismen, Steuerungen, etc. ergänzt werden können. In order to contact these lines of the charging plug, several contacts are provided on an associated charging socket. The present disclosure uses ring-shaped contacts that can be supplemented by various additional features and functions. Various designs of charging cables and charging sockets with advantageous additional features are described below using the figures. Basically, some of the figures only show schematically the features relevant to the present disclosure. It is clear to those skilled in the art that these can be supplemented by known features such as housings, guides, locking mechanisms, controls, etc.
Fig. 1 zeigt dabei eine schematische Aufsicht von oben auf einen Ladestecker 10, wie ihn auch die schematische Seitenansicht der Fig. 2 zeigt. Der Ladestecker 10 weist in seiner einfachsten Form einen zylinderförmigen Steckkörper 11 auf, der vorzugsweise als Hohlzylinder ausgeformt ist und somit einen inneren Hohlraum 14 aufweist. Auf der Außenseite des Steckkörpers 11 sind mehrere kreisförmig um den Steckkörper 11 verlaufende Kontaktbahnen 30, 31, 32, 33 und 34 vorgesehen, die in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Es handelt sich um mehrere Kontaktringe. Diese Kontaktbahnen sind in der Fig. 2 lediglich schematisch dargestellt und gegeneinander isoliert. In dem Hohlraum 14 können Komponenten eines Kühlsystems 80 untergebracht sein, mit welchem ein Kühlmittel 81 zu den Kontaktbahnen geführt wird. Fig. 1 shows a schematic top view of a charging plug 10, as shown in the schematic side view of Fig. 2. In its simplest form, the charging plug 10 has a cylindrical plug-in body 11, which is preferably shaped as a hollow cylinder and thus has an inner cavity 14. On the outside of the plug-in body 11 there are several contact tracks 30, 31, 32, 33 and 34 which run in a circle around the plug-in body 11 and are arranged next to one another in the axial direction. These are several contact rings. These contact tracks are only shown schematically in FIG. 2 and are isolated from one another. Components of a cooling system 80 can be accommodated in the cavity 14, with which a coolant 81 is guided to the contact tracks.
Die Kontaktbahnen sind mit Leitungen eines Ladekabels verbunden, bei denen es sich z.B. wie bei bekannten Ladesteckern um Leitungen LI, L2, L3, N, PE, CP und PP handeln kann. In der Ausgestaltung der Fig. 2 sind auf der Außenseite des Steckkörpers 11 lediglich fünf Kontaktbahnen für die Leitungen LI, L2, L3, N und PE ausgebildet. Kreisförmige Kontaktbahnen z.B. für die Steuerleitungen CP und PP sind hingegen auf der Frontseite des Steckkörpers 11 ausgebildet. Diese sind in Fig. 1 durch zwei konzentrische schwarze Kreise größerer Dicke dargestellt. In einer Ausgestaltung werden mindestens zwei, vorzugsweise vier Steuerleitungen verwendet. The contact tracks are connected to lines of a charging cable, which can be lines LI, L2, L3, N, PE, CP and PP, for example, like known charging plugs. In the embodiment of FIG. 2, only five contact tracks for the lines LI, L2, L3, N and PE are formed on the outside of the plug-in body 11. Circular contact tracks, for example for the control lines CP and PP, are, however, formed on the front of the plug-in body 11. These are shown in Fig. 1 by two concentric black circles of greater thickness. In In one embodiment, at least two, preferably four, control lines are used.
In einem Bereich des Steckkörpers 11 ist ferner ein Außengewinde 41 ausgebildet. Auf dieses Außengewinde 41 ist eine Abdeckung in Form eines Schutzrohrs 12 mit einem entsprechenden Innengewinde 40 aufgeschraubt. Fig. 2 zeigt das Schutzrohr 12 in der geschlossenen Stellung, in welcher es die Kontaktbahnen 30, 31, 32, 33 und 34 verdeckt und so gegen einen Kontakt von außen abschirmt. Gewinde 41 und der Steckkörper 11 sind teilweise in einem Gehäuse 13 untergebracht, aus welchem der Steckkörper 11 mit den Kontaktbahnen 30, 31, 32, 33 und 34 herausragt. Optional ist die Abdeckung 12 mit einem Außengewinde versehen, mit dem es in ein Gehäuse mit Innengewinde eingeschraubt ist, so dass die Abdeckung 12 in das Gehäuse verfahrbar ist. Auch andere Mechanismen zur Bewegung und Führung der Abdeckung 12 können vorgesehen sein. An external thread 41 is also formed in an area of the plug-in body 11. A cover in the form of a protective tube 12 with a corresponding internal thread 40 is screwed onto this external thread 41. Fig. 2 shows the protective tube 12 in the closed position, in which it covers the contact tracks 30, 31, 32, 33 and 34 and thus shields them against contact from outside. Thread 41 and the plug-in body 11 are partially accommodated in a housing 13, from which the plug-in body 11 with the contact tracks 30, 31, 32, 33 and 34 protrudes. Optionally, the cover 12 is provided with an external thread with which it is screwed into a housing with an internal thread, so that the cover 12 can be moved into the housing. Other mechanisms for moving and guiding the cover 12 can also be provided.
Das Schutzrohr 12 kann durch einen Stellmotor in eine offene Stellung gedreht bzw. geschoben werden. Fig. 4 gibt diesen Vorgang durch zwei Pfeile in Richtung Gehäuse 13 wieder. Der Stellmotor dreht das Stützrohr 12 auf dem Außengewinde 41, so dass es in Richtung Gehäuse 13 verschoben wird und so die Kontaktbahnen 30, 31, 32, 33 und 34 freigibt. Eine Ladebuchse 20, wie sie der schematischen Darstellung der Fig. 3 zu entnehmen ist, kann nun über den Steckkörper 11 des Ladesteckers 10 geschoben werden. Hierzu weist die Ladebuchse 20 im Wesentlichen einen hohlzylindrischen Buchsenkörper 21 auf, auf dessen Innenseite mehrere Kontakte angeordnet sind. Diese Kontakte sind in der Fig. 3 vereinfacht als ringförmige Kontaktflächen 50, 51, 52, 53 und 54 dargestellt. Fig. 5 zeigt die aufgeschobene Ladebuchse 20, wobei die außen liegenden Kontaktbahnen des Ladesteckers die innen liegenden Kontaktbahnen der Ladebuchse kontaktieren. The protective tube 12 can be rotated or pushed into an open position by a servomotor. Fig. 4 shows this process with two arrows in the direction of housing 13. The servomotor rotates the support tube 12 on the external thread 41 so that it is displaced towards the housing 13 and thus releases the contact tracks 30, 31, 32, 33 and 34. A charging socket 20, as can be seen from the schematic representation in FIG. 3, can now be pushed over the plug body 11 of the charging plug 10. For this purpose, the charging socket 20 essentially has a hollow cylindrical socket body 21, on the inside of which several contacts are arranged. These contacts are shown in simplified form in FIG. 3 as annular contact surfaces 50, 51, 52, 53 and 54. Fig. 5 shows the pushed-on charging socket 20, with the external contact tracks of the charging plug contacting the internal contact tracks of the charging socket.
Insbesondere werden hierbei Spannkontakte verwendet, die Kontaktflächen der Ladebuchse 20 unter Druck in Kontakt mit den äußeren Kontaktbahnen des Ladesteckers 10 bringen können. Die Spannkontakte können beispielsweise nach dem Kniehebelprinzip arbeiten oder anderweitig angetrieben werden. Dies erfolgt vorzugsweise mit wenigstens einem Motor. Die Kontaktbahnen 30, 31, 32, 33 des Ladesteckers 10 werden dann von den Kontaktflächen 50, 51, 52, 53 der Ladebuchse 20 umspannt, wobei je eine Kontaktfläche der Ladebuchse eine Kontaktbahn des Ladesteckers umspannt. Fig. 6 zeigt schematisch eine Ladebuchse mit einem Buchsenkörper 21, welcher mehrere (hier fünf) ringförmige Spannkontakte aufweist, die exemplarisch einmalig mit der Bezugsziffer 91 gekennzeichnet sind. Diese Spannkontakte 91 können mittels eines Motors 93 geschlossen und geöffnet werden, d.h. sie werden zusammengezogen, um die Kontaktbahnen des Ladesteckers 10 großflächig zu kontaktieren und einen elektrischen Kontakt zwischen der Ladebuchse 20 und dem Ladestecker 10 herzustellen. Sie bewegen sich nach außen, um diesen Kontakt wieder freizugeben und den elektrischen Kontakt zu trennen, so dass der Ladestecker 10 aus der Ladebuchse 20 entfernt werden kann. Die Fig. 6 zeigt auch schematisch einen weiteren Motor 90, mit welchem sich die Abdeckung 12 bewegen lässt, so dass sie die Kontaktbahnen des Ladesteckers 10 freigibt. Dieser Motor 90 kann optional auch dazu genutzt werden, um die Buchse 20 auf den Ladestecker 10 zu ziehen. In particular, clamping contacts are used here, which can bring the contact surfaces of the charging socket 20 into contact with the outer contact tracks of the charging plug 10 under pressure. The clamping contacts can, for example, work according to the toggle lever principle or be driven in another way. This is preferably done with at least one motor. The contact tracks 30, 31, 32, 33 of the charging plug 10 are then spanned by the contact surfaces 50, 51, 52, 53 of the charging socket 20, with each contact surface of the charging socket spanning a contact track of the charging plug. Fig. 6 shows schematically a charging socket with a socket body 21, which has several (here five) annular clamping contacts, which are uniquely marked with the reference number 91 as an example. These clamping contacts 91 can be closed and opened by means of a motor 93, that is, they are pulled together in order to contact the contact tracks of the charging plug 10 over a large area and to establish electrical contact between the charging socket 20 and the charging plug 10. They move outwards to release this contact again and to separate the electrical contact so that the charging plug 10 can be removed from the charging socket 20. 6 also shows schematically another motor 90, with which the cover 12 can be moved so that it releases the contact tracks of the charging plug 10. This motor 90 can optionally also be used to pull the socket 20 onto the charging plug 10.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ladekabels 60 mit einem Ladestecker 10 und einer Kühlfunktionalität. Innerhalb des Ladekabels 60 sind exemplarisch zwei Einzelleitungen 61 und 62 dargestellt, die bis zu dem Ladestecker 10 verlaufen. Zwischen diesen Einzelleitungen 61, 62 liegt ein Kühlkanal 70, der ebenfalls bis zum Ladestecker 10 verläuft und in diesen mündet. Durch diesen Kühlkanal 70 ist ein Kühlmedium bis zum Ladestecker 10 führbar, wobei diese Vorlaufrichtung mit einem weißen Pfeil gekennzeichnet ist. Fig. 7 shows a schematic representation of a charging cable 60 with a charging plug 10 and cooling functionality. Within the charging cable 60, two individual lines 61 and 62 are shown as examples, which run up to the charging plug 10. Between these individual lines 61, 62 there is a cooling channel 70, which also runs to the charging plug 10 and opens into it. A cooling medium can be guided through this cooling channel 70 to the charging plug 10, this direction of travel being marked with a white arrow.
Der Ladestecker 10 ist an eine Ladebuchse 20 angeschlossen. Diese Verbindung ist in Fig. 7 lediglich schematisch dargestellt und kann auf geeignete Art verwirklicht werden. Von der Ladebuchse 20 des Fahrzeugs führt eine Verbindungsleitung 101 zu einem Energiespeicher 100 des Fahrzeugs. Das Leiten von Ladestrom von der Ladebuchse 20 zum Energiespeicher 100 kann ebenfalls durch mehrere Einzelleitungen erfolgen (nicht dargestellt). Ferner können ebenfalls nicht dargestellte Komponenten wie ein Batteriemanagementsystem (BMS) zwischengeschaltet sein. The charging plug 10 is connected to a charging socket 20. This connection is only shown schematically in FIG. 7 and can be implemented in a suitable manner. A connecting line 101 leads from the charging socket 20 of the vehicle to an energy storage device 100 of the vehicle. The conduction of charging current from the charging socket 20 to the energy storage 100 can also be done through several individual lines (not shown). Furthermore, components that are not shown, such as a battery management system (BMS), can also be interposed.
Beim Laden des Energiespeichers 100 des Fahrzeugs wird Kühlmedium durch den Kühlkanal 70 zum Ladestecker 10 geführt und bei einer ersten Betriebsart durch Ventilmittel 82 des Ladesteckers 10 in das Ladekabel 60 zurückgeführt. Diese Rückführung ist in Fig. 7 durch gebogene Pfeile dargestellt. Je nach Ventilart verläuft der Strom des Kühlmediums entsprechend innerhalb der Ventilmittel 82. Zur Ladebuchse 20 hin ist der Ladestecker 10 bei dieser Betriebsart geschlossen, so dass das Kühlmedium nur innerhalb des Ladekabels 70 und der Ladestation im Kreislauf geführt wird, wobei es den Ladestecker 10 und das Ladekabel 70 kühlt. Dabei strömt das Kühlmedium nach der Rückführung im Ladestecker 10 vorzugsweise um die Einzelleitungen 61, 62 herum, was in Fig. 7 durch mehrere geschwungene Pfeile dargestellt ist. Das Kühlmedium umströmt die Einzelleitungen 61, 62, wozu zwischen den Einzelleitungen 61, 62 ausreichend Raum vorhanden ist. When charging the energy storage device 100 of the vehicle, cooling medium is guided through the cooling channel 70 to the charging plug 10 and, in a first operating mode, is returned to the charging cable 60 through valve means 82 of the charging plug 10. This return is shown in Fig. 7 by curved arrows. Depending on the type of valve, the flow of the cooling medium runs accordingly within the valve means 82. To Charging socket 20, the charging plug 10 is closed in this operating mode, so that the cooling medium is only circulated within the charging cable 70 and the charging station, whereby it cools the charging plug 10 and the charging cable 70. After being returned to the charging plug 10, the cooling medium preferably flows around the individual lines 61, 62, which is shown in FIG. 7 by several curved arrows. The cooling medium flows around the individual lines 61, 62, for which there is sufficient space between the individual lines 61, 62.
Verfügt das Fahrzeug über Mittel zur Kühlung des Energiespeichers 100 oder anderer Komponenten eines Batteriesystems eines Fahrzeugs, kann an der Ladebuchse 20 eine Kühlzuleitung 104 vorgesehen sein. Diese Kühlzuleitung 104 kann im Bereich der Verbindungsleitung 101 verlaufen, sie kann aber auch innerhalb des Fahrzeugs von der Ladebuchse 20 abzweigen. In jedem Fall führt die Kühlzuleitung 104 zum Energiespeicher 100 oder einer anderen Komponente des Fahrzeugs und kann zur Zuleitung von Kühlmedium eingesetzt werden. Die Kühlzuleitung 104 kann hierzu durch eine entsprechende Ausformung der Ventilmittel 82 und 83 mit dem Kühlkanal 70 des Ladekabels 60 verbunden werden. Dabei können die Funktionalitäten der Ventilmittel 82 und 83 auch in einem einzelnen Gesamtventilmittel realisiert sein If the vehicle has means for cooling the energy storage 100 or other components of a battery system of a vehicle, a cooling supply line 104 can be provided at the charging socket 20. This cooling supply line 104 can run in the area of the connecting line 101, but it can also branch off from the charging socket 20 within the vehicle. In any case, the cooling supply line 104 leads to the energy storage 100 or another component of the vehicle and can be used to supply cooling medium. For this purpose, the cooling supply line 104 can be connected to the cooling channel 70 of the charging cable 60 by appropriately shaping the valve means 82 and 83. The functionalities of the valve means 82 and 83 can also be implemented in a single overall valve means
Die Ventilmittel 83 der Ladebuchse 20 des Fahrzeugs stehen beispielsweise über eine Kommunikationsverbindung 103 in Verbindung mit einer Steuereinheit 102 des Fahrzeugs. Über diese Steuereinheit 102 kann das Fahrzeug bei Bedarf die Ventilmittel 83 öffnen und schließen. Dabei steht die Steuereinheit über die Kommunikationsverbindung 103 auch in Verbindung mit den Ventilmitteln 82 des Ladesteckers 10 bzw. mit mechanischen Mitteln, mit denen die Ventilmittel 82 angesteuert werden können. Alternativ erfolgt eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation, wobei die Ladestation Befehle zum Öffnen oder Schließen an die Ventilmittel 82, 83 übermittelt. The valve means 83 of the charging socket 20 of the vehicle are connected to a control unit 102 of the vehicle, for example via a communication connection 103. Via this control unit 102, the vehicle can open and close the valve means 83 if necessary. The control unit is also connected via the communication connection 103 to the valve means 82 of the charging plug 10 or to mechanical means with which the valve means 82 can be controlled. Alternatively, communication takes place between the vehicle and the charging station, with the charging station transmitting opening or closing commands to the valve means 82, 83.
Hat das Fahrzeug Bedarf für eine Kühlung, steuert es über die Steuereinheit 102 die Ventilmittel 82 und 83 so an, dass das Kühlmedium aus dem Kühlkanal 70 des Ladekabels 60 nicht sofort innerhalb des Ladesteckers 10 zurückgeführt wird, sondern vorher in die Kühlzuleitung 104 zum Fahrzeug fließt. Fig. 8 zeigt diese Betriebsart, indem der Vorlauf des Kühlmediums durch Ladestecker 10 und Ladebuchse 20 mit einem durchgehenden weißen Pfeil gekennzeichnet ist. Nach Kühlung beispielsweise des Energiespeichers 100 wird das erwärmte Kühlmedium (schwarze Pfeile) durch die Verbindungsleitung 101 zurück zu Ladebuchse 20 und Ladestecker 10 geführt. Die Ventilmittel 82 und 83 sind entsprechend so angesteuert, dass das erwärmte Kühlmedium hindurchtreten und durch das Ladekabel 60 zur Ladestation geführt wird. Dabei umströmt es die Einzelleitungen 61, 62 wie in der Betriebsart der Fig. 7. An der Ladestation wird das erwärmte Kühlmedium gekühlt und kann erneut dem Kühlkanal 70 zugeführt werden. Am Ende des Ladevorgangs verschließt die Steuereinheit 102 durch die Ventilmittel 83 den Zulauf zur Kühlzuleitung 104, so dass kein weiteres Kühlmedium in Richtung Energiespeicher 100 strömen kann. If the vehicle needs cooling, it controls the valve means 82 and 83 via the control unit 102 so that the cooling medium from the cooling channel 70 of the charging cable 60 is not immediately returned within the charging plug 10, but first flows into the cooling supply line 104 to the vehicle . Fig. 8 shows this operating mode, in which the flow of the cooling medium through charging plugs 10 and Charging socket 20 is marked with a solid white arrow. After cooling, for example, the energy storage device 100, the heated cooling medium (black arrows) is led back through the connecting line 101 to the charging socket 20 and charging plug 10. The valve means 82 and 83 are correspondingly controlled in such a way that the heated cooling medium passes through and is guided to the charging station through the charging cable 60. It flows around the individual lines 61, 62 as in the operating mode of FIG. 7. At the charging station, the heated cooling medium is cooled and can be fed to the cooling channel 70 again. At the end of the charging process, the control unit 102 closes the inlet to the cooling supply line 104 through the valve means 83, so that no further cooling medium can flow towards the energy storage 100.
Fig. 9 zeigt eine Ausgestaltung eines Ladesteckers 10' gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer dreidimensionalen Ansicht, während Fig. 10 diesen Ladestecker 10' in einer Aufsicht zeigt. Fig. 11 zeigt eine mögliche Ladebuchse 20' und Fig. 12 das Zusammenwirken von Ladebuchse 20' und Ladestecker 10'. Fig. 9 shows an embodiment of a charging plug 10' according to the present disclosure in a three-dimensional view, while Fig. 10 shows this charging plug 10' in a top view. Fig. 11 shows a possible charging socket 20' and Fig. 12 shows the interaction of charging socket 20' and charging plug 10'.
Der Ladestecker 10' hat z.B. die Form einer Pistole mit einem Griff 15 zum Halten des Ladesteckers 10', wobei ein abgewinkeltes Gehäuse mit einem Ladekabel 60 verbunden ist. An der Frontseite des Ladesteckers 10' befindet sich ein im Wesentlichen zylinderförmiger Steckkörper, auf dessen Außenseite zwei ringförmige Kontaktbahnen 30 und 31 vorgesehen sind. Diese Kontaktbahnen 30, 31 sind axial zueinander beabstandet und gegeneinander isoliert. Auf der Stirnseite des Steckkörpers befinden sich mehrere ringförmige Steuerkontakte, die konzentrisch angeordnet sind. Von den vier Steuerkontakten ist exemplarisch ein außenliegender Steuerkontakt mit der Bezugsziffer 35 gekennzeichnet. Im Zentrum der Stirnseite des Steckerkörpers befindet sich ein Anschlussadapter 71 für den optionalen Austausch eines Kühlmediums mit einem Fahrzeug. The charging plug 10' has, for example, the shape of a pistol with a handle 15 for holding the charging plug 10', with an angled housing being connected to a charging cable 60. On the front of the charging plug 10' there is a substantially cylindrical plug-in body, on the outside of which two annular contact tracks 30 and 31 are provided. These contact tracks 30, 31 are axially spaced from one another and insulated from one another. On the front side of the plug-in body there are several ring-shaped control contacts that are arranged concentrically. Of the four control contacts, an external control contact is marked with reference number 35 as an example. In the center of the end face of the plug body there is a connection adapter 71 for the optional exchange of a cooling medium with a vehicle.
Die Aufsicht der Fig. 10 zeigt den Ladestecker 10' mit einer Abdeckung über den Kontaktbahnen. Diese Abdeckung ist als Schutzrohr 12 ausgebildet, welches sich koaxial über den Steckkörper des Ladesteckers erstreckt. In diesem Zustand sind die Kontaktbahnen von dem Schutzrohr 12 abgedeckt und somit sicher gegen unbeabsichtigten Kontakt. Wird die Abdeckung 12 Richtung Steckergehäuse verfahren, gibt sie die Kontaktbahnen frei, so dass sie mit den entsprechenden Kontakten einer Ladebuchse elektrisch kontaktiert werden können. Fig. 11 zeigt eine Ausgestaltung einer Ladebuchse 20', in welcher ein solcher Ladestecker 10' eingeschoben werden könnte. Die Ladebuchse 20' weist einen Buchsenkörper 21 auf, in welchem der zylindrische Steckkörper des Ladesteckers 10' koaxial aufgenommen werden kann. Auf der Innenseite dieses Buchsenkörpers 21 befinden sich zwei ringförmige Kontaktflächen 50, 51 (nicht dargestellt), die dabei die ringförmigen Kontaktbahnen des Ladesteckers 10' kontaktieren. Gleichzeitig kontaktieren die frontseitigen Steuerkontakte 35 des Ladesteckers 10' entsprechend angeordnete Steuerkontakte 55 in der Ladebuchse 20'. Folglich sind diese Steuerkontakte 55 ebenfalls ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet. In der Mitte der Ladebuchse 20' sind ferner Mittel zur Verbindung mit dem Anschlussadapter 71 des Ladesteckers 10' vorgesehen, wobei diese Mittel in den Figuren lediglich schematisch angedeutet sind und in geeigneter Form ausgebildet sein können. Sie werden daher allgemein als Anschluss 59 bezeichnet. The top view of FIG. 10 shows the charging plug 10' with a cover over the contact tracks. This cover is designed as a protective tube 12, which extends coaxially over the plug body of the charging plug. In this state, the contact tracks are covered by the protective tube 12 and are therefore safe against unintentional contact. If the cover 12 is moved towards the plug housing, it releases the contact tracks so that they can be electrically contacted with the corresponding contacts of a charging socket. Fig. 11 shows an embodiment of a charging socket 20', into which such a charging plug 10' could be inserted. The charging socket 20' has a socket body 21 in which the cylindrical plug body of the charging plug 10' can be received coaxially. On the inside of this socket body 21 there are two annular contact surfaces 50, 51 (not shown), which contact the annular contact tracks of the charging plug 10 '. At the same time, the front control contacts 35 of the charging plug 10' contact correspondingly arranged control contacts 55 in the charging socket 20'. Consequently, these control contacts 55 are also ring-shaped and arranged concentrically to one another. In the middle of the charging socket 20 ', means for connecting to the connection adapter 71 of the charging plug 10' are also provided, these means being only indicated schematically in the figures and can be designed in a suitable form. They are therefore commonly referred to as port 59.
Bei den Kontaktflächen der Ladebuchse 20' handelt es sich vorzugsweise um Spannkontakte, die mit erhöhter Kraft an die außen liegenden Kontaktbahnen des Ladesteckers 10' anpressbar sind. Dies kann durch verschiedene Mechanismen erfolgen, wobei in der Ausgestaltung der Fig. 11 beispielhaft ein Kniehebelspanner 22 gewählt ist. Über die Ansteuerung des Kniehebelspanners 22 werden die ringförmigen Kontaktflächen der Ladebuchse 20' zusammengezogen, um von außen mit einem gewissen Anpressdruck auf die Kontaktbahnen des Ladesteckers 10' zu drücken. In diesem Zustand ist eine sichere elektrische Kontaktierung über eine große Fläche gewährleistet. Soll der Ladestecker 10' nach dem erfolgreichen Laden wieder aus der Ladebuchse 20' entfernt werden, werden die Kontaktflächen der Ladebuchse 20' über eine Ansteuerung des Kniehebelspanners 22 nach außen bewegt und der Anpressdruck so aufgehoben. Der Ladestecker 10' kann dann wieder herausgezogen werden. Fig. 12 zeigt einen Ladestecker 10' beim Einschieben in eine Ladebuchse 20'. The contact surfaces of the charging socket 20' are preferably clamping contacts which can be pressed with increased force onto the external contact tracks of the charging plug 10'. This can be done by various mechanisms, with a toggle lever tensioner 22 being selected as an example in the embodiment of FIG. 11. By controlling the toggle lever tensioner 22, the annular contact surfaces of the charging socket 20' are pulled together in order to press the contact tracks of the charging plug 10' from the outside with a certain contact pressure. In this state, secure electrical contact is guaranteed over a large area. If the charging plug 10' is to be removed from the charging socket 20' after successful charging, the contact surfaces of the charging socket 20' are moved outwards by controlling the toggle lever tensioner 22 and the contact pressure is thus canceled. The charging plug 10' can then be pulled out again. Fig. 12 shows a charging plug 10' being inserted into a charging socket 20'.
In den bisherigen Ausgestaltungen der Figuren wurden die ringförmigen Kontakte des Ladesteckers und der zugehörigen Ladebuchse lediglich schematisch anhand ihrer prinzipiellen Funktion erläutert. Das Gleiche gilt für eine mögliche Kühlung des Ladesteckers und optional eines angeschlossenen Fahrzeugs. Im Folgenden werden mögliche Ausgestaltungen dieser Komponenten gezeigt, deren Einzelmerkmale frei miteinander kombiniert werden können. Fig. 13 zeigt beispielsweise eine dreidimensionale Ansicht eines zylinderförmigen Steckkörpers eines Ladesteckers mit drei äußeren, ringförmigen Kontaktbahnen 30, 31 und 32. Diese werden gegeneinander isoliert durch drei scheibenförmige Isolatoren 56, 57 und 58. Fig. 14 zeigt dies in einer Seitenansicht. Bei dem vorderen Kontaktring 30 handelt es sich beispielsweise um einen Kontaktring für einen Schutzleiterkontakt. Ein solcher Schutzleiter ist in der Fig. 13 mit der Bezugsziffer 65 versehen. Der Kontaktring 31 ist z.B. für einen DC+ Pol und der Kontaktring 32 für einen DC- Pol ausgebildet. In the previous embodiments of the figures, the ring-shaped contacts of the charging plug and the associated charging socket were only explained schematically based on their basic function. The same applies to possible cooling of the charging plug and optionally a connected vehicle. Possible configurations of these components are shown below, the individual features of which can be freely combined with one another. Fig. 13 shows, for example, a three-dimensional view of a cylindrical plug body of a charging plug with three outer, annular contact tracks 30, 31 and 32. These are insulated from one another by three disk-shaped insulators 56, 57 and 58. Fig. 14 shows this in a side view. The front contact ring 30 is, for example, a contact ring for a protective conductor contact. Such a protective conductor is provided with the reference number 65 in FIG. The contact ring 31 is designed, for example, for a DC+ pole and the contact ring 32 for a DC pole.
An der Stirnseite des zylindrischen Steckkörpers befinden sich mehrere ringförmige Steuerkontakte35, die konzentrisch angeordnet sind. In der Mitte dieser Steuerkontakte 35 ist ein Anschlussadapter 71 vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Steckkörpers werden mehrere Anschlussleitungen zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktringe herausgeführt. Von diesen Anschlussleitungen sind zwei Leitungen mit den Bezugsziffern 67 und 68 gekennzeichnet, währen ein mittleren Schutzleiter mit 65 bezeichnet ist. On the front side of the cylindrical plug-in body there are several ring-shaped control contacts35, which are arranged concentrically. A connection adapter 71 is provided in the middle of these control contacts 35. On the opposite side of the plug-in body, several connecting cables for electrical contacting of the contact rings are led out. Of these connection lines, two lines are marked with the reference numbers 67 and 68, while a middle protective conductor is designated 65.
Fig. 15 zeigt einem Teilausschnitt von 45°. Daraus wird ersichtlich, dass die Isolatoren 56, 57 und 58 scheibenförmig ausgebildet sind, wobei diverse Anschlussleitungen durch Öffnungen in diesen Scheiben geführt sind, von denen zwei Anschlussleitungen erneut beispielhaft mit den Bezugsziffern 67 und 68 versehen sind. Ferner wird der Schutzleiter 65 durch die Isolatoren geführt. Darüber hinaus befinden sich im Inneren des Ladesteckers Ventilmittel 82 zum Führen eines Kühlmediums durch den Ladestecker und optional in ein Fahrzeug über den Anschlussadapter 71. Die Ventilmittel 82 sind in dieser Ausgestaltung von einer Keramikhülse 66 umgeben, welche einen thermisch leitenden Kontakt zwischen den Kontaktringen des Ladesteckers und einem Kühlmedium herstellt. Zwischen der Keramikhülse 66 und den Ventilmitteln 82 können weitere Rohre bzw. Hülsen angeordnet sein. Fig. 15 shows a partial section of 45°. It can be seen from this that the insulators 56, 57 and 58 are disc-shaped, with various connecting lines being guided through openings in these discs, two of which are again provided with the reference numbers 67 and 68 as an example. Furthermore, the protective conductor 65 is guided through the insulators. In addition, there are valve means 82 inside the charging plug for guiding a cooling medium through the charging plug and optionally into a vehicle via the connection adapter 71. In this embodiment, the valve means 82 are surrounded by a ceramic sleeve 66, which provides thermally conductive contact between the contact rings of the charging plug and a cooling medium. Additional tubes or sleeves can be arranged between the ceramic sleeve 66 and the valve means 82.
Fig. 16 zeigt zwei Kontaktringe 51 und 52 einer Ladebuchse isoliert ohne die übrigen Komponenten der Ladebuchse. Der Kontaktring 51 ist an Anschlussleitungen 63 angeschlossen, während der Kontaktring 52 an Anschlussleitungen 64 angeschlossen ist. Dabei besteht jeder Kontaktring aus mehreren Segmenten, die kreisförmig zu einem Ring angeordnet sind. In der Ausgestaltung dieser Figur handelt es sich beispielsweise um jeweils drei Segmente pro Kontaktring. Jedes Segment verfügt über zwei Anschlussleitungen. Die einzelnen Segmente sind untereinander radial beweglich, so dass der Innendurchmesser des von den Segmenten eingeschlossenen Kreises variiert werden kann. Dies kann beispielsweise durch Spannmittel in der Form von Schellen realisiert sein, welche die Segmente wenigstens umgeben. Diese Schellen können zugezogen werden, um die Segmente radial nach innen zu bewegen. Werden die Schellen hingegen geweitet, bewegen sich die Segmente nach außen. Für die Betätigung der Schellen können verschiedene Antriebsmittel verwendet werden. Ferner können auch hierbei andere Arten von Mechanismen verwendet werden, mit welchen sich die radiale Position des Ringsegmente verändern lässt. Fig. 16 shows two contact rings 51 and 52 of a charging socket in isolation without the other components of the charging socket. The contact ring 51 is connected to connecting lines 63, while the contact ring 52 is connected to connecting lines 64. Each contact ring consists of several segments that are arranged in a circle to form a ring. In the design of this figure acts For example, there are three segments per contact ring. Each segment has two connecting cables. The individual segments are radially movable among themselves, so that the inner diameter of the circle enclosed by the segments can be varied. This can be realized, for example, by clamping means in the form of clamps, which at least surround the segments. These clamps can be tightened to move the segments radially inward. However, if the clamps are widened, the segments move outwards. Various drive means can be used to operate the clamps. Furthermore, other types of mechanisms can also be used here, with which the radial position of the ring segments can be changed.
Werden die kreisförmig angeordneten Segmente nach innen bewegt, kontaktieren sie die außen liegenden Kontaktringe eines Ladesteckers. Über die Schellen kann ein definierter Anpressdruck aufrechterhalten werden, bis der Ladestecker wieder aus der Ladebuchse gezogen werden soll. Dann werden die Schellen gelöst und die Segmente der Kontaktringe 30 und 31 bewegen sich so weit radial nach außen, dass der Ladestecker herausgezogen werden kann. If the circularly arranged segments are moved inwards, they contact the external contact rings of a charging plug. A defined contact pressure can be maintained using the clamps until the charging plug is to be pulled out of the charging socket again. Then the clamps are released and the segments of the contact rings 30 and 31 move radially outwards to such an extent that the charging plug can be pulled out.
Diese Vorgänge werden anhand der schematischen Figuren 17 bis 19 nochmals erläutert. Fig. 17 zeigt dabei die Position von zwei äußeren Kontaktringen 51 und 52 einer Ladebuchse gegenüber zwei inneren Kontaktringen 30 und 31 eines Ladesteckers, nachdem der Ladestecker in die Ladebuchse eingeführt wurde. Hierfür besteht ein geringfügiger Spalt zwischen den äußeren und inneren Kontaktringen, dessen Dimensionen in Fig. 17 jedoch lediglich der Veranschaulichung des Funktionsprinzips dienen. Für eine elektrische Kontaktierung der äußeren Kontaktringe 51, 52 mit den inneren Kontaktringen 30, 31 werden die einzelnen Segmente der äußeren Kontaktringe radial nach innen bewegt, bis sie unter einem definierten Anpressdruck an den inneren Kontaktringen des Ladesteckers anliegen. Dieser Zustand ist in Fig. 18 gezeigt. Fig. 19 zeigt diesen Zustand in einem schematischen Querschnitt, welchem die drei Ringsegmente 50', 50" und 50" des äußeren Kontaktrings 51 zu entnehmen sind. Auf diese Ringsegmente wird von außen mit einem geeigneten Mechanismus ein Druck erzeugt, welcher die Ringsegmente gegen den inneren Kontaktring 30 drückt. Diese Druckrichtung ist in Fig. 19 schematisch mit drei Pfeilen gekennzeichnet. Die Funktion einer möglichen Ausgestaltung einer Kühleinrichtung innerhalb des Ladesteckers wird anhand der Figuren 20 und 21 erläutert. Fig. 20 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine Kühleinrichtung mit Ventilmitteln 82, welche in dem dargestellten Zustand einen Zufluss und Rückfluss von Kühlmittel durch den Ladestecker erlauben. Zusätzlich ist der Zulauf zu einem Fahrzeug geöffnet. Hierzu weisen die Ventilmittel 82 ein Steuerelement 89 auf, das so angesteuert und axial bewegt werden kann, dass der Zulauf zu einem Fahrzeug gesperrt ist. Fig. 21 zeigt in einer dreidimensionalen Ansicht mit einem Teilschnitt die Ventilmittel 82 in diesem Zustand, in welchem Kühlmittel zu dem Ladestecker und durch den Ladestecker hindurch zu einem Fahrzeug geführt wird. Die Ventilmittel 82 werden dabei von einem Kühlmittelzulauf 78 gespeist, wobei das darin geführte Kühlmittel dem Ladestecker durch einen innerhalb des Ladekabels verlaufenden Kühlkanal zugeführt wird. Dieser Kühlmittelzufluss ist mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt. These processes are explained again using the schematic figures 17 to 19. Fig. 17 shows the position of two outer contact rings 51 and 52 of a charging socket relative to two inner contact rings 30 and 31 of a charging plug after the charging plug has been inserted into the charging socket. For this purpose, there is a slight gap between the outer and inner contact rings, the dimensions of which in FIG. 17 only serve to illustrate the functional principle. For electrical contacting of the outer contact rings 51, 52 with the inner contact rings 30, 31, the individual segments of the outer contact rings are moved radially inwards until they rest against the inner contact rings of the charging plug under a defined contact pressure. This condition is shown in Fig. 18. Fig. 19 shows this state in a schematic cross section, from which the three ring segments 50 ', 50 "and 50" of the outer contact ring 51 can be seen. Pressure is generated on these ring segments from the outside using a suitable mechanism, which presses the ring segments against the inner contact ring 30. This printing direction is marked schematically in FIG. 19 with three arrows. The function of a possible embodiment of a cooling device within the charging plug is explained using Figures 20 and 21. Fig. 20 shows a schematic longitudinal section of a cooling device with valve means 82, which in the state shown allow an inflow and backflow of coolant through the charging plug. In addition, access to a vehicle is open. For this purpose, the valve means 82 have a control element 89, which can be controlled and moved axially in such a way that the inlet to a vehicle is blocked. 21 shows a three-dimensional view with a partial section of the valve means 82 in this state in which coolant is led to the charging plug and through the charging plug to a vehicle. The valve means 82 are fed by a coolant inlet 78, the coolant guided therein being fed to the charging plug through a cooling channel running within the charging cable. This coolant inflow is shown with a dashed arrow.
Ferner sind die Ventilmittel 82 koaxial von einer Wärmeübertragungshülse 66, z.B. einer Keramikhülse umgeben, wobei sich zwischen den Ventilmitteln 82 und dieser Keramikhülse 66 ein umlaufender Spalt bildet, der einen Kühlkanal 84 bildet. Die Keramikhülse 66 ist beispielsweise aus Aluminiumoxid gebildet. Sie hat vorzugsweise über ihre Außenseite direkten thermisch leitenden Kontakt zu den Kontaktringen 31, 32 des Ladesteckers. Insbesondere ist zwischen Keramikhülse 66 und den Kontaktringen 31, 32 eine Presspassung vorhanden. Soll lediglich der Ladestecker mit seinen Kontakten gekühlt werden, wird das zugeführte Kühlmittel innerhalb der Ventilmittel 82 umgelenkt und fließt innerhalb des Kühlkanals 84 zurück in das Ladekabel. Dieser Rückfluss ist mit weißen Pfeilen dargestellt und erfolgt durch eine oder mehrere umlaufende Öffnungen, welche die Ventilmittel 82 zwischen dem Kühlmittelzulauf 78 und dem Kühlkanal 84 freigeben. Dabei strömt das Kühlmittel entlang der Keramikhülse 66 und durch den thermisch leitenden Kontakt erfolgt eine Kühlung der Kontaktringe 31, 32, bei welcher das Kühlmittel Wärme aufnimmt und abführt. Das Steuerelement 89 kann so axial bewegt, dass dabei der Zulauf zum Fahrzeug gesperrt ist (nicht dargestellt). Furthermore, the valve means 82 are coaxially surrounded by a heat transfer sleeve 66, for example a ceramic sleeve, with a circumferential gap forming between the valve means 82 and this ceramic sleeve 66, which forms a cooling channel 84. The ceramic sleeve 66 is formed, for example, from aluminum oxide. It preferably has direct thermally conductive contact with the contact rings 31, 32 of the charging plug via its outside. In particular, there is a press fit between the ceramic sleeve 66 and the contact rings 31, 32. If only the charging plug with its contacts is to be cooled, the coolant supplied is diverted within the valve means 82 and flows back into the charging cable within the cooling channel 84. This backflow is shown with white arrows and occurs through one or more circumferential openings, which release the valve means 82 between the coolant inlet 78 and the cooling channel 84. The coolant flows along the ceramic sleeve 66 and the contact rings 31, 32 are cooled by the thermally conductive contact, in which the coolant absorbs and dissipates heat. The control element 89 can be moved axially in such a way that the inlet to the vehicle is blocked (not shown).
Im Zustand der Fig. 20 ist der Zulauf von Kühlmittel zu dem Anschlussadapter 71 jedoch nicht versperrt. Im Inneren des Anschlussadapters 71 liegt ein zentraler Vorlauf 86 zur Führung von Kühlmittel zum Fahrzeug. Dieser Vorlauf 86 ist koaxial umgeben von einem Rücklauf 85 zur Führung von Kühlmittel vom Fahrzeug zum Ladestecker. Dieser Rücklauf 85 teilt sich beispielsweise in wenigstens zwei Teilkanäle auf. An der Frontseite des Anschlussadapters 71 befindet sich eine schräge Dichtfläche 88, an weicher eine Dichtkonus 87 der Ventilmittel 82 dichtend zur Anlage bringbar ist, wodurch der Durchfluss von Kühlmittel gesperrt wird. Innerhalb der Ventilmittel 82 können weitere Dichtflächen dieser Art vorhanden sein, um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten. In the state of FIG. 20, however, the inflow of coolant to the connection adapter 71 is not blocked. Inside the connection adapter 71 there is a central flow 86 for guiding coolant to the vehicle. This flow 86 is coaxially surrounded by a return 85 for guiding coolant from the vehicle to the charging plug. This return line 85 is divided, for example, into at least two Partial channels. On the front of the connection adapter 71 there is an inclined sealing surface 88, against which a sealing cone 87 of the valve means 82 can be brought into sealing contact, whereby the flow of coolant is blocked. Additional sealing surfaces of this type can be present within the valve means 82 to ensure a secure seal.
Der Fig. 21 ist ein Zustand der Ventilmittel 82 zu entnehmen, bei welchem nach wie vor Kühlmittel aus dem Kühlmittelzulauf 78 in den Kühlkanal 84 innerhalb der Keramikhülse 66 strömen kann. Zusätzlich ist der Dichtkonus 87 jedoch zurückgezogen, so dass er den Durchfluss zwischen Dichtkonus 87 und Dichtfläche 88 freigibt. Kühlmittel kann durch den Vorlauf 86 aus dem Anschlussadapter 71 austreten und dem Fahrzeug zugeführt werden. Dieser Zufluss ist mit einem gepunkteten Pfeil dargestellt. Nachdem das Kühlmittel innerhalb des Fahrzeugs zur Kühlung beispielsweise einer Traktionsbatterie eingesetzt wurde, strömt es zurück durch den Rücklauf 85. Dort wird es umgelenkt in den Rücklaufstrom, welcher im Kühlkanal 84 durch die Keramikhülse strömt. Mechanische Komponenten der Ventilmittel 82 wie das Steuerelement 89 werden entsprechend angesteuert. 21 shows a state of the valve means 82 in which coolant can still flow from the coolant inlet 78 into the cooling channel 84 within the ceramic sleeve 66. In addition, however, the sealing cone 87 is retracted so that it releases the flow between the sealing cone 87 and the sealing surface 88. Coolant can emerge from the connection adapter 71 through the flow 86 and be supplied to the vehicle. This tributary is shown with a dotted arrow. After the coolant has been used within the vehicle to cool a traction battery, for example, it flows back through the return line 85. There it is diverted into the return stream, which flows through the ceramic sleeve in the cooling channel 84. Mechanical components of the valve means 82 such as the control element 89 are activated accordingly.
Fig. 22 zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines Kühleinsatzes 72, der im Übergang zwischen Ladekabel und Ladestecker montiert und damit eingesetzt werden kann. Er dient zur Zuführung von Kühlmittel zu den Ventilmitteln des Ladesteckers und zur Rückführung von Kühlmittel von dem Ladestecker zurück ins Ladekabel. Hierzu ist eine kreisrunde Dichtplatte 73 vorgesehen, welche eine zentrale Öffnung aufweist, an die ein Kühlrohr 74 angeschlossen ist. Dieses Kühlrohr 74 weist optional eine Abwinkelung 75 auf, wenn es z.B.an die abgewinkelte Form eines Ladesteckers angepasst ist. Alternativ ist keine Abwinkelung vorhanden, sondern das Kühlrohr 74 ist gerade ausgeführt. Die Dichtplatte 73 hat eine ausreichende Dicke, so dass an ihrem Umfang eine umlaufende Dichtfläche 76 vorhanden ist. Der Kabelmantel des Ladekabels wird auf diese Dichtplatte 73 aufgezogen und die Dichtfläche 76 gegenüber dem Kabelmantel abgedichtet. Fig. 22 shows a possible embodiment of a cooling insert 72, which can be mounted and thus used in the transition between the charging cable and charging plug. It is used to supply coolant to the valve means of the charging plug and to return coolant from the charging plug back into the charging cable. For this purpose, a circular sealing plate 73 is provided, which has a central opening to which a cooling pipe 74 is connected. This cooling tube 74 optionally has an angle 75 if it is adapted to the angled shape of a charging plug, for example. Alternatively, there is no bend, but the cooling pipe 74 is straight. The sealing plate 73 has a sufficient thickness so that a circumferential sealing surface 76 is present on its circumference. The cable jacket of the charging cable is pulled onto this sealing plate 73 and the sealing surface 76 is sealed against the cable jacket.
Um das Kühlrohr 74 herum sind in der Dichtplatte 73 mehrere Leitungsführungen 77 vorgesehen, durch welche die Anschlussleitungen des Ladesteckers hindurch geführt werden können. Die Leitungen sind hierbei vorzugsweise in die Öffnungen eingeklebt, um eine Dichtigkeit zu gewährleisten. Innerhalb des Kühlrohrs 74 ist eine Kanalstruktur ausgebildet, die insbesondere rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Hierbei ist in der Mitte ein Kanal vorgesehen, der für den Kühlmittelzulauf 78 genutzt wird. Kabelseitig ist ein Kühlkanal zur Zuführung eines Kühlmittels vorgesehen, welcher im Bereich der Dichtplatte 73 in den Kühlmittelzulauf 78 mündet. Der Kühlmittelzulauf 78 führt zu den Ventilmitteln des Ladesteckers und der Rücklauf des Kühlmittels in das Kabel wird über mehrere Kanäle realisiert, welche den Kühlmittelzulauf 78 koaxial umgeben. Von diesen Kanälen ist in Fig. 22 ein Kühlmittelrücklauf exemplarisch mit der Bezugsziffer 79 versehen. Diese Kühlmittelrückläufe 79 münden im Bereich der Dichtplatte 73 in das Ladekabel, wo sie die einzelnen Leitungen innerhalb des Ladekabels umströmen. Around the cooling pipe 74, several cable guides 77 are provided in the sealing plate 73, through which the connecting cables of the charging plug can be routed. The lines are preferably glued into the openings to ensure tightness. A channel structure is formed within the cooling tube 74, which is in particular designed to be rotationally symmetrical is. A channel is provided in the middle, which is used for the coolant inlet 78. A cooling channel for supplying a coolant is provided on the cable side, which opens into the coolant inlet 78 in the area of the sealing plate 73. The coolant inlet 78 leads to the valve means of the charging plug and the return of the coolant into the cable is realized via several channels which coaxially surround the coolant inlet 78. Of these channels, a coolant return is provided with the reference number 79 as an example in FIG. These coolant returns 79 open into the charging cable in the area of the sealing plate 73, where they flow around the individual lines within the charging cable.
Ein Ladekabel kann dabei Leitungen enthalten, die gegeneinander verdrillt bzw. miteinander um eine Seele verseilt sind. Ein solches Ladekabel ist exemplarisch in der Fig. 23 gezeigt. Innerhalb des Kabelmantels 69 sind mehrere Einzelleitungen 61 und 62, sowie ein Schutzleiter 65 miteinander verdrillt. Ferner können auch mehrere Schutzleiter eingesetzt werden, um erhöhten Leistungsanforderungen gerecht zu werden oder ein PE-Kabel reicht aus. Im Zentrum des Ladekabels verläuft ein Kühlkanal 70, durch welchen Kühlmittel zu einem angeschlossenen Ladestecker geführt wird. A charging cable can contain cables that are twisted together or stranded together around a core. Such a charging cable is shown as an example in FIG. 23. Within the cable jacket 69, several individual lines 61 and 62, as well as a protective conductor 65, are twisted together. Furthermore, several protective conductors can be used to meet increased performance requirements or one PE cable is sufficient. A cooling channel 70 runs in the center of the charging cable, through which coolant is led to a connected charging plug.
Ein solcher Dichteinsatz 72 eignet sich vorteilhaft zum Einsatz in einem beschriebenen Ladestecker mit einer entsprechenden Kühleinrichtung. Kühleinrichtung und Ladestecker können jedoch auch anders ausgeführt sein. Auch eine Dichtplatte 73 mit Leitungsdurchführungen 77 kann getrennt von anderen Merkmalen des Dichteinsatzes verwendet werden. Such a sealing insert 72 is advantageously suitable for use in a charging plug described with a corresponding cooling device. However, the cooling device and charging plug can also be designed differently. A sealing plate 73 with line bushings 77 can also be used separately from other features of the sealing insert.
Fig. 24 zeigte eine Ausgestaltung für einen möglichen Spannmechanismus zur Realisierung von Spannkontakten an einer Ladebuchse. Hierbei ist nur die Funktionsweise eines Spannkontaktes gezeigt, wobei mehrere dieser Spannkontakte axial nebeneinander angeordnet sind. Ersichtlich ist, dass ein Kontaktring der Ladebuchse aus sechs Ringsegmenten gebildet ist, von denen beispielhaft ein Ringsegment mit der Bezugsziffer 50' bezeichnet ist. Der einzuführende Ladestecker weist mehrere Kontaktringe auf, von denen beispielhaft drei Kontaktringe 30, 31 und 32 gezeigt sind. Ein vorderer Kontaktring 30 kann als Schutzleiterkontakt genutzt werden. Um den gezeigten Kontaktring der Ladebuchse mit einem dieser Kontaktringe des Ladesteckers elektrisch zu kontaktieren, wird der Ladestecker entsprechend in Position gebracht, d.h. in die Ladebuchse eingeschoben. Die Ringsegmente 50' umgeben einen Kontaktring des Ladesteckers dann ringförmig. Um sie mit dem Kontaktring elektrisch zu kontaktieren, werden die Segmente 50' über wenigstens eine Schelle 93 zugezogen. Hierdurch entsteht ein Anpressdruck auf den Kontaktring des Ladesteckers. Dies erfolgt mit einem Motor 98 und zwei Gewindestangen 99 und 99', die beispielsweise Teil eines Spindelantriebs sind, welcher in Fig. 24 schematisch dargestellt ist. Andere Antriebsarten sind ebenfalls möglich. Soll der Ladestecker wieder entfernt werden, wird die Schelle 93 motorisch geöffnet, wodurch sich die Ringsegmente 50' nach außen bewegen und der Anpressdruck so aufgehoben wird. Fig. 24 showed an embodiment of a possible clamping mechanism for realizing clamping contacts on a charging socket. Only the functionality of one clamping contact is shown here, with several of these clamping contacts being arranged axially next to one another. It can be seen that a contact ring of the charging socket is formed from six ring segments, of which, for example, one ring segment is designated with the reference number 50 '. The charging plug to be inserted has several contact rings, of which three contact rings 30, 31 and 32 are shown as examples. A front contact ring 30 can be used as a protective conductor contact. In order to electrically contact the contact ring shown of the charging socket with one of these contact rings of the charging plug, the charging plug is brought into position accordingly, ie inserted into the charging socket. The Ring segments 50' then surround a contact ring of the charging plug in a ring. In order to make electrical contact with the contact ring, the segments 50 'are pulled together via at least one clamp 93. This creates a contact pressure on the contact ring of the charging plug. This is done with a motor 98 and two threaded rods 99 and 99 ', which are, for example, part of a spindle drive, which is shown schematically in FIG. 24. Other types of drive are also possible. If the charging plug is to be removed again, the clamp 93 is opened by a motor, as a result of which the ring segments 50 'move outwards and the contact pressure is thus eliminated.
Um die Kontaktringe des Ladesteckers gegenüber den Kontaktringen der Ladebuchse zu positionieren, kann wenigstens ein Arretierungselement vorgesehen sein. Fig. 24 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines solchen Arretierelementes an einer Isolatorscheibe 56. Hierzu ist in der Isolatorscheibe 56 eine segmentförmige Aussparung 97 vorgesehen. In dieser Aussparung 97 ist ein Arretiereinsatz 95 angebracht, der in Fig. 24 aus der Aussparung 97 herausgelöst dargestellt ist. Dieser Arretiereinsatz 95 weist ein stiftförmiges (oder kugelförmiges) Arretierelement 96 auf, welches radial in dem Arretiereinsatz 95 gelagert ist. Zur Arretierung des Ladesteckers in einer vorgegebenen Position innerhalb der Ladebuchse, in welcher die Kontaktringe miteinander kontaktiert werden können, wird ein Arretierelement 96 so angesteuert, dass es radial nach außen bewegt wird und in eine entsprechende Aufnahme auf der Innenseite der Ladebuchse eingreift (nicht dargestellt). Auf diese Weise ist der Ladestecker temporär gegen eine axiale Bewegung innerhalb der Ladebuchse gesichert. Für ein Entfernen des Ladesteckers wird das Arretierelement 96 so angesteuert, dass es wieder radial nach innen bewegt wird. Das Arretierelement 96 greift nun nicht mehr in eine Aufnahme der Ladebuchse ein, so dass der Ladestecker in axialer Richtung bewegt werden kann. Beispielsweise können am Umfang einer Isolatorscheibe 56 mehrere solcher Arretiereinrichtungen vorgesehen sein und Fig. 24 zeigt ein zweites stiftförmiges Arretierelement 96. Alternativ sind andere Positionen realisierbar wie z.B. in Fig. 26 gezeigt. Diese Arretiervorrichtung ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen und kann auf jegliche andere Arten ausgeführt sein. Hierbei sind insbesondere der Aufbau der einzelnen Komponenten und die gegebenen Platzverhältnisse zu berücksichtigen. Bei dem in Fig. 24 gezeigten Isolator 58 kann es sich insbesondere um die in Fig. 22 gezeigte Dichtplatte handeln, durch deren Öffnungen mehrere Anschlussleitungen 67, 68 sowie ein zentraler Kühlzulauf geführt sind. In order to position the contact rings of the charging plug relative to the contact rings of the charging socket, at least one locking element can be provided. Fig. 24 shows an exemplary embodiment of such a locking element on an insulator disk 56. For this purpose, a segment-shaped recess 97 is provided in the insulator disk 56. A locking insert 95 is attached to this recess 97 and is shown detached from the recess 97 in FIG. This locking insert 95 has a pin-shaped (or spherical) locking element 96, which is mounted radially in the locking insert 95. To lock the charging plug in a predetermined position within the charging socket, in which the contact rings can be contacted with one another, a locking element 96 is controlled so that it is moved radially outwards and engages in a corresponding receptacle on the inside of the charging socket (not shown). . In this way, the charging plug is temporarily secured against axial movement within the charging socket. To remove the charging plug, the locking element 96 is controlled so that it is moved radially inwards again. The locking element 96 no longer engages in a receptacle of the charging socket, so that the charging plug can be moved in the axial direction. For example, several such locking devices can be provided on the circumference of an insulator disk 56 and FIG. 24 shows a second pin-shaped locking element 96. Alternatively, other positions can be implemented, such as shown in FIG. 26. However, this locking device is only to be understood as an example and can be designed in any other way. In particular, the structure of the individual components and the available space must be taken into account. The insulator 58 shown in FIG. 24 can in particular be the sealing plate shown in FIG. 22, through whose openings several connection lines 67, 68 and a central cooling inlet are guided.
Fig. 25 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Ladesteckers 10". Dieser weist keine gekrümmte Form wie eine Art Pistole oder ein Benzinzapfhahn auf, sondern er ist gerade ausgeführt und hat eine im Wesentlichen zylindrische Form. Ferner weist der Ladestecker 10" einen ringförmigen Griff 15' auf, welcher den Ladestecker 10' umgibt. Dieser Griff 15" ist auf seiner Innenseite mit diversen Griffmulden versehen und über mehrere Streben zu dem Ladestecker beanstandet. Ersichtlich ist ferner ein hohlzylindrisches Gehäuse 13, das wie eine Abdeckung 12 axial beweglich am Ladestecker 10" ausgeführt ist. Das Gehäuse 13 könnte jedoch optional auch fest installiert sein. Die Abdeckung 12 ist durch ein Schutzrohr gebildet und gegenüber dem zylindrischen Steckkörper des Ladesteckers axial beweglich. Dabei kann die Abdeckung 12 teleskopisch in das Innere des Gehäuses 23 bewegt werden. Fig. 25 shows a further embodiment of a charging plug 10". This does not have a curved shape like a kind of pistol or a petrol tap, but rather it is straight and has a substantially cylindrical shape. Furthermore, the charging plug 10" has an annular handle 15' on which surrounds the charging plug 10 '. This handle 15" is provided on its inside with various grip recesses and is connected to the charging plug via several struts. Also visible is a hollow cylindrical housing 13, which is designed to be axially movable on the charging plug 10" like a cover 12. However, the housing 13 could optionally also be permanently installed. The cover 12 is formed by a protective tube and is axially movable relative to the cylindrical plug body of the charging plug. The cover 12 can be moved telescopically into the interior of the housing 23.
Fig. 25 zeigt den Betriebszustand, in welchem ringförmige Kontaktbahnen des Ladesteckers 10" von der Abdeckung 12 abgedeckt sind. Fig. 26 zeigt den Betriebszustand, in welchem die Abdeckung 12 zusammen mit dem Gehäuse 13 axial Richtung Griff 15' bewegt wurde, so dass nun mehrere Kontaktringe 30, 31 und 32 frei liegen und in einer Ladebuchse kontaktiert werden können. Ferner sind vorne an dem Ladestecker 10' mehrere Arretierelemente 96 ersichtlich, die über den Umfang des zylindrischen Steckkörpers verteilt sind und mit einer Ladebuchse Zusammenwirken, um den Ladestecker 10" in einer axialen Position festzulegen. Alternativ kann es sich bei diesen Elementen jedoch auch um Halteelemente handeln, mit denen die Abdeckung 12 an dem Ladestecker arretiert wird, solange diese die Kontakte abdecken soll. Dies ist beispielhaft anhand der Figuren 31 bis 33 erläutert, wobei es sich bei den Arretierelementen 96 bzw. Halteelementen um federgelagerte Kugeln handeln kann. In einer Ausgestaltung können die Arretierelemente 96 bzw. Halteelemente auch für beide Funktionen genutzt werden. Zunächst halten sie die Abdeckung 12 über den Kontakten und wenn der Ladestecker in eine Ladebuchse eingeschoben ist, können sie für eine Arretierung des Steckers in der Ladebuchse genutzt werden. Optional sind die außenliegenden Kugeln d nicht für die Arretierung des Steckers in der Buchse vorgesehen. In der Schnittansicht sieht man dann die dafür vorgesehenen Kugeln, die den Stecker an der Buchse arretieren (Fig. 31 Bauteil 303). Fig. 25 shows the operating state in which annular contact tracks of the charging plug 10" are covered by the cover 12. Fig. 26 shows the operating state in which the cover 12 together with the housing 13 was moved axially towards the handle 15', so that now several contact rings 30, 31 and 32 are exposed and can be contacted in a charging socket. Furthermore, several locking elements 96 can be seen at the front of the charging plug 10 ', which are distributed over the circumference of the cylindrical plug-in body and cooperate with a charging socket to lock the charging plug 10 " in an axial position. Alternatively, these elements can also be holding elements with which the cover 12 is locked on the charging plug as long as it is intended to cover the contacts. This is explained by way of example with reference to FIGS. 31 to 33, whereby the locking elements 96 or holding elements can be spring-loaded balls. In one embodiment, the locking elements 96 or holding elements can also be used for both functions. First, they hold the cover 12 over the contacts and when the charging plug is inserted into a charging socket, they can be used to lock the plug in the charging socket. Optionally, the external balls d are not intended for locking the plug in the socket. In the sectional view you can then see the balls provided, which lock the plug on the socket (Fig. 31 component 303).
Fig. 27 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Kühleinsatzes 72', welcher in einen Kabelmantel 69 eines Ladekabels eingebracht und zur Zu- und Abführung von Kühlmittel ausgebildet ist. Optional ist das Bauteil aus Metall und wird mit 0-R.in- gen gegen einen Kühlkörper gedichtet. Das eigentliche Kabel / der Kabelmantel wird an dem Metallrohr befestigt. Ferner kann das Bauteil 69 schon als Kabelmantel aufgefasst werden. Fig. 27 shows a further embodiment of a cooling insert 72 ', which is inserted into a cable jacket 69 of a charging cable and is designed to supply and remove coolant. Optionally, the component is made of metal and is sealed against a heat sink with 0-rings. The actual cable/cable jacket is attached to the metal tube. Furthermore, the component 69 can already be understood as a cable jacket.
Der Kühleinsatz 72' weist mehrere Leitungsdurchführungen 77 auf und einen Kühlmittelzulauf in Form eines Kühlrohrs 74'. Weitere mögliche Merkmale des Kühleinsatzes werden anhand der Figuren 28 bis 30 erläutert. Der Kühleinsatz 72' weist eine Dichtplatte 73' auf, die eine zentrale Öffnung für einen Kühlmittelzulauf 78 aufweist. Der Kühlmittelzulauf 78 mündet auf der gegenüberliegenden Seite in das Kühlrohr 74'. Aus der Fig. 28 sind auch die diversen Leitungsdurchführungen 77 ersichtlich, welche auf der Seite des Kühlmittelzulaufs 78 von der Dichtplatte 73' abstehen. Hierbei handelt es sich um Durchführungen mit unterschiedlichen Durchmessern, welche an die Durchmesser der verwendeten Leitungen angepasst sind. Auf der Seite des Kühlrohrs 74' befindet sich an der Dichtplatte 73' ferner ein Klemmkonus 75', welcher jedoch nicht zwingend konisch ausgeführt sein muss, sondern es kann sich auch um ein einfaches Rohr mit einer anderen Außenkontur handeln. Die äußere Konusform hat sich als vorteilhaft erwiesen, um von einem großen Durchmesser einer Kühleinrichtung zu einem kleineren Durchmesser für einen Kühlmittelrücklauf zu gelangen. Das Kühl rohr 74' mündet in diesen Klemmkonus 75'. Kühlmittel aus dem Kühlmittelzulauf 78 tritt aus dem Kühlrohr 74' aus, wie es in Fig. 28 mit einem Pfeil gekennzeichnet ist. Erwärmtes Kühlmittel kann durch einen Kühlmittelrücklauf 79 in den Klemmkonus 75' eintreten, wie es ebenfalls mit zwei Pfeilen gekennzeichnet ist. The cooling insert 72' has several line bushings 77 and a coolant inlet in the form of a cooling pipe 74'. Further possible features of the cooling insert are explained using Figures 28 to 30. The cooling insert 72' has a sealing plate 73' which has a central opening for a coolant inlet 78. The coolant inlet 78 opens into the cooling pipe 74' on the opposite side. 28 also shows the various line bushings 77, which protrude from the sealing plate 73 'on the side of the coolant inlet 78. These are bushings with different diameters, which are adapted to the diameter of the cables used. On the side of the cooling tube 74' there is also a clamping cone 75' on the sealing plate 73', which does not necessarily have to be conical, but can also be a simple tube with a different outer contour. The outer cone shape has proven to be advantageous for moving from a large diameter of a cooling device to a smaller diameter for a coolant return. The cooling pipe 74' opens into this clamping cone 75'. Coolant from the coolant inlet 78 exits the cooling pipe 74 ', as marked with an arrow in FIG. 28. Heated coolant can enter the clamping cone 75' through a coolant return 79, as is also marked with two arrows.
Fig. 29 zeigt die Dichtplatte 73' aus einer anderen Perspektive ohne angebrachte Rohre für die Leitungsdurchführungen 77. Ersichtlich ist dabei, dass der Klemmkonus 75' das Kühlrohr 74' koaxial umgibt und Kühlmittel im Kühlmittelrücklauf 79 durch einen Spalt zwischen dem Kühlrohr 74' und der Innenseite des Klemmkonus 75' durch die Dichtplatte 73' hindurch auf die andere Seite strömen kann. Dies ist ebenfalls mit mehreren Pfeilen gekennzeichnet. Dabei handelt es sich nicht um einen vollständig umlaufenden Spalt, sondern zwischen Kühlrohr 74'und Klemmkonus 75' ist wenigstens eine Strebe vorhanden, so dass der Spalt in mehrere Einzelsegmente aufgeteilt ist. Fig. 29 shows the sealing plate 73 'from a different perspective without attached pipes for the line bushings 77. It can be seen that the clamping cone 75' coaxially surrounds the cooling pipe 74' and coolant in the coolant return 79 through a gap between the cooling pipe 74' and the Inside of the clamping cone 75 'can flow through the sealing plate 73' to the other side. This is also marked with several arrows. This is not a completely circumferential gap, but there is at least one strut between the cooling tube 74' and the clamping cone 75', so that the gap is divided into several individual segments.
Dem Längsschnitt der Fig. 30 sind der Kühlmittelzulauf 78 durch das Kühlrohr 74' und der Kühlmittelrücklauf 79 durch den Klemmkonus 75' zu entnehmen. Dabei erfolgt der Rücklauf durch das Innere des Klemmkonus und 75' in ein Verteil system 77' innerhalb der Dichtplatte 73'. Dieses Verteilsystem 77' durchzieht die Dichtplatte 73' mit verschiedenen Kanälen und mündet in mehrere Kühlmittelaustrittsöffnungen 77" auf der Kabelseite. Diese Kühlmittelaustrittsöffnungen 77" sind zusätzlich zu den Leitungsdurchführungen 77 vorgesehen und so angeordnet, dass austretendes Kühlmittel die Leitungen, welche durch die Leitungsdurchführungen 77 in das Kabel geführt sind, geeignet umströmt. The longitudinal section of FIG. 30 shows the coolant inlet 78 through the cooling pipe 74' and the coolant return 79 through the clamping cone 75'. The return flow takes place through the interior of the clamping cone and 75' into a distribution system 77' within the sealing plate 73'. This distribution system 77' passes through the sealing plate 73' with various channels and opens into several coolant outlet openings 77" on the cable side. These coolant outlet openings 77" are provided in addition to the line bushings 77 and are arranged in such a way that escaping coolant enters the lines which pass through the line bushings 77 in the cable is guided, flows around it appropriately.
Dieser Verlauf des Kühlmittels ist in Fig. 27 nochmals mit Pfeilen gekennzeichnet. Der Kühlmittelzulauf 78 führt durch das Kühlrohr 74', welches koaxial mit Abstand von einem Kühlmittelführrohr 402 umgeben ist. Dieses Kühlmittelführrohr 402 ist beispielsweise ein Kupferrohr, um eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten. Das Kühlmittelführrohr 402 ist in den Klemmkonus 75' eingebracht, wozu auf dessen Innenseite eine Abstufung vorgesehen sein kann. Ferner kann das Kühlmittelführrohr 402 äußere Blockadebereiche aufweisen, welche beim Einstecken des Rohres 402 in den Klemmkonus 75' am vorderen Rand des Klemmkonus anschlagen, so dass die Lage des Kühlmittelführrohrs 402 gegenüber des Klemmkonus 75' definiert wird. This flow of the coolant is again marked with arrows in FIG. 27. The coolant inlet 78 leads through the cooling pipe 74 ', which is coaxially surrounded by a coolant guide pipe 402 at a distance. This coolant guide tube 402 is, for example, a copper tube to ensure good heat transfer. The coolant guide tube 402 is inserted into the clamping cone 75 ', for which purpose a gradation can be provided on the inside. Furthermore, the coolant guide tube 402 can have external blocking areas which abut the front edge of the clamping cone when the tube 402 is inserted into the clamping cone 75', so that the position of the coolant guide tube 402 relative to the clamping cone 75' is defined.
Fig. 27 zeigt dabei eine Ausgestaltung, bei welcher das Kühlmittelführrohr 402 zur Stirnseite des Ladesteckers hin geschlossen ausgeführt ist. In dieser Ausgestaltung findet somit kein Austausch von Kühlmittel mit einem Fahrzeug über die Stirnseite des Ladesteckers statt, sondern das Kühlmittel wird lediglich zum Kühlen der Kontaktringe des Ladesteckers verwendet. Optional kann das Kühlmittelführrohr 402 jedoch auch offen ausgeführt sein, so dass ein solcher Austausch mit geeigneten Ventilmitteln stattfinden kann. In der in Fig. 27 gezeigten Ausgestaltung ist das Kühlmittelführrohr 402 teilweise koaxial von einer Wärmeübertragungshülse 66 umgeben, auf welche wenigstens ein Kontaktring aufgepresst ist, d.h. in der gezeigten Ausgestaltung sind zwei Kontaktringe 31 und 32 auf die Wärmeübertragungshülse 66 aufgepresst. Ein weiterer Kontakt 30, bei dem es sich beispielsweise um den PE-Kontakt handelt, kann dagegen neben der Wärmeübertragungshülse 66 liegen, da eine Kühlung für diesen Kontakt von untergeordneter Bedeutung ist. Neben diesem Kontakt 30 befindet sich eine Lochplatte 400, welche das Kühlmittelführrohr 402 ebenfalls koaxial umgibt. Diese Lochplatte 400 kann dann seitlich durch den Kontakt 30 und den Klemmkonus 75' bzw. die daran anschlagenden Blockademittel des Kühlmittelführrohrs 402 gehalten sein. Fig. 27 shows an embodiment in which the coolant guide tube 402 is designed to be closed towards the end face of the charging plug. In this embodiment, there is no exchange of coolant with a vehicle via the front side of the charging plug, but the coolant is only used to cool the contact rings of the charging plug. Optionally, however, the coolant guide pipe 402 can also be designed to be open, so that such an exchange can take place using suitable valve means. In the embodiment shown in Fig. 27, the coolant guide tube 402 is partially coaxially surrounded by a heat transfer sleeve 66, onto which at least one contact ring is pressed, that is, in the embodiment shown, two contact rings 31 and 32 are on the Heat transfer sleeve 66 pressed on. On the other hand, another contact 30, which is, for example, the PE contact, can be located next to the heat transfer sleeve 66, since cooling is of minor importance for this contact. Next to this contact 30 there is a perforated plate 400, which also coaxially surrounds the coolant guide pipe 402. This perforated plate 400 can then be held laterally by the contact 30 and the clamping cone 75 'or the blocking means of the coolant guide pipe 402 that abut on it.
Durch die Lochplatte 400 hindurch werden die Anschlussleitungen der Kontakte zu dem Kühleinsatz 72' geführt. Hierfür sind entsprechende Durchgangsbohrungen vorhanden, welche vorzugsweise mit den Leitungsdurchführungen 77 in der Dichtplatte des Kühleinsatzes fluchten. Zwischen der Lochplatte 400 und der Dichtplatte des Kühleinsatzes 72' befindet sich ein Dichtraum 401, welcher mit einem Dichtmittel gefüllt ist. Die Anschlussleitungen sind durch dieses Dichtmittel geführt, so dass die elektrischen Kontakte des Ladesteckers gegenüber dem Kühlmittel den Kühleinrichtung abgedichtet und elektrisch isoliert sind. The connecting lines of the contacts are guided through the perforated plate 400 to the cooling insert 72 '. For this purpose, corresponding through holes are available, which are preferably aligned with the line bushings 77 in the sealing plate of the cooling insert. Between the perforated plate 400 and the sealing plate of the cooling insert 72 'there is a sealing space 401, which is filled with a sealant. The connecting lines are guided through this sealant, so that the electrical contacts of the charging plug are sealed and electrically insulated from the coolant in the cooling device.
Eine Ausgestaltung einer möglichen Arretierung für eine Abdeckung 12 eines Ladesteckers ist den Figuren 31 bis 33 zu entnehmen. In diesen Figuren ist schematisch ein Ladestecker dargestellt mit mehreren Kontaktringen 30, 31 und 32. Diese Kontaktringe sind von einer Abdeckung 12 in Form eines Schutzrohrs abgedeckt. Bei Einführung des Ladesteckers in eine Buchsenöffnung 241 einer Ladebuchse 20" wird die Abdeckung 12 automatisch teleskopisch in ein Gehäuse 13 geschoben. Dieser Vorgang wird anhand einer solchen gestrichelt dargestellten Buchsenöffnung 241 erläutert. An embodiment of a possible lock for a cover 12 of a charging plug can be seen in Figures 31 to 33. In these figures, a charging plug is shown schematically with several contact rings 30, 31 and 32. These contact rings are covered by a cover 12 in the form of a protective tube. When the charging plug is inserted into a socket opening 241 of a charging socket 20", the cover 12 is automatically pushed telescopically into a housing 13. This process is explained using such a socket opening 241 shown in dashed lines.
An der Frontseite des zylindrischen Steckkörpers des Ladesteckers ist in dieser Ausgestaltung eine Haltevorrichtung 300 vorgesehen. Diese Haltevorrichtung 300 wirkt mit einem Halteelement 302 zusammen, welches radial beweglich am Ladestecker gehalten ist. Ferner weist die Haltevorrichtung 300 einen Rückstellmecha- nismus auf, der in den Figuren schematisch durch ein Rückstellelement 301 in Form einer Feder gebildet ist. Fig. 31 zeigt eine Situation, in welcher die Kontakte 30, 31 und 32 des Ladesteckers von der Abdeckung 12 abgedeckt sind. In dieser Situation greift das Halteelement 302 in eine Halteaufnahme 304 an der Abdeckung 12 ein, so dass die Abdeckung 12 gegenüber den Kontakten in axialer Bewegungsrichtung gesichert ist. Soll der Ladestecker in eine Buchsenöffnung 241 einer Ladebuchse 20" eingeführt werden, beginnt ein Mechanismus damit, die Haltevorrichtung 300 gegen die Kraft des Rückstellmechanismus 301 zu drücken. Diese Bewegung ist in Fig. 32 mit zwei Pfeilen gekennzeichnet und kann durch ein Bauteil der Ladebuchse 20" realisiert werden. In this embodiment, a holding device 300 is provided on the front of the cylindrical plug-in body of the charging plug. This holding device 300 cooperates with a holding element 302, which is held on the charging plug in a radially movable manner. Furthermore, the holding device 300 has a restoring mechanism, which is formed schematically in the figures by a restoring element 301 in the form of a spring. Fig. 31 shows a situation in which the contacts 30, 31 and 32 of the charging plug are covered by the cover 12. In this situation, the holding element 302 engages in a holding receptacle 304 on the cover 12, so that the cover 12 is secured relative to the contacts in the axial direction of movement. Should the charging plug be inserted into a socket opening 241 a charging socket 20", a mechanism begins to press the holding device 300 against the force of the reset mechanism 301. This movement is marked in Fig. 32 with two arrows and can be realized by a component of the charging socket 20".
Dies hat zur Folge, dass sich das Halteelement 302 radial nach innen bewegen kann, wobei es beispielsweise an einer Schräge der Haltevorrichtung 300 abgleitet. Die Haltevorrichtung 300 ist dementsprechend so ausgeführt, dass sie bei einer Bewegung in axialer Richtung den radialen Weg für das Halteelement 302 frei gibt. Das Halteelement ist hierfür beispielsweise unter Federkraft gelagert, so dass es radial nach innen gedrückt oder gezogen wird. Bei dem Halteelement 302 kann es sich beispielsweise um eine Kugel handeln (siehe Element 96 in Fig. 26). Dies ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen, und andere Konstruktionen können ebenfalls sinnvoll sein. In jedem Fall greift das Halteelement 302 nun nicht mehr in die Halteaufnahme 304 der Abdeckung 12 ein. Die Abdeckung 12 kann daher nun teleskopisch in das Gehäuse 13 verschoben werden. In einer Ausgestaltung wird der Ladestecker dazu in die Ladebuchse gezogen, wobei die Abdeckung 12 einen größeren Durchmesser hat als die Buchsenöffnung 241 oder ein dort angeordnetes Bauteil. Die Vorderkante der Abdeckung 12 stößt dann gegen die Ladebuchse 20", und wenn der Ladestecker in die Ladebuchse gezogen wird, wird die Abdeckung 12 automatisch zurückgeschoben. Dieser Vorgang ist schematisch anhand der Fig. 33 zu erläutern. The result of this is that the holding element 302 can move radially inwards, for example sliding along an incline of the holding device 300. The holding device 300 is accordingly designed in such a way that it clears the radial path for the holding element 302 when it moves in the axial direction. For this purpose, the holding element is mounted, for example, under spring force, so that it is pushed or pulled radially inwards. The holding element 302 can be, for example, a ball (see element 96 in FIG. 26). However, this is only to be understood as an example, and other constructions may also be useful. In any case, the holding element 302 no longer engages in the holding receptacle 304 of the cover 12. The cover 12 can therefore now be moved telescopically into the housing 13. In one embodiment, the charging plug is pulled into the charging socket, with the cover 12 having a larger diameter than the socket opening 241 or a component arranged there. The front edge of the cover 12 then abuts the charging socket 20", and when the charging plug is pulled into the charging socket, the cover 12 is automatically pushed back. This process can be explained schematically with reference to FIG. 33.
Der Ladestecker kann dabei auf verschiedene Arten in die Ladebuchse hinein geschoben oder gezogen werden. In der Ausgestaltung der Figuren ist beispielhaft vorgesehen, dass die Haltevorrichtung 301 zweites Halteelement 303 aufweist, welches ebenfalls radial beweglich ausgeführt ist. In der in Fig. 31 gezeigten Situation liegt dieses Halterelement 303 frei. Es wird beispielsweise unter Federkraft radial nach außen gedrückt oder gezogen. Eine Transporteinrichtung 306 weist eine entsprechende Halteaufnahme 305 auf, in welche das Halteelement 303 radial hinein bewegt werden kann. Dies geschieht beispielsweise automatisch, wenn die Haltevorrichtung 300 gegen den Rückstellmechanismus 301 bewegt wird, wie es Fig. 31 zeigt. Dann drückt die Haltevorrichtung 300 das Halteelement 303 radial nach innen, wobei es ebenfalls an einer Schräge abgleitet (siehe Fig. 32). Alternativ können jegliche andere Konstruktionen sinnvoll sein. Das Halteelement 303 greift dann in die Halteaufnahme 305 ein. Zieht die Transporteinrichtung 306 nun den Ladestecker in die Ladebuchse hinein, wie es durch einen Pfeil in Fig. 33 gekennzeichnet ist, erfolgt dies durch den Formschluss zwischen dem Halteelement 303 und der Halteaufnahme 305. Die Abdeckung 12 stößt dabei gegen den äußeren Rand der Buchsenöffnung und wird teleskopisch in das Gehäuse 13 verschoben, so dass die Kontakte 30,31 und 32 am Ende des Vorgangs so frei liegen, dass sie von entsprechenden Kontakten der Ladebuchse von außen kontaktiert werden können (nicht dargestellt). The charging plug can be pushed or pulled into the charging socket in various ways. In the embodiment of the figures it is provided, for example, that the holding device 301 has a second holding element 303, which is also designed to be radially movable. In the situation shown in FIG. 31, this holder element 303 is exposed. For example, it is pushed or pulled radially outwards under spring force. A transport device 306 has a corresponding holding receptacle 305 into which the holding element 303 can be moved radially. This happens automatically, for example, when the holding device 300 is moved against the reset mechanism 301, as shown in FIG. 31. The holding device 300 then presses the holding element 303 radially inwards, whereby it also slides off an incline (see FIG. 32). Alternatively, any other constructions may make sense. The holding element 303 then engages in the holding receptacle 305. If the transport device 306 now pulls the charging plug into the charging socket, as indicated by an arrow in FIG. 33, this is done by the positive connection between the holding element 303 and the holding receptacle 305. The cover 12 abuts against the outer edge of the socket opening and is telescopically moved into the housing 13 so that the contacts 30, 31 and 32 are exposed at the end of the process so that they can be contacted from the outside by corresponding contacts of the charging socket (not shown).
Soll der Ladestecker nach dem Ladevorgang entfernt werden, kann dies erneut über die Transporteinrichtung 306 erfolgen, welche den Ladestecker nun in die entgegen gesetzte Richtung ausschiebt. Weist die Abdeckung 12 ebenfalls einen Rückstellmechanismus auf, schiebt sich die Abdeckung 12 dabei automatisch wieder über die Kontakte. Optional gibt es hierfür einen Klemmmechanismus, der an einer Lippe der Schutzhülse arretiert. Das ist in Fig. 35 zu sehen. Am Anfang der Buchse, die 2 (in Summe 3) Bauteile, die mechanisch aufgezogen werden können. Die Elemente sind radial mit Federn gelagert und haben in Einsteckrichtung ein Schräge, so dass diese beim Einstecken automatisch über die Schutzhülse rutschen und diese vor dem Herausziehen hindern. If the charging plug is to be removed after the charging process, this can be done again via the transport device 306, which now pushes the charging plug out in the opposite direction. If the cover 12 also has a reset mechanism, the cover 12 automatically slides back over the contacts. There is an optional clamping mechanism that locks on a lip of the protective sleeve. This can be seen in Fig. 35. At the beginning of the socket there are 2 (in total 3) components that can be wound up mechanically. The elements are mounted radially with springs and have a slope in the direction of insertion, so that they automatically slide over the protective sleeve when inserted and prevent it from being pulled out.
Ist die Abdeckung 12 in ihre Ursprungslage zurückgekehrt, sorgt die Haltevorrichtung 300 dafür, dass sich das Halteelement 302 wieder radial nach außen bewegt, und in die Halteraufnahme 304 der Ladebuchse eingreift. Dies kann insbesondere durch den Rückstellmechanismus 301 bewirkt werden. So ist die Abdeckung 12 wieder wie in Fig. 31 gegen eine axiale Bewegung gesichert und der Ladestecker kann entfernt werden. Once the cover 12 has returned to its original position, the holding device 300 ensures that the holding element 302 moves radially outwards again and engages in the holder receptacle 304 of the charging socket. This can be achieved in particular by the reset mechanism 301. The cover 12 is again secured against axial movement as in FIG. 31 and the charging plug can be removed.
Die Figuren 34 bis 36 zeigen Ausgestaltungen von Ladeelementen mit Luft-Überdrucksystemen, die aktiviert werden können, wenn kein Ladevorgang stattfindet. Fig. 37 zeigt den gesteckten Zustand. Figures 34 to 36 show embodiments of charging elements with air pressure systems that can be activated when no charging is taking place. Fig. 37 shows the plugged state.
Fig. 34 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Ladestecker mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form. Im Inneren des Ladesteckers 210 ist eine Kühleinrichtung 230 angeordnet, die sich axial durch den Ladestecker 210 erstreckt, jedoch lediglich eine optionale Zusatzfunktion bereitstellt und mit einem gestrichelten Umriss angedeutet ist. Die wesentlichen Komponenten des Ladesteckers bilden mehrere, z.B. drei Kontaktringe 211 und ein Gehäuse 212. Die Kontaktringe 211 erstrecken sich koaxial um die Kühleinrichtung 230 herum und sind axial voneinander beabstandet. Sie haben außen liegende Kontaktflächen, von denen eine Kontaktfläche beispielhaft mit der Bezugsziffer 211' versehen ist. Ferner ist eine bewegliche Abdeckung 213 in Form eines Schutzrohrs vorgesehen, welche axial gegenüber den Kontaktringen 211 verschieblich ist. Dies ist durch einen Doppelpfeil dargestellt. Fig. 34 shows a schematic longitudinal section through a charging plug with a substantially cylindrical shape. A cooling device 230 is arranged inside the charging plug 210, which extends axially through the charging plug 210, but only provides an optional additional function and is indicated with a dashed outline. The essential components of the Charging plugs form several, for example three, contact rings 211 and a housing 212. The contact rings 211 extend coaxially around the cooling device 230 and are axially spaced from one another. They have external contact surfaces, one of which is provided with the reference number 211', for example. Furthermore, a movable cover 213 is provided in the form of a protective tube, which is axially displaceable relative to the contact rings 211. This is shown by a double arrow.
Der Ladestecker weist eine Luftzuführung 220 auf, welche bei Bedarf wenigstens einen Druckluftstrom 221 erzeugt, der so geleitet wird, dass er über die außen liegenden Kontaktflächen 211' der Kontaktringe 211 strömt. Dies erfolgt von der Kabelseite (rechts) zur Stirnseite 214 des Ladesteckers 210 hin. In Fig. 34 sind zwei solche Druckluftströme 221 dargestellt, aber über den Umfang des Ladesteckers sind vorzugsweise mehr als zwei Druckluftströme verteilt. Die Luftströme treten an der Stirnseite 214 des Ladesteckers 210 als Luftaustrittsströme 222 aus. The charging plug has an air supply 220, which, if necessary, generates at least one compressed air stream 221, which is directed so that it flows over the external contact surfaces 211 'of the contact rings 211. This is done from the cable side (right) to the front side 214 of the charging plug 210. Two such compressed air streams 221 are shown in FIG. 34, but preferably more than two compressed air streams are distributed over the circumference of the charging plug. The air streams emerge from the end face 214 of the charging plug 210 as air outlet streams 222.
Fig. 35 zeigt eine Ausgestaltung einer Ladebuchse 240 mit einer hohlzylindrischen Buchsenaufnahme und mehreren innen liegenden Kontaktringen 242. Die Ladebuchse 240 weist an der Stirnseite eine Buchsenöffnung 241 auf, über welche ein Ladestecker in das Innere der Buchse einführbar ist. Die Ladebuchse weist eine Luftzuführung 220 auf, die beispielsweise durch mehrere Luftschläuche oder -rohre gebildet ist. Die Luftzuführung 220 speist ein Luftverteilelement 224, welches mehrere Druckluftströme erzeugt, von denen ein Druckluftstrom exemplarisch mit der Bezugsziffer 221 gekennzeichnet ist. Diese Druckluftströme 221 strömen an den innen liegenden Kontaktflächen der Kontaktringe 242 entlang und treten als Luftaustrittsströme 222 aus der stirnseitigen Buchsenöffnung 241 aus. Das Luftverteilelement 224 ist beispielsweise ein ringförmiger Hohlkörper mit mehreren Austrittsöffnungen 223, durch welche Druckluft austritt. Fig. 35 shows an embodiment of a charging socket 240 with a hollow cylindrical socket receptacle and several internal contact rings 242. The charging socket 240 has a socket opening 241 on the end face, via which a charging plug can be inserted into the interior of the socket. The charging socket has an air supply 220, which is formed, for example, by several air hoses or pipes. The air supply 220 feeds an air distribution element 224, which generates several compressed air streams, one of which is marked as an example with the reference number 221. These compressed air streams 221 flow along the inner contact surfaces of the contact rings 242 and emerge as air outlet streams 222 from the front socket opening 241. The air distribution element 224 is, for example, an annular hollow body with several outlet openings 223 through which compressed air exits.
Fig. 36 zeigt eine Ausgestaltung einer Ladebuchse 240', die ähnlich wie in der Ausgestaltung der Fig. 35 ausgebildet ist. Die Luftzuführung 220 erzeugt jedoch keine Druckluftströme, welche innen an den Kontaktringen 242 entlangströmen, sondern die Luftzuführung umgeht diesen Innenbereich und erzeugt erst im Bereich der Buchsenöffnung 241 mehrere Druckluftströme 221, die dann als Luftaustrittsströme 222 aus der Öffnung 241 austreten. Dies kann alternativ zu einer Lösung wie in der Fig. 35 vorgesehen sein oder zusätzlich. Vorteilhaft ist diese Form der Luftführung insbesondere dann, wenn Ladestecker und Ladebuchse miteinander verbunden sind, wie es schematisch in Fig. 37 gezeigt ist. Dann nimmt die Buchsenaufnahme der Ladebuchse 240 den Ladestecker 210 auf und ihre jeweiligen ringförmigen Kontakte 211 und 242 sind elektrisch miteinander kontaktiert. Im Bereich der Buchsenöffnung werden dann weiterhin Druckluftströme 221 erzeugt, um zu verhindern, dass schädliche Stoffe in die gesteckte Verbindung eintreten und die Kontaktstellen negativ beeinflussen. 36 shows an embodiment of a charging socket 240 ', which is designed similarly to the embodiment of FIG. 35. However, the air supply 220 does not generate compressed air streams which flow along the inside of the contact rings 242, but rather the air supply bypasses this interior area and only generates several compressed air streams 221 in the area of the socket opening 241, which then emerge from the opening 241 as air outlet streams 222. This can be provided as an alternative to a solution as in FIG. 35 or in addition. This form of air guidance is particularly advantageous when the charging plug and charging socket are connected to one another, as shown schematically in FIG. 37. Then the socket receptacle of the charging socket 240 receives the charging plug 210 and their respective annular contacts 211 and 242 are electrically contacted with one another. In the area of the socket opening, compressed air streams 221 are then generated in order to prevent harmful substances from entering the plugged connection and negatively affecting the contact points.
Fig. 35 zeigt ferner im Bereich der Buchsenöffnung einer Ladebuchse eine mögliche Rückzugseinrichtung 500, welche dazu genutzt werden kann, eine Abdeckung 12 nach dem Ladevorgang wieder über die Kontakte zu bewegen. Dies ist auch in der Ansicht der Fig. 38 gezeigt. Diese Vorrichtung dient dem automatischen Rückzug der Schutzhülse, wenn der Stecker aus der Buchse gezogen wird. Diese Rückzugseinrichtung 500 wird beispielsweise durch drei Backen gebildet, die über den Umfang der Abdeckung verteilt sind. Diese Backen können mechanisch radial bewegt werden. Die Backen sind radial gegen Federn gelagert und haben in Einsteckrichtung ein Schräge, so dass diese Elemente beim Einstecken des Steckers automatisch radial nach außen gedrückt werden, über die Schutzhülse rutschen und garantieren, dass die Schutzhülse beim Herausziehen des Steckers wieder nach vorne gezogen wird. Dies wird z.B. dadurch realisiert, dass die Abdeckung an der vorderen Kante eine Durchmesservergrößerung aufweist (siehe auch Fig. 31), über welche sich die Backen der Rückzugseinrichtung 500 gegen die Federkraft hinweg bewegen und in einer anschließenden Senke gehalten sind. Bewegt sich der Stecker nach dem Ladevorgang wieder aus der Ladebuchse heraus, ziehen die Backen die Abdeckung 12 an der Durchmesservergrößerung mit sich. Am Ende bewegen sie sich wieder über die Durchmesservergrößerung zurück in ihre Ausgangsstellung (optional durch einen Motor). Bezugszeichenliste: 35 also shows a possible retraction device 500 in the area of the socket opening of a charging socket, which can be used to move a cover 12 back over the contacts after the charging process. This is also shown in the view of Fig. 38. This device is used to automatically retract the protective sleeve when the plug is pulled out of the socket. This retraction device 500 is formed, for example, by three jaws that are distributed over the circumference of the cover. These jaws can be moved radially mechanically. The jaws are mounted radially against springs and have a slope in the insertion direction, so that when the plug is inserted, these elements are automatically pushed radially outwards, slip over the protective sleeve and guarantee that the protective sleeve is pulled forward again when the plug is pulled out. This is achieved, for example, by the cover having an enlarged diameter on the front edge (see also FIG. 31), over which the jaws of the retraction device 500 move against the spring force and are held in a subsequent depression. If the plug moves out of the charging socket again after charging, the jaws pull the cover 12 along with the increased diameter. At the end they move back to their starting position via the diameter increase (optionally by a motor). List of reference symbols:
10, 10', 10" Ladestecker 10, 10', 10" charging plug
11 Steckkörper 11 plug bodies
12 Abdeckung, Schutzrohr 12 Cover, protective tube
13 Gehäuse 13 housing
14 Hohlraum 14 cavity
15,15' Griff 15.15' handle
20, 20', 20" Ladebuchse 20, 20', 20" charging socket
21 Buchsenkörper 21 socket body
22 Kniehebelspanner 22 toggle clamps
30,31,32,33,34 Kontaktbahn Ladestecker, Kontaktring30,31,32,33,34 contact track charging plug, contact ring
35 Steuerkontakt 35 control contact
40 Innengewinde 40 internal thread
41 Außengewinde 41 external thread
50,51,52,53,54 Kontaktfläche Ladebuchse, Kontaktring50,51,52,53,54 Contact surface charging socket, contact ring
50', 50", 50"' Ringsegment 50', 50", 50"' ring segment
55 Steuerkontakt 55 control contact
56,57,58 Isolator 56,57,58 Insulator
59 Anschluss 59 connection
60 Ladekabel 60 charging cables
61,62 Einzelleitung 61.62 Single line
63,64 Anschlussleitung Ladebuchse 63.64 connecting cable for charging socket
65 Schutzleiter 65 protective conductor
66 Wärmeübertragungshülse 66 heat transfer sleeve
67,68 Anschlussleitung Ladestecker 67.68 connecting cable for charging plug
69 Kabelmantel 69 cable jacket
70 Kühlkanal 70 cooling channel
71 Anschlussadapter 71 connection adapter
72,72' Kühleinsatz 72.72' cooling insert
73 ,73' Dichtplatte 73,73' sealing plate
74,74' Kühlrohr 74.74' cooling pipe
75 Abwinkelung 75 angulation
75' Klemmkonus 75' clamping cone
76 Dichtfläche 76 sealing surface
77 Leitungsdurchführung 77' Verteilsystem 77 cable bushing 77' distribution system
77" Kühlmittelaustrittsöffnung 77" coolant outlet opening
78 Kühlmittelzulauf 78 coolant inlet
79 Kühlmittelrücklauf 79 coolant return
80 Kühleinrichtung 80 cooling device
81 Kühlmedium 81 cooling medium
82,83 Ventilmittel 82.83 valve means
84 Kühlkanal Ladestecker 84 cooling channel charging plug
85 Rücklauf Fahrzeug 85 return vehicle
86 Vorlauf Fahrzeug 86 lead vehicle
87 Dichtkonus 87 sealing cone
88 Dichtfläche 88 sealing surface
89 Steuerelement 89 control
90 Motor 90 engine
91 Spann kontakt 91 Clamping contact
92 Spannrichtung 92 tension direction
93 Schelle 93 bell
94 Spindelantrieb 94 spindle drive
95 Arretiereinsatz 95 locking insert
96 Arretierelement 96 locking element
97 Aufnahme 97 recording
98 Motor 98 engine
99,99' Gewindestange 99.99' threaded rod
100 Energiespeicher Fahrzeug 100 energy storage vehicle
101 Verbindungsleitung 101 connecting line
102 Steuereinheit Fahrzeug 102 Vehicle control unit
103 Kommunikationsverbindung 103 communication link
104 Kühlleitung 104 cooling line
210 Ladestecker 210 charging plugs
211 Elektrischer Kontakt Ladestecker, Kontaktring211 Electrical contact charging plug, contact ring
211‘ Kontaktfläche 211' contact area
212 Gehäuse 212 housing
213 Abdeckung 214 Stirnseite Ladestecker 213 cover 214 Front side charging plug
220 Luftzuführung 220 air supply
221 Druckluftstrom 221 compressed air flow
222 Luftaustrittsstrom 222 air outlet flow
223 Austrittsöffnung 223 exit opening
224 Luftverteilelement 224 air distribution element
230 Kühleinrichtung 230 cooling device
240,240' Ladebuchse 240,240' charging socket
241 Buchsenöffnung 241 socket opening
242 Elektrischer Kontakt Ladebuchse, Kontaktring 242 Electrical contact charging socket, contact ring
300 Haltevorrichtung 300 holding device
301 Rückstellelement 301 reset element
302,303 Halteelement 302,303 retaining element
304,305 Halteaufnahme 304,305 holding mount
306 Transporteinrichtung 306 transport facility
400 Leitungsdurchführung, Lochplatte 400 cable bushing, perforated plate
401 Dichtraum 401 seal space
402 Kühlmittelführrohr 402 coolant guide pipe
500 Rückzugseinrichtung 500 retreat facility

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Ladestecker (10) zum Übertragen eines Ladestroms an ein elektrisch betreibbares Fahrzeug, aufweisend mehrere Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung des Ladesteckers (10) mit Kontaktelementen einer Ladebuchse (20), wobei der Ladestecker (10) einen kegel-, kegelstumpf- oder zylinderförmigen Steckkörper (11) aufweist, auf dessen Außenseite in axialer Richtung beabstandet mehrere ringförmig um den Steckkörper (11) verlaufende Kontaktbahnen (30;31;32;33;34) ausgebildet sind, welche durch Kontaktringe gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Inneren des Ladesteckers (10) eine Kühleinrichtung mit Ventilmitteln (82) axial erstreckt, wobei die Kühleinrichtung eine Wärmeübertragungshülse (66) aufweist, welche die Ventilmittel (82) der Kühleinrichtung koaxial umgibt, wodurch sich zwischen der Wärmeübertragungshülse (66) und den Ventilmitteln (82) ein umlaufender Kühlkanal (84) bildet, welcher von Kühlmittel durchströmbar ist. 1. Charging plug (10) for transmitting a charging current to an electrically operable vehicle, having a plurality of contact elements for electrically contacting the charging plug (10) with contact elements of a charging socket (20), the charging plug (10) having a conical, truncated cone or cylindrical plug-in body (11), on the outside of which, spaced apart in the axial direction, a plurality of contact tracks (30; 31; 32; 33; 34) are formed which run in a ring shape around the plug-in body (11), which are formed by contact rings, characterized in that inside the Charging plug (10) axially extends a cooling device with valve means (82), the cooling device having a heat transfer sleeve (66) which coaxially surrounds the valve means (82) of the cooling device, whereby between the heat transfer sleeve (66) and the valve means (82). Circumferential cooling channel (84) forms, through which coolant can flow.
2. Ladestecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel (82) ausgestaltet sind, ein Kühlmittel aus einem Kühlmittelzulauf (78) in den Kühlkanal (84) zu leiten. 2. Charging plug according to claim 1, characterized in that the valve means (82) are designed to direct a coolant from a coolant inlet (78) into the cooling channel (84).
3. Ladestecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktringe (30;31;32) die Wärmeübertragungshülse (66) koaxial umschließen, wobei zwischen den Kontaktringen (30;31;32) und der Wärmeübertragungshülse (66) ein thermisch leitender Kontakt besteht, insbesondere eine Presspassung. 3. Charging plug according to claim 1 or 2, characterized in that the contact rings (30; 31; 32) coaxially enclose the heat transfer sleeve (66), with a thermally conductive between the contact rings (30; 31; 32) and the heat transfer sleeve (66). There is contact, in particular a press fit.
4. Ladestecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel (82) der Kühleinrichtung ausgestaltet sind, ein Kühlmittel aus einem Kühlmittelzulauf (78) in einen Anschlussadapter (71) zum Anschluss des Ladesteckers (10) an einen Kühlkreislauf eines Fahrzeugs zu führen. 4. Charging plug according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve means (82) of the cooling device are designed to feed a coolant from a coolant inlet (78) into a connection adapter (71) for connecting the charging plug (10) to a cooling circuit to drive the vehicle.
5. Ladestecker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussadapter (71) einen zentralen Vorlauf (86) und einen den Vorlauf (86) koaxial umgebenden Rücklauf (85) aufweist. 5. Charging plug according to claim 4, characterized in that the connection adapter (71) has a central flow (86) and a return (85) coaxially surrounding the flow (86).
6. Ladestecker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längsachse des Vorlaufs (86) parallel zur Längsachse des Kühlmittelzulaufs (78) erstreckt, insbesondere sind die beiden Längsachsen identisch, während sich die Längsachse des Rücklaufs (85) parallel zur Längsachse des Kühlkanals (84) in der Wärmeübertragungshülse (66) erstreckt, insbesondere sind die beiden Längsachsen identisch. 6. Charging plug according to claim 5, characterized in that the longitudinal axis of the flow (86) extends parallel to the longitudinal axis of the coolant inlet (78), in particular the two longitudinal axes are identical, while the longitudinal axis of the return (85) is parallel to the longitudinal axis of the cooling channel (84) extends in the heat transfer sleeve (66), in particular the two longitudinal axes are identical.
7. Ladestecker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel (82) der Kühleinrichtung ausgestaltet sind, den Rücklauf (85) des Anschlussadapters (71) in Fluidverbindung mit dem Kühlkanal (84) innerhalb der Wärmeübertragungshülse (88) zu bringen. 7. Charging plug according to claim 5 or 6, characterized in that the valve means (82) of the cooling device are designed to bring the return (85) of the connection adapter (71) into fluid communication with the cooling channel (84) within the heat transfer sleeve (88).
8. Ladestecker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel (82) ausgestaltet sind, das Kühlmittel durch den Kühlkanal (84) zurück in einen Kühlmittelrücklauf (79) zu führen, welcher Kühlmittel aus dem Ladestecker (10) abführt. 8. Charging plug according to one of claims 1 to 7, characterized in that the valve means (82) are designed to lead the coolant through the cooling channel (84) back into a coolant return (79), which removes coolant from the charging plug (10). .
9. Ladestecker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Dichtplatte (73) mit einer zentralen Öffnung aufweist, welche in Fluidverbindung mit einem Kühlmittelzulauf (78) und einem Kühlmittelrücklauf (79) steht, wobei die Dichtplatte (73) dichtend in den Querschnitt des Kabelmantels (69) eines Ladekabels (60) eingebracht ist, welches an den Ladestecker (10) angeschlossen ist. 9. Charging plug according to one of claims 1 to 8, characterized in that it has a sealing plate (73) with a central opening which is in fluid communication with a coolant inlet (78) and a coolant return (79), the sealing plate (73) is sealingly inserted into the cross section of the cable jacket (69) of a charging cable (60), which is connected to the charging plug (10).
10. Ladestecker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelrücklauf (79) den Kühlmittelzulauf (78) koaxial umgibt. 10. Charging plug according to claim 9, characterized in that the coolant return (79) coaxially surrounds the coolant inlet (78).
11. Ladestecker nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Öffnung der Dichtplatte (73) von mehreren Leitungsdurchführungen (77) umgeben ist, durch welche elektrische Anschlussleitungen des Ladesteckers (10) dichtend in das Ladekabel (60) hindurchgeführt sind. 11. Charging plug according to claim 9 or 10, characterized in that the central opening of the sealing plate (73) is surrounded by a plurality of cable bushings (77) through which Electrical connecting cables of the charging plug (10) are routed sealingly into the charging cable (60).
12. Ladebuchse (20) zur Aufnahme eines Ladesteckers (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, in welche der Ladestecker (10) zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen Kontaktelementen des Ladesteckers (10) und Kontaktelementen der Ladebuchse (20) formschlüssig einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebuchse (20) einen hohlen Buchsenkörper (21) aufweist, in den der Steckkörper (11) des Ladesteckers (10) koaxial einbringbar ist, wobei auf der Innenseite des Buchsenkörpers (21) ringförmig in dem Buchsenkörper (21) verlaufende Kontaktflächen (50;51;52;53;54) vorgesehen sind, die in axialer Richtung zueinander beab- standet und als Kontaktringe ausgebildet sind. 12. Charging socket (20) for receiving a charging plug (10) according to one of claims 1 to 11, into which the charging plug (10) can be inserted in a form-fitting manner to produce an electrical contact between contact elements of the charging plug (10) and contact elements of the charging socket (20). , characterized in that the charging socket (20) has a hollow socket body (21), into which the plug body (11) of the charging plug (10) can be inserted coaxially, with an annular shape on the inside of the socket body (21) in the socket body (21) extending contact surfaces (50; 51; 52; 53; 54) are provided, which are spaced apart from one another in the axial direction and are designed as contact rings.
13. Ladebuchse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kontaktring (50;51;52;53;54) durch wenigstens zwei Ringsegmente (50';50";50") gebildet ist, die in einem Kreis zu einem Kontaktring angeordnet sind. 13. Charging socket according to claim 12, characterized in that at least one contact ring (50; 51; 52; 53; 54) is formed by at least two ring segments (50'; 50"; 50") which are arranged in a circle to form a contact ring are.
14. Ladebuchse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Spannmechanismus aufweist, der ansteuerbar ist, die Ringsegmente (50';50";50") eines Kontaktrings (50;51;52;53;54) radial nach innen oder außen zu bewegen. 14. Charging socket according to claim 13, characterized in that it has a clamping mechanism which can be controlled, the ring segments (50'; 50"; 50") of a contact ring (50; 51; 52; 53; 54) radially inwards or outwards to move.
15. Ladebuchse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (5O';5O'';5O") wenigstens teilweise von einer Schelle (93) umgeben sind, welche durch den Spannmechanismus aufgeweitet und zugezogen werden kann. 15. Charging socket according to claim 14, characterized in that the ring segments (5O'; 5O''; 5O") are at least partially surrounded by a clamp (93), which can be expanded and tightened by the clamping mechanism.
16. Ladebuchse nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bodenseite des Buchsenkörpers (21) wenigstens ein ringförmiger Steuerkontakt (55) angeordnet ist, vorzugsweise mehrere konzentrisch angeordnete Steuerkontakte, und/oder dass an der Bodenseite des Buchsenkörpers (21) ein Anschluss (59) zur Verbindung mit einer Kühleinrichtung eines Ladesteckers (10) angeordnet ist. 16. Charging socket according to one of claims 12 to 15, characterized in that at least one annular control contact (55) is arranged on the bottom side of the socket body (21), preferably several concentrically arranged control contacts, and / or that on the bottom side of the socket body (21 ) a connection (59) is arranged for connection to a cooling device of a charging plug (10).
17. Ladestecker-Ladebuchsen-System, aufweisend einen Ladestecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und eine Ladebuchse (20) nach einem der Ansprüche 12 bis 16. 17. Charging plug-charging socket system, comprising a charging plug (10) according to one of claims 1 to 11 and a charging socket (20) according to one of claims 12 to 16.
18. Ladestecker-Ladebuchsen-System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestecker (10) wenigstens ein Arretiermittel zur axialen Festlegung des Ladesteckers (10) in dem Buchsenkörper (21) der Ladebuchse (20) aufweist. 18. Charging plug-charging socket system according to claim 17, characterized in that the charging plug (10) has at least one locking means for axially fixing the charging plug (10) in the socket body (21) of the charging socket (20).
19. Ladestecker-Ladebuchsen-System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretiermittel ein ansteuerbares Arretierelement (96) aufweist, welches radial verschieblich am Ladestecker (10) gelagert ist und bei radialer Bewegung nach außen in eine Aufnahme der Ladebuchse (20) eingreift. 19. Charging plug-charging socket system according to claim 18, characterized in that the locking means has a controllable locking element (96), which is mounted in a radially displaceable manner on the charging plug (10) and engages in a receptacle of the charging socket (20) during radial movement outwards .
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