WO2024061410A1

WO2024061410A1 - Ladesteckverbinder für elektro- und hybridfahrzeuge

Info

Publication number: WO2024061410A1
Application number: PCT/DE2023/100669
Authority: WO
Inventors: Marco Eggert; Christian Sturm; Michael Berres; Peter Köchling
Original assignee: Kiekert Aktiengesellschaft
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2023-09-08
Publication date: 2024-03-28
Also published as: DE102022124506A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Ladesteckverbinder (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (2), mit einem Gehäuse (3), in dem Gehäuse (3) angeordneten Ladekontakten (4) zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte (5) eines korrespondierenden Ladesteckverbinders (6) und wenigstens einem Wärmeleitelement (7), wobei das Wärmeleitelement (7) mit wenigstens einem Ladekontakt (4) sowie mit dem Gehäuse (3) in Verbindung steht, so dass mittels des Wärmeleitelements (7) ein Wärmeabtrag von dem mit dem Wärmeleitelement (7) kontaktierten Ladekontakt (4) zu dem Gehäuse (3) hin ermöglicht ist. Auf diese Weise wird auf einfache Art und Weise ein verbesserter Wärmeabtrag bei einem Ladesteckverbinder (1) erzielt, der selbst mit keinem Kühlsystem von Seiten einer Ladestation her ausgestattet ist.

Description

Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge

Die Erfindung betri fft einen Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge , mit einem Gehäuse und in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders .

Elektro- und Hybridfahrzeuge verfügen über einen aufladbaren Energiespeicher, in der Regel eine Hochvolt-Batterie , die im Fährbetrieb einem elektrischen Antriebsmotor Energie bereitstellt . Die Speicherkapazitäten dieser Hochvolt-Batterien sind begrenzt , so dass sie regelmäßig an einer Ladestation wieder aufgeladen werden müssen . Das Laden der Batterie erfolgt über ein zwischen Ladestation und Fahrzeug vorgesehenes Ladekabel , wobei das Ladekabel z . B . gemäß der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 auf der einen Seite mit einem Ladestecker, der in eine an der Ladestation vorgesehene Ladesteckdose einsteckbar ist , und auf der anderen Seite mit einer Ladekupplung versehen ist , die mit einem im Elektro- und Hybridfahrzeug installierten Ladeeinbaustecker verbindbar ist . Vorliegend werden Ladesteckdosen, Ladestecker, Ladekupplungen und Ladeeinbaustecker unter dem Begri f f „Ladesteckverbinder" subsummiert . Ladesteckdosen und Ladekupplungen weisen als Ladekontakte Kontakthülsen auf , und Ladestecker sowie in Elektro- und Hybridfahrzeuge einbaubare Ladeeinbaustecker weisen als Ladekontakte Kontaktsti fte auf , die in die Kontakthülsen einsteckbar sind . Wie z . B . in der EP 3 043 421 Al dargelegt , hei zt sich aufgrund eines durch den Ladesteckverbinder fließenden Ladestroms dieser wegen ohmschen Stromwärmeverlusten auf . Das Aufhei zen des Ladesteckverbinders ist j edoch auf eine Grenztemperaturerhöhung limitiert . So ist beispielsweise gemäß der Norm IEC 62196-3 die Grenztemperaturerhöhung auf 50 K limitiert . Dies wiederum führt bei größtenteils genormten Steckverbindergeometrien zu einem maximalen Ladestrom, der in der Regel nicht größer als 200 A im Dauer- lastbestrieb sein kann . Bei einer intermittierenden Aufladung Batterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs s ind j edoch höhere Ladeströme über begrenzte Zeiträume notwendig, um die Batterie in einer gewünschten kurzen Zeit aufzuladen . Dies führt zu einer temporären Erhitzung der Ladesteckverbinder, die über der Grenztemperaturerhöhung liegt . Der Leitungsquerschnitt der Elektroanschlusskörper lässt sich nicht beliebig vergrößern, da die Steckverbindergeometrien genormt sind und darüber hinaus für die Elektroanschlusskörper eine möglichst geringe Men- ge an leitfähigem Material , üblicherweise Kupfer, verwendet werden soll .

Insofern soll gemäß der EP 3 043 421 Al die Aufgabe gelöst werden, einen Elektroanschlusskörper bereitzustellen, der erhöhte Ladeströme bei einer begrenzten Aufhei zung ermöglicht und daher eine erhöhte Kurz zeitstromtragfähigkeit aufweist . Diese Aufgabe soll dadurch gelöst werden, dass ein Elektroanschlusskörper für einen Ladestecker bzw . eine Ladebuchse , wobei der Elektroanschlusskörper einen ersten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger und einen zweiten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle aufweist , wobei der Elektroanschlusskörper so ausgestaltet ist , dass dieser einen im Elektroanschlusskörper ausgebildeten Kühl fluidkanal aufweist , wobei der Kühl fluidkanal des Elektroanschlusskörpers mit einer Kühl fluidquelle fluidverbunden ist , die in einer Ladestation angeordnet ist .

Eine Kühlung eines Ladesteckverbinders für Elektro- und Hybridfahrzeuge , die von der Seite der Ladestation ausgeht , ist auch ansonsten aus dem Stand der Technik gut bekannt . So beschreibt die DE 10 2015 119 338 Al , dass an einem Kontakthülsenelement eines Ladesteckers zwei Anschlussstellen für Kühlmittelleitungen angeordnet sind . Mittels eines spiral förmigen Auf steckelements wird Kühlmittel zirkular um das Kontakthülsenelement geleitet . Die zwei Anschlussstellen dienen als Zu- und Ablauf für das Kühlmittel , das von der Ladestation zum Ladestecker geleitet wird . Die EP 3 433 902 Bl beschreibt ebenfalls ein Steckverbinderteil mit gekühlten Kontaktelementen . Auch hier ist ladestationsseitig das Heranführen eines Kühlmittels via Kühlmittelleitungen an die Kontaktelemente der an dem Ladekabel angeschlossenen Ladebuchse vorgesehen . Als Kühlmittel ist ein Fluid vorgesehen, welches senkrecht zum Kontaktelement in das ausgehölte Kontaktelement geleitet wird und innerhalb des Kontaktelements zurückströmt . Die 10 2016 105 361 B4 beschreibt schließlich ebenfalls ein Steckverbinderteil mit einem gekühlten Kontaktelement , wobei auch hier ladestationsseitig das Heranführen eines Kühlmittels via Kühlmittelleitungen an die Kontaktelemente einer am Ladekabel angeschlossenen Ladebuchse vorgesehen . An den Kontaktelementen sind dabei Leitelemente angeordnet , die ein Umströmen der Kontaktelemente durch das Kühlmittel in Form von Pressluft gewähren sollen .

Es sind j edoch aus dem Stand der Technik j edoch auch Lösungen bekannt , die auch bei einem Ladesteckverbinder einsetzbar sind, der nicht direkt von Seiten der Ladestation aus gekühlt wird, wie ein in die Fahrzeugkarosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingebauter Ladesteckverbinder, wie ein Einbauladestecker nach der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 .

So beschreibt die DE 10 2016 107 409 Al ein Steckverbinderteil zum Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil , das ein Gehäuse umfasst , das einen Steckabschnitt zum steckenden Verbinden mit dem Gegensteckverbinderteil und ein an dem Steckabschnitt angeordnetes Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinderteils aufweist . Zusätzlich sind eine an das Kontaktelement angeschlossene Wärmeleitung und ein in dem Gehäuse angeordneter Kühlkörper vorgesehen, der zum Abführen von Wärme von dem Kontaktelement über die Wärmeleitung mit dem Kontaktelement in Wärmeleitverbindung steht . Auf diese Weise wird ein Steckverbinderteil mit einem Kontaktelement zur Verfügung gestellt , das eine große Stromtragfähigkeit beispielsweise zur Verwendung in einem Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs aufweisen kann . Außerdem beschreibt die DE 20 2019 102 461 Ul ein Steckverbinderteil zum Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil , mit einem Gehäuse , einem an dem Gehäuse angeordneten Steckabschnitt zum steckenden Verbinden mit dem Gegensteckverbinderteil , einem an dem Steckabschnitt angeordneten elektrischen Kontaktelement zum Übertragen eines Stroms zwischen dem Steckverbinderteil und dem Gegensteckverbinderteil und einem an dem Kontaktelement angeordneten Kühlelement zum Kühlen des Kontaktelements , wobei eine Lüftereinrichtung zum Erzeugen eines Luftstroms an dem Kühlelement vorgesehen ist . Dieses sowie das in der DE 10 2016 107 409 Al beschriebene System sind j edoch sehr aufwändig .

Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf einfache Art und Weise einen verbesserten Wärmeabtrag bei einem Ladesteckverbinder zu erzielen, der selbst mit keinem Kühlsystem von Seiten einer Ladestation ausgestattet ist .

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben .

Erfindungsgemäß wird somit ein Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge , mit einem Gehäuse , in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders und wenigstens einem Wärmeleitelement bereitgestellt , wobei das Wärmeleitelement mit wenigstens einem Ladekontakt sowie mit dem Gehäuse in Verbindung steht , so dass mittels des Wärmeleitelements ein Wärmeabtrag von dem mit dem Wärmeleitelement kontaktierten Ladekontakt zu dem Gehäuse hin ermöglicht ist .

Wenn vorliegend von einem korrespondierenden Ladesteckverbinder die Rede ist , dann ist damit einerseits ein Ladesteckverbinder gemeint, der das selbe Steckgesicht wie der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder aufweist , wobei das eine Steckgesicht aber Kontaktsti fte aufweist , wenn das andere Steckgesicht Kontakthülsen aufweist , und umgekehrt . Das Set aus erfindungsgemäßem Ladesteckverbinder und korrespondierendem Ladesteckverbinder kann also zusammengesteckt werden . Andererseits wird vorliegend auch dann von einem korrespondieren Ladesteckverbinder gesprochen, wenn die Steckgesichter im zuvor genannten Sinne sich nur teilweise entsprechen, also der korrespondiere Ladesteckverbinder z . B . nicht alle Kontakte aufweist , die bei dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder vorhanden sind, die vorhandenen Kontakte des korrespondieren Ladesteckverbinders aber vom Steckgesicht her dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder entsprechen, so dass der erf indungsgemäße Ladesteckverbinder und der korrespondierende Ladesteckverbinder auch in diesem Fall zusammengesteckt werden können .

Ein solcher Fall liegt z . B . vor bei einer an einem Ladekabel angeschlossenen Ladekupplung für ein Gleichstromladen nach der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 . Eine solche Ladekupplung ist in einen in die Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingebauten und für Wechselstromladen sowie für Gleichstromladen geeigneten Ladeeinbaustecker einsteckbar, wobei im Wechselstromsteckgesicht bei der Gleichstromladenladekupplung nur die Kommunikationskontakte und der Schutzkontakt vorhanden sind, j edoch keine Kontakte für Außenleiter und einen Mittelleiter für ein Wechselstromladen .

Als Wärmeleitelement wird vorliegend ein solches Element verstanden, das dazu führt , dass bei dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Ladekontakt , an den das Wärmeleitelement angebunden ist , und dem Gehäuse besser ist als ohne das Wärmeleitelement . Der Einbau des Wärmeleitelements verbessert also die Möglichkeit , an oder in dem Ladekontakt entstehende Wärme zu dem Gehäuse hin abzuleiten . Im Übrigen stellt das Wärmeleitelement ein zusätzliches Element des Ladesteckverbinders dar, ist also von dem Gehäuse separat und verschieden .

Es ist somit ein maßgeblicher Aspekt der Erfindung, die passive Kühlung seitens des Ladesteckverbinders zu unterstützen und dazu die thermische Kopplung zwischen wenigstens einem Ladekontakt und dem Gehäuse des Ladesteckverbinders zu verbessern, so dass Wärme ef fektiver von dem Ladekontakt auf das Gehäuse übertragen werden kann .

Grundsätzlich können die Ladekontakte ganz unterschiedliche Formen aufweisen . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Ladekontakte j edoch im Quer- schnitt kreis förmig . Dabei sind sie vorzugsweise als Kontakthülsen bzw . als in diese einsteckbare Kontaktsti fte ausgebildet .

Wie zuvor schon erläutert , liegt die wesentliche Anforderung an das Wärmeleitelement darin, dass es dazu führt , dass die Wärmeleitfähigkeit in dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder von einem Ladekontakt zu dem Gehäuse hin größer ist als ohne das Wärmeleitelement . Der Einbau des Wärmeleitelements soll also die Möglichkeit des Ladesteckverbinders verbessern, Wärme nach außen hin abzuleiten . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung i st dazu vorgesehen, dass das Wärmeleitelement aus Metall hergestellt ist , vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium . Im Übrigen sind natürlich auch andere gut wärmeleitfähige Materialien und Materialmischungen für das Wärmeleitelement möglich, die zu dem in Rede stehenden verbesserten Wärmeabtrag von dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinders führen .

Grundsätzlich kann das Wärmeleitelement sowohl Gleichstromladekontakte als auch Wechselstromladekontakte mit dem Gehäuse verbinden . Ganz besonders nützlich ist die vorliegende Erfindung j edoch, wenn Gleichstromladekontakte mittels des Wärmeleitelements mit dem Gehäuse verbunden werden . Vorliegend werden dabei solche Kontakte als Gleichstromladekontakte bezeichnet , die ausschließlich für das Laden mit Gleichstrom vorgesehen sind . In Abgrenzung dazu gibt es Wechselstromladekontakte . Damit sind die Außenleiter sowie der Neutralleiter (Mittelleiter ) gemeint , die j edenfalls auch für eine Laden mit Wechselstrom vorgesehen sind .

Als Außenleiter (umgangssprachlich auch als Phase bezeichnet ) wird dabei ein Leiter bezeichnet , der im üblichen Betrieb unter Spannung steht und zur Übertragung oder Verteilung elektrischer Energie beitragen kann, aber kein Neutralleiter ist . Ein Neutralleiter ist ein Leiter, der mit dem Neutralpunkt elektrisch verbunden und in der Lage ist , zur Verteilung elektrischer Energie bei zutragen . In der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 werden die Kontakte , die vorliegend als Wechselstromladekontakte bezeichnet werden, mit LI , L2 und L3 (Außenleiter ) und mit N (Neutralleiter ) und die Gleichstromladekontakte mit DC+ und DC- bezeichnet . Diesem Verständnis soll nicht entgegenstehen, dass die europäische Norm IEC 62196 Typ 2 auch eine Betriebsart kennt , gemäß der über die Kontakte LI , L2 , L3 und N ein Gleichstromladen erfolgt .

Es hat sich als besonders wirksam herausgestellt , wenn das Wärmeleitelement eine thermische Leitfähigkeit aufweist , die über 0 , 3 W/ (m K) liegt , vorzugsweise über 1 W/ (m K) . dazu kann das Wärmeleitelement unterschiedlich aufgebaut sein .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung i st das Wärmeleitelement zumindest teilweise , vorzugsweise vollständig, durch Einbringen einer Vergussmasse in die das Gehäuse gebildet . Diese Vergussmasse kann z . B . aus einem gut wärmleitfähigen Harz gebildet sein . Dabei ist es ganz besonders bevorzugt , dass die Vergussmasse galvanisch isolierend ist , so dass bereits auf diese Weise eine elektrische I solierung zwischen einem mittels des Wärmeleitelements angeschlossenen Ladekontakt und dem Gehäuse erzielt wird .

In der Regel weist ein Ladesteckverbinder der in Rede stehende Art Dichtungen zur Abdichtung nach außen hin auf . Auf derartige separate Dichtungen kann verzichtet werden, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Vergussmasse derart in das Gehäuse eingebracht ist , dass sie zur Abdichtung des Gehäuses gegenüber seiner Umgebung wirkt . Der Vergussmasse kommt damit eine Doppelfunktion zu, nämlich einerseits die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem angeschlossenen Ladekontakt und dem Gehäuse und andererseits die Abdicht funktion z . B . gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse .

Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass das Vergussmate- rial nur einen Teilbereich des freien Bereichs innerhalb des Ladesteckverbinders aus füllt . Vorzugsweise ist j edoch vorgesehen, dass das Wärmeleitelement den ansonsten freien Raum innerhalb des Gehäuses vollständig aus füllt . Damit wird in der Regel die maximale Erhöhung der Wärmeableitung von den angeschlossenen Ladekontakten zu dem Gehäuse des Ladesteckverbinders erzielt . Auch eine Abdicht funktion kann damit in besonders guter Weise erzielt werden . Dabei gilt natürlich, dass der Bereich zum Stecken des korrespondierenden Steckers verfügbar bleiben muss . Insofern i st es ganz besonders bevorzugt , dass das Vergussmaterial den ansonsten freien Bereich im Anschlussbereich des Ladesteckverbinders vollständig aus füllt , währen im Steckbereich des Ladesteckverbinders kein Vergussmaterial vorgesehen ist .

Wenn vorliegend von einem Steckbereich des erfindungsgemäßen Ladesteckverbinders gesprochen wird, so ist damit ein Bereich gemeint , in dem der Ladesteckverbinder im mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder gesteckten Zustand mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder in Steckrichtung überlappt und die Ladekontakte der beiden Steckverbinder in galvanisch leitendem Kontakt miteinander stehen . Ein solcher Steckbereich eines Ladesteckverbinders ist im Allgemeinen auch dadurch definiert und inso fern geometrisch begrenzt , dass der Ladesteckverbinder eine Einrichtung aufweist , die sicherstellt , dass die beiden Ladesteckverbinder im gesteckten Zustand über eine bestimmte maximale Länge miteinander in Überlappung stehen, dem vollständig eingesteckten Zustand des einen Ladesteckverbinders in den anderen Ladesteckverbinders entspricht . Als Anschlussbereich des Ladesteckverbinders wird vorliegend der Bereich des Ladesteckverbinders bezeichnet , in dem die Ladekontakte galvanisch leitend an elektrische Leitungen angeschlossen sind, die von dem Ladesteckverbinder wegführen .

Das Wärmeleitelement kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch al s ein separates vorgefertigtes Bauteil in das Gehäuse eingebracht sein . In diesem Zusammenhang ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbi ldung der Erfindung vorgesehen, dass das Wärmeleitelement ein Metall , vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, aufweist . Ganz besonders bevorzugt ist dabei , dass die Anbindung des Wärmeleitelements an den Ladekontakt galvanisch isoliert ist . Auf diese Weise kommt es wiederum dazu, dass auch bei Vorsehen des Wärmeleitelements die elektrische I solierung zwischen dem Ladekontakt und dem Gehäuse gewährleistet bleibt .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Wärmeleitelements zusätzlich oder alternativ zu Metal l ein Kunststof fmaterial auf . Kunststof f hat in der Regel den Vorteil , dass es elektrisch isolierend ist und somit keine separate I solierung vorgesehen werden muss .

Grundsätzlich kann es ausreichend sein, wenn das Wärmeleitelement einen Ladekontakt thermisch mit dem Gehäuse verbindet . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass das Wärmeleitelement aus dem Gehäuse herausgeführt ist . Auf diese Weise kann die Wärme von dem Ladekontakt nicht nur auf das Gehäuse abgeführt werden sondern direkt auch in Bereiche außerhalb des Gehäuses , was den Wärmeabtrag von dem Ladekontakt weiter verbessert . In diesem Zusammenhang ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Wärmeleitelement außerhalb des Gehäuses einen Verbindungsbereich aufweist , mit dem es mit der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs verbindbar ist . Dies hat den Vorteil , dass die von dem Ladekontakt abgeführte Wärme direkt und ef fektiv auf die Karosserie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs gebracht werden kann, so dass auf diese Weise eine sehr große Fläche zur Verfügung steht , über die die von dem Ladekontakt abgeführte Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann . Dabei ist es ganz besonders bevorzugt , dass der Verbindungsbereich eine Anlagefläche aufweist , mit der bei Befestigung des Verbindungsbereichs an der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ein flächiges Anliegen des Verbindungsbereichs an die Karosserie ermöglicht wird . Je größer diese Fläche ist , mit der das Wärmeleitelement an der Karosserie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs anliegt, umso besser ist der Wärmeübertrag auf die Karosserie .

Grundsätzlich kann die Oberfläche des Wärmeleitelements unterschiedliche Formen aufweisen . Insbesondere kann eine glatte Oberfläche des Wärmeleitelements vorgesehen sein . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung i st j edoch vorgesehen, dass die Oberfläche des Wärmeleitelements strukturiert ist . Dabei s ind unterschiedliche geometrische Strukturen möglich . Insbesondere kann z . B . vorgesehen sein, dass die Oberfläche gewellt ist . Andererseits ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Wärmeleitelement mit Kühlrippen versehen ist . Derartige Kühlrippen können innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein . Mit derartigen Kühlrippen wird der Wärmeübergang von dem Wärmeleitelement an seine Umgebung weiter verbessert , da eine vergrößerte Oberfläche zur Verfügung gestellt wird, über die die Wärme abgegeben werden kann . Eine Kühlung des Wärmeleitelements kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch dadurch erzielt werden, dass an das Wärmeleitelement ein Kühlkörper angebundenen ist oder ein Kühlkörper kühlend auf das Wärmeleitelement einwirkt . Ein derartiger Kühlkörper ist vorzugsweise aus einem Metall und/oder aus einem Kunststof f hergestellt . Ganz besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass der Kühlkörper eine Anschlusseinrichtung für eine Wärmeableiteinrichtung aufweist . Eine derartige Anschlusseinrichtung für eine Wärmeableiteinrichtung kann z . B . ein Anschluss für eine Kühlleitung sein, mit der der Kühlköper mittels eines Kühl fluid gekühlt wird . Es ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung j edoch auch möglich, dass der Kühlkörper ein aktives Kühlelement aufweist , z . B . ein Peltier-Element und/oder einen Lüfter .

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht auch vor, dass das Gehäuse und/oder das Wärmeleitelement ein Befestigungselement aufweist , mit dem ein Kühlelement in dem Gehäuse befestigbar ist . Ein solches Kühlelement kann ein zuvor beschriebener Kühlkörper und somit aktiv oder passiv sein . Damit ist eine individuelle Anpassung des Ladesteckverbinders an seinen Einsatzbereich möglich, nämlich indem mittels des Befestigungselements ein derartiges Kühlelement in das Gehäuse integriert wird, dass für den j eweiligen Anwendungsbereich besonders vorteilhaft ist .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es nicht nur so , dass das Wärmeleitelement aus einem Material hergestellt ist , dass eine besonders gute Wärmeleitung zeigt . Vielmehr ist gemäß der hier beschriebenen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse aus einem Material hergestellt ist , dessen thermische Leitfähigkeit über 0 , 3 W/ (m K) liegt , vorzugsweise über 1 W/ (m K) . Auf diese Weise wird die Wärmeableitung von dem mittels des Wärmeleitelements angeschlossenen Ladekontakts weiter verbessert .

Die Erfindung betri f ft außerdem die Verwendung eines Ladesteckverbinders nach einem der vorhergehenden Ansprüche an der Fahrzeugkarosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs . Dabei ist es ganz besonders bevorzugt , dass der Ladesteckverbinder eine Ladeeinbaustecker ist , insbesondere nach der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 .

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Aus führungsbeispiele weiter im Detail beschrieben .

In den Zeichnungen zeigen

Fig . 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Fig . 2 in einer perspektivischen Ansicht einen korrespondierenden Lade Steckverbinder,

Fig . 3a den nach außen gewandten Bereich des Ladesteckverbinders aus Fig . 1 in einem in ein Elektro- oder Hybridfahrzeug eingebauten Zustand in einer perspektivischen Ansicht ,

Fig . 3b den nach innen gewandten Bereich des Ladesteckverbinders aus Fig . 1 in einem in ein Elektro- oder Hybridfahrzeug eingebauten Zustand in einer perspektivischen Ansicht ,

Fig . 4 den Ladesteckverbinder aus Fig . 1 in einer

Seitenansicht mit einer Schnittlinie A-A,

Fig . 5 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A- A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte j eweils separat mittels eines j eweiligen Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind,

Fig . 6 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A- A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte und die Wechselstromkontakte gemeinsam mittels eines als Vergussmasse in den Ladesteckverbinder eingebrachten Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, Fig . 7 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A- A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem j eweils ein Gleichstromladekontakt mit j eweils zwei Wechselstromkontakten separat mittels eines j eweiligen Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind,

Fig . 8 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A- A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement mit einem Kühlkörper ausgestattet ist , der mit Kühlrippen versehen ist ,

Fig . 9 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A- A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement mit einem Kühlkörper ausgestattet ist , der mit Kühlrippen versehen ist und an eine Kühlmittelleitung angeschlossen ist ,

Fig . 10 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A- A durch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements thermisch an das Gehäuse angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement mittels eines aktiven Kühlelements in Form eines Lüfters gekühlt wird, und

Fig . 11 schematisch ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem in die Karosserie eingebauten Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erf indung, bei dem das Wärmeleitelement aus dem Ladesteckverbinder thermisch leitend auf die Karosserie herausgeführt ist .

Aus Fig . 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Ladesteckverbinder 1 gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung ersichtlich . Dieser Ladesteckverbinder 1 ist vorliegend eine Ladeeinbaustecker zum Einbau in die Karosserie 9 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 2 , wie schematisch z . B . in Fig . 11 gezeigt . Der Ladesteckverbinder 1 weist ein Gehäuse 3 aus Kunststof f und darin angeordnete Gleichstromladekontakte 4 zum Gleichstromladen sowie Wechselstromladekontakte 19 zum Wechselstromladen auf . Je nachdem, ob eine Wechselstromladen oder ein Gleichstromladen erfolgen soll , wird der Ladesteckverbinder 1 mit einem korrespondierenden Ladesteckverbinder 6 verbunden, der demgemäß eine an einem Ladekabel angeschlossen Wechselstromladekupplung oder eine Gleichstromladekupplung ist . Dazu ist der Ladesteckverbinder 1 mit einem Steckbereich 17 versehen, in dem er mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder 6 im gesteckten Zustand überlappt . An diesen Steckbereich 17 schließt sich ein Anschlussbereich 18 des Ladesteckverbinders 1 an, in dem die Gleichstromladekontakte 4 und die Wechselstromkontakte 19 an hier nicht weiter dargestellte elektrische Leitungen angeschlossen sind, die von dem Ladesteckverbinder 1 weg zu einer hier ebenfalls nicht dargestellten Batterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 2 führen .

Ein zu dem Ladesteckverbinder aus Fig . 1 korrespondierender Ladesteckverbinder 6 in Form einer Gleichstromladekupplung ist in einer perspektivischen Ansicht aus Fig . 2 ersichtlich . Der korrespondierende Ladesteckverbinder 6 weist zwei Gleichstromladekontakte 5 sowie einen Schutzkontakt 15 und zwei Kommunikationskontakte 16 auf . Bei den in Fig . 1 und 2 dargestellten Ladesteckverbindern 1 , 6 handelt es sich von der Grundgeometrie her um einen Ladeeinbaustecker und eine Gleichstromladkupplung gemäß der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 .

Die Fig . 3a zeigt nun den nach außen gewandten Bereich des Ladesteckverbinders 1 aus Fig . 1 in einem in ein Elektrooder Hybridfahrzeug 2 mittels einer Adapterplatte 20 eingebauten Zustand in einer perspektivischen Ansicht , während Fig . 3b den nach innen gewandten Bereich dieses Ladesteckverbinders 1 in einem in das Elektro- oder Hybridfahrzeug 2 eingebauten Zustand zeigt . Hier sind zwei Gleichstromladekontakte 4 , vier Wechselstromladekontakte 19 , ein Schutzkontakt 23 und zwei Kommunikationskontakte 24 vorgesehen . Erkennbar ist , dass die Gleichstromladekontakte 4 und die Wechselstromladekontakte 19 von dem Steckbereich 17 in den Anschlussbereich 18 führen, wo ein Anschluss der der Gleichstromladekontakte 4 und der Wechselstromladekontakte 19 an die elektrischen Leitungen vorgesehen ist . Durch den Anschlussbereich 18 des elektrischen Ladesteckverbinders 1 führt nun die Schnittlinie A-A, die in Fig . 4 dargestellt ist , die den Ladesteckverbinder aus Fig . 1 in einer Seitenansicht dargestellt ist .

Die nachfolgend beschriebenen Fig . 5 bis 10 zeigen nun verschiedene bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung, bei denen die Gleichstromladekontakte 4 und teilweise auch die Wechselstromladekontakte 19 mittels eines Wärmeleitelements 7 thermisch an das Gehäuse 3 des Ladesteckverbinders angebunden sind .

Konkret ist aus Fig . 5 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder 1 gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte 19 j eweils separat mittel s eines j eweiligen Wärmeleitelements 7 thermisch an das Gehäuse 3 des Ladesteckverbinders 1 angebunden sind . Das Wärmeleitelement 7 weist soll vorzugsweise eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die j edenfalls über 0 , 3 W/ (m K) liegt , ganz besonders bevorzugt über 1 W/ (m K) . Konkret sind vorliegend Wärmeleitelemente 7 aus Aluminium vorgesehen, die j eweils mittels nicht weiter dargestellter elektrischer I solierungen an die Gleichstromladekontakte 19 angeschlossen sind . Mit diesen Wärmeleitelementen 7 wird die beim Gleichstromladen in oder an den Gleichstromladekontakten 4 entstehende Wärme ef fektiv an das Gehäuse 3 des Ladesteckverbinders 1 abgeführt , was ein Laden mit höheren Strömen ermöglicht .

Aus Fig . 6 ist eine Schnittansicht längs der Schnittl inie A-A durch einen weiteren Ladesteckverbinder 1 gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung ersichtlich, bei dem die Gleichstromladekontakte 4 und die Wechselstromkontakte 19 gemeinsam mittels eines hier als Vergussmasse in den Ladesteckverbinder eingebrachten Wärmeleitelements 7 thermisch an das Gehäuse 3 des Ladesteckverbinders 1 angebunden sind . Diese Vergussmasse ist vorliegende aus einem gut wärmleitfähigen Harz gebildet , dessen Wärmeleitfähigkeit über 1 W/ (m K) liegt . Die Vergussmasse ist darüber hinaus galvanisch isolierend, so dass auf diesem Weg eine elektrische I solierung zwischen den mittels der Vergussmasse angeschlossenen einzelnen Gleichstromladekontakten 4 , den Wechselstromladekontakten 19 und Gehäuse 3 erzielt wird .

Darüber hinaus wirkt die Vergussmasse vorliegend auch als Dichtung zur Abdichtung des Ladesteckverbinders 1 nach außen hin . Es kann also auf separate Dichtungen verzichtet werden, da vorliegend die Vergussmasse derart in das Gehäuse 3 eingebracht ist , dass sie zur Abdichtung des Gehäuses gegenüber seiner Umgebung wirkt . Der Vergussmas se kommt damit also eine Doppel funktion zu, gemäß der die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit zwischen den ange- schlossenen Gleichstromladekontakten 4 und den angeschlossenen Wechselstromladekontakten 19 und dem Gehäuse 3 und zusätzlich die in Rede stehende Abdicht funktion erzielt wird, z . B . gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse 3 .

Hier ist es außerdem so , dass die Vergussmasse den gesamten ansonsten freien Raum innerhalb des Gehäuses , der dem Anschlussbereich 18 des Ladesteckverbinder 1 entspricht , vollständig aus füllt . Damit wird eine starke Erhöhung der Wärmeableitung von den angeschlossenen Gleichstromladekontakten 4 und den angeschlossenen Wechselstromladekontakten 19 zu dem Gehäuse 3 des Ladesteckverbinders 1 erzielt .

Fig . 7 zeigt nun eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem j eweils ein Gleichstromladekontakt 4 mit j eweils zwei Wechselstromkontakten 19 separat mittels eines j eweiligen Wärmeleitelements 7 thermisch an das Gehäuse 3 angebunden sind . Auch hier sind wieder nicht weiter dargestellte elektrische I solierungen zwischen den Wärmeleitelementen 7 und dem j eweiligen Gleichstromladekontakt 4 und den j eweiligen Wechselstromkontakten 19 vorgesehen .

Aus Fig . 8 ist nun eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung ersichtlich, bei dem die Gleichstromladekontakte 19 gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements 7 thermisch an das Gehäuse 3 angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement 7 mit einem Kühlkörper 11 ausgestattet ist , der mit Kühlrippen 10 versehen ist . Der Kühlkörper 11 ist vorliegend aus Aluminium ausgebildet und liegt über eine große Fläche an dem Wärmeleitelement 7 an . Der Kühlkörper 11 dient dazu, das Wärmeleitelement 7 und damit auch die Gleichstromladekontakte 4 zu kühlen . Diese Kühlung wird vorliegend dadurch unterstützt , dass das Kühlelement 11 mit Kühlrippen 10 versehen ist , über die e f fektiv Wärme abgegeben werden kann . Darüber hinaus weist das Wärmeleitelement 7 ein Befestigungselement 14 in Form von zwei Haltern auf , mit dem ein zusätzliches , hier nicht dargestelltes Kühlelement in dem Gehäuse 3 angeordnet werden kann . Durch ein solches zusätzliches Kühlelement kann die Kühlleistung in dem Gehäuse 3 weiter erhöht werden .

Eine Erhöhung der Kühlleistung in dem Gehäuse 3 das Ladesteckverbinders wir auch durch das nächste bevorzugte Ausführungsbeispiel erzielt . Dazu zeigt Fig . 9 eine Schnittansicht durch einen Ladesteckverbinder 1 längs der Schnittlinie A-A gemäß einem weiteren bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte 4 gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements 7 thermisch an das Gehäuse 3 angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement 7 mit einem Kühlkörper 11 ausgestattet ist , der ebenfalls mit Kühlrippen 10 versehen ist und darüber hinaus mittels Anschlusseinrichtungen 12 an eine Kühlmittelleitung 21 angeschlossen ist . Mittels eines durch die Kühlmittelleitung 21 gepumpten Kühlmittels wird die Kühlleistung weiter erhöht . Fig . 10 zeigt schließlich eine Schnittansicht längs der Schnittlinie A-A durch einen Ladesteckverbinder 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Gleichstromladekontakte 4 gemeinsam mittels eines Wärmeleitelements 7 thermi sch an das Gehäuse 3 angebunden sind, wobei das Wärmeleitelement 7 direkt mittels eines aktiven Kühlelements 13 in Form eines Lüfters gekühlt wird, was hier mittels vom aktiven Kühlelement 13 aus nach unten weisender Pfeile dargestellt ist . Grundsätzlich wäre es hier auch möglich, das Wärmeleitelement 7 mit einem Kühlkörper zu versehen, wie z . B Fig . 8 entnehmbar, und dann diesen Kühlkörper mittels des Lüfters zu kühlen .

Fig . 11 ist schließlich eine schematische Darstellung eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 2 mit einem in die Karosserie 9 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 2 eingebauten Ladesteckverbinder 1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Wärmeleitelement 7 mittels einer Wärmeleitung 22 aus dem Ladesteckverbinder 1 thermisch leitend auf die Karosserie 9 herausgeführt ist . Hier ist die Wärmeleitung 22 außerhalb des Gehäuses 3 auf einen Verbindungsbereich 8 geführt , der so mit der Karosserie 9 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 2 verbunden ist , dass der Verbindungsbereich 8 flächig an der Karosserie 9 anliegt . Auf diese wird ein ef fi zienter Wärmeabtrag von dem Wärmeleitelement 7 auf die Karosserie 9 ermöglicht , was einer weiteren Erhöhung des Wärmeabtrags von den Gleichstromladekontakten 4 weg führt . Die Befestigung Verbindungsbereichs 12 an der Karosserie 9 kann hier im Übrigen auf der Innenseite der Karosserie 9 erfolgen, so dass optisch keine Veränderung der Außenansicht der Karosserie 9 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 2 erfolgt .

Bezugs zeichenliste

1 Lade Steckverbinder

2 Elektro- und Hybridfahrzeug

3 Gehäuse

4 Gleichstromladekontakte

5 korrespondierende Ladekontakte

6 korrespondierender Lade Steckverbinders

7 Wärmeleitelement

8 Verbindungsbereich

9 Karosserie

10 Kühlrippen

11 Kühlkörper

12 Anschlusseinrichtung

13 aktives Kühlelement

14 Befestigungselement

15 Schutzkontakt

16 Kommunikations kontakte

17 Steckbereich

18 Anschlussbereich

19 Wechselstromladekontakte

20 Adapterplatte

21 Kühlmittelleitung

22 Wärmeleitung

23 Schutzkontakt

24 Kommunikations kontakte

Claims

Patentansprüche

1. Ladesteckverbinder (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (2) , mit einem Gehäuse (3) , in dem Gehäuse (3) angeordneten Ladekontakten (4) zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte (5) eines korrespondierenden Ladesteckverbinders (6) und wenigstens einem Wärmeleitelement (7) , wobei das Wärmeleitelement (7) mit wenigstens einem Ladekontakt (4) sowie mit dem Gehäuse (3) in Verbindung steht, so dass mittels des Wärmeleitelements (7) ein Wärmeabtrag von dem mit dem Wärmeleitelement (7) kontaktierten Ladekontakt (4) zu dem Gehäuse (3) hin ermöglicht ist.

2. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 1, wobei das Wärmeleitelement (7) eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die über 0,3 W/ (m K) liegt, vorzugsweise über 1 W/ (m K) .

3. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wärmeleitelement (7) zumindest teilweise durch Einbringen einer Vergussmasse in die das Gehäuse (3) gebildet ist.

4. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 3, wobei die Vergussmasse derart in das Gehäuse (3) eingebracht ist, dass sie zur Abdichtung des Gehäuses (3) gegenüber seiner Umgebung wirkt.

5. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 3 oder 4, wo- bei das Wärmeleitelement (7) den ansonsten freien Raum innerhalb des Gehäuses (3) vollständig ausfüllt.

6. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wärmeleitelement (7) aus dem Gehäuse (3) herausgeführt ist und außerhalb des Gehäuses (3) einen Verbindungsbereich (8) aufweist, mit dem es mit der Karosserie (9) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 82) verbindbar ist.

7. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des Wärmeleitelements (7) wenigstens abschnittsweise strukturiert ist.

8. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Kühlkörper (11) zum Kühlen des Wärmeleitelements (7) .

9. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 8, wobei der Kühlkörper (11) eine Anschlusseinrichtung (12) für eine Wärmeableiteinrichtung aufweist.

10. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 8 oder 9, wo- bei der Kühlkörper (11) ein aktives Kühlelement (13) aufweist .

11. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (3) und/oder das Wärmeleitelement (7) ein Befestigungselement (14) aufweist, mit dem ein Kühlelement in dem Gehäuse (3) befestigbar ist.

12. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (3) aus einem Material hergestellt ist, dessen thermische Leitfähigkeit über 0,3 W/ (m K) liegt, vorzugsweise über 1 W/ (m K) .

13. Verwendung eines Ladesteckverbinders (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche an der Karosserie (9) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (2) .