WO2024132010A1

WO2024132010A1 - Ladesteckverbinder für elektro- und hybridfahrzeuge

Info

Publication number: WO2024132010A1
Application number: PCT/DE2023/100855
Authority: WO
Inventors: Benjamin DJEDOVIC; Michael Berres
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2022-12-21
Filing date: 2023-11-10
Publication date: 2024-06-27
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: DE102022134269A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Ladesteckverbinder (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (18), mit einem Gehäuse (7), in dem Gehäuse (7) angeordneten Ladekontakten (2) und einem Kühlkörper, wobei der Kühlkörper als Hybridbauteil aus einem Keramikelement (8) und einem auf wenigstens einen Teil der Oberfläche des Keramikelements (8) aufgebrachten Kunststoffmaterial (6) ausgebildet ist und der Kühlkörper (5) mittels des Kunststoffmaterials (6) in direktem Kontakt mit wenigstens einem der Ladekontakte (2) steht. 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 , in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten und einem Kühlkörper .

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 Kontaktstif te 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 rechtlich 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 Dauerlastbestrieb sein kann . Bei einer intermittierenden Aufladung der Batterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs sind j edoch höhere Ladeströme über begrenzte Zeiträume notwendig, um die Batterie in einer gewünschten kurzen Zeit auf zuladen . Dies führt zu einer temporären Erhitzung der Ladesteckverbinder, die über der Grenztemperaturerhöhung liegt . Der Leitungsquerschnitt der Elektroanschlusskörper lässt sich aber nicht beliebig vergrößern, da die Steckverbindergeometrien genormt sind und darüber hinaus für die Elektroanschlusskörper eine möglichst geringe Menge 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 bereitgestellt wird, wobei der Elektroan- schlusskörper 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 , das s 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 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 Steck- verbinderteil 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 und einem Kühl körper bereitgestellt , wobei der Kühlkörper als Hybridbauteil aus einem Keramikelement und einem auf wenigstens einen Teil der Oberfläche des Keramikelements aufgebrachten Kunst- stof fmaterial ausgebildet ist und der Kühlkörper mittel s des Kunststof fmaterials in direktem Kontakt mit wenigstens einem der Ladekontakte steht .

Mit einem Hybridbauteil ist vorliegend ein solches Bauteil gemeint , dass zumindest zwei Materialien aufweist . Als Kühlkörper wird ein solcher Körper verstanden, der dazu führt , dass bei dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder die in dem Ladekontakt entstehende Wärme abgeführt , in dem Kühlkörper auf genommen und in das Gehäuse und/oder die Umgebung abgegeben wird . Dabei ist der Wärmeabtrag weg von dem Ladekontakt , an den der Kühlkörper angebunden ist , besser als ohne den Kühlkörper . Der Einbau des Kühlkörpers verbessert also die Möglichkeit , an oder in dem Ladekontakt entstehende Wärme abzugeben . Im Übrigen stellt der Kühlkörper ein zusätzliches Element des Ladesteckverbinders dar, ist also von dem Gehäuse separat und verschieden .

Das direkte Kontaktieren des Ladekontaktes mit dem Kunst- stof fmaterial trägt dazu bei , dass dem Keramikelement eine möglichst vorteilhafte thermische Kontaktierung des Ladekontaktes ermöglicht wird . Keramik ist ein poröses , schwer verformbares Material , das sich nur bedingt dazu eignet einen Körper formschlüssig derart zu kontaktieren, das s Luft als thermischer Übertragungsweg praktisch ausgeschlossen werden kann . Das gilt insbesondere unter Berücksichtigung der j eweiligen Fertigungstoleranzen . Der Kühlkörper als Hybridbauteil aus einem Keramikelement und einem auf wenigstens einen Teil der Oberfläche des Keramikelements aufgebrachten Kunststof fmaterial , ermöglicht es nun, den Ladekontakt derart formschlüssig mit dem Kunst- stof fmaterial zu kontaktieren, dass ein Wärmeaustausch in Form von Konvektion praktisch vermeidbar ist .

Für eine besonders vorteilhafte Kontaktierung der Ladekontakte mit dem Kunststof fmaterial ist vorgesehen, dass der Kunststof f elastisch und verformbar ist sowie galvanisch isolierend und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kunststof fmaterial eine thermische Leitfähigkeit aufweist , die über 0 , 3 W/ (m K) liegt , vorzugsweise über 1 W/ (m K) .

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 Kühlkörper des Ladesteckverbinders zu verbessern, so dass Wärme ef fektiver von dem Ladekontakt auf den Kühlkörper übertragen werden kann .

Prinzipiell kann das Kunststof fmaterial des Kühlkörpers den Ladekontakt auf verschiedene Arten kontaktieren . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass der Ladekontakt ausschließlich mit dem Kunststof fmaterial des Kühlkörpers kontaktiert ist . Dadurch wird die an den Ladekontakten entstehende Wärme über direkte Wärmeleitung unter Ausschluss der Konvektion an das Keramikelement geleitet .

Grundsätzlich können unterschiedliche Kunststof fmaterialien vorgesehen sein . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass das Kunst- stof fmaterial ein Silikon ist . Wärmeleitender Kunststof f hat die vorteilhafte Eigenschaft elektrisch isolierend zu sein . Die Auswahl des Materials des Wärmeleitelements ist abhängig von der erwarteten abzuführenden Wärme . Sil ikone weisen dazu eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie elektrische I solation auf .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung i st vorgesehen, dass das Kunststof fmaterial Keramikpartikel enthält . Das Beimischen von Keramikpartikeln verbessert die Wärmeleitfähigkeit des Kunststof fmaterials ohne die Kontaktierung des Ladekontaktes mit dem Kunststof fmaterial in Form von Lufteinschlüssen zu beeinträchtigen .

Grundsätzlich kann das Keramikelement auf verschiedene Arten ausgebildet sein . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass das Keramikelement Kühlrippen aufweist . Mit derartigen Kühlrippen wird der Wärmeübergang von dem Kühlkörper an seine Umgebung weiter verbessert , da eine vergrößerte Oberfläche zur Verfügung gestellt wird, über die die Wärme abgegeben werden kann . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung i st vorgesehen, dass das Kunststof fmaterial als Vergussmas se in das Gehäuse eingebracht ist . Dieses Kunststof fmaterial kann ein gut wärmleitfähiges Harz sein . Dabei ist es ganz besonders bevorzugt , dass die Vergussmasse galvanisch isolierend ist , so dass bereits auf diese Weise eine elektrische I solierung erzielt wird .

Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Keramikelement teilweise von dem Kunststof fmaterial umschlossen ist . Dadurch kann eine möglichst groß flächige Kontaktierung mit den Ladekontakten erzielt werden, während ein Teil der Oberfläche des Keramikelementes unbedeckt verbleibt und derart der Wärmeabtrag erhöht ist . Das Kunststof fmaterial hat regelmäß ig eine geringere Wärmeleitfähigkeit als das Keramikelement . Der Wärmeabtrag ist deswegen erhöht , weil die Wärme nicht erneut durch das Kunststof fmaterial geleitet werden muss , um im Anschluss daran durch Konvektion abgetragen zu werden .

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 das Kunststof fmaterial derart in das Gehäuse eingebracht ist , dass es zur Abdichtung des Gehäuses gegenüber seiner Umgebung wirkt . Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass der Kühlkörper nur einen Teilbereich des freien Bereichs innerhalb des Gehäuses innerhalb des Ladesteckverbinders aus füllt . Vorzugsweise ist j edoch vorgesehen, dass der Kühlkörper den ansonsten freien Raum innerhalb des Gehäuses vol lständig aus füllt . Damit wird in der Regel die maximale Erhöhung der Wärmeableitung von den Ladekontakten zu dem Kühlkörper erzielt . Auch eine Abdicht funktion kann damit in besonders guter Weise erzielt werden .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung i st vorgesehen, dass der Kühlkörper mit mehreren in dem Gehäuse angeordneten Keramikelementen und dem Kunststo f fmaterial gebildet ist , das Kunststof fmaterial auf die Oberflächen der Keramikelemente aufgebracht ist , so dass die Wärmeleitung zwischen den Keramikelementen mit dem Kunststof fmaterial ermöglicht ist und Lufteinschlüsse zwischen den Keramikelementen verhindert sind . Derart kann die höhere Wärmeleitfähigkeit der Keramikelemente mit der höheren Verformbarkeit des Kunststof fmaterial s besonders vorteilhaft kombiniert werden . Insbesondere können durch Positionierung von mit Kunststof fmaterial beschichteten Keramikelementen größere Abstände innerhalb des Gehäuses bei gleichbleibender Wärmeleitung überbrückt werden, so das s der volumetrisch größere Anteil des Kühlkörper flexibler im Gehäuse des Ladesteckers positionierbar ist . Der volumetrisch kleinere Teil des Kühlkörpers , der zu dem größeren Teil des Kühlkörpers , ausgehend von den Ladekontakten, hinführt , kann demnach in der Art einer Kette ausgebildet sein, wobei die einzelnen Keramikelemente die Glieder der Kette und das Kunststof fmaterial die Verbindungen der Glieder der Kette darstellen .

Grundsätzlich kann das Gehäuse des Ladesteckverbinders auf verschiedene Arten ausgebildet sein . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass das Gehäuse mit einer solchen Öf fnung versehen ist , dass das Gehäuse einen durchgängigen Kanal aufweist , durch den der Innenraum des Gehäuses mit der Umgebung fluidtechnisch verbunden ist , und der Kühlkörper aus der Öf fnung herausragt , so dass ein Wärmeabtrag an die Umgebung über den Kühlkörper durch Konvektion ermöglicht ist . Durch den Kanal kann Wärme an die Umgebung außerhalb des Gehäuses abgegeben werden . Darüber hinaus kann eine Fluidkühlung an den Ladesteckverbinder herangeführt werden . Durch weitere solche Öf fnungen können weitere Kanäle ausgebildet sein .

Die Erfindung betri f ft außerdem die Verwendung eines Ladesteckverbinders nach einem der vorhergehenden Ansprüche an der Fahrzeugkarosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs .

Weiter betri f ft die Erfindung ein System aus einem Ladesteckverbinder und einem zu diesem korrespondieren Ladesteckerbinder, wobei der korrespondierende Ladesteckverbinder mit einem mit einem Kühl fluid beaufschlagbaren Kühlelement versehen ist und die korrespondierenden Ladekontakte des korrespondierenden Ladesteckverbinders als Kontakthülsen ausgebildet sind, in die die Kontaktsti fte des Ladesteckverbinders einsteckbar sind . 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 Elektrooder 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 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 .

Das System ist vorzugsweise dahingehend ausgestaltet , das s es weiterhin eine Ladestation und ein mit der Ladestation verbundenes und den korrespondierenden Ladesteckverbinder tragendes Ladekabel aufweist , wobei die Ladestation eine Kühl fluidquelle aufweist und das Ladekabel mit Kühl fluidleitungen versehen ist , um das Kühl fluid von der Kühl fluidquelle zu dem Kühlelement des korrespondieren Ladesteckverbinders und wieder zurück zu transportieren . Die Kühlfluidquelle der Ladestation ist dabei derart ausgestaltet , dass erwärmtes , von dem Ladesteckverbinder zurückgeführtes Kühl fluid wieder abgekühlt wird, so dass es erneut für eine Kühlung zur Verfügung steht .

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 . 3 den Ladesteckverbinder aus Fig . 1 in einer

Vorderansicht ,

Fig . 4 einen Schnitt des Ladesteckverbinders aus Fig . 3 entlang der Linie A-A und

Fig . 5 schematisch ein System mit einem Ladesteckverbinder, einem korrespondierenden Ladesteckverbinder, einem Ladekabel , einer Ladestation und einem Kühlsystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung . Aus Fig . 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Ladesteckverbinder 1 gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung ersichtlich . Dabei handelt es sich um einen Ladeeinbaustecker zum Einbau in die Fahrzeugkarosserie 17 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 , wie schematisch in Fig . 5 dargestellt . Der vorl iegende Ladesteckverbinder 1 ist im Wesentlichen und von seinem Steckgesicht her ein Ladeeinbaustecker gemäß der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 . Neben nicht weiter mit Bezugs zeichen versehenen Wechselstromladekontakten, einem Schutzkontakt 15 und Kommunikationskontakten 16 weist der Ladesteckverbinder 1 zwei Gleichstromladekontakte 2 für ein Gleichstromladen auf .

Der Ladesteckverbinder 1 ist mit einem korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 koppelbar, der in Fig . 2 dargestellt ist . Dabei handelt es sich um eine Ladekupplung, die an einem Ladekabel befestigbar ist und mit dem Ladeeinbaustecker zusammengesteckt werden kann . Die hier exemplarisch gezeigte Ladekupplung ist eine solche für ein Gleichstromladen und weist daher korrespondierende Gleichstromladekontakte 3 , einen Schutzkontakt 15 und Kommunikationskontakte 16 auf . Sowohl der hier gezeigte Ladeeinbaustecker als auch die hier gezeigte Kupplung entsprechen von ihrem Steckgesicht her der der europäischen Norm IEC 62196 .

Der Ladesteckverbinder 1 weist ein Gehäuse 7 , einen Steckbereich 12 in einem vorderen Gehäuseteil und einen Anschlussbereich 13 in einem hinteren Gehäuseteil auf . Der Steckbereich 12 ist als ein solcher Bereich definiert , in dem der Ladesteckverbinder 1 im mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 gesteckten Zustand mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 in Steckrichtung überlappt und die Ladekontakte 2 , 3 , die in diesem konkreten Aus führungsbeispiel Gleichstromladekontakte sind, der beiden Steckverbinder 1 , 4 in galvanisch leitendem Kontakt miteinander stehen . Der Anschlussbereich 13 ist als ein solcher Bereich definiert , in dem die Ladekontakte 2 des Ladesteckverbinders galvanisch leitend an elektrische Leitungen 9 angeschlossen sind, die von dem Ladesteckverbinder 1 zu einer nicht weiter dargestellten Batterie führen . Darüber hinaus weist der Ladesteckverbinder 1 eine Öf fnung 10 in dem Gehäuse 7 auf , durch die ein Kühlkörper 5 herausragt .

Der Fig . 3 ist das Steckgesicht des Ladesteckverbinders 1 mit den Ladekontakten sowie nicht weiter mit Bezugs Zeichen versehenen Wechselstromladekontakten, einem Schutzkontakt 15 und Kommunikationskontakten 16 zu entnehmen . Fig . 4 zeigt den Ladesteckverbinder 1 entlang des Schnitts A-A. Die Ladekontakte 2 in dem Gehäuse 7 des Ladesteckverbinders 1 sind von dem Kühlkörper 5 umgeben, der gleichfalls aus der Öf fnung 10 des Gehäuses 7 herausragt und derart einen Wärmeabtrag von den Ladekontakten an die Umgebung ermöglicht . Maßgeblich bei dem hier beschriebenen bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung ist nun, dass die Ladekontakte 2 mit einem galvanisch isolierendem Kunststof fmaterial 6 thermisch leitend verbunden sind und dass ein Keramikelement 8 seinerseits mit diesem Kunststo f fmaterial 6 beschichtet ist . Das Keramikelement 8 sowie das Kunst- stof fmaterial 6 bilden dabei ein Hybridbauteil , den Kühlkörper 5 , aus . Durch das Kunststof fmaterial 6 werden Lufteinschlüsse zwischen den Ladekontakten 2 und dem Keramikelement 8 verhindert , sodass der Wärmeabtrag von den Ladekontakten ausschließlich mittels Wärmeleitung stattfindet . Dadurch wird eine möglichst ef fi zienter Wärmeabtrag von den Ladekontakten ermöglicht .

Weiter oben ist schon angesprochen worden, dass der Ladesteckverbinder 1 in Form eines Einbausteckers an der Fahrzeugkarosserie 17 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 Verwendung findet . In diesem Zusammenhang darf auf Fig . 5 verwiesen werden, die schematisch ein System gemäß einem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung zeigt , das einen in eine Fahrzeugkarosserie 17 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 eingebauten Ladesteckverbinder 1 , einen zu diesem korrespondieren Ladesteckerbinder 4 , eine Ladestation 20 und ein mit der Ladestation 20 verbundenes und den korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 tragendes Ladekabel 21 umfasst . Wesentlich ist bei diesem bevorzugten Aus führungsbeispiel der Erfindung, dass der korrespondierende Ladesteckverbinder 4 mit einem mit einem Kühlfluid beaufschlagbaren Kühlelement 19 zum Kühlen der korrespondierenden Ladekontakte 3 versehen ist . Um über die Kühlelemente 19 eine Kühlung der korrespondierenden Ladekontakte 3 zu erzielen, ist die Ladestation 20 mit einer Kühl fluidquelle 14 versehen und das Ladekabel 21 wei st Kühl fluidleitungen 22 auf , um das Kühl fluid von der Kühl fluidquelle 14 zu dem Kühlelement 19 des korrespondieren Ladesteckverbinder 4 und wieder zurück zu transportieren .

Dadurch, dass nun der in der Fahrzeugkarosserie 17 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 eingebaute Ladesteckverbinder 1 mit in den Ladekontakten 2 angeordneten Wärmeleitelementen 8 versehen ist , werden einerseits die ladesta- tionsseitigen korrespondierenden Ladekontakte 3 und mit der ladestationsseitigen Kühlung beaufschlagt und andererseits wird die thermische Kopplung zwischen dem in der Fahrzeugkarosserie 17 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 eingebauten Ladesteckverbinders 1 und dem an dem Ladekabel 21 angebrachten korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 im gesteckten Zustand der beiden Ladesteckverbinder 1 , 4 deutlich verbessert , so dass die aktive Kühlung in dem korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 mit dem von der Kühl fluidquelle 14 stammenden Kühl fluid mittelbar auch für die Kühlung des in der Fahrzeugkarosserie 17 des Elektrooder Hybridfahrzeugs 18 eingebauten Ladesteckverbinders 1 nutzbar ist .

Bezugs zeichenliste

1 Ladesteckverbinder

2 Ladekontakt

3 korrespondierender Ladekontakt

4 korrespondierender Ladesteckverbinder

5 Kühlkörper

6 Kunststof fmaterial

7 Gehäuse

8 Keramikelement

9 elektrische Leitung

10 Öf fnung

11 Kühlrippen

12 Steckbereich

13 Anschlussbereich

14 Kühl fluidquelle

15 Schutzkontakt

16 Kommunikationskontakt

17 Karosserie

18 Elektro- oder Hybridfahrzeuge

19 Kühlelement

20 Ladestation

21 Ladekabel

22 Kühl fluidleitungen

Claims

Patentansprüche

1. Ladesteckverbinder (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (18) , mit einem Gehäuse (7) , in dem Gehäuse (7) angeordneten Ladekontakten (2) und einem Kühlkörper, wobei der Kühlkörper als Hybridbauteil aus einem Keramikelement (8) und einem auf wenigstens einen Teil der Oberfläche des Keramikelements (8) aufgebrachten Kunststoffmaterial (6) ausgebildet ist und der Kühlkörper (5) mittels des Kunst- stof fmaterials (6) in direktem Kontakt mit wenigstens einem der Ladekontakte (2) steht.

2. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 1, wobei der Ladekontakt (2) ausschließlich mit dem Kunststoffmaterial (6) des Kühlkörpers (5) kontaktiert ist.

3. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kunststoffmaterial (6) eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die über 0,3 W/ (m K) liegt, vorzugsweise über 1 W/ (m K) .

4. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Kunststoffmaterial (6) ein Silikon ist.

5. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Kunststoffmaterial (6) Keramikpartikel enthält .

6. Ladecksteckverbinder (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Keramikelement (8) Kühlrippen (11) aufweist.

7. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Kunststoffmaterial (6) als Vergussmasse in das Gehäuse (7) eingebracht ist.

8. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 7, wobei das Keramikelement (8) teilweise von dem Kunststoffmaterial (6) umschlossen ist.

9. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 8, wobei das Kunst- stof fmaterial (6) derart in das Gehäuse (7) eingebracht ist, dass es zur Abdichtung des Gehäuses (7) gegenüber seiner Umgebung wirkt.

10. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 9, wobei der Kühlkörper den ansonsten freien Raum innerhalb des Gehäuses (7) vollständig ausfüllt.

11. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Kühlkörper (5) mit mehreren in dem Gehäuse (7) angeordneten Keramikelementen (8) und dem Kunststoffmaterial (6) gebildet ist, das Kunststoffmaterial (6) auf die Oberflächen der Keramikelemente (8) aufgebracht ist, so dass die Wärmeleitung zwischen den Keramikelementen (8) mit dem Kunststoffmaterial (6) ermöglicht ist und Lufteinschlüsse zwischen den Keramikelementen (8) verhindert sind .

12. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (7) mit einer solchen Öffnung (10) versehen ist, dass das Gehäuse (7) einen durchgängigen Kanal aufweist, durch den der Innenraum des Gehäuses (7) mit der Umgebung fluidtechnisch verbunden ist, und der Kühlkörper (5) aus der Öffnung (10) herausragt, so dass ein Wärmeabtrag an die Umgebung über den Kühlkörper (5) durch Konvektion ermöglicht ist.

13. Verwendung eines Ladesteckverbinders (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche an der Fahrzeugkarosserie (17) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (18) .

14. System aus einem Ladesteckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einem zu diesem korrespondieren Ladesteckerbinder, wobei der korrespondierende Ladesteckverbinder (4) mit einem mit einem Kühlfluid beaufschlagbaren Kühlelement (19) versehen ist und die korrespondierenden Ladekontakte (3) des korrespondierenden Ladesteckverbinders (4) als Kontakthülsen ausgebildet sind, in die die Kontaktstifte des Ladesteckverbinders (1) einsteckbar sind .

15. System nach Anspruch 14, weiter aufweisend eine Ladestation (20) und ein mit der Ladestation (20) verbundenes und den korrespondierenden Ladesteckverbinder (4) tragendes Ladekabel (21) , wobei die Ladestation (20) eine Kühlfluidquelle (14) aufweist und das Ladekabel (21) mit

Kühlfluidleitungen (22) versehen ist, um das Kühlfluid von der Kühlfluidquelle (14) zu dem Kühlelement (19) des korrespondieren Ladesteckverbinders (4) und wieder zurück zu transportieren .