WO2024227465A1

WO2024227465A1 - Ladesteckverbinder für elektro- und hybridfahrzeuge

Info

Publication number: WO2024227465A1
Application number: PCT/DE2024/100237
Authority: WO
Inventors: Michael Berres; Benjamin DJEDOVIC
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2023-05-03
Filing date: 2024-03-20
Publication date: 2024-11-07
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: DE102023111407A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Ladesteckverbinder (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (18), mit einem Gehäuse (7), in dem Gehäuse (7) angeordneten Ladekontakten (2), einem wenigstens einen Ladekontakt (2) kontaktierenden Kühlkörper (5) und einem Lüfter (10), wobei der Kühlkörper (5) einen mit Kühlrippen (14) versehenen Strömungskanal (6) aufweist und der Lüfter (10) derart angeordnet ist, dass mit ihm Luft aus der Umgebung in den Strömungskanal (6) eingeblasen werden kann. Auf diese Weise wird 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 zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders und einem wenigstens einen Ladekontakt kontaktierenden 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 .

Gemäß der EP 3 043 421 Al wird ein Elektroanschlusskörper bereitgestellt , der erhöhte Ladeströme bei einer begrenzten Aufhei zung ermöglicht und daher eine erhöhte Kurz zeitstromtragfähigkeit aufweist . Dazu wird ein Elektroanschlusskörper für einen Ladestecker bzw . eine Ladebuchse vorgeschlagen, 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 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, einen verbesserten Wärmeabtrag bei einem Ladesteckverbinder zu erzielen, der selbst nicht mit einem 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 bereitgestellt , mit einem Gehäuse , in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten, einem wenigstens einen Ladekontakt kontaktierenden Kühlkörper und einem Lüfter, wobei der Kühlkörper einen mit Kühlrippen versehenen Strömungskanal aufweist und der Lüfter derart angeordnet ist , dass mit ihm Luft aus der Umgebung in den Strömungskanal eingeblasen werden kann .

Die Kühlrippen können auf unterschiedliche Weisen ausgestaltet sein . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Kühlrippen innerhalb des Kühlkörpers und/oder außerhalb des Kühlkörpers angeordnet .

Als Kühlkörper wird vorliegend ein solcher Körper verstanden, der dazu führt , dass bei dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder die in dem Ladekontakt entstehende Wärme abgeführt , in dem Kühlkörper aufgenommen 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 .

Zusätzlich beaufschlagt der Lüfter den Kühlkörper mit Luft aus der Umgebung, indem diese in die mit den Kühlrippen des Kühlkörpers ausgeformten Strömungskanäle eingeblasen wird . Der Lüfter kann dabei ein Radiallüfter oder ein ähnlich geeigneter Lüfter sein, der Luft aus einer Richtung ansaugen und beschleunigt in eine weitere Richtung abgeben kann . Die Strömungskanäle und die Kühlrippen dienen dabei der Oberflächenvergrößerung des Kühlkörpers , so dass der

Kühlkörper an sich vermehrt Wärme mittels Konvektion an die über den Lüfter eingeblasene Luft abtragen kann .

Grundsätzlich kann der Lüfter auf verschiedene Arten angeordnet sein . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass der Lüfter an der Außenseite des Gehäuses an einer in dem Gehäuse ausgebildeten Öf fnung angeordnet ist , mit der ein durchgängiger Kanal gebildet ist , so dass das Innere des Gehäuses fluidtechnisch mit dem Lüfter verbunden ist , wobei der Strömungskanal des Kühlkörpers derart auf der dem Lüfter gegenüberliegend angeordneten Seite der Öf fnung ausgebildet ist , dass die Luft aus der Umgebung mit dem Lüfter in die Öf fnung des Gehäuses und in den Strömungskanal eingeblasen werden kann . Der Lüfter ist derart fluidtechnisch direkt mit der Umgebung verbunden, so dass die Umgebungsluft ohne zusätzliche Kanäle oder Fluidleitungen von dem Lüfter angesaugt werden kann . Darüber hinaus erfährt der Lüfter im Betrieb selbst eine Erwärmung aufgrund seines Energieverbrauchs . Diese Wärme kann entsprechend direkt an die Umgebung abgetragen werden und wird somit nicht von dem Gehäuse des Ladesteckverbinders aufgenommen .

Auf der dem Lüfter gegenüberliegenden Seite der Öf fnung in dem Gehäuse ist schließlich ein Strömungskanal angeordnet , der die beschleunigte Umgebungsluft aufnimmt , so dass diese mittels erzwungener Konvektion einen Wärmeabtrag von den Kühlrippen des Kühlkörpers herbei führen kann . Bevorzugt ist hier, dass der Lüfter sowie die Öf fnung zentrisch unter dem Gehäuse des Ladesteckverbinders angeordnet sind .

Prinzipiell ist es möglich, das Gehäuse des Ladesteckverbinders auf verschiedene Arten zu gestalten . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass das Gehäuse mit wenigstens einer weiteren Öf fnung versehen ist , die das Innere des Gehäuses fluidtechnisch mit der Umgebung verbindet, so dass die mit dem Lüfter beschleunigte und mittels Konvektion im Strömungskanal des Kühlkörpers erwärmte Luft aus der weiteren Öf fnung ausströmt und ein Wärmeabtrag an die Umgebung ermöglicht ist . Die erwärmte beschleunigte Luft kann durch die weitere Öf fnung in die Umgebung ausströmen . Dabei ist die Öf fnung vorzugsweise so angeordnet , dass die beschleunigte Luft genügend Wärme von den Kühlrippen der Kühlkörper abtragen kann und gleichzeitig die Geschwindigkeit des Luftstroms nicht derart reduziert wird, dass die Luft gestaut wird .

Prinzipiell ist es möglich, eine verschiedene Anzahl Lüfter an dem Gehäuse anzuordnen . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, das s der Ladesteckverbinder mit einem weiteren an einer weiteren Öf fnung angeordneten Lüfter versehen ist , wobei der Lüfter sowie der weitere Lüfter j eweils lateral zu den Ladekontakten auf einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sind . Mit dem Begri f f „lateral zu den Ladekontakten" sind die senkrecht zu der Längsachse der Ladekontakte liegenden Seiten des Gehäuses gemeint . Zwei Lüfter, die derart an dem Gehäuse des Ladesteckverbinders ausgebildet sind, erhöhen die abtragbare Wärmemenge .

Es ist möglich, den Kühlkörper auf verschiedene Arten auszugestalten . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass der Kühlkörper hohlzylindrisch ist , der Kühlkörper den Ladekontakt koaxial umschließt und die den Strömungskanal bildenden Kühlrippen auf der dem Gehäuse zugewandten Seite des Kühlkörpers gebildet sind . Dadurch, dass der Kühlkörper den Ladekontakt hohl zylindrisch umschließt und koaxial zu diesem angeordnet ist , ist der Wärmeabtrag von dem Ladekontakt an den Kühlkörper verbessert . Der angepasste Kühlkörper erhöht durch seine Form die von dem Ladekontakt abtragbare Wärmemenge . Gleichzeitig kann die mit dem Kühlkörper abgetragene Wärmemenge direkt über die an den Kühlrippen ausgebildeten Strömungskanäle an die beschleunigte eingeblasene Luft abgetragen werden . Ganz besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder einen weiteren Kühlkörper aufweist , der einen weiteren Ladekontakt umschließt , wobei j e ein Lüfter j e einen Kühlkörper mit eingeblasener Luft aus der Umgebung beaufschlagt . Dadurch kann die abtragbare Wärmemenge um ein Viel faches erhöht werden .

Gemäß einer noch weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlkörper als Hybridbauteil aus einem Keramikelement und einem auf wenigstens einen Teil der Oberfläche des Kerami kelements aufgebrachten Kunststof fmaterial ausgebildet ist und der Kühlkörper mittels des Kunststoffmaterials in direktem Kontakt mit dem Ladekontakt steht .

Mit einem Hybridbauteil ist vorliegend ein solches Bauteil gemeint , dass zumindest zwei Materialien aufweist . Das direkte Kontaktieren des Ladekontaktes mit dem Kunststof 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 vollständig vermieden 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 von Konvektion an das Keramikelement geleitet .

Auf diese Art und Weise ist es auch möglich zwei getrennte Keramikelemente mit dem hybriden Kunststof f- und Keramikmaterial thermisch zu koppeln, so dass ein Kühlkörper gebildet ist , der eine thermisch leitende Verbindung zwischen zwei einzelnen, die Ladekontakte koaxial umschließenden Keramikelementen und zwischen den Ladkontakten und den die j eweiligen die Ladekontakte koaxial umschließenden Keramikelementen unter praktisch vollständigem Ausschluss des Wärmeübertrags mittels Konvektion vorsieht . Außerdem liegt die Keramikoberfläche eines Teils des so gebildeten Kühlkörpers frei , so dass die im Keramikelement mit den Kühlrippen gebildeten Strömungskanäle die vom Ladekontakt im Kühlkörper aufgenommene Wärme aufgrund der grobporigen Keramikoberfläche und der Wärmeleiteigenschaften über die Kühlrippen abgeben . Die eingeblasene Luft nimmt dann entsprechend die abgetragene Wärme auf und trägt diese in die Umgebung ab .

Grundsätzlich können unterschiedliche Kunststof fmaterialien vorgesehen sein . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist j edoch vorgesehen, dass das Kunst- stof fmaterial ein Silikon i st . Wärmeleitender Kunststof f hat die vorteilhafte Eigenschaft elektri sch isolierend zu sein . Die Auswahl des Materials des Wärmeleitelements ist abhängig von der erwarteten abzuführenden Wärme . Si likone weisen dazu eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie elektrische I solation auf . Dazu können noch Keramikpartikel in dem Kunststof fmaterial ausgebildet sein . Für eine besonders vorteilhafte Kontaktierung der Ladekontakte mit dem Kunst- stof fmaterial ist vorgesehen, dass das Kunststof fmaterial elastisch und verformbar ist sowie galvanisch isolierend und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das s das Kunststof fmaterial eine thermische Leitfähigkeit aufweist , die über 0 , 3 W/ (m K) l iegt , vorzugsweise über 1 W/ (m K) .

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 korrespondierende Ladekontakte des korrespondierenden Ladesteckverbinders als Kontakthülsen ausgebildet sind, in die die als Kontaktsti fte ausgebildeten Ladekontakte 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 . 3a den Ladesteckverbinder aus Fig . 1 in einer Seitenansicht ,

Fig . 3b einen Schnitt des Ladesteckverbinders aus Fig . 3a entlang der Linie A-A,

Fig . 4 einen Kühlkörper in einer perspektivischen Ansicht 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 Fahrzeugkaros- serie 17 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 , wie schematisch in Fig . 5 dargestellt . Der vorliegende Ladesteckverbinder 1 ist im Wesentlichen und von seinem Steckgesicht her ein Ladeeinbaustecker gemäß der europäi schen Norm IEC 62196 Typ 2 . Neben nicht weiter mit Bezugs zeichen versehenen Wechselstromladekontakten, einem Schutzkontakt und Kommunikationskontakten weist der Ladesteckverbinder 1 zwei Gleichstromladekontakte 2 für ein Gleichstromladen auf .

Der Ladesteckverbinder 1 i st 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 und Kommunikationskontakte auf . Sowohl der hier gezeigte Ladeeinbaustecker als auch die hier gezeigte Kupplung entsprechen von ihrem Steckgesicht her der europäischen Norm IEC 62196 .

Wesentlich ist nun, dass die Ladekontakte 2 des Ladesteckverbinders 1 mit einem Kühlelement 5 thermisch leitend verbunden sind . In Fig . 3a ist der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder 1 in einer Seitenansicht gezeigt . Ein Lüfter 10 ist an einem Gehäuse 7 des Ladesteckverbinders 1 über einer Öf fnung 12 angeordnet und beschleunigt die Umgebungsluft durch die Öffnung 12 , um sie in Strömungskanäle 6 des Kühlelementes 5 des Ladekontaktes 2 einzublasen . Das hohl zylindrische Kühlelement 5 umschließt den Ladekontakt 2 koaxial . Das Kühlelement 5 ist vorliegend als ein Hybridbauteil ausgebildet . Das Kühlelement 5 ist auf seiner dem Ladekontakt 2 zugewandten Seite mit einem Kunststof fmaterial beschichtet , so dass die Wärme vom Ladekontakt 2 durch Wärmeleitung auf ein Keramikelement 8 abgetragen wird, das den Ladekontakt und den Kunststof f hohl zylindrisch umschließt . Die dem Ladekontakt 2 abgewandte Seite des Keramikelementes 8 ist mit Kühlrippen 14 versehen . Die grobporige Oberfläche des Keramikelementes 8 eignet s ich insbesondere dazu die an dem Ladekontakt 2 aufgenommene Wärme mittels Konvektion an die mit dem Lüfter 10 eingeblasene Luft abzugeben . Ein entsprechendes Kerami kelement 8 ist in Fig . 4 abgebildet .

Fig . 3b schließlich zeigt einen Schnitt des Ladesteckverbinders 1 aus Fig . 3a entlang der Linie A-A. Bei dem als Hybridbauteil ausgeführten Kühlelement 5 sind die einzelnen Keramikelemente 8 der Ladekontakte 2 aufgenommen und thermisch leitend miteinander verbunden . Mit dem so gebildeten Kühlelement 5 wird gleichzeitig eine gewisse thermische Speicherkapazität ausgebildet , die die von den Ladekontakten 2 aufgenommene Wärme über die Keramikelemente 8 an die eingeblasene Luft abgibt . Die Lüfter 10 sind lateral der Ladekontakte 2 an dem Gehäuse 7 über entsprechenden Öf fnungen 12 angeordnet . Die mit den Lüftern 10 beschleunigte Luft aus der Umgebung wird in das Innere des Kühlkörpers 5 in die mit den Kühlrippen 14 des Keramikelements 8 ausgebildeten Strömungskanäle 6 eingeblasen . Die Luft nimmt die von den Ladekontakten 2 abgetragene Wärme an den Kühlrippen 14 auf und leitet diese durch die weitere Öf fnung 12 auf der Unterseite des Gehäuses 7 aus .

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 . 4 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 23 versehen und das Ladekabel 21 wei st Kühl fluidleitungen 24 auf , um das Kühl fluid von der Kühl fluidquelle 23 zu dem Kühlelement 19 des korrespondieren Ladesteckverbinders 4 und wieder zurück zu transportieren .

Dadurch, dass nun die in der Fahrzeugkarosserie 17 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 eingebaute Ladevorrich- tung mit dem Ladesteckverbinder 1 und mit mit dem Kühlelement 5 aufweisenden Ladekontakten 2 versehen ist, werden einerseits die ladestationsseitigen korrespondierenden Ladekontakte 3 mit der ladestationsseitigen Kühlung beauf- schlagt 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 La- desteckverbinder 1 , 4 deutlich verbessert , so dass die aktive Kühlung in dem korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 mit dem von der Kühl fluidquelle 23 stammenden Kühlfluid mittelbar auch für die Kühlung des in der Fahrzeugkarosserie 17 des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 einge- bauten Ladesteckverbinders 1 und der Ladekontakte 2 nutzbar ist .

Bezugs zeichenliste

1 Ladesteckverbinder

2 Ladekontakt

3 korrespondierender Ladekontakt

4 korrespondierender Ladesteckverbinder

5 Kühlkörper

6 Strömungskanal

7 Gehäuse

8 Keramikelement

10 Lüfter

12 Öf fnung

14 Kühlrippen

17 Fahrzeugkarosserie

18 Elektro- oder Hybridfahrzeug

19 Kühlelement

20 Ladestation

21 Ladekabel

23 Kühl fluidquelle

24 Kühl fluidleitungen

Claims

Patentansprüche

1. Ladesteckverbinder (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (18) , mit einem Gehäuse (7) , in dem Gehäuse (7) angeordneten Ladekontakten (2) , einem wenigstens einen Ladekontakt (2) kontaktierenden Kühlkörper (5) und einem Lüfter (10) , wobei der Kühlkörper (5) einen mit Kühlrippen (14) versehenen Strömungskanal (6) aufweist und der Lüfter (10) derart angeordnet ist, dass mit ihm Luft aus der Umgebung in den Strömungskanal (6) eingeblasen werden kann.

2. Ladesteckverbinder nach Anspruch 1, wobei der Lüfter (10) an der Außenseite des Gehäuses (7) an einer in dem Gehäuse ausgebildeten Öffnung (12) angeordnet ist, mit der ein durchgängiger Kanal gebildet ist, so dass das Innere des Gehäuses fluidtechnisch mit dem Lüfter (10) verbunden ist, wobei der Strömungskanal (6) des Kühlkörpers (5) derart auf der dem Lüfter (10) gegenüberliegend angeordneten Seite der Öffnung (12) ausgebildet ist, dass die Luft aus der Umgebung mit dem Lüfter (10) in die Öffnung (12) des Gehäuses (7) und in den Strömungskanal () eingeblasen werden kann .

3. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (7) mit wenigstens einer weiteren Öffnung (12) versehen ist, die das Innere des Gehäuses (7) fluidtechnisch mit der Umgebung verbindet, so dass die mit dem Lüfter (10) beschleunigte und mittels Konvektion im Strömungskanal (6) des Kühlkörpers (5) erwärmte Luft aus der weiteren Öffnung (12) ausströmt und ein Wärmeabtrag an die Umgebung ermöglicht ist.

4. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 2 oder 3, mit einem weiteren an einer weiteren Öffnung (12) angeordneten Lüfter (10) , wobei der Lüfter (10) sowie der weitere Lüfter (10) jeweils lateral der Ladekontakte (2) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (7) angeordnet sind .

5. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Kühlkörper (5) hohlzylindrisch ist, der Kühlkörper (5) den Ladekontakt (2) koaxial umschließt, und die den Strömungskanal (6) bildenden Kühlrippen (14) auf der dem Gehäuse (7) zugewandten Seite des Kühlkörpers (5) gebildet sind.

6. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 4 und 5, mit einem weiteren Kühlkörper (5) , der einen weiteren Ladekontakt (2) umschließt, wobei je ein Lüfter (10) je einen Kühlkörper (5) mit eingeblasener Luft aus der Umgebung beaufschlagt .

7. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Kühlkörper (5) als Hybridbauteil aus einem Keramikelement (8) und einem auf wenigstens einen Teil der Oberfläche des Keramikelements (8) aufgebrachten Kunst- stof fmaterial ausgebildet ist und der Kühlkörper (5) mittels des Kunststoffmaterials in direktem Kontakt mit dem Ladekontakte (2) steht.

8. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 7, wobei der Ladekontakt (2) ausschließlich mit dem Kunststoffmaterial des Kühlkörpers (5) kontaktiert ist.

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

10. System aus einem Ladesteckverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 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 als Kontaktstifte ausgebildeten Ladekontakte (2) des Ladesteckverbinders (1) einsteckbar sind.

11. System nach Anspruch 10, 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 .