WO2025237474A1

WO2025237474A1 - Ladesteckverbinder für elektro- und hybridfahrzeuge

Info

Publication number: WO2025237474A1
Application number: PCT/DE2025/100442
Authority: WO
Inventors: Christian Sturm; Bernhard Drost; Christian Bauer; Michael Berres; Robert Landskron
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2024-05-14
Filing date: 2025-05-07
Publication date: 2025-11-20
Anticipated expiration: 2026-11-14
Also published as: DE102024113418A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ladesteckverbinder (10) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (100), mit einem Gehäuse (20), in dem Gehäuse (20) angeordneten Ladekontakten (21), zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte (31) eines korrespondierenden Ladesteckverbinders (30), zumindest einem Wärmespeicher (40), wobei zumindest zwei Ladekontakten (21) jeweils ein gemeinsamer in thermischem Kontakt stehender Wärmespeicher (40) zugeordnet ist, und wobei zumindest ein Ladekontakt (21) und der gemeinsame Wärmespeicher (40) elektrisch isoliert voneinander ausgebildet sind.

Description

Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge, mit einem Gehäuse, in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders und einem wenigstens zwei Ladekontakten kontaktierenden Wärmespeicher.

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 Begriff „Ladesteckverbinder“ subsummiert. Ladesteckdosen und Ladekupplungen weisen als Ladekontakte Kontakthülsen auf, und Ladestecker sowie in Elektro- und Hybridfahrzeuge einbaubare Ladeeinbaustecker weisen als Ladekontakte Kontaktstifte auf, die in die Kontakthülsen einsteckbar sind.

Wie z.B. in der EP 3 043 421 A1 dargelegt, heizt sich aufgrund eines durch den Ladesteckverbinder fließenden Ladestroms dieser wegen ohmschen Stromwärmeverlusten auf. Das Aufheizen des Ladesteckverbinders ist jedoch 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 jedoch 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 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.

Es sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, die auch bei einem Ladesteckverbinder einsetzbar sind, der nicht direkt von Seiten der Ladestation ausgekühlt 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 A1 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. Aus dem Dokument EP 3 433 904 A1 ist Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge bekannt, wobei der Ladesteckverbinder mit einem Gehäuse und darin angeordneten Ladekontakten ausgestattet ist. Jedem Ladekontakt ist dabei eine Wärmesenke zugeordnet, die fest mit einem Schaftabschnitt des jeweiligen Ladekontaktes verbunden sind und jeweils voneinander elektrisch isoliert werden. Nachteilig hierbei ist es, dass die Bauteilanzahl hierbei erhöht ist und somit die Kosten und der Montageaufwand erhöht sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ladesteckverbinder bereitzustellen, der eine reduzierte Bauteilanzahl aufweist und gleichzeitig eine ausreichende Kühlleistung aufweist.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Ladesteckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und den unabhängigen Verwendungsanspruch.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängig formulierten Patentansprüchen und der Beschreibung angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder beschrieben worden sind, gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verwendungsanspruch und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.

Erfindungsgemäß wird ein Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge vorgeschlagen, wobei der Ladesteckverbinder ein Gehäuse umfasst, in dem Ladekontakte zum Kontaktieren mit korrespondierenden Ladekontakten eines korrespondierenden Ladesteckverbinders angeordnet sind. Weiterhin ist zumindest ein Wärmespeicher vorgesehen, wobei zumindest zwei Ladekontakten jeweils ein gemeinsamer in thermischen Kontakt stehender Wärmespeicher zugeordnet ist und wobei zumindest ein Ladekontakt und der gemeinsame Wärmespeicher elektrisch isoliert voneinander ausgebildet sind. Durch den Einsatz von einem Wärmespeicher für zwei Ladekontakte können Bauraum und Kosten gesenkt werden. Der Wärmespeicher kann auch als eine Wärmesenke und/oder Kühlkörper bezeichnet werden und dient dazu, die thermische Energie von den Ladekontakten aufzunehmen. Vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik setzt die Erfindung auf eine, insbesondere einteilige Wärmesenke für jeweils zumindest zwei Ladekontakte. Zumindest einer von zwei Ladekontakten wird elektrisch isoliert gegenüber dem Wärmespeicher ausgebildet. Es ist weiterhin denkbar, dass auch die jeweils beiden Ladekontakte elektrisch isoliert gegenüber dem Wärmespeicher ausgebildet sind. Für die elektrische Isolierung werden die Ladekontakte an den Kontaktbereichen zu dem Wärmespeicher entsprechend derart ausgebildet, dass keine elektrische Energie auf den Wärmespeicher übertragen werden kann. Der Wärmespeicher kann in dem Gehäuse des Ladesteckverbinder oder außerhalb angeordnet sein. Insbesondere wenn der Wärmespeicher außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, kann der Wärmespeicher mittels einer Heatpipe mit zumindest einem Ladekontakt verbunden sein. Aber auch innerhalb des Gehäuses kann eine Heatpipe zur Verbindung des Wärmespeichers mit dem zumindest einen Ladekontakt vorhanden sein.

Durch die sehr hohen, bis zu 1000 Ampere hohen Ladeströme, entsteht durch den Übergangswiderstand und dem Innenwiderstand am Ladepin viel Verlustwärme. Diese Verlustwärme (ca. 25 Watt) muss abgeführt werden, um ein Überhitzen des Ladesteckverbinders zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ladesteckverbinders wird dies zumindest teilweise verbessert. Dafür wird die Wärmeenergie in eine insbesondere einteilige Wärmesenke / Wärmespeicher geführt.

Vorteilhaft sind jedem Ladekontakt elektrisch leitende Übertragungsmittel zugeordnet, insbesondere sind diese stoffschlüssig mit jeweils einem Ladekontakt verbunden, wobei die elektrisch leitenden Übertragungsmittel derart ausgebildet sind, dass die Ladekontakte mit einer Versorgungsleitung des Fahrzeugs verbindbar sind, wobei vorzugsweise der Wärmespeicher im thermischen Kontakt zumindest mit den elektrisch leitenden Übertragungsmitteln und/oder der Versorgungsleitung angeordnet ist. Bei der Versorgungsleitung handelt es sich üblicherweise um eine Busbar die zur elektrischen Kontaktierung der Fahrzeugbatterie/n und/oder Hochvoltelektronik (bspw. Batteriemanagementsystem) eingesetzt wird. Zur Verbindung der Ladekontakte mit den Versorgungsleitungen (Busbar) werden vorteilhafterweise elektrisch leitende Übertragungsmittel vorgesehen. Diese Übertragungsmittel sind vorzugsweise elektrische Leiter in Form von Kabeln oder Flachleitern. Der Wärmespeicher ist vorteilhafterweise ebenfalls thermisch mit dem Übertragungsmittel verbunden, sodass thermische Energie von dem Übertragungsmittel an den Wärmespeicher übertragbar ist. Die Übertragungsmittel verlaufen dabei zumindest abschnittsweise innerhalb des Gehäuses des Ladesteckverbinders. Die Verwendung der Übertragungsmittel vereinfacht die Verbindung von Ladekontakt und dem Fahrzeug bzw. der Versorgungsleitung und bietet Freiheit bei der Konstruktion des Ladesteckverbinders, insbesondere des Gehäuses und der Anordnung des Wärmespeichers im oder am Gehäuse. Besonders bevorzugt können die Übertragungsmittel an den entsprechenden Bauraum angepasst werden.

Es ist des Weiteren denkbar, dass zur elektrischen Isolierung von den Ladekontakten und dem Wärmespeicher zumindest ein Isolator vorgesehen ist und der Isolator zumindest abschnittsweise formschlüssig an dem Wärmespeicher angeordnet ist. Um eine elektrische Isolation zwischen dem Wärmespeicher / der Wärmesenke und den elektrisch leitenden Bauteilen sicher zu stellen, wird ein elektrische Isolator zwischen den Übertragungsmitteln und/oder dem Ladekontakt und des Wärmespeichers / der Wärmesenke verbaut. Der Isolator ist dabei so ausgelegt, dass ausreichend Wärme vom Übertragungsmittel / Ladekontakt zum Wärmespeicher / zur Wärmesenke transportiert werden kann.

Im Rahmen der Erfindung können die elektrisch leitenden Übertragungsmittel als Flachleiter ausgebildet sein und zumindest an einer Seite des Wärmespeichers, vorzugsweise an zwei, besonderes bevorzugt an drei Seiten, flächig an dem Isolator angeordnet sein. Die Flachleiter ermöglichen es sowohl die erforderliche elektrische Energie zuverlässig zu übertragen als auch eine entsprechend vorteilhafte Oberfläche bereit zu stellen, sodass die thermische Energie an den Wärmespeicher / die Wärmesenke abgegeben werden kann. Für die besonders vorteilhafte Wärmeübertragung ist der Flachleiter an zumindest einer Seite bzw. einer Fläche des Wärmespeichers / der Wärmesenke angeordnet. Insbesondere ist der Wärmespeicher / die Wärmesenke form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Übertragungsmittel / dem Flachleiter verbunden.

Vorteilhaft kann der Isolator Kunststoff und/oder Keramik aufweisen. Um einen guten Wärmetransport zu realisieren wird ein wärmeleitfähiger Kunststoff verwendet. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Keramik (z. B. AI2O3) vorteilhaft einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination aus Kunststoff und Keramik, da Keramik eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Kunststoff aufweist.

Es kann von Vorteil sein, wenn der Isolator Kunststoff aufweist und im Bereich der Ladekontakte und/oder der elektrisch leitenden Übertragungsmittel Keramik, insbesondere in Form von zumindest einem Einleger aufweist. Eine derartige Kombination aus Kunststoff und Keramik ist besonders vorteilhaft, da Keramik eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Kunststoff aufweist. Insbesondere der Keramikeinleger ermöglicht es die Wärmeleitfähigkeit des Isolators so zu verbessern. Als Einleger soll herbei insbesondere verstanden werden, dass das Keramikbauteil als separates Bauteil gefertigt ist und in das Kunststoffteil des Isolators eingelegt bzw. eingebettet wird. Damit wird ein kostengünstiges 2-Komponenten-Bauteil zur Verfügung gestellt.

Der Isolator kann vorteilhafterweise als Polymerfolie ausgebildet sein. Eine derartige Polymerfolie ist einfach und kostengünstig in der Herstellung.

Es ist des Weiteren denkbar, dass der Isolator zumindest einen Polymerwerkstoff (z.B. PPS oder LCP) aufweist und/oder der Isolator zumindest einen Polymerwerkstoff aufweist. Bevorzugt kann der Polymerwerkstoff einen Füllstoff, bevorzugt keramische und/oder mineralische Partikel, enthalten.

Es kann von Vorteil sein, wenn der Isolator durch eine Kombination aus keramischen Bauteilen und Polymerbauteilen gebildet ist. Keramische Bauteile weisen gegenüber Polymerbauteilen eine bessere Wärmeleitfähigkeit auf, sind aber auch kostenintensiver. Somit kann bei einer Kombination von Polymerbauteilen und Keramikbauteilen eine kostenoptimierte Lösung erzielt werden.

Es kann vorteilhaft sein, wenn der Isolator einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist oder U-förmig ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist der Isolator zumindest abschnittsweise komplementär zu dem Wärmespeicher / der Wärmesenke ausgebildet. Bevorzugt bildet er somit zumindest teilweise eine Wandung oder Hülle für den Wärmespeicher / die Wärmesenke. Durch die erfindungsgemäße vorteilhafte Ausgestaltung kann besonders zuverlässig eine elektrische Isolation zur Verfügung gestellt werden.

Der Isolator kann vorteilhaft zumindest eine Rippe aufweisen, wobei die Rippe zwischen den beiden (zwei) Ladekontakten angeordnet ist, sodass die Kriechstrecke verlängert wird und/oder kann der Isolator zumindest eine Vertiefung, insbesondere in Form einer Rille oder Nut aufweisen, wodurch die Kriechstrecke verlängert wird. Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Ladesteckverbinder kann die Kriechstrecke durch eine Rippe (bspw. Steg oder stegartig ausgebildet) und/oder eine Rille oder Nut verlängert werden. Beim Einsatz in einer Ladedose kann die Kriechstrecke somit z. B. zwischen 10mm und 25mm oder mehr betragen. Dadurch kann ein Spannungsüberschlag zuverlässig vermieden werden. Darüber hinaus ist es dadurch möglich, den Rand des Isolators entsprechend schmal zu gestalten, wodurch der Bauraum klein gehalten wird und Material eingespart werden kann.

Im Rahmen der Erfindung kann der Wärmespeicher als Block, insbesondere aus Vollmaterial, oder als Tank ausgebildet sein, wobei bevorzugt der Tank mit zumindest einem Fluid gefüllt ist. Als Material eignet sich bevorzugt Stahl, Aluminium (bspw. Aluminiumoxid) und/oder Kupfer. Ist der Wärmespeicher als Tank ausgebildet und beinhaltet zusätzlich ein Fluid, ist es besonders vorteilhaft, den Tank (die Wandung) aus Aluminium und/oder Kupfer auszubilden. Dabei kann die Wandung entsprechend dünn ausgebildet sein und eine Stärke von bevorzugt kleiner 1 mm aufweisen. Es ist jedoch auch eine Wandstärke von größer als 1 mm denkbar. Besonders kostengünstig kann der Wärmespeicher ausgebildet sein, wenn dieser als ein Block aus Vollmaterial ausgebildet ist. Unter Block soll ein geometrisch einfacher Körper verstanden werden, der einfach in der Herstellung ist und wenig aufwändig herzustellende Geometrien aufweist.

Das Fluid ist bevorzugt eine Flüssigkeit. Besonders bevorzugt handelt es sich um Wasser oder Glykol oder einer Mischung aus Wasser und Glykol.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Ladesteckverbinders an einer Fahrzeugkarosserie eines Elektrooder Hybridfahrzeugs beansprucht. Damit bringt die erfindungsgemäße Verwendung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung / Ladesteckverbinder beschrieben worden sind.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Es zeigen:

Fig.1 schematisch einen erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder, Fig. 2 schematisch einen korrespondierenden Ladesteckverbinder,

Fig. 3A schematisch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers

Fig. 3B schematisch die Ausführungsform der Fig. 3A aus einer anderen Perspektive,

Fig. 4A schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers,

Fig. 4B schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers,

Fig. 5A schematisch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Isolators,

Fig. 5B schematisch die Ausführungsform aus Fig. 5A aus einer anderen Perspektive,

Fig. 6A schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Isolators,

Fig. 6B schematisch die Ausführungsform aus Fig. 6A aus einer anderen Perspektive,

Fig. 7 schematisch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einlegers und

Fig. 8 schematisch ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder 10 in Form einer Ladedose für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Der Ladesteckverbinder weist ein Gehäuse 20 auf, wobei ein solches Gehäuse vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt oder Kunststoff aufweist. An bzw. in dem Gehäuse 20 des Ladesteckverbinders 10 sind zumindest zwei Ladekontakte 21 angeordnet. Die mit den Bezugszeichen 21 gekennzeichneten Ladekontakte 21 dienen vorzugsweise als DC-Ladekontakte für das Laden mit Gleichstrom und besonders hohen Strömen. Darüber hinaus kann ein Ladesteckverbinder 10 auch Ladekontakte für das Laden mit Wechselstrom aufweisen. Derartige Ladekontakte sind üblicherweise über den beiden DC- Ladekontakten 21 angeordnet.

Erfindungsgemäß weist der Ladestreckverbinder 10 zumindest einen Wärmespeicher 40 auf. Wie in der Fig. 1 gezeigt, ist der Wärmespeicher 40 vorzugsweise auf einer Rückseite der Ladekontakte 21 an oder in dem Gehäuse 20 angeordnet. Der Wärmespeicher 40 ist zumindest thermisch mit den Ladekontakten 21 verbunden. Dabei sind zumindest zwei Ladekontakten 21 jeweils ein gemeinsamer in thermischen Kontakt stehender Wärmespeicher 40 zugeordnet, wobei einer der beiden Ladekontakte 21 und der gemeinsame Wärmespeicher 40 elektrisch isoliert voneinander / zueinander ausgebildet sind.

In der Fig. 2 ist ein korrespondierender Ladesteckverbinder 30 mit korrespondierenden Ladekontakten 31 gezeigt. Der Ladesteckverbinder 31 ist dabei als Ladestecker einer Ladesäule für das Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges ausgebildet. Die korrespondierenden Ladekontakte 31 werden zum Laden des Fahrzeugs mit den Ladekontakten der Ladedose, wie in Fig. 1 gezeigt, verbunden. Auch die Ladekontakte mit den Bezugszeichen 31 dienen zum Laden mit Gleichstrom (DC).

Die Figuren 3A und 3B zeigen eine erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers 40. Der Wärmespeicher 40 ist dabei derart angeordnet, dass die thermische Energie von den Ladekontakten 21 übertragen werden kann. Die beiden Ladekontakte 21 sind in der gezeigten Ausführungsform über die Übertragungsmittel 22 mit den Versorgungsleitungen 23 elektrisch leitendend verbunden. Die Übertragungsmittel 22 sind vorzugsweise als Flachleiter ausgebildet und sind insbesondere stoffschlüssig mit den Versorgungsleitungen 23 verbindbar bzw. verbunden. Die Versorgungsleitungen 23 sind üblicherweise als Busbars ausgebildet und mit dem Fahrzeug, insbesondere der Batterie des Fahrzeugs, verbunden.

Der Wärmespeicher 40 ist vorzugsweise zumindest an einem Anschlussende 21.1 der Ladekontakte 21 angeordnet. Das Anschlussende 21.1 der Ladekontakte 21 ist wiederum an den Übertragungsmitteln 22 angeordnet bzw. mit diesen elektrisch leitend verbunden. Die Übertragungsmittel 22 sind hier und vorzugsweise als Flachleiter ausgebildet und erstrecken sich zumindest abschnittsweise entlang zumindest einer Seite des Wärmespeichers. Wie in Fig. 3B zu sehen, liegen die Übertragungsmittel 22 an zwei Seiten des Wärmespeichers 40 an und sind insbesondere winklig ausgebildet und besonders bevorzugt um die zwei Seiten des Wärmespeichers 40 herum gewunden bzw. anliegend. Aufgrund der Ausbildung als Flachleiter haben die Übertragungsmittel 22 eine flächige Anlage an dem Wärmespeicher 40, wodurch die Übertragung der thermischen Energie besonders zuverlässig ermöglicht ist.

Zur elektrischen Isolierung des zumindest einen der zwei Ladekontakte 21 und des Wärmespeichers 40 ist ein Isolator 50 vorgesehen. Der Isolator 50 ist insbesondere als schalenartige bzw. hüllenartige Zwischenschicht zwischen dem Übertragungsmittel 22 und des Wärmespeichers 40 angeordnet. Somit ist der Isolator 50 vorteilhafterweise zumindest abschnittsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Wärmespeicher 40 verbunden. Dadurch wird zum einen die elektrische Isolierung sichergestellt und gleichzeitig wird eine zuverlässige Übertragung der thermischen Energie ermöglicht. Der Isolator 50 weist eine Nut 54 auf, die zur zuverlässigen Montage mit einer Umrandung 42 des Wärmespeichers 40 zusammenwirkt. So ermöglicht es die Nut 54 und die Umrandung 42, dass bei der Montage, der Isolator 50 auf den Wärmespeicher 40 aufgeschoben oder geclipst werden kann.

Aus den Fign. 3A und 3B ist weiterhin erkennbar, dass der Wärmespeicher 40 vorzugsweise als ein Tank ausgebildet ist. Der Tank ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem zusätzlichen Fluid 41 gefüllt. Das Fluid 41 ist bevorzugt eine Flüssigkeit. Besonders bevorzugt handelt es sich um Wasser oder Glykol oder einer Mischung aus Wasser und Glykol. Das Fluid 41 verbessert dabei die Abfuhr der thermischen Energie der Ladekontakte 21 .

Insbesondere aus der Fig. 3B geht hervor, dass der Wärmespeicher 40 mit zwei Seiten (und damit Flächen) unmittelbar an den beiden Übertragungsmitteln 22 angeordnet. Die Übertragungsmittel 22 sind dabei im Wesentlichen rechtwinklig und somit an die Geometrie des Wärmespeichers 40 angepasst ausgebildet. Das ermöglicht es, dass eine große Kontaktfläche für die Übertragung der thermischen Energie zur Verfügung steht, wobei gleichzeitig eine einfache Herstellung ermöglicht ist.

In den Fig. 4A und 4B ist ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei insbesondere der Wärmespeicher 40, die Ladekontakte 21 und die Versorgungsleitungen 23 erkennbar sind. Der wesentliche und vorteilhafte Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus den Fign. 3A und 3B besteht darin, dass das in den Fign. 4A und 4B gezeigte Beispiel zumindest einen Einleger 51 aufweist, der in oder an dem Isolator 50 angeordnet ist. Der Einleger 51 wird später in den Fign. 5A und 5B im Detail wiedergegeben. In den Fign. 4A und 4B ist zunächst dargestellt, dass der Einleger 51 derart in oder an dem Isolator 50 angeordnet ist, dass zumindest ein Ladekontakt 21 , vorzugsweise beide Ladekontakte 21 , unmittelbar in Kontakt mit dem Einleger 51 angeordnet ist/sind. Es ist vorteilhaft, wenn der Isolator 50 und/oder der Einleger 51 zumindest einen Polymerwerkstoff aufweist und/oder der Polymerwerkstoff einen Füllstoff enthält. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der Einleger 51 aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet ist. Der keramische Werkstoff weist eine bessere thermische Leitfähigkeit als Kunststoff auf.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4B ist zusätzlich zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4A eine Rippe 52 vorgesehen, wobei die Rippe 52 an dem Einleger 51 oder dem Isolator 50 angeordnet ist, insbesondere aus dem Einleger 51 oder dem Isolator 50 gebildet oder einstückig ausgestaltet ist. Die Rippe 52 ist dabei eine von der Oberfläche des Einlegers 51 oder des Isolators 50 hervorstehende stegartige Trennwand für die beiden Ladekontakten 21. Die Rippe 52 hat den technischen Effekt, dass die Gefahr für einen Funkenschlag zwischen den beiden Ladekontakten 21 weiter verringert werden kann. Die Kriechstrecke zwischen den beiden Ladekontakten 21 wird verlängert. Vorzugsweise erstreckt sich die Rippe 52 über die gesamte vertikale Erstreckung der Übertragungsmittel 22 an der Seite des Wärmespeichers 40, an dem die Ladekontakte 21 angeordnet sind. Die Höhe der Rippe 52 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass zumindest die Höhe mit der die Übertragungsmittel 22 von dem Wärmespeicher 40 abstehen und/oder die Höhe der Anschlussenden 21.1 der Ladekontakte 21 übereinstimmt und/oder geringfügig übersteigt.

Die Fign. 5A und 5B zeigen eine mögliche Ausführungsform des Isolators 50 mit einem einzigen Einleger 51 . Darüber hinaus ist noch die Nut 54 zu erkennen, die zur besseren Fixierung des Isolators 50 an dem Wärmespeicher dient. Insgesamt ist darüber hinaus zu erkennen, dass der Isolator 50 im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt bzw. abschnittsweise U-förmig ausgebildet ist. Dargestellt ist hier, dass zumindest ein Teilbereich des Isolators 50 umfangsseitig offen ist. Darüber hinaus ist der Einleger 51 an einer Längsseite des Isolators 50 angeordnet. Hier und vorzugsweise ist der Einleger 51 ein integraler Bestandteil des Isolators 50 und fest mit diesem verbunden.

In Fig. 5A ist die Außenseite des Isolators 50 und des Einlegers 51 gezeigt. An dieser gezeigten Fläche des Einlegers 51 wird im montierten Zustand der zumindest eine Ladekontakt 21 angeordnet. Der Isolator 50 und/oder der Einleger 51 weist bevorzugt zumindest einen Polymerwerkstoff auf und/oder enthält zumindest einen Polymerwerkstoff als Füllstoff. Der Isolator 50 kann vorteilhafterweise durch eine Kombination aus keramischen Bauteilen und Polymerbauteilen gebildet sein. Auf der Außenseite erstreckt sich der Einleger 51 über einen Großteil der Außenfläche des Isolators 50. Das ermöglicht es, dass bedarfsweise zwei, insbesondere DC- Ladekontakte an dem Einleger 51 angeordnet werden können.

In der Fig. 5B ist die Rück- bzw. Innenseite des Isolators 50 und des Einlegers 51 zu erkennen. Die Rückseite des Einlegers 51 kommt dabei im eingebauten Zustand ebenfalls in Kontakt mit dem Wärmespeicher. Der Isolator 50 weist folglich eine Ausnehmung auf, sodass der Einleger 51 auf beiden Seiten (Innen- und Außenseite des Isolators 50) kontaktierbar ist.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in den Fign. 5A und 5B zeigt das Ausführungsbeispiel aus den Fign. 6A und 6B einen Isolators 50 mit zwei Einlegern 51. Im eingebauten/verbauten Zustand ist dann jeweils einen Ladekontakt, insbesondere DC-Ladekontakt, ein Einleger 51 zugeordnet.

Die Fig. 7 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einlegers 51. Der Einleger 51 ist als ein Rechteck und im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Auf der einen Seite bzw. Fläche sind Vertiefungen 53 angeordnet bzw. in dem Einleger 51 gebildet. Hierbei kann es sich um nutenförmige Einbuchtungen in dem Einleger 51 handeln. Die Vertiefungen haben den Effekt, die Kriechstrecke zu verlängern, da durch die Vertiefungen / Rillen erreicht wird, dass der Rand schmal (bspw. 3mm - 10mm) gestaltet werden kann und die Kriechstrecke trotzdem lang genug (bspw. 10mm bis 20mm) ist.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Einlegers 51 ist eine Rippe 52 angeordnet bzw. ausgebildet. Die Rippe 52 hat den technischen Effekt, dass die Kriechstrecke verlängert wird. Dadurch kann ein Spannungsüberschlag zuverlässig vermieden werden.

Die Fig. 8 zeigt die Verwendung eines Ladesteckverbinders 10 in/an einem Fahrzeug 100 an einer Karosserie 110. Hier ist der Ladesteckverbinder 10 als eine Ladedose für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet.

Bezugszeichenliste

10 Ladesteckverbinder

20 Gehäuse

21 Ladekontakte

21.1 Anschlussende

22 Übertragungsmittel

23 Versorgungsleitung

30 Ladesteckverbinder

31 Ladekontakte

40 Wärmespeicher

41 Fluid

42 Umrandung

50 Isolator

51 Einleger

52 Rippe

53 Vertiefung

54 Nut

100 Elektro- / Hybridfahrzeug

110 Fahrzeugkarosserie

Claims

Patentansprüche

1. Ladesteckverbinder (10) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (100), mit einem Gehäuse (20), in dem Gehäuse (20) angeordneten Ladekontakten (21 ), zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte (31) eines korrespondierenden Ladesteckverbinders (30), zumindest einem Wärmespeicher (40), wobei zumindest zwei Ladekontakten (21 ) jeweils ein gemeinsamer in thermischem Kontakt stehender Wärmespeicher (40) zugeordnet ist, und wobei zumindest ein Ladekontakt (21 ) und der gemeinsame Wärmespeicher (40) elektrisch isoliert voneinander ausgebildet sind.

2. Ladesteckverbinder (10) nach Anspruch 1 , wobei jedem Ladekontakt (21) elektrisch leitende Übertragungsmittel (22) zugeordnet sind, insbesondere stoffschlüssig verbunden sind, wobei die elektrisch leitenden Übertragungsmittel (22) derart ausgebildet sind, dass die Ladekontakte (21) mit einer Versorgungsleitung (23) des Fahrzeugs (100) verbindbar sind, wobei der Wärmespeicher (40) im thermischen Kontakt zumindest an und/oder mit den elektrisch leitenden Übertragungsmitteln (22) angeordnet ist.

3. Ladesteckverbinder (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur elektrischen Isolierung von den Ladekontakten (21) und dem Wärmespeicher (40) ein Isolator (50) vorgesehen ist und der Isolator (50) zumindest abschnittsweise formschlüssig an dem Wärmespeicher (40) angeordnet ist.

4. Ladesteckverbinder (10) nach Anspruch 3, wobei die elektrisch leitenden Übertragungsmittel (22) als Flachleiter ausgebildet sind und zumindest an einer Seite des Wärmespeichers (40), vorzugsweise an zwei besonderes bevorzugt an drei Seiten, flächig an dem Isolator (50) angeordnet sind.

5. Ladesteckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Isolator (50) Kunststoff und/oder Keramik aufweist.

6. Ladesteckverbinder (10) nach Anspruch 5, wobei der Isolator (50) Kunststoff aufweist und im Bereich der Ladekontakte (21 ) und/oder der elektrisch leitenden Übertragungsmittel (22) Keramik, insbesondere in Form von zumindest einem Einleger (51 ), aufweist.

7. Ladesteckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Isolator (50) als Polymerfolie ausgebildet ist.

8. Ladesteckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Isolator (50) und/oder der Einleger (51 ) zumindest einen Polymerwerkstoff aufweist, insbesondere dass der Polymerwerkstoff einen Füllstoff, bevorzugt keramische und/oder mineralische Partikel, enthält.

9. Ladesteckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der Isolator (50) durch eine Kombination aus keramischen Bauteilen und Polymerbauteilen gebildet ist.

10. Ladesteckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der Isolator (50) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist oder U-förmig ausgebildet ist.

11 . Ladesteckverbinder (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der Isolator (50) zumindest eine Rippe (52) aufweist, wobei die Rippe (52) zwischen den beiden (zwei) Ladekontakten (21 ) angeordnet ist, sodass die Kriechstrecke verlängert wird und/oder dass der Isolator (50) zumindest eine Vertiefung (53) aufweist, wodurch die Kriechstrecke verlängert wird.

12. Ladesteckverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmespeicher (40) als Block, insbesondere aus Vollmaterial oder als Tank ausgebildet ist, wobei bevorzugt der Tank mit zumindest einem Fluid (41 ) gefüllt ist.

3. Verwendung eines Ladesteckverbinders (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche an der Fahrzeugkarosserie (110) eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (100).