DE102017222808A1

DE102017222808A1 - Lastkontaktmodul und Ladestecker

Info

Publication number: DE102017222808A1
Application number: DE102017222808.3A
Authority: DE
Inventors: Dirk Moseke
Original assignee: Phoenix Contact eMobility GmbH
Current assignee: Phoenix Contact eMobility GmbH
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-06-19
Also published as: CN111448097B; WO2019115529A1; EP3724024A1; US11529881B2; CN111448097A; US20200290468A1

Abstract

Lastkontaktmodul für eine Ladesteckverbindung,- mit einem Lastkontakt (4), der zur elektromechanischen Kontaktierung eines einzuführenden und/oder aufzuschiebenden Lastkontakts (6) eingerichtet ist,- mit einem Montageabschnitt (8), der zur Verbindung des Lastkontaktmoduls (2) mit einer Konsole (10) eines Ladesteckers (12) und/oder einer Ladebuchse eingerichtet ist, und- mit einem Temperatursensor (14) zur Temperaturüberwachung eines Ladevorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass- der Temperatursensor (14) einen Abstand (a) zu dem Montageabschnitt (8) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lastkontaktmodul für eine Ladesteckverbindung, mit einem Lastkontakt, der zur elektromechanischen Kontaktierung eines einzuführenden und/oder aufzuschiebenden Lastkontakts eingerichtet ist, mit einem Montageabschnitt, der zur Verbindung des Lastkontaktmoduls mit einer Konsole eines Ladesteckers und/oder einer Ladebuchse eingerichtet ist, und mit einem Temperatursensor zur Temperaturüberwachung eines Ladevorgangs. Weiter betrifft die Erfindung einen Ladestecker mit wenigstens einem solchen Lastkontaktmodul.
Die Traktionsbatterie eines rein elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs wird üblicherweise über eine Ladesteckverbindung geladen, die zwischen einem Ladestecker einer Ladestation und einer fahrzeugseitigen Ladebuchse gebildet ist. Hierbei können einer oder mehrere Temperatursensoren zur Temperaturüberwachung des Ladevorgangs vorgesehen sein, um ein Überhitzen und damit einhergehende Beschädigungen an der Ladestation oder dem Fahrzeug zu vermeiden. Ein Lastkontaktmodul der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 10 2017 108 526.2 bekannt.
Um höhere Ladeleistungen über die genormten Ladesteckverbindungen übertragen zu können, werden Ladestecker, Ladebuchsen oder auch Leitungen aktiv und/oder passiv gekühlt. Dabei besteht die Herausforderung die tatsächlich im Bereich des elektromechanischen Kontakts der Ladesteckverbindung auftretenden Temperatur zu überwachen, da die Messwerte eines Temperatursensors ggf. durch eine Kühleinrichtung beeinflusst werden.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein Lastkontaktmodul und einen Ladestecker der eingangs genannten Art anzugeben, die eine zuverlässige Temperaturüberwachung eines elektromechanischen Kontaktbereichs einer Ladesteckverbindung ermöglichen, wobei die Ladesteckverbindung insbesondere mittels einer oder mehrerer gekühlter Komponenten gebildet ist.
Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird jeweils gelöst durch ein Lastkontaktmodul nach Anspruch 1 und einen Ladestecker nach Anspruch 10. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Lastkontaktmodul für eine Ladesteckverbindung, mit einem Lastkontakt, der zur elektromechanischen Kontaktierung eines einzuführenden und/oder aufzuschiebenden Lastkontakts eingerichtet ist, mit einem Montageabschnitt, der zur Verbindung des Lastkontaktmoduls mit einer Konsole eines Ladesteckers und/oder einer Ladebuchse eingerichtet ist, und mit einem Temperatursensor zur Temperaturüberwachung eines Ladevorgangs, wobei der Temperatursensor einen Abstand zu dem Montageabschnitt aufweist.
Da der Montageabschnitt im fertig montierten Zustand des Lastkontaktmoduls in der Nähe von Kühleinrichtungen und/oder gekühlten Komponenten eines Ladesteckers und/oder einer Ladebuchse angeordnet ist, ist der Temperatursensor von dem Montageabschnitt beabstandet angeordnet, um eine Beeinflussung der Messwerte des Temperatursensors durch aktive und/oder passive Kühleinrichtungen eines Ladesteckers und/oder einer Ladebuchse zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
Das Lastkontaktmodul ermöglicht durch die zu dem Montageabschnitt beabstandete Anordnung des Temperatursensors daher in zuverlässiger Weise eine Temperaturüberwachung eines Ladevorgangs, ohne dass die Messwerte des Temperatursensors maßgeblich von passiven und/oder aktiven Kühleinrichtungen beeinträchtigt werden.
Der Temperatursensor kann nach einer weiteren Ausgestaltung des Lastkontaktmoduls zumindest teilweise in einem wärmeleitfähigen Kunststoff aufgenommen sein und/oder in einem wärmeleitfähigen Kunststoff vergossen sein. So kann der Temperatursensor durch den Kunststoff geschützt sicher innerhalb des Lastkontaktmoduls aufgenommen sein, wobei durch die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs eine thermische Kopplung mit umliegenden Komponenten gewährleistet wird, sodass eine zuverlässige Temperaturüberwachung stattfinden kann.
Der Lastkontakt des Lastkontaktmoduls kann ein erstes Ende haben, das dem Montageabschnitt zugeordnet ist, und ein zweites Ende haben, das dem ersten Ende abgewandt ist, wobei ein Abstand einer an dem zweiten Ende des Lastkontakts gebildeten Stirnseite des Lastkontakts zu dem Montageabschnitt geringer ist als der Abstand des Temperatursensors zu dem Montageabschnitt. Bei dem Lastkontakt kann es sich beispielsweise um einen ausgehend von dem Montageabschnitt auskragenden Stiftkontakt oder Buchsenkontakt handeln. Dadurch, dass der Lastkontakt mit einer axial auskragenden Länge zwischen dem Temperatursensor und dem Montageabschnitt angeordnet ist, kann ein möglichst großer Abstand des Temperatursensors zu dem Montageabschnitt erreicht werden. Dies bedeutet gleichermaßen, dass durch diese Anordnung ein großer Abstand zwischen dem Temperatursensor und gegebenenfalls im fertig montierten Zustand des Lastkontaktmoduls gekühlten Komponenten eines Ladesteckers und/oder einer Ladebuchse hergestellt wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Lastkontaktmoduls kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor zwischen der Stirnseite des Lastkontakts einem eine Einführöffnung begrenzenden Kragen eines Gehäuses des Lastkontaktmoduls angeordnet ist. Wiederum soll durch diese konstruktive Ausgestaltung ein möglichst großer Abstand zwischen dem Temperatursensor und etwaigen im fertig montierten Zustand gekühlten Komponenten hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Lastkontaktmoduls ist vorgesehen, dass der Montageabschnitt eine Stirnfläche aufweist, die einen axialen Anschlag zur Montage des Lastkontaktmoduls an der Konsole bildet, wobei der Abstand des Temperatursensors zu dem Montageabschnitt ein axialer Abstand des Temperatursensors zu der Stirnfläche des Montageabschnitts ist. So kann der axiale Abstand des Temperatursensors beispielsweise relativ zu einer kreisrund umlaufenden Planfläche gebildet sein, die als Anschlag für eine zwischen dem Lastkontakt und der Konsole gebildete Schraubenverbindung dient.
Das Lastkontaktmodul kann dazu eingerichtet sein, austauschbar und lösbar an einer Konsole eines Ladesteckers und/oder einer Ladebuchse befestigt zu werden. Hierzu können beispielsweise Schrauben- und/oder Stiftverbindungen oder etwaige andere geeignete lösbare Verbindungen eingesetzt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Lastkontaktmoduls kann das Lastkontaktmodul eine wärmeleitende Kontaktfeder aufweisen, die zur Anlage an einem Lastkontakt eingerichtet ist, wobei die Kontaktfeder zur Wärmeleitung in Richtung des Temperatursensors vorgesehen ist. Bei der Kontaktfeder kann es sich insbesondere um eine Runddrahtkontaktfeder handeln.
Die Kontaktfeder kann dazu eingerichtet sein, umfangsseitig an einem einzuschieben oder aufzuschiebenden Lastkontakt anzuliegen. Alternativ kann die Kontaktfeder dazu eingerichtet sein, an dem Lastkontakt des Lastkontaktmoduls anzuliegen oder damit verbunden zu sein.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Runddrahtkontaktfeder einer Einführöffnung des Lastkontaktmoduls zugeordnet ist, wobei die Einführöffnung zum Einführen eines Stiftkontakts in einen als Buchsenkontakt ausgeführten Lastkontakt des Lastkontaktmoduls vorgesehen ist. Beim Einführen des Stiftkontakts in die Einführöffnung legt sich die Runddrahtkontaktfeder dabei umfangsseitig an eine äußere Mantelfläche des Stiftkontakts an, sodass beim Erhitzen des Stiftkontakts infolge des Ladevorgangs gleichermaßen ein Erhitzen der Runddrahtkontaktfeder erfolgt.
Um eine zuverlässige Wärmeleitung von der wärmeleitenden Kontaktfeder zu dem Temperatursensor zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor über ein wärmeleitendes Verbindungselement mit der Kontaktfeder verbunden ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfeder an dem wärmeleitfähigen Kunststoff anliegt, in dem der Temperatursensor vergossen bzw. zumindest abschnittsweise aufgenommen ist.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Runddrahtkontaktfeder in einer an dem wärmeleitfähigen Kunststoff gebildeten kreisrund umlaufenden Nut sitzt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Lastkontaktmoduls ist der Lastkontakt ein Buchsenkontakt, der eine Öffnung zum Einführen eines Stiftkontakts hat, wobei der Lastkontakt umfangsseitig von einem Isolationsgehäuse eingefasst ist, wobei auf einer dem Lastkontakt abgewandten Mantelfläche des Isolationsgehäuses eine flexible Leiterbahn geführt ist und wobei die flexible Leiterbahn mit dem Temperatursensor gekoppelt ist und wobei die flexible Leiterbahn ausgehend von dem Temperatursensor zu einer Platine geführt und mit der Platine verbunden ist.
So können von dem Temperatursensor erfasste Messwerte in einfacher und zuverlässiger Weise zu einer z.B. an dem Montageabschnitt gebildeten, mit der Platine gekoppelten Schnittstelle übertragen werden, wobei die Schnittstelle wiederrum zum Übertragen von Messdaten hin zu der Konsole eines Ladesteckers und/oder einer Ladebuchse eingerichtet ist.
Auf diese Weise können von dem Lastkontaktmodul erfasste Messwerte zu einer mit einem Ladestecker verbundenen Ladestation oder einem mit einer Ladebuchse verbundenen Fahrzeug und entsprechenden Steuerungseinrichtungen zur Steuerung des Ladevorgangs übermittelt werden.
Der Abstand des Temperatursensors zu dem Montageabschnitt kann 10 mm oder mehr betragen. Insbesondere kann der Abstand des Temperatursensors zu dem Montageabschnitt 20 mm oder mehr betragen.
Insbesondere kann der entlang einer Längsachse gemessene, axiale Abstand des Temperatursensors zu einer Anschlag- und/oder Montagefläche bzw. Stirnfläche des Montageabschnitts 10 mm oder mehr betragen. Insbesondere kann dieser axialer Abstand 20 mm oder mehr betragen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

1A einen ein erfindungsgemäßes Lastkontaktmodul in einer perspektivischen Ansicht;
1B das Lastkontaktmodul aus 1A einer weiteren perspektivischen Ansicht;
1C das Lastkontaktmodul aus 1A in einer Frontansicht;
1D das Lastkontaktmodul aus 1A in einer Seitenansicht in Explosionsdarstellung;
1E das Lastkontaktmodul aus 1A in einem Querschnitt entlang der in 1C dargestellten Schnittlinie 1E-1E;
2A einen erfindungsgemäßen Ladestecker in einer Frontansicht;
2B den Ladestecker aus 2A in einer Seitenansicht;
2C den Ladestecker aus 2A in einer perspektivischen Darstellung, wobei ein Teil des Ladesteckers in Explosionsdarstellung gezeigt ist.

In den 1A bis 1E ist ein erfindungsgemäßes Lastkontaktmodul 2 für eine Ladesteckverbindung gezeigt.
Das Lastkontaktmodul 2 hat einen Lastkontakt 4, der zur elektromechanischen Kontaktierung eines einzuführenden und/oder aufzuschiebenden Lastkontakts 6 eingerichtet ist (Lastkontakt 6 siehe 1E).
Das Lastkontaktmodul 2 hat einen Montageabschnitt 8, der zur Verbindung des Lastkontaktmoduls 2 mit einer Konsole 10 eines Ladesteckers 12 und/oder einer Ladebuchse eingerichtet ist.
Das Lastkontaktmodul 2 hat einen Temperatursensor 14, der zur Temperaturüberwachung eines Ladevorgangs vorgesehen ist. Der Temperatursensor 14 weist einen Abstand a zu dem Montageabschnitt 8 auf.
Der Temperatursensor 14 ist vorliegend in einem wärmeleitfähigen Kunststoff 16 aufgenommen und vergossen.
Der Lastkontakt 4 hat ein erstes Ende 18, das dem Montageabschnitt 8 zugeordnet ist. Der Lastkontakt 4 hat ein zweites Ende 20, das dem ersten Ende 18 abgewandt ist.
Ein Abstand a1 einer an dem zweiten Ende 20 des Lastkontakts 4 gebildeten Stirnseite 22 des Lastkontakts 4 zu dem Montageabschnitt 8 ist geringer als der Abstand a des Temperatursensors 14 zu dem Montageabschnitt 8.
Die Abstände klein a, a1 werden entlang einer Längsachse L des Lastkontaktmoduls 2 gemessen. Der Montageabschnitt 8 weist eine Stirnfläche 24 auf, die einen axialen Anschlag zur Montage des Lastkontaktmoduls 2 an einer Kontaktstelle des Lastkontaktmoduls in der Konsole 10 bildet. Der Abstand a des Temperatursensors 14 zu dem Montageabschnitt 8 ist demnach ein entlang der Längsachse L gemessener, axialer Abstand a des Temperatursensors 14 zu der Stirnfläche 24 des Montageabschnitts 8. Vorliegend ist der Temperatursensor 14 zwischen der Stirnseite 22 des Lastkontakts 4 und einem eine Einführöffnung 26 begrenzenden Kragen 28 eines Gehäuses 30 des Lastkontaktmoduls 2 angeordnet.
Das Lastkontaktmodul 2 weist eine wärmeleitende Kontaktfeder 32 auf, die vorliegend als metallische Runddrahtkontaktfeder 32 ausgeführt ist. Die Runddrahtkontaktfeder 32 ist zur umfangsseitigen Anlage an dem Stiftkontakt 6 eingerichtet. Die Runddrahtkontaktfeder 32 dient zur Wärmeleitung in Richtung des Temperatursensors 14.
Soweit sich der Stiftkontakt 6 während eines Ladevorgangs erhitzt, wird Wärme demnach über die Runddrahtkontaktfeder 32 und den wärmeleitfähigen Kunststoff 16 zu dem Temperatursensor 14 geleitet.
Bei dem Lastkontakt 4 handelt es sich vorliegend um einen Buchsenkontakt 4, der eine Öffnung zum Einführen des Stiftkontakts 6 hat. Der Lastkontakt 4 ist umfangsseitig von einem Isolationsgehäuse 34 eingefasst. Auf einer dem Lastkontakt 4 abgewandten Mantelfläche 36 des Isolationsgehäuses 34 ist eine flexible Leiterbahn 38 geführt. Die flexible Leiterbahn 38 ist mit dem Temperatursensor 14 gekoppelt. Die die flexible Leiterbahn 38 ist ausgehend von dem Temperatursensor 14 zu einer Platine 40 geführt und mit der Platine 40 verbunden.
Der Abstand a des Temperatursensors 14 zu dem Montageabschnitt 8 beträgt vorliegend mehr als 20 mm.
Die 2A, 2B und 2C zeigen den erfindungsgemäßen Ladestecker 12 zum Laden einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, der eine in ein Ladesteckergehäuse 42 integrierte, aktive Kühleinrichtung 44 aufweist. Die Kühleinrichtung 44 ist zum Kühlen von Komponenten des Ladesteckers vorgesehen, die an einer Übertragung einer Ladeleistung während eines Ladevorgangs beteiligt sind. Der Ladestecker 12 hat zwei erfindungsgemäße Lastkontaktmodule 2, die jeweils mithilfe einer Schraube 46 austauschbar und lösbar an der Konsole 10 befestigt sind.
Bezugszeichenliste

2: Lastkontaktmodul
4: Lastkontakt
6: Lastkontakt
8: Montageabschnitt
10: Konsole
12: Ladestecker
14: Temperatursensor
16: wärmeleitfähiger Kunststoff
18: erstes Ende
20: zweites Ende
22: Stirnseite
24: Stirnfläche
26: Einführöffnung
28: Kragen
30: Gehäuse
32: Kontaktfeder
34: Isolationsgehäuse
36: Mantelfläche
38: flexible Leiterbahn
40: Platine
42: Ladesteckergehäuse
44: Kühleinrichtung
46: Schraube
a: Abstand
a1: Abstand
L: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017108526 [0002]

Claims

Lastkontaktmodul für eine Ladesteckverbindung, - mit einem Lastkontakt (4), der zur elektromechanischen Kontaktierung eines einzuführenden und/oder aufzuschiebenden Lastkontakts (6) eingerichtet ist, - mit einem Montageabschnitt (8), der zur Verbindung des Lastkontaktmoduls (2) mit einer Konsole (10) eines Ladesteckers (12) und/oder einer Ladebuchse eingerichtet ist, und - mit einem Temperatursensor (14) zur Temperaturüberwachung eines Ladevorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass - der Temperatursensor (14) einen Abstand (a) zu dem Montageabschnitt (8) aufweist.
Lastkontaktmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der Temperatursensor (14) zumindest teilweise in einem wärmeleitfähigen Kunststoff (16) aufgenommen ist und/oder in einem wärmeleitfähigen Kunststoff (16) vergossen ist.
Lastkontaktmodul nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - der Lastkontakt (4) ein erstes Ende (18) hat, das dem Montageabschnitt (8) zugeordnet ist, - der Lastkontakt (4) ein zweites Ende (20) hat, das dem ersten Ende (18) abgewandt ist, - wobei ein Abstand (a1) einer an dem zweiten Ende (20) des Lastkontakts (4) gebildeten Stirnseite (22) des Lastkontakts (4) zu dem Montageabschnitt (8) geringer ist als der Abstand (a) des Temperatursensors (14) zu dem Montageabschnitt (8).
Lastkontaktmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der Temperatursensor (14) zwischen der Stirnseite (22) des Lastkontakts (4) und einem eine Einführöffnung (26) begrenzenden Kragen (28) eines Gehäuses (30) des Lastkontaktmoduls (2) angeordnet ist.
Lastkontaktmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - der Montageabschnitt (8) eine Stirnfläche (24) aufweist, die einen axialen Anschlag zur Montage des Lastkontaktmoduls (2) an der Konsole (10) bildet, - wobei der Abstand (a) des Temperatursensors (14) zu dem Montageabschnitt (8) ein axialer Abstand (a) des Temperatursensors (14) zu der Stirnfläche (24) des Montageabschnitts (8) ist.
Lastkontaktmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch - eine wärmeleitende Kontaktfeder (32), insbesondere Runddrahtkontaktfeder (32), die zur Anlage an einem Lastkontakt (6) eingerichtet ist, - wobei die Kontaktfeder (32) zur Wärmeleitung in Richtung des Temperatursensors (14) vorgesehen ist.
Lastkontaktmodul nach Anspruch 2 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kontaktfeder (14) an dem wärmeleitfähigen Kunststoff (16) anliegt.
Lastkontaktmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - der Lastkontakt (4) ein Buchsenkontakt (4) ist, der eine Öffnung zum Einführen eines Stiftkontakts (6) hat und - der Lastkontakt (4) umfangsseitig von einem Isolationsgehäuse (34) eingefasst ist, - wobei auf einer dem Lastkontakt abgewandten Mantelfläche (36) des Isolationsgehäuses (34) eine flexible Leiterbahn (38) geführt ist, - wobei die flexible Leiterbahn (38) mit dem Temperatursensor (14) gekoppelt ist und - wobei die flexible Leiterbahn (38) ausgehend von dem Temperatursensor (14) zu einer Platine (40) geführt und mit der Platine (40) verbunden ist.
Lastkontaktmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - der Abstand (a) des Temperatursensors zu dem Montageabschnitt (8) 10 mm oder mehr beträgt.
Ladestecker für ein Kraftfahrzeug, - mit einer aktiven und/oder passiven Kühleinrichtung (44), - wobei die Kühleinrichtung (44) zum Kühlen von Lastkontakten oder von zur Übertragung einer Ladeleistung erforderlichen Komponenten, wie Stecker, Kabel oder dergleichen, oder daran angrenzenden Komponenten, eingerichtet ist, - mit einem Lastkontakt (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.