DE102018112596B3

DE102018112596B3 - Schutzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker, Ladestecker und Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102018112596B3
Application number: DE102018112596.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Führer
Original assignee: Phoenix Contact eMobility GmbH
Current assignee: Phoenix Contact eMobility GmbH
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2038-05-26
Also published as: US20210206280A1; WO2019223947A1; EP3802196A1; CN112055668A; US11718192B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) für einen Ladestecker (100), umfassend zumindest einen Schutzleiterkontakt (20) zur galvanischen Verbindung mit einem Schutzleiter (120), und zumindest eine Kühleinrichtung (30) zum Abführen von im Ladestecker (100) erzeugter Wärme, wobei die Kühleinrichtung (30) mit dem Schutzleiterkontakt (20) galvanisch verbunden ist, wobei das Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) einen Schutzleiteranschluss (32) zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit dem Schutzleiter (120) aufweist, und dass der Schutzleiterkontakt (20), die Kühleinrichtung (30) und der Schutzleiteranschluss (32) derart angeordnet sind, dass der Schutzleiterkontakt (20) mittels der Kühleinrichtung (30) mit dem Schutzleiteranschluss (32) galvanisch verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schutzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Ladestecker zur Kopplung mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung und zur Übertragung elektrischer Energie. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie.
Aus dem Stand der Technik sind Ladestecker für elektrisch antreibbare Fahrzeuge bekannt, die zur Verbindung mit einer korrespondierenden, als Buchse ausgebildeten, Verbindungsvorrichtung ausgebildet sind. Diesbezüglich wird auf den in der DE 10 2012 105 774 B3 offenbarten Ladestecker verwiesen. In dem Ladestecker sind Leistungskontakte angeordnet, die jeweils einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten Anschlussbereich aufweisen. Der erste Anschlussbereich ist als Kontaktbuchse ausgebildet und zur galvanischen Verbindung mit einem Kontaktstift geeignet, wobei der Kontaktstift mit einem elektrischen Energieempfänger, beispielsweise einem Akkumulator eines Fahrzeuges galvanisch verbundenen ist. Der zweite Anschlussbereich des Leistungskontakts ist zur galvanischen Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Ladestation, oder im Allgemeinen mit einem elektrischen Versorgungsnetz ausgebildet. Beispielsweise kann der zweite Anschlussbereich fest mit einer Ladeleitung verbunden sein.
Aufgrund eines durch den Leistungskontakt fließenden Ladestroms heizt sich der als Leistungssteckkontakt ausgebildete Leistungskontakt unweigerlich aufgrund von ohmschen Stromwärmeverlusten auf. Das Aufheizen des Leistungskontakts ist jedoch auf eine Grenztemperaturerhöhung limitiert. So ist beispielsweise gemäß der Norm IEC 62196-3 die Grenztemperaturerhöhung auf 50K limitiert. Dies wiederum führt bei größtenteils genormten Steckverbindergeometrien zu einem maximalen Ladestrom von bis zu 200 A Dauerlast.
Bei einer intermittierenden Aufladung eines Akkumulators sind hingegen höhere Ladeströme von 350 A und mehr über begrenzte Zeiträume notwendig, um den Akkumulator in einer gewünscht kurzen Zeit aufzuladen. Dies wiederum führt zu einer temporären Erhitzung der Leistungskontakte, die über der Grenztemperaturerhöhung liegt. Der Leitungsquerschnitt des Leistungskontakts lässt sich nicht beliebig vergrößern, da die Steckverbindergeometrien genormt sind und darüber hinaus für die Leistungskontakte eine möglichst geringe Menge an leitfähigem Material, üblicherweise Kupfer, verwendet werden soll.
Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, dem Aufheizen der Leistungskontakte entgegenzuwirken, indem ein Kühlsystem in den Ladestecker integriert wird. Ein solches Kühlsystem kann die beim Betrieb im Ladestecker erzeugte Wärme abführen. Das in dem Ladestecker vorgesehene Kühlsystem kann dabei den Ladestecker beispielsweise aktiv kühlen und die Wärme unter anderem mittels eines Kühlmittels aus dem Ladestecker leiten. Diesbezüglich wird auf den in der DE 10 2016105 311 A1 offenbarten Ladestecker verwiesen, bei welchem im Ladesteckergehäuse eine mit den Leistungskontakten zwecks Wärmeaustausch in Kontakt stehenden Kühleinrichtung zum Abführen von im Ladestecker erzeugter Wärme vorgesehen ist. Aufgrund der genormten Steckverbindergeometrien und der zur Bedienung eines Ladesteckers erforderlichen Handhabbarkeit ist der in einem Ladestecker für solche Kühlsysteme verfügbare Platz beschränkt.
Zur sicheren Verwendung sind bei den angesprochenen Ladesteckern weiterhin Schutz- bzw. Schutzerdungssysteme vorgesehen. Dazu ist ein Schutzleitersystem eingerichtet, bei welchem ein im Ladestecker angeordneter Schutzleiterkontakt dafür sorgt, dass in einem Fehlerfall über den Schutzleiterkontakt eine sichere Erdung erfolgen kann. Bei dem aus der DE 10 2016105 311 A1 bekannten Ladestecker ist beispielsweise ein Schutzleiterkontakt bzw. PE-Kontakt (oder auch Erdungs-Kontaktelement genannt) vorgesehen, welcher zum einen über eine sich durch das Ladesteckergehäuse erstreckende Verdrahtung mit einem im Ladekabel angeordneten Schutzleiter bzw. Nullleiter elektrisch kontaktiert bzw. galvanisch verbunden ist. Zum anderen ist der Schutzleiterkontakt darüber hinaus noch mit der Kühleinrichtung zumindest teilweise elektrisch/galvanisch verbunden. Der Schutzleiterkontakt sorgt über seine direkte, unmittelbare Verbindung zum Schutz- bzw. Nullleiter also für die erforderliche Erdung des Ladesteckers.
Aufgrund der genormten Steckverbindergeometrien und der zur Bedienung eines Ladesteckers erforderlichen Handhabbarkeit ist der in einem Ladestecker für solche Schutzerdungssysteme verfügbare Platz beschränkt. Ferner ist die Verbindung von Schutzleiter und Schutzleiterkontakt aufgrund der sich durch einen Großteil des Ladesteckergehäuses erstreckenden Verdrahtung zum einen hinsichtlich des Platzbedarfs und zum anderen hinsichtlich der Betriebssicherheit verbesserungsbedürftig, da die Verdrahtung einerseits Bauraum vereinnahmt und andererseits aufgrund des sich durch das Ladesteckergehäuse erstreckenden Verlaufs eine Fehlerquelle für eine Unterbrechung des Schutzleitersystems darstellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schutzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker bereitzustellen, das erhöhte Ladeströme bei einer begrenzten Aufheizung ermöglicht, folglich also eine erhöhte Stromtragfähigkeit aufweist, und gleichzeitig eine kompaktere sowie sicherere Bauweise des Ladesteckers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzerdungs- und Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ladestecker bereitzustellen, mittels dem erhöhte Ladeströme übertragbar sind, ohne dass sich der Ladestecker übermäßig erhitzt, und der eine kompakterer sowie sicherere Bauweise aufweist und somit auch hinsichtlich der Handhabbarkeit und Betriebssicherheit verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Ladestecker mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Ladesteckers sind in den von Anspruch 10 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Letztendlich liegt der vorliegenden Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie bereitzustellen, mittels der erhöhte Spitzenladeströme übertragbar sind, sowie die ferner eine erleichterte Bedienbarkeit und eine erhöhte Betriebssicherheit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Schutzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker gelöst, umfassend zumindest einen Schutzleiterkontakt zur galvanischen Verbindung mit einem Schutzleiter, und zumindest eine Kühleinrichtung zum Abführen von im Ladestecker erzeugter Wärme, wobei die Kühleinrichtung mit dem Schutzleiterkontakt zumindest teilweise galvanisch verbunden ist. Das Schutzerdungs- und Kühlsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung einen Schutzleiteranschluss zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit dem Schutzleiter aufweist sowie dadurch, dass der Schutzleiterkontakt, die Kühleinrichtung und der Schutzleiteranschluss derart angeordnet sind, dass der Schutzleiterkontakt mittels der Kühleinrichtung mit dem Schutzleiteranschluss galvanisch verbunden ist.
Mittels des erfindungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystems lassen sich größere Ladeströme übertragen, da die in einem Ladestecker erzeugte Wärme mittels der Kühleinrichtung effektiv abgeführt werden kann. Bei entsprechend ausgebildeten Ladesteckern ist die Temperaturerhöhung der Leistungskontakte folglich beschränkt. Dabei ist das Schutzerdungs- und Kühlsystem besonders hinsichtlich der Baugröße und somit der Handhabbarkeit vorteilhaft, da die zum Schutz vorgesehene Erdung und die erforderliche Kühlung durch ein einziges, gemeinsames System realisiert sind.
Die Kühleinrichtung ist also in das Schutzleitersystem integriert und die Anbindung des Schutzleiterkontakts an das Schutzleitersystem erfolgt durch Anbindung an den Schutzleiter somit erst mithilfe dieser Kühleinrichtung. Die galvanische Verbindung zwischen dem Schutzleiterkontakt und dem Schutzleiteranschluss und somit letztlich zum Schutzleiter wird dadurch verwirklicht, dass die Kühleinrichtung zwischen dem Schutzleiterkontakt und dem Schutzleiteranschluss angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Eine unmittelbare, direkte galvanische Verbindung zwischen dem Schutzleiterkontakt und dem Schutzleiter besteht demnach nicht. Die Kühleinrichtung stellt folglich die galvanische Verbindung zwischen Schutzleiterkontakt und dem anzuschließenden Schutzleiter her, und zwar über den vorgesehenen Schutzleiteranschluss, wodurch auch eine zusätzliche Verdrahtung zwischen Schutzleiter und Schutzleiterkontakt entfällt. Dadurch entfällt auch eine separate Führung des Schutzleiters bzw. einer entsprechenden Verdrahtung durch einen Großteil des Ladesteckergehäuses und die Sicherheit des gesamten Systems wird ebenfalls erhöht. Es kann auf eine gesonderte Verdrahtung verzichtet und auf die bereits vorhandene Kühleinrichtung zurückgegriffen werden, um die notwendige Anbindung des Schutzleiterkontakts an den Schutzleiter vorzunehmen.
Unter einem Schutzleiterkontakt ist folglich ein Erdungskontakt zu verstehen. Der Schutzleistungskontakt ist also zur Erdung des Schutzerdungs- und Kühlsystems bzw. somit auch zur Erdung des Ladesteckers vorgesehen. Der Schutzleiterkontakt kann auch als PE-Kontakt oder auch als Erdungs-Kontaktelement bezeichnet werden.
Unter einer galvanischen oder auch elektrischen Verbindung ist eine Verbindung zu verstehen, die es ermöglicht, dass bei Betrieb des Systems bzw. des Ladesteckers ein elektrischer Strom durch die galvanisch verbundenen Bauteile fließen bzw. übertragen werden kann.
Unter einer Kühleinrichtung ist eine Einrichtung zu verstehen, die auf passive und/oder aktive Weise, beispielsweise durch Vorsehen eines Kühlmittelkreislaufes mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel, die beim Betrieb in dem System erzeugte Wärme abführen kann.
Der Schutzleiteranschluss oder auch Nullleiteranschluss des Kühlsystems dient bei der Verwendung des Schutzerdungs- und Kühlsystems in einem Ladestecker dazu, dass ein Schutzleiter bzw. Nullleiter an diesen Schutzleiteranschluss angeschlossen werden kann. Dazu ist der Schutzleiteranschluss an die entsprechend anzuschließenden Schutzleiter angepasst, die regelmäßig mit Querschnitten von 25 mm² bis 50 mm² ausgeführt sein können.
Dadurch, dass der Schutzleiterkontakt, die Kühleinrichtung und der Schutzleiteranschluss derart angeordnet sind, dass der Schutzleiterkontakt überhaupt erst mittels der Kühleinrichtung mit dem Schutzleiteranschluss galvanisch verbunden ist, wird das für die Sicherheit beim Betrieb des Ladesteckers erforderliche Schutzleitersystem bereitgestellt. Bei einem entsprechend ausgebildeten Ladestecker wir das Schutzleitersystem dann durch den Anschluss des Schutzleiters an den Schutzleiteranschluss bereitgestellt, sodass von dem anzuschließenden Schutzleiter aus betrachtet der Schutzleiter mit dem Schutzleiteranschluss, dadurch zumindest teilweise mit der Kühleinrichtung und dadurch mit dem Schutzleiterkontakt galvanisch verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystem sind demnach der Schutzleiteranschluss, die Kühleinrichtung, der Schutzleiteranschluss und der Schutzleiter in Reihe geschaltet miteinander zumindest teilweise galvanisch verbunden. Die Kühleinrichtung ist also ein notwendiger Bestandteil des Schutzleitersystems. Die galvanische Verbindung des Schutzleiterkontakts mit dem Schutzleiter wird erst durch die Kühleinrichtung realisiert.
Gleichzeitig wird die Anzahl der notwendigen Bauteile zur Bereitstellung der Kühlfunktion und zur Realisierung des Schutzleitersystems verringert bzw. sie werden platzsparender angeordnet, sodass das erfindungsgemäße Schutzerdungs- und Kühlsystems weniger Bauraum benötigt und somit eine bessere Handhabbarkeit eines Ladesteckers durch eine geringere Baugröße ermöglicht. Ebenfalls wird der in Fahrzeugen erforderliche Platzbedarf für einen Ladestecker bzw. einen entsprechenden Ladesteckverbinder reduziert.
Unter einer zumindest teilweisen galvanischen Verbindung ist im Zusammenhang mit den galvanischen Verbindungen zu bzw. von der Kühleinrichtung zu verstehen, dass die Kühleinrichtung nicht in ihrer Gesamtheit eine galvanische Verbindung zu den verbundenen Elementen eingehen muss. Es ist ausreichend, wenn die Kühleinrichtung teilweise mit den verbundenen Elementen galvanisch verbunden ist. Die Kühleinrichtung kann dabei also weiterhin Abschnitte aufweisen, die nicht mit diesen verbundenen Elementen galvanisch verbunden sind. Dabei handelt es sich dann um beispielsweise elektrisch isolierte Teile der Kühleinrichtung, die mit anderen Worten nicht an der galvanischen Verbindung der Kühleinrichtung teilhaben. Wesentlich im Sinne der vorliegenden Erfindung ist, dass die Kühleinrichtung durch ihre zumindest teilweise galvanische Verbindung einerseits mit dem Schutzleiterkontakt und andererseits mit dem Schutzleiteranschluss und somit letztlich mit dem Schutzleiter erst dafür sorgt, dass der Schutzleiterkontakt und der Schutzleiteranschluss und somit der Schutzleiter miteinander galvanisch verbunden sind. Ohne die Kühleinrichtung läge dementsprechend die galvanische Verbindung zwischen Schutzleiterkontakt und Schutzleiter nicht vor. Dass dabei Teile der Kühleinrichtung nicht an dieser galvanischen Verbindung teilnehmen, ist für die vorliegende Erfindung unerheblich und kommt dadurch zum Ausdruck, dass diese Verbindung als zumindest teilweise galvanische Verbindung beschrieben ist. Entsprechend kann die Kühleinrichtung auch der Kühlung der Leistungskontakte dienen und die in dem Ladestecker entstehende Wärme aus dem Ladestecker abführen, ohne dabei selbst in direktem Kontakt im Sinne einer galvanischen Verbindung mit den Leistungskontakten zu stehen.
Vorzugsweise kann bei dem Schutzerdungs- und Kühlsystem vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung als fluidgekühlter Kühlkörper ausgebildet ist. Damit kann es sich bei dem Kühlsystem um ein aktiv gekühltes System, beispielsweise unter Verwendung eines den Kühlkörper durchströmenden Kühlmittels, handeln. Die Kühleinrichtung kann also dadurch aktiv kühlbar sein, dass ein Kühlmittelstrom durch den Kühlkörper strömt. Dabei kann der Kühlkörper ein Metall umfassen bzw. aus einem Metall gefertigt sein, sodass durch einen Kühlkreislauf in dem Kühlkörper die beispielsweise von dem Leistungskontakt im Ladestecker erzeugte Wärme besonders wirksam abgeführt wird, so dass auch gleichzeitig die Temperatur des Leistungskontakts wirksam reduziert wird.
Als Kühlmittel kann dabei jegliches Kühlfluid, sowohl flüssig als auch gasförmig, verwendet werden. Beispielsweise können als Kühlfluid Wasser, Wasser/Glykolmischungen, Isolieröle und/oder inerte Kühlflüssigkeiten, beispielsweise Ketone, insbesondere fluorierte Ketone, verwendet werden. Ferner kann als Kühlfluid auch Stickstoff verwendet werden. Es ist aber auch möglich, dass als Kühlfluid Druckluft verwendet wird, wobei unter Druckluft unter Druck gesetzte Atemluft zu verstehen ist. Das Kühlmittel führt die beim Betrieb des Systems erzeugte Wärme ab.
Folglich können bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystems in einem Ladestecker bei gleichbleibendem Leitungsquerschnitt des Leistungskontakts bzw. der Leistungskontakte im Ladestecker größere Ladeströme übertragen werden können, ohne dass sich der Leistungskontakt bzw. die Leistungskontakte übermäßig erhitzt/erhitzen. Es wird somit ein System erhöhter Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig geringer Baugröße bereitgestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzerdungs- und Kühlsystems ist die Kühleinrichtung als Kühlkörper im Wesentlichen aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere einem Metallmaterial ausgebildet. Die beim Betrieb in dem System erzeugte Wärme kann dadurch besonders gut über den Kühlkörper aus dem System abtransportiert, und gegebenenfalls ferner an ein Kühlmittel übertragen, werden. Das System trägt damit dazu bei, dass höhere Ladeströme in einem Ladestecker übertragen werden können, wodurch ein System erhöhter Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig geringer Baugröße bereitgestellt wird.
Als Metall kann beispielsweise Aluminium, Aluminiumdruckguss, Kupfer, Messing, Eisen, Stahl oder Legierungen dieser Metalle Verwendung finden.
Weiter vorzugsweise kann der Schutzleiterkontakt zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit der Kühleinrichtung an einer Frontseite der Kühleinrichtung unmittelbar mit der Kühleinrichtung verbunden sein. Dadurch wird eine kompakte und sichere Anordnung des Schutzerdungs- und Kühlsystems in einem Ladestecker gewährleistet. Es sind keine weiteren Bauteile zur Verbindung des Schutzleiterkontakts mit der Kühleinrichtung notwendig.
Unter einer Frontseite der Kühleinrichtung ist die Seite zu verstehen, die in dem zusammengebauten Zustand des Ladesteckers der Ladeleitung bzw. dem Lade- oder Versorgungskabel abgewandt bzw. gegenüberliegend angeordnet ist. Die Frontseite der Kühleinrichtung ist dementsprechend im zusammengebauten Zustand des Ladesteckers auch einer Frontseite des gesamten Ladesteckers zugeordnet, wobei die Frontseite des Ladesteckers die Seite ist, über welche der Ladestecker mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung gekoppelt wird. Dadurch, dass die Kühleinrichtung einen an ihrer Frontseite montierten Schutzleiterkontakt aufweist, wird eine für den gegebenen engen Bauraum besonders vorteilhafte kompakte Bauweise des Schutzerdungs- und Kühlsystems und somit des Ladesteckers erzielt.
Beim Ladestecker kann die der Frontseite des Ladesteckers gegenüberliegende Seite auch als kabelseitiges Ende des Ladesteckers bezeichnet werden. Dementsprechend kann die der Frontseite der Kühleinrichtung gegenüberliegende Seite auch als kabelseitiges Ende der Kühleinrichtung bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzerdungs- und Kühlsystems kann der Schutzleiterkontakt in die Frontseite der Kühleinrichtung geschraubt sein. Dadurch wird eine konstruktiv einfach auszugestaltende und gleichzeitig sichere Verbindung des Schutzleiterkontakts mit der Kühleinrichtung und somit ein konstruktiv einfaches Schutzerdungs- und Kühlsystem für einen Ladestecker erhöhter Sicherheit erreicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzerdungs- und Kühlsystems kann der Schutzleiteranschluss mittels einer Schraubverbindung an die Kühleinrichtung angebunden sein. Dadurch wird eine sichere Einbindung der Kühleinrichtung in das Schutzleitersystem gewährleistet. Es wird ein sicheres Schutzerdungs- und Kühlsystem und somit ein Ladestecker erhöhter Sicherheit erzielt. Vorzugsweise kann die Realisierung der Schraubverbindung unter Zuhilfenahme zusätzlicher Bauteile, insbesondere durch Anschrauben mit einer Zahnscheibe, erfolgen, um die Sicherheit der Verbindung weiter zu erhöhen.
Weiter vorzugsweise kann der Schutzleiteranschluss in Form eines Kabelringschuhs ausgebildet sein. Dadurch wird eine vereinfachte aber sichere und somit effektive Anbindung der Kühleinrichtung an den Schutzleiter ermöglicht und ein sicheres Schutzerdungs- und Kühlsystems und somit ein Ladestecker erhöhter Betriebssicherheit erreicht.
Der Kabelringschuh kann dazu bevorzugt einen im Wesentlichen ringförmigen Leiterabschnitt zum Umschließen und zur Aufnahme des Schutzleiters sowie einen flach ausgebildeten Verbindungsabschnitt zur Anbindung an die Kühleinrichtung aufweisen. Vorzugsweise kann dabei der flach ausgebildete Verbindungsabschnitt mittels der Schraubverbindung an die Kühleinrichtung angebunden sowie der Schutzleiter durch Crimpen im ringförmigen Leiterabschnitt mit dem Kabelringschuh verbunden sein. Dazu kann der Schutzleiter in den Kabelringschuh, insbesondere in dessen ringförmigen Leiterabschnitt, eingesteckt und eingecrimpt sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzerdungs- und Kühlsystems kann der Schutzleiteranschluss an einem einer Frontseite der Kühleinrichtung abgewandten kabelseitigen Endabschnitt der Kühleinrichtung angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine besonders vereinfachte, platzsparende Anordnung des Schutzerdungs- und Kühlsystems, wodurch ein kompakter Ladestecker erzielt werden kann. Indem der Schutzleiteranschluss an dem der Frontseite abgewandten, kabelseitigen Ende an der Kühleinrichtung montiert ist, befindet er sich bereits dort, wo im zusammengebauten Zustand des Ladesteckers der Schutzleiter auch angebunden werden muss. Damit wird eine kompakte Bauweise erzielt. Ferner wird eine ansonsten Bauraum vereinnahmende Führung des Schutzleiters im Ladestecker bis zum Schutzleiteranschluss vermieden, wodurch darüber hinaus auch ein Ladestecker erhöhter Betriebssicherheit erreicht wird.
Vorzugsweise kann der kabelseitige Endabschnitt der Kühleinrichtung gegenüber einer durch den Schutzleiterkontakt definierten Steckrichtung abgewinkelt sein. Dadurch wird ein Schutzerdungs- und Kühlsystem und somit ein Ladestecker leichter handzuhabenden Aufbaus erzielt.
Unter der Steckrichtung ist die Richtung zu verstehen, in welcher der Ladestecker im zusammengebauten Zustand mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung bestimmungsgemäß gekoppelt wird. Die Steckrichtung verläuft regelmäßig parallel zu einer durch den Leistungskontakt/die Leistungskontakte definierten Richtung bzw. auch parallel zu einer durch den Schutzleiterkontakt definierten Richtung. Das heißt auch, dass die Steckrichtung regelmäßig senkrecht zur Frontseite des Ladesteckers oder einer frontseitigen Kontaktseite des Ladesteckergehäuses bzw. auch senkrecht zur Frontseite der Kühleinrichtung verläuft.
Regelmäßig kann sich das am kabelseitigen Ende eines Ladesteckers anschließende Lade- bzw. Versorgungskabel, welches auch den Schutzleiter umfassen kann, der Gewichtskraft folgend nach unten erstrecken, beispielsweise in Richtung Boden bei einem an einer Ladestation angebrachtem Lade- bzw. Versorgungskabel. Dadurch, dass der kabelseitige Endabschnitt der Kühleinrichtung gegenüber der Steckrichtung abgewinkelt ist, insbesondere nach unten, ist das entsprechende Schutzerdungs- und Kühlsystem bzw. der entsprechende Ladestecker hinsichtlich der Handhabbarkeit und auch der Sicherheit verbessert. Das Lade- bzw. Versorgungskabel kann dadurch unmittelbar an den kabelseitigen Endabschnitt anschließen und es werden unnötige Führungen von Leitern, beispielsweise dem Schutzleiter, bis hin zu den entsprechenden Anschlüssen im Ladestecker, beispielsweise dem Schutzleiteranschluss, vermieden. Auf diese Weise wird ein sowohl hinsichtlich der Baugröße als auch hinsichtlich der Betriebssicherheit verbessertes Schutzerdungs- und Kühlsystem erreicht.
Im Allgemeinen kann das Schutzerdungs- und Kühlsystem selbstverständlich auch mehr als einen Schutzleiterkontakt zur galvanischen Verbindung mit einem Schutzleiter und/oder mehr als eine Kühleinrichtung zum Abführen von im Ladestecker erzeugter Wärme aufweisen. Durch mehrere Kühleinrichtungen kann die im System bzw. im Ladestecker erzeugte Wärme auch effektiver bzw. gezielter abgeführt werden. Durch mehrere Schutzleiterkontakte können mehrere Schutzleitersysteme realisiert werden. Dabei ist beim erfindungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystem zumindest ein Schutzleiterkontakt wie beschrieben durch seine zumindest teilweise galvanische Verbindung zur Kühleinrichtung über den Schutzleiteranschluss überhaupt erst galvanisch mit dem Schutzleiter verbunden und nicht unmittelbar mit diesem Schutzleiter selbst galvanisch verbunden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch einen Ladestecker zur Kopplung mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung und zur Übertragung elektrischer Energie gelöst, umfassend zumindest einen Leistungskontakt mit einem ersten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger und mit einem mit einer Ladeleitung galvanisch verbundenen zweiten Anschlussbereich, wobei der Ladestecker dadurch gekennzeichnet ist, dass dieser zumindest ein in einem Ladesteckergehäuse angeordnetes, oben beschriebenes Schutzerdungs- und Kühlsystem aufweist, wobei der Schutzleiteranschluss der Kühleinrichtung mit einem Schutzleiter galvanisch verbunden ist.
Selbstverständlich kann der Ladestecker auch zwei oder mehr in dem Ladesteckergehäuse angeordnete Leistungskontakte aufweisen, die jeweils einen ersten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger und einen mit einer Ladeleitung galvanisch verbundenen zweiten Anschlussbereich aufweisen. Der Leistungskontakt kann auch als Elektroanschlusskörper bezeichnet werden. Die Ladeleitung bzw. Ladeleitungen kann/können Teil eines Ladekabels bzw. Versorgungskabels sein.
Der erste Anschlussbereich ist mit einem Steckkontakt galvanisch verbindbar. Vorzugsweise ist der erste Anschlussbereich als Kontaktstift ausgebildet. Der erste Anschlussbereich des Leistungskontakts/der Leistungskontakte kann auch als frontseitiger Anschlussbereich bzw. frontseitiger Anschlussabschnitt oder auch als frontseitiger Funktionsbereich bezeichnet werden. Der Empfänger elektrischer Energie bzw. elektrische Energieempfänger kann beispielsweise ein Akkumulator sein. Insbesondere kann es sich bei dem Akkumulator um eine Fahrzeugbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges handeln.
Der zweite Anschlussbereich des Leistungskontakts ist üblicherweise mit einer Ladeleitung elektrisch/galvanisch verbunden und ist folglich zur galvanischen Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle verbunden. Der zweite Anschlussbereich kann auch als rückseitiger Anschlussbereich bzw. als rückseitiger Anschlussabschnitt oder auch als rückseitiger Funktionsbereich bezeichnet werden.
Der erfindungsgemäße Ladestecker ermöglicht erhöhte Ladeströme bei Beibehaltung vorgegebener Leitungsquerschnitte, ohne dass sich der Ladestecker und Komponenten innerhalb des Ladesteckers, insbesondere die Leistungskontakte, während einer Stromübertragung übermäßig erhitzen. Das Schutzerdungs- und Kühlsystem im Ladestecker gewährleistet durch den angeschlossenen Schutzleiter und das somit vorhandene Schutzleitersystem einen sicheren Betrieb des Ladesteckers bei gleichzeitig geringer Baugröße und damit verbesserter Handhabbarkeit des Ladesteckers.
Vorzugsweise kann der Ladestecker derart ausgebildet sein, dass die Ladeleitung und der Schutzleiter gemeinsam in einem Versorgungskabel angeordnet sind. Dadurch kann die Anbindung des Schutzleiters an den Schutzleiteranschluss sowie die Anbindung der Ladeleitung an den zweiten Anschlussbereich des entsprechenden Leistungskontakts über die Anbindung des einen Versorgungskabels an den Ladestecker realisiert werden. Damit wird ein konstruktiv vereinfacht ausgestalteter und bezüglich der Baugröße vorteilhafter Ladestecker erzielt. Das Versorgungskabel kann auch als Ladekabel bezeichnet werden und dementsprechend können auch sowohl die Ladeleitung als auch der Schutzleiter Teil des Ladekabels sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ladesteckers kann das Ladesteckergehäuse aus einem der Ladeleitung und dem Schutzleiter zugewandten, kabelseitigen Abschnitt und einem der Ladeleitung und dem Schutzleiter abgewandten Steckgesichtabschnitt gebildet sein, wobei der Steckgesichtabschnitt entlang einer durch den Schutzleiterkontakt definierten Steckrichtung frontseitig auf den kabelseitigen Abschnitt aufsteckbar ist.
Bei einem entsprechend ausgebildeten Ladestecker kann das Ladesteckergehäuse also im Wesentlichen zweiteilig ausgebildet sein, umfassend den kabelseitigen Abschnitt und den Steckgesichtabschnitt. Dadurch, dass der Steckgesichtabschnitt auf den kabelseitigen Abschnitt aufsteckbar ist, wird eine konstruktiv vereinfachte Ausgestaltung des Ladesteckers geringer Baugröße erzielt. Die Herstellung sowie auch die Montage bzw. Demontage eines entsprechend ausgebildeten Ladesteckers ist vereinfacht möglich. Dabei kann der Steckgesichtabschnitt auch zusätzlich an dem kabelseitigen Abschnitt durch weitere Sicherungsmittel, beispielsweise durch Schrauben, gesichert werden.
Weiter vorzugsweise kann die Kühleinrichtung in dem kabelseitigen Abschnitt des Ladesteckergehäuses angeordnet sein und der Schutzleiterkontakt frontseitig durch einen Basisabschnitt des Steckgesichtabschnitts des Ladesteckergehäuses hindurchtreten. Dadurch wird eine konstruktiv vereinfachte Ausgestaltung eines Ladesteckers von weiter verringerter Baugröße erreicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Ladesteckers kann der Schutzleiterkontakt mittels einer zwischen dem Schutzleiterkontakt und dem Basisabschnitt des Steckgesichtabschnitts verlaufenden Dichtung gegenüber dem Ladesteckergehäuse abgedichtet sein. Dadurch wird ein Ladestecker erhöhter Sicherheit ermöglicht, da das Ladesteckergehäuse gegenüber dem Schutzleiterkontakt und somit dem Schutzleitersystem abgedichtet ist. Über die Dichtung kann eine elektrische Isolierung des Ladesteckergehäuses gegenüber dem Schutzleiterkontakt erfolgen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie gelöst, wobei die Ladestation dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Ladestation einen oben beschriebenen Ladestecker aufweist, der mit der Ladestation mittels eines Versorgungskabels elektrisch verbunden ist.
Eine entsprechend ausgebildete Ladestation ist hinsichtlich der Bedienbarkeit und der Betriebssicherheit aufgrund des verwendeten Ladesteckers bzw. des verwendeten Schutzerdungs- und Kühlsystems von kompakterer, einfacher handzuhabender sowie sichererer Bauweise entsprechend der zuvor beschriebenen Aspekte verbessert.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

1: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ladesteckers;
2A: eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystems, welches in dem in 1 dargestellten Ladestecker angeordnet ist, verbunden mit einem Versorgungskabel;
2B: das Schutzerdungs- und Kühlsystem aus 2A von schräg hinten betrachtet;
3A: eine Explosionszeichnung des in 2A dargestellten Schutzerdungs- und Kühlsystems, wobei das Versorgungskabel mit Ausnahme des Schutzleiters nicht dargestellt ist;
3B: eine Explosionszeichnung des in 2B dargestellten Schutzerdungs- und Kühlsystems, wobei das Versorgungskabel mit Ausnahme des Schutzleiters nicht dargestellt ist;
4A: der in 1 dargestellte Ladestecker in einer Schnittansicht;
4B: eine Detailansicht des Ladesteckers aus 4A.

In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile beziehungsweise gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Ladestecker 100 zur Kopplung mit einer korrespondierenden und in den Figuren nicht dargestellten Verbindungsvorrichtung und zur Übertragung elektrischer Energie dargestellt. Der Ladestecker 100 kann auch als Steckverbinder oder Ladesteckverbinder bezeichnet werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Ladestecker 100 endseitig mit einem Versorgungskabel 140 verbunden, das auch als Ladekabel bezeichnet werden kann, mittels dem der Ladestecker 100 mit einer nicht dargestellten Ladestation verbunden bzw. verbindbar ist.
Das Versorgungskabel 140 kann dabei mehrere Leiter oder Leitungen, unter anderem einen der Erdung des Ladesteckers 100 dienenden Schutzleiter bzw. Nullleiter und eine für die Stromversorgung des Ladesteckers 100 sorgende Ladeleitung umfassen.
Der Ladestecker 100 weist ein Ladesteckergehäuse 110 (bzw. Ladesteckverbindergehäuse) auf, welches aus einem Steckgesichtabschnitt 111 und einem kabelseitigen Abschnitt 112 gebildet ist. Dabei ist der Steckgesichtabschnitt 111 auf der der Ladeleitung und dem Schutzleiter, also auch dem Versorgungskabel 140, abgewandten bzw. gegenüberliegenden Seite angeordnet, während der kabelseitige Abschnitt 112 der Ladeleitung und dem Schutzleiter bzw. dem Versorgungskabel 140 zugewandten Seite angeordnet ist. Der Steckgesichtabschnitt 111 des Ladesteckergehäuses 110 weist einen Basisabschnitt 113 auf und ist auf den kabelseitigen Abschnitt 112 des Ladesteckergehäuses 110 aufsteckbar ausgebildet. Der Steckgesichtabschnitt 111 kann zur Montage des Ladesteckers 100 frontseitig, entgegen einer Steckrichtung R des Ladesteckers 100, auf den kabelseitigen Abschnitt 112 aufgesteckt werden.
Der kabelseitige Abschnitt 112 des Ladesteckergehäuses 110 umfasst endseitig bzw. kabelseitig einen Kabelanschlussabschnitt 114, wobei der Kabelanschlussabschnitt 114 dem Anschließen bzw. Führen des Versorgungskabels 140 dient. Das ladesteckerseitige Ende des Versorgungskabels 140 ist in den Kabelanschlussabschnitt 114 eingeführt und wird von diesem umschlossen.
Der Ladestecker 100 weist einen frontseitigen Bereich 100_1 und einen rückseitigen Bereich 100 2 auf. Eine frontseitige Kontaktseite 115 des Ladesteckergehäuses 110 bzw. Ladesteckers 100 (oder auch Frontseite des Ladesteckers genannt) ist in eine nicht dargestellte Ladebuchse, beispielsweise eines elektrobetriebenen Kraftfahrzeugs einführbar.
Weiterhin weist der Ladestecker 100 zwei in 1 in dem Steckgesichtabschnitt 111 bzw. im frontseitigen Bereich 100 1 erkennbare Leistungskontakte 10 auf. Die Leistungskontakte 10 weisen jeweils einen nicht im Detail dargestellten, als Kontaktstift ausgebildeten ersten Anschlussbereich auf, der zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger, beispielsweise einer Batterie eines elektrobetriebenen Fahrzeuges, ausgebildet ist. Im Genaueren ist der Kontaktstift zur Aufnahme in eine in den Figuren nicht dargestellte Kontaktbuchse ausgebildet.
Jeder der Leistungskontakte 10 umfasst ferner einen zweiten Anschlussbereich, der zur galvanischen Verbindung mit einer in dem Versorgungskabel 140 angeordneten Ladeleitung ausgebildet ist. Die Ladeleitung wiederum ist mit einer nicht dargestellten elektrischen Energiequelle verbunden. Bei dieser elektrischen Energiequelle kann es sich beispielsweise um eine Ladestation für ein elektroangetriebenes Kraftfahrzeug handeln. Dadurch, dass der zweite Anschlussbereich des Leistungskontakts 10 dazu ausgebildet ist, mit einer Ladeleitung galvanisch verbunden zu werden, kann durch Einführen des Kontaktstifts (erster Anschlussbereich) in eine in den Figuren nicht dargestellte Kontaktbuchse über den Leistungskontakt 10 ein Ladestrom übertragbar werden.
Der erste Anschlussbereich der Leistungskontakte 10 kann dementsprechend auch als frontseitiger Anschlussbereich bzw. frontseitiger Anschlussabschnitt oder auch als frontseitiger Funktionsbereich bezeichnet werden, während der zweite Anschlussbereich auch als rückseitiger Anschlussbereich bzw. als rückseitiger Anschlussabschnitt oder auch als rückseitiger Funktionsbereich bezeichnet werden kann.
Ferner ist aus 1 ersichtlich, dass der Ladestecker 100 einen Schutzleiterkontakt 20 aufweist. Der Schutzleiterkontakt 20 (oder auch PE-Kontakt oder Erdungs-Kontaktelement genannt) dient der Sicherheit des Ladesteckers 100 beim Betrieb, nämlich der notwendigen Erdung des Ladesteckers 100, und ist dementsprechend Bestandteil eines Schutz- bzw. Schutzerdungssystems. Der Schutzleiterkontakt 20 ist dazu auf später näher beschriebene Weise galvanisch mit einem sich in dem Versorgungskabel 140 erstreckenden und in 1 nicht dargestellten Schutzleiter 120 verbunden, sodass der Schutzleiterkontakt 20 über den Schutzleiter 120 geerdet ist. Auf diese Weise wird das für die Betriebssicherheit des Ladesteckers erforderliche Schutzleitersystem realisiert. Der Schutzleiterkontakt 20 ist dementsprechend ein Teil des erfindungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystems für den Ladestecker 100 und ist im zusammengebauten Zustand des Ladesteckers 100 im dargestellten Ausführungsbeispiel unten in der frontseitigen Kontaktseite 115 des Ladesteckergehäuses 110 bzw. Ladesteckers 100 angeordnet.
In 2A und 2B ist das erfindungsgemäße Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 für den Ladestecker 100 in einem an das Versorgungskabel 140 angeschlossenen Zustand dargestellt. Dabei wurde der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellungen des zuvor gezeigten Ladesteckergehäuses 110 sowie der Leistungskontakte 10 des Ladesteckers 100 verzichtet, sodass das Innenleben des Ladesteckers 100 erkennbar ist. Das Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 ist im Wesentlichen in einem Ladesteckergehäuseinnenraum 116 des Ladesteckers 100 angeordnet.
Das Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 umfasst einerseits den Schutzleiterkontakt 20 zwecks Herstellung einer Erdung des Systems bzw. des Ladesteckers 100 sowie andererseits eine Kühleinrichtung 30 zum Abführen von im Ladestecker (100) erzeugter, im Genaueren aufgrund von ohmschen Stromwärmeverlusten in den Leistungskontakten 10 erzeugter, Wärme.
Die Kühleinrichtung 30 weist dazu einen Kühlkörper 31 auf, welcher im Wesentlichen aus einem Metall, beispielsweise Aluminium und/oder Kupfer und/oder Eisen und/oder Stahl und/oder Messing usw., gefertigt ist. Die Kühleinrichtung 30 bzw. der Kühlkörper 31 ist dazu eingerichtet, die in dem Ladestecker 100, im Genaueren im Ladesteckergehäuseinnenraum 116, insbesondere durch ohmsche Stromwärmeverluste in den Leistungskontakten 10 erzeugte, Wärme abzuleiten, also für eine Kühlung des Ladesteckergehäuseinnenraums 116 bzw. der Leistungskontakte 10 zu sorgen. Dabei kann der Kühlkörper 31 auch aktiv durch ein Kühlmittel gekühlt werden, das heißt es kann sich also auch um einen fluidgekühlten Kühlkörper 31 und demnach um einen fluidgekühlten Ladestecker 100 handeln.
Die Kühleinrichtung 31 weist ferner einen Schutzleiteranschluss 32 zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit einem Schutzleiter 120 auf. Dazu ist der an einem kabelseitigen Endabschnitt 33 der Kühleinrichtung 30 angeordnete Schutzleiteranschluss 32 in Form eines Kabelringschuhs ausgebildet und umfasst, wie besser in den 3A und 3B erkennbar ist, einen ringförmigen Leiterabschnitt 35 sowie einen flach ausgebildeten Verbindungsabschnitt 34.
Der ringförmige Leiterabschnitt 35 umschließt dabei im zusammengebauten Zustand des Ladesteckers 100 den Schutzleiter 120 zwecks Aufnahme des Schutzleiters 120 in den Schutzleiteranschluss 32 und somit zwecks zumindest teilweiser galvanischer Verbindung des Schutzleiters 120 mit der Kühleinrichtung 30 (2B). Der Schutzleiter weist regelmäßig einen, insbesondere kreisrunden, Querschnitt von 25 mm² bis 50 mm² auf. Dementsprechend ist der ringförmige Leiterabschnitt 35 regelmäßig mit einem inneren Querschnitt von 25 mm² bis 50 mm² ausgeführt. Zur Realisierung der Verbindung zwischen Schutzleiter 120 und Schutzleiteranschluss 32 kann der Schutzleiter 120 im ringförmigen Leiterabschnitt 35 eingecrimpt sein. Dazu kann der Schutzleiter 120 in den Kabelringschuh, insbesondere in dessen ringförmigen Leiterabschnitt 35, eingesteckt und mittels Crimpen verbunden sein.
Der flach ausgebildeten Verbindungsabschnitt 34 des als Kabelringschuhs ausgebildeten Schutzleiteranschlusses 32 dient dementsprechend zur Anbindung des Schutzleiteranschlusses 32 an die Kühleinrichtung 30. Über diesen flach ausgebildeten Verbindungsabschnitt 34 ist der Schutzleiteranschluss 32 nämlich mittels einer Schraubverbindung 36 mit der Kühleinrichtung 30, im Genaueren mit dem kabelseitigen Endabschnitt 33 der Kühleinrichtung 30, verbunden.
Über die Verbindung des Schutzleiter 120 mit dem Schutzleiteranschluss 32 der Kühleinrichtung 30, wie sie in 2B dargestellt ist, ist der Schutzleiter 120 mit der Kühleinrichtung 30 zumindest teilweise galvanisch verbunden. Ferner ist, wie in 2A besser zu erkennen ist, der Schutzleiterkontakt 20 mit der Kühleinrichtung 30 zumindest teilweise galvanisch verbunden. Dies ist in der dargestellten Ausführungsform dadurch realisiert, dass der Schutzleiterkontakt 20 an einer Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30 unmittelbar mit der Kühleinrichtung 30 verbunden ist. Im Genaueren ist der Schutzleiterkontakt 20 in die Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30 geschraubt.
Dementsprechend sind der Schutzleiterkontakt 20, die Kühleinrichtung 30 und der Schutzleiteranschluss 32 derart angeordnet, dass der Schutzleiterkontakt 20 mittels der Kühleinrichtung 30 mit dem Schutzleiteranschluss 32 galvanisch verbunden ist. Letztendlich wird also auch mittels der Kühleinrichtung 30 erst die galvanische Verbindung des Schutzleiterkontakts 20 mit dem Schutzleiter 120 realisiert, sodass ohne die Kühleinrichtung 30 gar keine solche galvanische Verbindung zwischen Schutzleiterkontakt 20 und Schutzleiter 120 und dementsprechend auch keine Erdung des Ladesteckers 100 vorliegen würde. Die galvanische Verbindung zwischen dem Schutzleiterkontakt 20 und dem Schutzleiteranschluss 32 und somit letztlich zum Schutzleiter 120 wird also dadurch verwirklicht, dass die Kühleinrichtung 30 zwischen dem Schutzleiterkontakt 20 und dem Schutzleiteranschluss 32 angeordnet ist und diese miteinander verbindet.
Der Schutzleiter 120 ist in dem Versorgungskabel 140 angeordnet. Das Versorgungskabel 140 weist zusätzlich auch noch zumindest die zwei vorliegend nicht dargestellten Ladeleitungen auf, die mit den zwei Leistungskontakten 10 galvanisch verbunden sind. Die Ladeleitungen und der Schutzleiter 120 sind also gemeinsam in dem Versorgungskabel 140 angeordnet.
Dementsprechend ist durch Einführen des Kontaktstifts des Leistungskontakts 10 (erster Anschlussbereich) in eine in den Figuren nicht dargestellte Kontaktbuchse ein Ladestrom übertragbar, beispielsweise von einer Ladestation über die Ladeleitungen, die Leistungskontakte 10 (Kontaktstifte) und die Kontaktbuchsen bis hin zu einem Akkumulator, wie etwa einer Fahrzeugbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges.
In den 2A und 2B ist ebenso wie in 1 ferner die Steckrichtung R des Ladesteckers 100 erkennbar. Unter der Steckrichtung R ist die Richtung zu verstehen, in welcher der Ladestecker 100 im zusammengebauten Zustand mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung bestimmungsgemäß gekoppelt wird. Die Steckrichtung R verläuft parallel zu einer durch einen der Leistungskontakte 10 bzw. zu einer durch den Schutzleiterkontakt 20 definierten Richtung. Die Steckrichtung R verläuft ebenso senkrecht zur frontseitigen Kontaktseite 115 des Ladesteckergehäuses 110 bzw. auch senkrecht zur Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30.
In den 3A und 3B ist das erfindungsgemäße Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 jeweils in einer Explosionszeichnung dargestellt, wobei die Darstellung der 3A der Darstellung aus 2A und die Darstellung der 3B der Darstellung aus 2B jeweils unter Vernachlässigung des Versorgungskabels 140 entspricht. Zusätzlich zu dem Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 ist jeweils lediglich noch die Schutzleitung 120 separat dargestellt.
Wie in den Explosionsansichten der 3A und 3B angedeutet ist, ist der Schutzleiteranschluss 32 von oben an der Kühleinrichtung 30 angebracht, im Genaueren ist der Schutzleiteranschluss 32 mittels der Schraubverbindung 36 von oben an die Kühleinrichtung 30 und zwar an den kabelseitigen Endabschnitt 33 der Kühleinrichtung 30 angebunden. Es ist auch möglich, diese Schraubverbindung 36 noch sicherer auszubilden, indem die Schraubverbindung 36 beispielsweise durch Anschrauben mit zusätzlichen Teilen, wie etwa einer Zahnscheibe, realisiert ist.
Ferner ist der der Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30 abgewandte, kabelseitige Endabschnitt 33 nach unten abgewinkelt ausgebildet. Im Genaueren ist der kabelseitige Endabschnitt 33 gegenüber der durch den Schutzleiterkontakt 20 definierten Steckrichtung R abgewinkelt, wie auch aus den 2A und 2B ersichtlich ist, sodass die Kühleinrichtung 30 und somit auch das Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 dem anschließenden Verlauf des Versorgungskabels 140 angepasst ausgebildet ist. Auf diese Weise hat das Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 eine hinsichtlich der Handhabbarkeit des entsprechenden Ladesteckers 100 vorteilhafte Ausgestaltung. Außerdem sorgt das Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 damit durch eine optimale Ausnutzung des in dem Ladesteckergehäuseinnenraum 116 verfügbaren Platzes durch die Kühleinrichtung 30 für eine verbesserte Kühlung des Ladesteckers 100 und somit für eine erhöhte Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig kompakter Bauweise des Ladesteckers 100. Dadurch, dass auf eine sich durch einen Großteil des Ladesteckergehäuseinnenraums 116 erstreckende Führung des Schutzleiters 120 verzichtet werden kann, ist gleichzeitig auch die Betriebssicherheit des Ladesteckers 100 verbessert.
In 4A ist eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Ladesteckers 100 mit dem erfindungsgemäßen Schutzerdungs- und Kühlsystem 1 dargestellt. Dabei ist der Ladestecker 100 aus 1 durch eine vertikale, sich mittig durch den Ladestecker 100 erstreckende Schnittebene geschnitten dargestellt. 4B zeigt einen Ausschnitt aus 4A in einer vergrößerten Detailansicht.
Das den Schutzleiter 120 umfassende Versorgungskabel 140 ist dabei mit dem Ladestecker 100 verbunden, indem es unter anderem in den Kabelanschlussabschnitt 114 eingeführt und von diesem umschlossen ist. Der Schutzleiter 120 ist ferner über den Schutzleiteranschluss 32 mit dem Kühlkörper 31 der Kühleinrichtung 30 zumindest teilweise galvanisch verbunden. Diese Kühleinrichtung 31 ist wiederum mit dem frontseitig durch den Basisabschnitt 113 des Steckgesichtabschnitts 111 des Ladesteckergehäuses 110 hindurchtretenden Schutzleiterkontakt 20 zumindest teilweise galvanisch verbunden, sodass eine galvanische Verbindung des Schutzleiterkontakts 20 mit dem Schutzleiter 120 mittels der Kühleinrichtung 30 besteht.
Wie aus der Detailansicht in 4B ersichtlich ist, tritt der Schutzleiterkontakt 20 frontseitig durch den Basisabschnitt 113 des Steckgesichtabschnitts 111 hindurch, wobei er gleichzeitig mittels einer zwischen dem Schutzleiterkontakt 20 und dem Basisabschnitt 113 des Steckgesichtabschnitts 111 verlaufenden Dichtung 21 gegenüber dem Ladesteckergehäuse 110 abgedichtet ist. Ferner ist in 4B zu erkennen, dass der Schutzleiterkontakt 20 in den Kühlkörper 31, im Genaueren in die Frontseite 37 der Kühleinrichtung 30, geschraubt ist.
Der Kühlkörper 31 und dementsprechend die Kühleinrichtung 30 ist in dem kabelseitigen Abschnitt 112 des Ladesteckergehäuses 110 angeordnet. Der dargestellte Ladestecker 100 ist aufgrund des den Ladesteckergehäuseinnenraum 116 optimal ausnutzenden Schutzerdungs- und Kühlsystems 1 hinsichtlich seiner Baugröße und somit seiner Handhabbarkeit besonders vorteilhaft. Wie insbesondere aus 4A ersichtlich ist, ist auf eine zusätzlichen Bauraum einnehmende Führung des Schutzleiters 120 durch das Ladesteckergehäuse 110 verzichtet worden, da der Schutzleiter 120 nicht unmittelbar an den Schutzleiterkontakt 20 angeschlossen ist, sondern mittels der Kühleinrichtung 30 mit dem Schutzleiterkontakt 20 galvanisch verbunden ist.
Bezugszeichenliste

1: Schutzerdungs- und Kühlsystem
10: Leistungskontakt / Elektroanschlusskörper
20: Schutzleiterkontakt / PE-Kontakt / Erdungs-Kontaktelement
21: Dichtung
30: Kühleinrichtung
31: Kühlkörper
32: Schutzleiteranschluss / Nullleiteranschluss / Kabelringschuh
33: kabelseitiger Endabschnitt (der Kühleinrichtung)
34: flach ausgebildeter Verbindungsabschnitt (des Schutzleiteranschlusses)
35: ringförmigen Leiterabschnitt (des Schutzleiteranschlusses)
36: Schraubverbindung
37: Frontseite (der Kühleinrichtung)
100: Ladestecker / (Lade-)Steckverbinder
100_1: frontseitiger Bereich (des Ladesteckers)
100_2: rückseitiger Bereich (des Ladesteckers)
110: Ladesteckergehäuse / (Lade-)Steckverbindergehäuse
111: Steckgesichtabschnitt (des Ladesteckergehäuses)
112: kabelseitiger Abschnitt (des Ladesteckergehäuses)
113: Basisabschnitt (des Steckgesichtabschnitts)
114: Kabelanschlussabschnitt (des kabelseitigen Abschnitts des Ladesteckergehäuses)
115: frontseitige Kontaktseite (des Ladesteckergehäuses)
116: Ladesteckergehäuseinnenraum
120: Schutzleiter / Nullleiter
140: Versorgungskabel / Ladekabel
R: Steckrichtung (des Ladesteckers)

Claims

Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) für einen Ladestecker (100), umfassend: - zumindest einen Schutzleiterkontakt (20) zur galvanischen Verbindung mit einem Schutzleiter (120), und - zumindest eine Kühleinrichtung (30) zum Abführen von im Ladestecker (100) erzeugter Wärme, wobei die Kühleinrichtung (30) mit dem Schutzleiterkontakt (20) zumindest teilweise galvanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) folgende Merkmale aufweist: - die Kühleinrichtung (30) weist einen Schutzleiteranschluss (32) zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit dem Schutzleiter (120) auf, und - der Schutzleiterkontakt (20), die Kühleinrichtung (30) und der Schutzleiteranschluss (32) sind derart angeordnet, dass der Schutzleiterkontakt (20) mittels der Kühleinrichtung (30) mit dem Schutzleiteranschluss (32) galvanisch verbunden ist.
Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) als fluidgekühlter Kühlkörper (31) ausgebildet ist.
Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) als Kühlkörper (31) im Wesentlichen aus einem wärmeleitfähigen Material ausgebildet ist.
Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzleiterkontakt (20) zur zumindest teilweisen galvanischen Verbindung mit der Kühleinrichtung (30) an einer Frontseite (37) der Kühleinrichtung (30) unmittelbar mit der Kühleinrichtung (30) verbunden ist.
Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzleiterkontakt (20) in die Frontseite (37) der Kühleinrichtung (30) geschraubt ist.
Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzleiteranschluss (32) mittels einer Schraubverbindung (36) an die Kühleinrichtung (30) angebunden ist.
Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzleiteranschluss (32) in Form eines Kabelringschuhs ausgebildet ist.
Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzleiteranschluss (32) an einem einer Frontseite (37) der Kühleinrichtung (30) abgewandten kabelseitigen Endabschnitt (33) der Kühleinrichtung (30) angeordnet ist.
Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kabelseitige Endabschnitt (33) der Kühleinrichtung (30) gegenüber einer durch den Schutzleiterkontakt (20) definierten Steckrichtung (R) abgewinkelt ist.
Ladestecker (100) zur Kopplung mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung und zur Übertragung elektrischer Energie, umfassend: - zumindest einen Leistungskontakt (10) mit einem ersten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger und mit einem mit einer Ladeleitung galvanisch verbundenen zweiten Anschlussbereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestecker (100) zumindest ein in einem Ladesteckergehäuse (110) angeordnetes Schutzerdungs- und Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei der Schutzleiteranschluss (32) der Kühleinrichtung (30) mit einem Schutzleiter (120) galvanisch verbunden ist.
Ladestecker (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeleitung und der Schutzleiter (120) gemeinsam in einem Versorgungskabel (140) angeordnet sind.
Ladestecker (100) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladesteckergehäuse (110) aus einem der Ladeleitung und dem Schutzleiter (120) zugewandten, kabelseitigen Abschnitt (112) und einem der Ladeleitung und dem Schutzleiter (120) abgewandten Steckgesichtabschnitt (111) gebildet ist, wobei der Steckgesichtabschnitt (111) entlang einer durch den Schutzleiterkontakt (20) definierten Steckrichtung (R) frontseitig auf den kabelseitigen Abschnitt (112) aufsteckbar ist.
Ladestecker (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) in dem kabelseitigen Abschnitt (112) des Ladesteckergehäuses (110) angeordnet ist und der Schutzleiterkontakt (20) frontseitig durch einen Basisabschnitt (113) des Steckgesichtabschnitts (111) des Ladesteckergehäuses (110) hindurchtritt.
Ladestecker (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzleiterkontakt (20) mittels einer zwischen dem Schutzleiterkontakt (20) und dem Basisabschnitt (113) des Steckgesichtabschnitts (111) verlaufenden Dichtung (21) gegenüber dem Ladesteckergehäuse (110) abgedichtet ist.
Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Empfänger elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation einen Ladestecker (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 aufweist, der mit der Ladestation mittels eines Versorgungskabels (140) elektrisch verbunden ist.