DE102022124712A1 - Charging connector for an electric or hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Ladesteckverbinder (1) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), in dem Gehäuse (2) angeordneten Ladekontakten (3) zum Leiten von elektrischem Strom und einem Kommunikationsmodul (4) zum Senden und/oder Empfangen eines seriellen Signals. Auf diese Weise kann die Kommunikation zwischen einem Ladesteckverbinder (1) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und einer externen Einrichtung einfach und effizient ausgestaltet werden.The subject of the invention is a charging connector (1) for an electric or hybrid vehicle, having a housing (2), charging contacts (3) arranged in the housing (2) for conducting electrical current and a communication module (4) for transmitting and/or Receiving a serial signal. In this way, communication between a charging connector (1) for an electric or hybrid vehicle and an external device can be designed simply and efficiently.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ladesteckverbinder für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Gehäuse und in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten zum Leiten von elektrischem Strom.The invention relates to a charging connector for an electric or hybrid vehicle, with a housing and charging contacts arranged in the housing for conducting electrical current.

Elektro- und Hybridfahrzeuge verfügen über einen aufladbaren Energiespeicher, in der Regel eine Hochvolt-Batterie, die im Fahrbetrieb 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 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.Electric and hybrid vehicles have a rechargeable energy storage device, usually a high-voltage battery, which provides energy to an electric drive motor while driving. The storage capacities of these high-voltage batteries are limited, so they have to be recharged regularly at a charging station. The battery is charged via a charging cable provided between the charging station and the vehicle, whereby the charging cable, for example in accordance with the European standard IEC 62196, has on one side a charging plug that can be plugged into a charging socket provided on the charging station, and on the other side with a Charging coupling is provided, which can be connected to a charging plug installed in the electric and hybrid vehicle. In the present case, charging sockets, charging plugs, charging couplings and charging plugs are subsumed under the term “charging connectors”. Charging sockets and charging couplings have contact sleeves as charging contacts, and charging plugs as well as charging plugs that can be installed in electric and hybrid vehicles have contact pins as charging contacts that can be inserted into the contact sleeves.

Die Steckkontakte zwischen einem Ladeeinbaustecker und einer Ladekupplung unterliegen bedingt durch häufige Nutzung und wiederholtem Ein- und Ausstecken einem erhöhten Verschleiß an der Oberfläche. Durch diesen Verschleiß kommt es zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstandes, was beim Ladevorgang eine deutliche Wärmeentwicklung hervorrufen kann.The plug contacts between a charging plug and a charging coupling are subject to increased wear on the surface due to frequent use and repeated plugging and unplugging. This wear leads to an increase in contact resistance, which can cause significant heat to develop during the charging process.

Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge unterliegen gesetzlichen und anwenderspezifischen Anforderungen was die Temperaturüberwachung von Wechselstrom- und Gleichstromladekontakten betrifft. Für ein Gleichstromladen wird in der Regel eine Temperaturmessung an beiden Gleichstromladekontakten gefordert. Hierzu wird ein zur Temperaturmessung geeignetes Bauelement, meist ein NTC-Widerstand, möglichst nahe an die Wärmequelle, also den Ladekontakt, gebracht, um in Echtzeit eine Temperaturüberwachung zur Ladeoptimierung und Sicherheitsüberwachung zu ermöglichen. Bei einem NTC-Widerstand handelt es sich um einen Widerstand, der in elektronischen Bauteilen eingesetzt wird. Er wird auch als Thermistor oder Heißleiter bezeichnet. Das Kürzel „NTC“ steht für „negative temperature coefficient“ und bezeichnet die Eigenschaft von Heißleitern, Strom mit steigender Temperatur besser zu leiten, da sie einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen.Charging connectors for electric and hybrid vehicles are subject to legal and user-specific requirements regarding the temperature monitoring of AC and DC charging contacts. For DC charging, a temperature measurement is usually required on both DC charging contacts. For this purpose, a component suitable for temperature measurement, usually an NTC resistor, is brought as close as possible to the heat source, i.e. the charging contact, in order to enable real-time temperature monitoring for charging optimization and safety monitoring. An NTC resistor is a resistor that is used in electronic components. It is also known as a thermistor or hot conductor. The abbreviation “NTC” stands for “negative temperature coefficient” and describes the property of hot conductors to conduct electricity better as the temperature increases because they have a negative temperature coefficient.

Außerdem sind PTC-Widerstände bekannt. Ein PTC-Widerstand, auch Kaltleiter oder PTC-Thermistor („positive temperature coefficient“) genannt, ist ebenfalls ein temperaturabhängiger Widerstand, der allerdings bei tiefen Temperaturen den elektrischen Strom besser leitet als bei hohen Temperaturen. Es existieren PTC-Widerstände, die eine annähernd lineare Kennlinie (Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur) aufweisen. Es sind jedoch auch PTC-Widerstände bekannt, die sich nichtlinear verhalten und bei denen im Bereich der Nennansprechtemperatur der Widerstand stark ansteigt. Solche PTC-Elemente können damit zur Verwirklichung einer Art „Sicherung“ dienen, indem sie einem auslesenden System einen sich sprunghaft ändernden Wert zurückgeben, wenn die kritische Temperatur überschritten worden ist.PTC resistors are also known. A PTC resistor, also called a PTC thermistor (“positive temperature coefficient”), is also a temperature-dependent resistor, but it conducts electrical current better at low temperatures than at high temperatures. There are PTC resistors that have an approximately linear characteristic (resistance as a function of temperature). However, PTC resistors are also known which behave non-linearly and in which the resistance increases sharply in the range of the nominal response temperature. Such PTC elements can be used to implement a type of “fuse” by returning a suddenly changing value to a reading system when the critical temperature has been exceeded.

Eine Temperaturüberwachung kann auch bei Wechselstromladekontakten gefordert sein. Je nach Norm und Herstellerspezifikation ist eine echte Temperaturmessung oder nur eine Detektion des Überschreitens eines Temperaturschwellwertes erforderlich. Dies kann entweder für alle Wechselstromladekontakte (z.B. L1, L2, L3 und N bei Steckverbinder gemäß der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2) separat für jeden Wechselstromladekontakt oder gebündelt, also für alle Wechselstromladekontakte gemeinsam, erforderlich sein.Temperature monitoring may also be required for AC charging contacts. Depending on the standard and manufacturer specifications, a real temperature measurement or just detection of a temperature threshold being exceeded is required. This can be required either for all AC charging contacts (e.g. L1, L2, L3 and N for connectors according to the European standard IEC 62196 Type 2) separately for each AC charging contact or bundled, i.e. together for all AC charging contacts.

Die DE 10 2015 106 251 A1 beschreibt eine Temperaturüberwachungseinrichtung mit einem flächig entlang einer Ebene erstrecktem Trägerelement mit mindestens einer Öffnung. Das Trägerelement kann dazu als Leiterplatte ausgebildet sein. Die Kontaktelemente sind Bestandteile einer Kontaktbaugruppe, die als modulare Einheit an den Steckereinsatz angesetzt werden kann. Die Kontaktbaugruppe weist eine Temperaturüberwachungseinrichtung mit einem Trägerelement auf. Die Temperaturüberwachungseinrichtung dient dazu an zumindest solchen Kontaktelementen, die im Betrieb des Steckverbinderteils zum Übertragen von großen Strömen dienen, eine etwaige unzulässige Erwärmung zu detektieren. Für die notwendige Kontaktierung weist das Trägerelement an den Öffnungen jeweils eine metallische Beschichtung zur Bereitstellung einer Kontaktfläche in Form einer Durchkontaktierung auf.The DE 10 2015 106 251 A1 describes a temperature monitoring device with a support element extending flatly along a plane with at least one opening. For this purpose, the carrier element can be designed as a circuit board. The contact elements are components of a contact assembly that can be attached to the plug insert as a modular unit. The contact assembly has a temperature monitoring device with a carrier element. The temperature monitoring device serves to detect any undue heating on at least those contact elements that are used to transmit large currents during operation of the connector part. For the necessary contacting, the carrier element has a metallic coating at each opening to provide a contact surface in the form of a plated-through hole.

Aus der WO 2021/004765 A1 ist eine elektrische Baugruppe mit einer Temperaturüberwachungseinrichtung bekannt. Dazu ist ein Steckverbinderteil mit sowohl AC-Ladestiften als auch DC- Ladestiften vorgesehen. Zur Überwachung der möglichen Erwärmung, insbesondere an den DC- Ladestiften, weist das Steckverbinderteil eine elektrische Baugruppe auf. Diese Baugruppe besteht aus Kontaktelementen, die auf einem Trägerelement angeordnet und mit zugeordneten Lastleitungen elektrisch verbunden sind. Jedes Kontaktelement ist dazu in einer zugeordneten Aufnahmeöffnung des Trägerelements aufgenommen.From the WO 2021/004765 A1 an electrical assembly with a temperature monitoring device is known. A connector part with both AC charging pins and DC charging pins is provided for this purpose. To monitor possible heating, especially on the DC charging pins, the connector part has an electrical assembly. This assembly consists of Kon clock elements that are arranged on a support element and are electrically connected to assigned load lines. For this purpose, each contact element is accommodated in an assigned receiving opening in the carrier element.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, die Kommunikation zwischen einem Ladesteckverbinder für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und einer externen Einrichtung einfach und effizient auszugestalten.Based on this, the object of the invention is to design the communication between a charging connector for an electric or hybrid vehicle and an external device in a simple and efficient manner.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred developments of the invention are described in the subclaims.

Erfindungsgemäß wird somit ein Ladesteckverbinder für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug bereitgestellt, mit einem Gehäuse, in dem Gehäuse angeordneten Ladekontakten zum Leiten von elektrischem Strom und einem Kommunikationsmodul zum Senden und/oder Empfangen eines seriellen Signals.According to the invention, a charging connector for an electric or hybrid vehicle is thus provided, with a housing, charging contacts arranged in the housing for conducting electrical current and a communication module for sending and/or receiving a serial signal.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt also darin, dass verschiedene Sensordaten über nur eine oder wenige Signalleitungen übertragen werden können, wenn ein Kommunikationsmodul zum Senden und/oder Empfangen eines seriellen Signals bereitgestellt wird. Der Informationsfluss lässt sich auf diese Weise erheblich vergrößern, was zusätzlichen Diagnoseanforderungen und Performance-Ansprüchen zu Gute kommt.The basic idea of the invention is that different sensor data can be transmitted via just one or a few signal lines if a communication module is provided for sending and/or receiving a serial signal. In this way, the flow of information can be increased significantly, which benefits additional diagnostic requirements and performance requirements.

Grundsätzlich sei zu dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder angemerkt, dass dieser zum Stecken mit einem korrespondierenden Ladesteckverbinder vorgesehen ist. Das Kommunikationsmodul ist nun gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung derart ausgestaltet, dass es im gesteckten Zustand der Ladesteckverbinder eine Kommunikation zu und/oder von dem korrespondierenden Ladesteckverbinder erlaubt. Auf diese Weise ist über ein Ladekabel eine Kommunikation zwischen einer Ladestation und einem mit dem Ladekabel an die Ladestation angeschlossenen Elektro- oder Hybridfahrzeug möglichBasically, it should be noted about the charging connector according to the invention that it is intended to be plugged into a corresponding charging connector. According to a preferred development of the invention, the communication module is now designed in such a way that, when the charging connector is plugged in, it allows communication to and/or from the corresponding charging connector. In this way, communication between a charging station and an electric or hybrid vehicle connected to the charging station with the charging cable is possible via a charging cable

Wenn vorliegend von einem korrespondierenden Ladesteckverbinder die Rede ist, dann ist damit einerseits ein Ladesteckverbinder gemeint, der das selbe Steckgesicht wie der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder aufweist, wobei das eine Steckgesicht aber Kontaktstifte aufweist, wenn das andere Steckgesicht Kontakthülsen aufweist, und umgekehrt. Das Set aus erfindungsgemäßem Ladesteckverbinder und korrespondierendem Ladesteckverbinder kann also zusammengesteckt werden. Andererseits wird vorliegend auch dann von einem korrespondieren Ladesteckverbinder gesprochen, wenn die Steckgesichter im zuvor genannten Sinne sich nur teilweise entsprechen, also der korrespondierende Ladesteckverbinder z.B. nicht alle Kontakte aufweist, die bei dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder vorhanden sind, die vorhandenen Kontakte des korrespondieren Ladesteckverbinders aber vom Steckgesicht her dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder entsprechen, so dass der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder und der korrespondierende Ladesteckverbinder auch in diesem Fall zusammengesteckt werden können. Ein solcher Fall liegt z.B. vor bei einer an einem Ladekabel angeschlossenen Ladekupplung für ein Gleichstromladen nach der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2. Eine solche Ladekupplung ist in einen in die Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingebauten und für ein Wechselstromladen sowie für ein Gleichstromladen geeigneten Ladeeinbaustecker einsteckbar, wobei im Wechselstromsteckgesicht bei der Gleichstromladenladekupplung nur die Kommunikationskontakte und der Schutzkontakt vorhanden sind, jedoch keine Kontakte für Außenleiter und einen Mittelleiter für ein Wechselstromladen.If we are talking about a corresponding charging connector here, then on the one hand this means a charging connector that has the same plug-in face as the charging plug-in connector according to the invention, but one plug-in face has contact pins if the other plug-in face has contact sleeves, and vice versa. The set of charging connector according to the invention and corresponding charging connector can therefore be plugged together. On the other hand, the present case is also referred to as a corresponding charging connector if the plug-in faces only partially correspond in the sense mentioned above, i.e. the corresponding charging plug-in connector, for example, does not have all the contacts that are present in the charging plug-in connector according to the invention, but the existing contacts of the corresponding charging plug-in connector are of the plug-in face correspond to the charging connector according to the invention, so that the charging connector according to the invention and the corresponding charging connector can also be plugged together in this case. Such a case exists, for example, in the case of a charging coupling connected to a charging cable for direct current charging in accordance with the European standard IEC 62196 Type 2. Such a charging coupling is installed in a charging plug that is installed in the body of an electric or hybrid vehicle and is suitable for alternating current charging and for direct current charging can be plugged in, whereby only the communication contacts and the protective contact are present in the AC connector face of the DC charging coupling, but no contacts for external conductors and a center conductor for AC charging.

Grundsätzlich kann das Kommunikationsmodul innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Das ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Insofern kann das Kommunikationsmodul innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Eine Anordnung des Kommunikationsmoduls außerhalb des Gehäuses kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn es sich bei dem Ladesteckverbinder um einen Ladeeinbaustecker handelt, der an die Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs angebaut ist. Dann steht nämlich innerhalb der Karosserie in der Regel genügend Raum zur Verfügung um das Kommunikationsmodul zu installieren, ohne dass es andere Einrichtungen stört oder behindert.In principle, the communication module can be arranged within the housing. However, this is not absolutely necessary. In this respect, the communication module can be arranged inside or outside the housing. Arranging the communication module outside the housing can be particularly advantageous if the charging connector is a charging plug that is attached to the body of an electric or hybrid vehicle. Then there is usually enough space available within the body to install the communication module without it disturbing or hindering other facilities.

Für die Ausgestaltung des Kommunikationsmoduls gibt es nun verschiedene Möglichkeiten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Kommunikationsmodul einen Multiplexer zum Multiplexen in oder an dem Ladesteckverbinder erfasster Signale. Konkret ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass an einer Mehrzahl der Ladekontakte jeweils ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des jeweiligen Ladekontakts angeordnet ist und die Temperatursensoren mit dem Multiplexer verbunden sind, so dass von den Temperatursensoren stammende Temperatursignale an den Multiplexer übertragbar und von diesem zu einem seriellen Datenstrom wandelbar sind. Eine Temperaturüberwachung der Gleichstromladekontakte eines Ladesteckverbinders für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug wird bereits vom Standard gefordert (europäischen Norm IEC 62196). Vorzugsweise ist es jedoch so, dass auch die Temperaturen der Gleichstromladekontakte überwacht werden sollen, und dabei vorzugsweise alle Wechselstromladekontakte.There are now various options for designing the communication module. According to a preferred development of the invention, the communication module comprises a multiplexer for multiplexing signals detected in or on the charging connector. Specifically, in this context, it is preferred that a temperature sensor for detecting the temperature of the respective charging contact is arranged on a plurality of the charging contacts and that the temperature sensors are connected to the multiplexer, so that temperature signals originating from the temperature sensors can be transmitted to and from the multiplexer can be converted to a serial data stream. Temperature monitoring of the DC charging contacts of a charging connector for an electric or hybrid vehicle is already required by the standard (European standard IEC 62196). However, it is preferably the case that the temperatures of the DC charging contacts should also be monitored len, and preferably all AC charging contacts.

Vorliegend werden solche Kontakte als Gleichstromladekontakte bezeichnet, die ausschließlich für das Laden mit Gleichstrom vorgesehen sind. Bei solchen Gleichstromladekontakten kommt es beim Laden mit hohen Strömen in besonderem Maße zu einer Erwärmung. In Abgrenzung zu Gleichstromkontakten gibt es Wechselstromladekontakte. Damit sind die Außenleiter sowie der Neutralleiter (Mittelleiter) gemeint, die jedenfalls auch für eine Laden mit Wechselstrom vorgesehen sind. Als Außenleiter (umgangssprachlich auch als Phase bezeichnet) wird dabei ein Leiter bezeichnet, der im üblichen Betrieb unter Spannung steht und zur Übertragung oder Verteilung elektrischer Energie beitragen kann, aber kein Neutralleiter ist. Ein Neutralleiter ist ein Leiter, der mit dem Neutralpunkt elektrisch verbunden und in der Lage ist, zur Verteilung elektrischer Energie beizutragen. In der europäischen Norm IEC 62196 werden die Kontakte, die vorliegend als Wechselstromladekontakte bezeichnet werden, mit L1, L2 und L3 (Außenleiter) und mit N (Neutralleiter) und die Gleichstromladekontakte mit DC+ und DC- bezeichnet. Diesem Verständnis soll nicht entgegenstehen, dass die europäische Norm IEC 62196 auch eine Betriebsart kennt, gemäß der über die Kontakte L1, L2, L3 und N ein Gleichstromladen erfolgt.In the present case, such contacts are referred to as DC charging contacts, which are intended exclusively for charging with direct current. With such DC charging contacts, heating occurs to a particular extent when charging with high currents. In contrast to DC contacts, there are AC charging contacts. This refers to the external conductors and the neutral conductor (center conductor), which are also intended for charging with alternating current. An external conductor (also known colloquially as a phase) is a conductor that is live during normal operation and can contribute to the transmission or distribution of electrical energy, but is not a neutral conductor. A neutral conductor is a conductor that is electrically connected to the neutral point and capable of contributing to the distribution of electrical energy. In the European standard IEC 62196, the contacts, which are referred to here as AC charging contacts, are designated L1, L2 and L3 (outer conductor) and N (neutral conductor) and the DC charging contacts are designated DC+ and DC-. This understanding should not be contradicted by the fact that the European standard IEC 62196 also recognizes an operating mode according to which direct current charging takes place via the contacts L1, L2, L3 and N.

Bei der Verwendung eines temperaturabhängigen Widerstands müsste für die Überwachung der Temperaturen der Wechselstromladkontakte für jeden Wechselstromkontakt jeweils eine eigene Signalleitung zu einer Auswerteeinheit geführt werden. Es kann alternativ eine Serienschaltung verwendet werden, z.B. aus PTC-Elementen. Eine solche Serienschaltung lässt jedoch keinen Rückschluss auf die individuelle Temperatur einzelner Wechselstromladekontakte zu. Der Einsatz eines Multiplexers ermöglicht es nun, Signale zu bündeln und über eine einzige Signalleitung seriell zu senden. Der Multiplexer kann dabei entweder über Steuerleitungen gesteuert werden, so dass ein jeweiliger Kanal ausgewählt wird, oder es wird ein periodischer Wechsel der Kanäle über einen Taktgeber getriggert und mit der Auswerteeinheit synchronisiert. Insofern ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass an den Multiplexer wenigstens eine Steuerleitung angeschlossen ist, um die zeitliche Abfolge der von den Temperatursensoren stammenden Temperatursignale im seriellen Datenstrom zu steuern. Alternativ ist es möglich, dass die von den Temperatursensoren stammenden Temperatursignale im seriellen Datenstrom periodisch aufeinander folgen.When using a temperature-dependent resistor, a separate signal line would have to be routed to an evaluation unit for each AC contact to monitor the temperatures of the AC charging contacts. Alternatively, a series connection can be used, e.g. made of PTC elements. However, such a series connection does not allow any conclusions to be drawn about the individual temperature of individual AC charging contacts. The use of a multiplexer now makes it possible to bundle signals and send them serially over a single signal line. The multiplexer can either be controlled via control lines so that a respective channel is selected, or a periodic change of channels is triggered via a clock generator and synchronized with the evaluation unit. In this respect, according to a preferred development of the invention, at least one control line is connected to the multiplexer in order to control the temporal sequence of the temperature signals originating from the temperature sensors in the serial data stream. Alternatively, it is possible for the temperature signals coming from the temperature sensors to periodically follow one another in the serial data stream.

Durch den Einsatz des Multiplexers lassen sich also viele Signalleitungen zu einer einzigen bündeln. Je nach Anzahl der Eingänge muss ein entsprechender Multiplexer gewählt werden (vier Eingänge auf einen Ausgang - 4:1, acht Eingänge auf einen Ausgang - 8:1, ...). Mit der Anzahl der Eingänge erhöht sich auch die Anzahl der Steuerleitungen. So benötigt ein 4:1-Multiplexer zwei Steuerleitungen, ein 8:1-Multiplexer bereits drei. Ein Vorteil der externen Steuerung des Multiplexers ist es, dass nur die Leitungen abgefragt werden können, die gerade von Interesse für die Auswerteeinheit sind. Sollte also nur ein Wechselstromladevorgang stattfinden, können die Gleichstromtemperatursensoren ignoriert werden und es kann dafür mehr Zeit für die Wechselstromtemperatursensoren aufgewandt werden. Wie gesagt, kann alternativ eine periodische Abfrage aller Eingangssignale erfolgen und der Takt des Multiplexers dann mit der Auswerteeinheit synchronisiert werden. Dies reduziert die Anzahl der Steuerleitungen auf eine für den Taktgeber, führt aber auch zu einer Verringerung der Flexibilität, da nun jede Eingangsleitung gleich oft und gleich lange auf den Ausgang gemappt wird.By using the multiplexer, many signal lines can be bundled into one. Depending on the number of inputs, a corresponding multiplexer must be selected (four inputs to one output - 4:1, eight inputs to one output - 8:1, ...). The number of control lines also increases with the number of inputs. A 4:1 multiplexer requires two control lines, an 8:1 multiplexer requires three. One advantage of external control of the multiplexer is that only the lines that are currently of interest to the evaluation unit can be queried. So if only AC charging occurs, the DC temperature sensors can be ignored and more time can be spent on the AC temperature sensors. As said, alternatively, a periodic query of all input signals can take place and the clock of the multiplexer can then be synchronized with the evaluation unit. This reduces the number of control lines to one for the clock generator, but also leads to a reduction in flexibility, since each input line is now mapped to the output the same number of times and for the same amount of time.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann das Kommunikationsmodul zusätzlich oder alternativ zum Empfang digitaler Signale eingerichtet ist. In diesem Zusammenhang ist es ganz besonders bevorzugt, dass das Kommunikationsmodul für eine bidirektionale Kommunikation serieller Signale eingerichtet ist. Auf diese Weise können von dem Ladesteckverbinder nicht nur Signale gesendet sondern auch empfangen werden, z.B. um eine Einrichtung des Ladesteckverbinders anzusteuern. Insofern ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Ladesteckverbinder zusätzlich mit einem Aktor und einer Steuereinrichtung zum Ansteuern des Aktors versehen ist, wobei das Kommunikationsmodul mit der Steuereinrichtung zum Übertragen eines von dem Kommunikationsmodul empfangenen Steuersignals verbunden ist.According to a preferred development of the invention, the communication module can additionally or alternatively be set up to receive digital signals. In this context, it is particularly preferred that the communication module is set up for bidirectional communication of serial signals. In this way, signals can not only be sent from the charging connector but also received, for example to control a device of the charging connector. In this respect, according to a preferred development of the invention, it is provided that the charging connector is additionally provided with an actuator and a control device for controlling the actuator, the communication module being connected to the control device for transmitting a control signal received by the communication module.

Ganz besonders bevorzugt ist der Ladesteckverbinder ein Ladeeinbaustecker zur Anbringung an der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.Very particularly preferably, the charging connector is a charging plug for attachment to the body of an electric or hybrid vehicle.

Außerdem betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines zuvor beschriebenen Ladesteckverbinders an der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.The invention also relates to the use of a previously described charging connector on the body of an electric or hybrid vehicle.

Schließlich betrifft die Erfindung auch noch ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Ladesteckverbinder für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und einer von dem Ladesteckverbinder verschiedenen Einrichtung, wobei die Kommunikation mittels eines seriellen Signals erfolgt. Dabei ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Ladesteckverbinder ein mittels eines Multiplexers gewandeltes Signal ausgibt. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Ladsteckverbinder ein digitales Signal sendet und/oder empfängt. Weiter Ausgestaltungen, Funktionen und Vorteile dieses Verfahrens ergeben sich in Analogie zu dem zuvor beschriebenen Ladesteckverbinder.Finally, the invention also relates to a method for communication between a charging connector for an electric or hybrid vehicle and a device different from the charging connector, the communication taking place by means of a serial signal. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the charging connector is a outputs a signal converted by a multiplexer. Alternatively or additionally, it is preferably provided that the charging connector sends and/or receives a digital signal. Further refinements, functions and advantages of this method arise in analogy to the charging connector described above.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter im Detail erläutert.The invention is explained in further detail below with reference to the drawings using preferred exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen

  • 1 einen Ladesteckverbinder in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 ein zu dem Ladesteckverbinder aus 1 korrespondierenden Ladesteckverbinder in einer perspektivischen Ansicht,
  • 3 schematisch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Multiplexer und
  • 4 schematisch einen Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Digitalteil zum Empfangen digitaler Steuerdaten.
Show in the drawings
  • 1 a charging connector in a perspective view according to a preferred embodiment of the invention,
  • 2 on to the charging connector 1 corresponding charging connector in a perspective view,
  • 3 schematically a charging connector according to a preferred embodiment of the invention with a multiplexer and
  • 4 schematically a charging connector according to a preferred embodiment of the invention with a digital part for receiving digital control data.

Aus 1 ist ein Ladesteckverbinder 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht ersichtlich. Der Ladesteckverbinder 1 weist ein Gehäuse 2 und in dem Gehäuse 2 angeordnete Ladekontakte 3 auf. Dabei handelt es sich einerseits um Wechselstromladekontakte 8 für ein Wechselstromladen und andererseits um Gleichstromladekontakte 9 für ein Gleichstromladen. Der in 1 dargestellte Ladesteckverbinder 1 ist ein Ladeeinbaustecker zum Einbau in die Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.Out of 1 a charging connector 1 according to a preferred embodiment of the invention can be seen in a perspective view. The charging connector 1 has a housing 2 and charging contacts 3 arranged in the housing 2. These are, on the one hand, AC charging contacts 8 for AC charging and, on the other hand, DC charging contacts 9 for DC charging. The in 1 The charging connector 1 shown is a charging connector for installation in the body of an electric or hybrid vehicle.

Der Ladesteckverbinder 1 ist mit einem korrespondierenden Ladesteckverbinder 12 koppelbar, der in 2 dargestellt ist. Dabei handelt es sich um eine Ladekupplung, die an einem Ladekabel befestigbar ist und mit dem Ladeeinbaustecker zusammengesteckt werden kann. Die hier exemplarisch gezeigte Ladekupplung ist eine solche für ein Gleichstromladen und weist daher korrespondierende Gleichstromladekontakte 13, einen Schutzkontakt 14 und Signalkontakte 15 auf. Sowohl der hier gezeigte Ladeeinbaustecker als auch die hier gezeigte Kupplung entsprechen von ihrem Steckgesicht her der der europäischen Norm IEC 62196.The charging connector 1 can be coupled to a corresponding charging connector 12, which is in 2 is shown. This is a charging connector that can be attached to a charging cable and plugged into the charging plug. The charging coupling shown here as an example is one for direct current charging and therefore has corresponding direct current charging contacts 13, a protective contact 14 and signal contacts 15. Both the charging connector shown here and the coupling shown here correspond to the European standard IEC 62196 in terms of their mating face.

Maßgeblich ist nun, dass der Ladeeinbaustecker 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung z.B. so ausgestaltet ist, wie schematisch in 3 dargestellt:

  • Der Ladeinbaustecker ist nämlich mit einem Kommunikationsmodul 4 zum Senden eines seriellen Signals ausgestattet. Dazu weist das Kommunikationsmodul 4 einen Multiplexer 5 zum Multiplexen in dem Ladesteckverbinder 1 erfasster Signale auf. Konkret ist es hier so, dass sowohl die Gleichstromladekontakte 9 als auch die Wechselstromladekontakte 8 jeweils mit einem Temperatursensor 6 versehen sind. Die Temperatursensoren 6 sind vorliegend NTC-Elemente.
What is now important is that the charging plug 1 according to a preferred exemplary embodiment of the invention is designed, for example, as shown schematically in 3 shown:
  • The charging connector is namely equipped with a communication module 4 for sending a serial signal. For this purpose, the communication module 4 has a multiplexer 5 for multiplexing signals detected in the charging connector 1. Specifically, it is the case here that both the DC charging contacts 9 and the AC charging contacts 8 are each provided with a temperature sensor 6. The temperature sensors 6 are NTC elements in the present case.

Mit diesen Temperatursensoren 6 kann individuell an jeden Gleichstromladekontakt 9 bzw. an jedem Wechselstromladekontakt 8 die jeweilige Temperatur bestimmt werden. Die Temperatursensoren 6 sind nun mit dem Multiplexer 5 derart verbunden, dass die von den Temperatursensoren 6 stammenden Temperatursignale an den Multiplexer 5 übertragen werden, so dass sie dann von diesem zu einem seriellen Datenstrom umgewandelt werden können. Dieser serielle Datenstrom wird dann über die Signalleitungen 7 zu einer nicht weiter dargestellten Auswerteeinheit geführt, die von dem Ladesteckverbinder 1 separat ausgeführt ist. With these temperature sensors 6, the respective temperature can be determined individually at each direct current charging contact 9 or at each alternating current charging contact 8. The temperature sensors 6 are now connected to the multiplexer 5 in such a way that the temperature signals originating from the temperature sensors 6 are transmitted to the multiplexer 5 so that they can then be converted by the multiplexer into a serial data stream. This serial data stream is then fed via the signal lines 7 to an evaluation unit (not shown in more detail) which is designed separately from the charging connector 1.

Grundsätzlich könnten an den Multiplexer 5 Steuerleitungen angeschlossen sein, um die zeitliche Abfolge der von den Temperatursensoren 6 stammenden Temperatursignale im seriellen Datenstrom zu steuern. Mit Hilfe solcher Steuerleitungen könnte also bestimmt werden, die Daten welchen Temperatursensors 6 gerade von Interesse sind und daher der Auswerteeinheit zugeführt werden sollen. Vorliegend ist es jedoch so, dass die von den Temperatursensoren 6 stammenden Temperatursignale im seriellen Datenstrom periodisch aufeinander folgen. Es könnte z.B. eine Reihenfolge der Temperatursignale vorgesehen sein, bei der auf die Temperatursignale für die beiden Gleichstromladekontakte 9 die Temperatursignale für die vier Wechselstromladekontakte 8 folgen usw., also mit der Nomenklatur aus der europäischen Norm IEC 62196 die Reihenfolge „DC+, DC-, L1, L2, L3, N, DC+, ...“.In principle, 5 control lines could be connected to the multiplexer in order to control the temporal sequence of the temperature signals coming from the temperature sensors 6 in the serial data stream. With the help of such control lines it could be determined which data from which temperature sensor 6 is currently of interest and should therefore be fed to the evaluation unit. In the present case, however, it is the case that the temperature signals originating from the temperature sensors 6 periodically follow one another in the serial data stream. For example, a sequence of the temperature signals could be provided in which the temperature signals for the two DC charging contacts 9 are followed by the temperature signals for the four AC charging contacts 8, etc., i.e. with the nomenclature from the European standard IEC 62196 the sequence “DC+, DC-, L1 , L2, L3, N, DC+, ...”.

4 zeigt nun schematisch einen Ladesteckverbinder 1 gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem in dem Kommunikationsmodul 4 angeordneten Digitalteil 16 zum Empfangen digitaler Steuerdaten. Hier ist es also so, dass von außerhalb des Ladesteckverbinders 1 her über die Signalleitungen 7 Steuerdaten empfangen werden, um für eine Komponente des Ladesteckverbinders 1 eine Steuerung zu initiieren. Der Ladesteckverbinder 1 weist vorliegend nämlich eine Verriegelungsklappe 17 auf, mit der die Öffnung, innerhalb derer die Wechselstromladekontakte 8 und die Gleichstromladekontakte 9 angeordnet sind, nach außen hin abgeschlossen und verriegelt werden kann. Für das Öffnen und Schließen dieser Verriegelungsklappe 17 ist ein Aktuator 10 vorgesehen, hier in Form eines Elektromotors. Der Aktuator 10 ist mit einer Steuereinrichtung 11 verbunden, mittels derer der Aktuator 10 derart angesteuert werden kann, dass die Verriegelungsklappe 17 öffnet bzw. schließt. Entsprechende Signale, die ein Öffnen bzw. Schließen der Verriegelungsklappe 17 vorgeben, werden der Steuereinrichtung 11 von außerhalb des Ladesteckverbinders zugeführt, nämlich über die Signalleitungen 7 und das das Digitalteil 16 aufweisende Kommunikationsmodul 4. Dabei ist noch zu bemerken, dass das Kommunikationsmodul 4 vorliegend für eine bidirektionale Kommunikation serieller Signale eingerichtet ist, so dass es nicht nur Signale empfangen kann, die vorgeben, ob die Verriegelungsklappe 17 geschlossen oder geöffnet werden soll. Vielmehr ist es hier auch möglich, dass die Steuereinrichtung solche Daten an das Digitalteil 16 des Kommunikationsmodul 4 überträgt, die angeben, wie die Stellung der Verriegelungsklappe 17 gerade ist, also geöffnet oder geschlossen, so dass diese Information in Form digitaler Daten über die Signalleitungen 7 ausgegeben werden kann. 4 now shows schematically a charging connector 1 according to another preferred embodiment of the invention with a digital part 16 arranged in the communication module 4 for receiving digital control data. Here it is the case that control data is received from outside the charging connector 1 via the signal lines 7 in order to initiate control for a component of the charging connector 1. In the present case, the charging connector 1 has a locking flap 17, with which the opening, within which the AC charging contacts 8 and the DC charging contacts 9 are arranged, can be closed and locked to the outside. For opening and closing this ver Locking flap 17 is provided with an actuator 10, here in the form of an electric motor. The actuator 10 is connected to a control device 11, by means of which the actuator 10 can be controlled in such a way that the locking flap 17 opens or closes. Corresponding signals that specify an opening or closing of the locking flap 17 are supplied to the control device 11 from outside the charging connector, namely via the signal lines 7 and the communication module 4 having the digital part 16. It should also be noted that the communication module 4 in the present case is for bidirectional communication of serial signals is set up, so that it can not only receive signals that specify whether the locking flap 17 should be closed or opened. Rather, it is also possible here for the control device to transmit data to the digital part 16 of the communication module 4 that indicates what the position of the locking flap 17 is, i.e. open or closed, so that this information is available in the form of digital data via the signal lines 7 can be issued.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
LadesteckverbinderCharging connector
22
GehäuseHousing
33
LadekontakteCharging contacts
44
KommunikationsmodulCommunication module
55
Multiplexermultiplexer
66
TemperatursensorenTemperature sensors
77
SignalleitungenSignal lines
88th
WechselstromladekontakteAC charging contacts
99
GleichstromladekontakteDC charging contacts
1010
AktorActuator
1111
SteuereinrichtungControl device
1212
korrespondierender Ladesteckverbindercorresponding charging connector
1313
korrespondierende Gleichstromladekontaktecorresponding DC charging contacts
1414
SchutzkontaktProtective contact
1515
SignalkontakteSignal contacts
1616
DigitalteilDigital part
1717
VerriegelungsklappeLocking flap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015106251 A1 [0007]DE 102015106251 A1 [0007]
  • WO 2021/004765 A1 [0008]WO 2021/004765 A1 [0008]

Claims (10)

Ladesteckverbinder (1) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), in dem Gehäuse (2) angeordneten Ladekontakten (3) zum Leiten von elektrischem Strom und einem Kommunikationsmodul (4) zum Senden und/oder Empfangen eines seriellen Signals.Charging connector (1) for an electric or hybrid vehicle, with a housing (2), charging contacts (3) arranged in the housing (2) for conducting electrical current and a communication module (4) for sending and/or receiving a serial signal. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsmodul (4) einen Multiplexer (5) zum Multiplexen in oder an dem Ladesteckverbinder (1) erfasster Signale umfasst.charging connector (1). Claim 1 , wherein the communication module (4) comprises a multiplexer (5) for multiplexing signals detected in or on the charging connector (1). Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 2, wobei an einer Mehrzahl der Ladekontakte (3) jeweils ein Temperatursensor (6) zum Erfassen der Temperatur des jeweiligen Ladekontakts (3) angeordnet ist und die Temperatursensoren (6) mit dem Multiplexer (5) verbunden sind, so dass von den Temperatursensoren (6) stammende Temperatursignale an den Multiplexer (5) übertragbar und von diesem zu einem seriellen Datenstrom wandelbar sind.charging connector (1). Claim 2 , wherein a temperature sensor (6) for detecting the temperature of the respective charging contact (3) is arranged on a plurality of the charging contacts (3) and the temperature sensors (6) are connected to the multiplexer (5), so that from the temperature sensors (6 ) originating temperature signals can be transferred to the multiplexer (5) and can be converted by it into a serial data stream. Ladesteckverbinder (1) nach Anspruch 3, wobei die mit jeweils einem Temperatursensor (6) ausgestatteten Ladekontakte (3) Wechselstromladekontakte (8) umfassen.charging connector (1). Claim 3 , wherein the charging contacts (3), each equipped with a temperature sensor (6), comprise AC charging contacts (8). Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kommunikationsmodul (4) ein Digitalteil (16) zum Empfang digitaler Signale aufweist.Charging connector (1) according to one of the preceding claims, wherein the communication module (4) has a digital part (16) for receiving digital signals. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kommunikationsmodul (4) für eine bidirektionale Kommunikation serieller Signale eingerichtet ist.Charging connector (1) according to one of the preceding claims, wherein the communication module (4) is set up for bidirectional communication of serial signals. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Aktor (10) und einer Steuereinrichtung (11) zum Ansteuern des Aktors (10), wobei das Kommunikationsmodul (4) mit der Steuereinrichtung (11) zum Übertragen eines von dem Kommunikationsmodul (4) empfangenen Steuersignals verbunden ist.Charging connector (1) according to one of the preceding claims, with an actuator (10) and a control device (11) for controlling the actuator (10), wherein the communication module (4) with the control device (11) for transmitting a message from the communication module (4 ) received control signal is connected. Ladesteckverbinder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Ladesteckverbinder ein Ladeeinbaustecker zur Anbringung an der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist.Charging connector (1) according to one of the preceding claims, wherein the charging connector is a charging plug for attachment to the body of an electric or hybrid vehicle. Verwendung eines Ladesteckverbinders (1) nach einem der vorherigen Ansprüche an der Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.Use of a charging connector (1) according to one of the preceding claims on the body of an electric or hybrid vehicle. Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Ladesteckverbinder (1) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug und einer von dem Ladesteckverbinder (1) verschiedenen Einrichtung, wobei die Kommunikation mittels eines seriellen Signals erfolgt.Method for communication between a charging connector (1) for an electric or hybrid vehicle and a device different from the charging connector (1), the communication taking place by means of a serial signal.
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