DE202020105867U1 - AC vehicle charging plug - Google Patents
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Abstract
AC-Fahrzeugladestecker (LS) mit einem AC-Kontaktfeld (WS), in dem mehrere AC-Leistungskontakte (LK) vorgesehen sind, wobei der AC-Fahrzeugladestecker (LS) ferner eine kontaktfreie DC-Abdeckung (AB, AB') aufweist, die sich seitlich von dem AC-Kontaktfeld (WS) weg erstreckt. AC vehicle charging plug (LS) with an AC contact field (WS) in which several AC power contacts (LK) are provided, the AC vehicle charging plug (LS) also having a non-contact DC cover (AB, AB ') which extends laterally away from the AC contact field (WS).
Description
Elektrofahrzeuge weisen von außen zugreifbare Ladebuchsen auf, um mittels eines Kabels eine Ladestation oder ein fahrzeugexternes Ladegerät zum Aufladen des Fahrzeugakkumulators anschließen zu können. Es bestehen verschiedene Ladearten (Wechselstrom oder Gleichstrom), die von den Ladestationen oder den Versorgungsnetzanschlüssen vorgegeben werden.Electric vehicles have externally accessible charging sockets in order to be able to connect a charging station or a charger external to the vehicle for charging the vehicle battery by means of a cable. There are different types of charging (alternating current or direct current), which are specified by the charging stations or the supply network connections.
Um mit möglichst vielen Ladesituationen kompatibel zu sein, bestehen mehrteilige Ladebuchsen bzw. Inlays, die sowohl einen Gleichstrom-Anschluss sowie einen Wechselstrom-Anschluss aufweisen. Die betreffenden Anschlüsse bzw. zugehörigen Kontaktfelder sind häufig in derselben Mulde innerhalb der Fahrzeugaußenhaut vorgesehen, insbesondere als kombinierte Ladebuchsen. Es bestehen somit ein Gleichstrom- und ein Wechselstromkontaktfeld nebeneinander.In order to be compatible with as many charging situations as possible, there are multi-part charging sockets or inlays that have both a direct current connection and an alternating current connection. The relevant connections or associated contact fields are often provided in the same recess within the vehicle outer skin, in particular as combined charging sockets. There are thus a direct current and an alternating current contact field next to each other.
Wenn nun mit Wechselstrom geladen wird, dann kann durch einen Fehler oder eine andere unerwünschte Kopplung oder aufgrund der Topologie des Bordnetzes des zu ladenden Fahrzeugs bei eingestecktem Wechselstromstecker eine gefährliche Berührspannung an dem Gleichstromkontaktfeld vorliegen. Diese Berührspannung kann von einem Fahrzeugakkumulator stammen oder auch von einem Speicher einer Filterschaltung, etwa von einem Cy-Kondensator. Dieses Problem besteht insbesondere, wenn Komponenten (Leitungen, Schalter, Leistungselektronik) sowohl für das Gleichstromladen als auch für das Wechselstrom laden innerhalb des Fahrzeugbordnetzes verwendet werden oder wenn ein Gleichstrom ladepfad und en Wechselstromladepfad mit dem gleichen Verknüpfungspunkt verbunden sind.When charging with alternating current, a fault or other undesired coupling or due to the topology of the electrical system of the vehicle to be charged can result in a dangerous contact voltage on the direct current contact field when the alternating current plug is plugged in. This contact voltage can originate from a vehicle accumulator or from a memory of a filter circuit, for example from a Cy capacitor. This problem arises in particular when components (cables, switches, power electronics) are used both for direct current charging and for alternating current charging within the vehicle electrical system or when a direct current charging path and an alternating current charging path are connected to the same node.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich die Gefahr einer gefährlichen Berührspannung verringern lässt.It is therefore an object of the invention to show a possibility with which the risk of dangerous contact voltage can be reduced.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Eigenschaften, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Figur.This object is achieved by the subjects of the independent claims. Further properties, features, embodiments and advantages emerge from the dependent claims, the description and the figure.
Die Erfindung betrifft das Wechselstrom laden. Der Bezug zu Wechselstrom wird im Folgenden mit der Vorsilbe „AC“ abgekürzt. Es wird ein AC-Fahrzeugladestecker vorgesehen, der eine Abdeckung aufweist, die sich seitlich von dem AC-Kontaktfeld wegerstreckt. Diese Abdeckung dient zum Abdecken von Gleichstrom-Ladekontakten, sodass beim Einstecken des AC-Fahrzeugladesteckers automatisch zum einen eine Verbindung zum AC-Laden erzeugt wird und zum anderen die ebenso vorhandenen DC-Kontakte der fahrzeugseitigen Ladebuchse abgedeckt werden. Durch die Abdeckung wird eine Berührung der beiden AC-Ladungen nicht benutzten DC-Kontakte bzw. des DC-Kontaktfelds mechanisch bzw. körperlich verhindert.The invention relates to charging alternating current. The reference to alternating current is abbreviated in the following with the prefix “AC”. An AC vehicle charging connector is provided which has a cover which extends laterally away from the AC contact field. This cover is used to cover DC charging contacts, so that when the AC vehicle charging plug is inserted, a connection to the AC charging is automatically generated on the one hand and the DC contacts of the vehicle-side charging socket that are also present are covered on the other. The cover mechanically or physically prevents the two AC charges from touching unused DC contacts or the DC contact field.
Der AC-Fahrzeugladestecker umfasst ein AC-Kontaktfeld. Dieses kann ein- oder dreiphasig ausgestaltet sein, d.h. gemäß der Konfiguration des angeschlossenen AC-Netzes. In dem AC-Kontaktfeld sind mehrere AC-Leistungskontakte vorgesehen. Der AC-Fahrzeugladestecker umfasst ferner eine kontaktfreie DC-Abdeckung. Diese erstreckt sich seitlich von dem AC-Kontaktfeld weg. Insbesondere erstreckt es sich derart von dem AC-Kontaktfeld weg, dass ein DC-Kontaktfeld einer Ladebuchse abgedeckt wird, wenn das AC-Kontaktfeld der Ladebuchse von dem AC-Kontaktfeld des AC-Fahrzeugladesteckers belegt ist. Die DC-Abdeckung wird als kontaktfrei bezeichnet, da sie vorzugsweise nicht elektrifiziert ist. Dies bedeutet insbesondere, dass sie keine Leistungskontakte aufweist, insbesondere keine DC-Leistungskontakte. Ggf. können Datenkontakte vorgesehen sein, jedoch ist die DC-Abdeckung nicht zum DC-Laden ausgebildet. Insbesondere weist die Abdeckung keine leitenden Körper auf. Vorzugsweise weist die Abdeckung keine Pins auf, die sich in die gleiche Richtung wie die AC-Leistungskontakte erstrecken. Dadurch wird vermieden, dass ein Kontakt zu dem DC-Kontaktfeld der Ladebuchse hergestellt wird, wenn der Fahrzeugladestecker eingesteckt wird. Die DC-Abdeckung kann vollständig aus (elektrisch) isolierendem Material bestehen oder weist zumindest eine zur Buchse gewandte Isolationsschicht auf. Alternativ kann die Abdeckung von einem isolierenden Steckerkörperabschnitt vorgesehen sein, in dem Signalkontakte vorgesehen sind. Jedoch weist ein derartiger Steckerkörper keinerlei Kontakte an den Positionen auf, an denen die zugehörige Ladebuchse DC-Ladekontakte (Leistungskontakte) aufweist.The AC vehicle charging connector includes an AC contact field. This can be single-phase or three-phase, i.e. according to the configuration of the connected AC network. Several AC power contacts are provided in the AC contact field. The AC vehicle charging connector also includes a non-contact DC cover. This extends laterally away from the AC contact field. In particular, it extends away from the AC contact field in such a way that a DC contact field of a charging socket is covered when the AC contact field of the charging socket is occupied by the AC contact field of the AC vehicle charging plug. The DC cover is said to be non-contact because it is preferably not electrified. This means in particular that it has no power contacts, in particular no DC power contacts. If necessary, data contacts can be provided, but the DC cover is not designed for DC charging. In particular, the cover does not have any conductive bodies. Preferably, the cover does not have any pins that extend in the same direction as the AC power contacts. This avoids making contact with the DC contact field of the charging socket when the vehicle charging plug is inserted. The DC cover can consist entirely of (electrically) insulating material or has at least one insulation layer facing the socket. Alternatively, the cover can be provided by an insulating plug body section in which signal contacts are provided. However, such a plug body does not have any contacts at the positions at which the associated charging socket has DC charging contacts (power contacts).
Die Abdeckung erstreckt sich seitlich von dem AC-Kontaktfeld und somit entlang einer Richtung senkrecht zur Einsteckrichtung der AC-Leistungskontakte. Die Längsachsen der Leistungskontakte sind somit senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung der DC-Abdeckung. Die Abdeckung ist vorzugsweise vollflächig ausgebildet und kann zudem einen Rand aufweisen, der sich in Erstreckungsrichtung erstreckt, um so auch einen seitlichen Zugriff zu freien DC-Kontakten (der Fahrzeugladebuchse) zu verhindern.The cover extends laterally from the AC contact field and thus along a direction perpendicular to the insertion direction of the AC power contacts. The longitudinal axes of the power contacts are thus perpendicular to the main direction of extent of the DC cover. The cover is preferably designed over the entire surface and can also have an edge which extends in the direction of extent in order to also prevent lateral access to free DC contacts (the vehicle charging socket).
Das AC-Kontaktfeld ist vorzugsweise in einem Steckerkörper des AC-Fahrzeugladesteckers befestigt. Die DC-Abdeckung ist vorzugsweise fest mit dem Steckerkörper verbunden, insbesondere schlüssig oder kraftschlüssig. Insbesondere kann die DC-Abdeckung Teil des Steckerkörpers sein. Hierbei kann ein gemeinsamer Steckerkörper vorgesehen sein, in dem sich das AC-Kontaktfeld befindet und der sich ferner auch seitlich erstreckt, wobei der sich seitlich erstreckende Abschnitt der DC-Abdeckung entspricht. Die DC-Abdeckung kann somit eine seitliche Austragung des Steckerkörpers des Fahrzeugladesteckers sein.The AC contact field is preferably fastened in a plug body of the AC vehicle charging plug. The DC cover is preferably firmly connected to the plug body, in particular with a fit or a force fit. In particular, the DC cover can be part of the plug body. A common plug body can be used here be provided, in which the AC contact field is located and which also extends laterally, wherein the laterally extending section corresponds to the DC cover. The DC cover can thus be a lateral extension of the connector body of the vehicle charging connector.
Die kontaktfreie DC-Abdeckung erstreckt sich vorzugsweise entlang einer Ebene, durch die hindurch sich die Einsteckrichtung des AC-Kontaktfelds erstreckt. Da die Einsteckrichtung die Position des Ladesteckers gegenüber der Buchse definiert, ergibt sich dadurch eine Abdeckung des DC-Kontaktfelds der Ladebuchse mittels der DC-Abdeckung des Fahrzeugladesteckers. Die DC-Abdeckung kann sich unterhalb, oberhalb, links oder rechts des AC-Kontaktfelds erstrecken. Dies bezieht sich auf die Draufsicht auf das AC-Kontaktfeld des Fahrzeugladesteckers. The non-contact DC cover preferably extends along a plane through which the insertion direction of the AC contact field extends. Since the direction of insertion defines the position of the charging plug in relation to the socket, the DC contact field of the charging socket is covered by the DC cover of the vehicle charging plug. The DC cover can extend below, above, left or right of the AC contact field. This refers to the plan view of the AC contact field of the vehicle charging connector.
Vorzugsweise weist das AC-Kontaktfeld neben den mehreren AC-Leistungskontakten ein oder mehrere Signalkontakte auf. Diese Signalkontakte können Pilotkontakte und/oder Kontakte zur Datenübertragung, insbesondere mittels power line communications, sein.In addition to the several AC power contacts, the AC contact field preferably has one or more signal contacts. These signal contacts can be pilot contacts and / or contacts for data transmission, in particular by means of power line communications.
Die Leistungskontakte können als Vollkörperpins ausgebildet sein, sodass deren Kontaktfläche die Außenseite eines zylindrischen Körpers ist. Vorzugsweise sind jedoch die Leistungskontakte als Hohlpins vorgesehen. Hierbei definiert die Innenseite der Hohlpins die Kontaktfläche. Vorzugsweise sind die Hohlpins außen mit einer Isolationsschicht versehen.The power contacts can be designed as solid body pins, so that their contact surface is the outside of a cylindrical body. However, the power contacts are preferably provided as hollow pins. The inside of the hollow pins defines the contact area. The hollow pins are preferably provided with an insulation layer on the outside.
Die DC-Abdeckung kann vorgesehen sein, DC-Kontakte einer fahrzeugseitigen Ladebuchse abzudecken. Dies bezieht sich insbesondere auf den Belegszustand, das heißt auf den Zustand, dass sich die AC-Leistungskontakte des Fahrzeugladesteckers in Eingriff mit AC-Kontakten der Ladebuchse befinden.The DC cover can be provided to cover DC contacts of a vehicle-side charging socket. This relates in particular to the occupied state, that is to say to the state that the AC power contacts of the vehicle charging plug are in engagement with AC contacts of the charging socket.
Das AC-Kontaktfeld kann gemäß einem AC-Kontaktfeld eines CCS-Steckers oder eines IEC-Typ-2-Steckers oder eines IEC-Typ2-Steckers oder eines IEC-Typ1-Steckers ausgebildet sein. Das AC-Kontaktfeld kann somit gemäß der Norm IEC 62196 ausgebildet sein, beispielsweise gemäß dem Teil 3 dieser Norm, gemäß Teil 1 dieser Norm oder gemäß Teil 2 dieser Norm. Allgemein kann das AC-Kontaktfeld gemäß einem Standard zum konduktiven Laden von Elektrofahrzeugen ausgebildet sein. Die Abdeckung ist hierbei derart ausgebildet, dass ein daneben liegendes DC-Kontaktfeld einer fahrzeugseitigen Ladebuchse abgedeckt wird.The AC contact field can be designed according to an AC contact field of a CCS plug or an IEC type 2 plug or an IEC type 2 plug or an IEC type 1 plug. The AC contact field can thus be designed in accordance with the IEC 62196 standard, for example in accordance with Part 3 of this standard, in accordance with Part 1 of this standard or in accordance with Part 2 of this standard. In general, the AC contact field can be designed in accordance with a standard for conductive charging of electric vehicles. The cover is designed in such a way that an adjacent DC contact field of a vehicle-side charging socket is covered.
Die DC-Abdeckung kann insbesondere ein DC-Kontaktfeld oder DC-Kontakte eines Combo-2-Steckers abdecken. Somit ist die Abdeckung ausgebildet, ein DC-Kontaktfeld eines Combo-2-Inlets abzudecken, wenn das AC-Kontaktfeld in das Inlet eingesteckt ist. Die DC-Abdeckung ist somit vorzugsweise gemäß den äußeren Abmaßen des DC-Abschnitts eines Steckers gemäß Teil 3 der Norm IEC 62196 ausgebildet. Eine Variante ist es, die DC-Abdeckung als Blindstecker auszubilden. Hierbei ragen aus Isoliermaterial ausgebildete Pins in das DC-Kontaktfeld der Ladebuchse hinein, wenn der Fahrzeugladestecker eingesteckt ist.The DC cover can in particular cover a DC contact field or DC contacts of a combo 2 connector. The cover is thus designed to cover a DC contact field of a combo 2 inlet when the AC contact field is plugged into the inlet. The DC cover is thus preferably designed according to the external dimensions of the DC section of a plug according to Part 3 of the IEC 62196 standard. One variant is to design the DC cover as a dummy plug. Here, pins made of insulating material protrude into the DC contact field of the charging socket when the vehicle charging plug is inserted.
Schließlich wird ein AC-Fahrzeugladestecker beschrieben mit einem AC-Kontaktfeld, in dem mehrere AC-Leistungskontakte vorgesehen sind. Der AC-Fahrzeugladestecker weist ferner eine DC-Abdeckung auf. Diese erstreckt sich seitlich von dem AC-Kontaktfeld weg. Diese Merkmale können den voran genannten Merkmalen des AC-Fahrzeugladesteckers entsprechen. Die DC-Abdeckung ist dieser Ausführungsform ist frei von Leistungskontakten ausgebildet. Zudem weist diese Ausführungsform ein oder mehrere Signalkontakte auf. Diese können wie vorangehend beschrieben ausgebildet sein, etwa als Datenübertragungspins oder als Pilotpins oder beides.Finally, an AC vehicle charging connector is described with an AC contact field in which several AC power contacts are provided. The AC vehicle charging connector also has a DC cover. This extends laterally away from the AC contact field. These features can correspond to the features of the AC vehicle charging connector mentioned above. In this embodiment, the DC cover is free from power contacts. In addition, this embodiment has one or more signal contacts. These can be designed as described above, for example as data transmission pins or as pilot pins or both.
Ferner ist es möglich, eine entsprechende DC-Abdeckung nachzurüsten bzw. einen bestehenden Fahrzeugladestecker mit einer daran befestigbaren DC-Abdeckung auszurüsten. Es wird eine montierbare Abdeckvorrichtung vorgeschlagen, die über einen Befestigungsabschnitt verfügt. Dieser ist eingerichtet zur Befestigung an einem AC-Fahrzeugladestecker. Hierbei kann beispielsweise der Befestigungsabschnitt eingerichtet sein an einen Steckerkörper des AC-Fahrzeugladesteckers montiert zu werden.It is also possible to retrofit a corresponding DC cover or to equip an existing vehicle charging plug with a DC cover that can be attached to it. A cover device that can be assembled is proposed which has a fastening section. This is set up for attachment to an AC vehicle charging plug. Here, for example, the fastening section can be set up to be mounted on a plug body of the AC vehicle charging plug.
Der Befestigungsabschnitt kann ferner eine Öffnung aufweisen, durch die ein Kabel eines AC-Fahrzeugladesteckers oder ein Steckerabschnitt eines AC-Fahrzeugladesteckers hindurchgeführt werden kann, wobei die Öffnung etwa durch eine Schraube verengt werden kann, um so die Abdeckungsvorrichtung (etwa durch einen Presssitz) an dem Kabel des Fahrzeugladesteckers oder am Stecker selbst zu befestigen. Seitlich von der Befestigung weg erstreckt sich die kontaktfreie DC-Abdeckung, die insbesondere wie hier beschrieben ausgebildet sein kann. Ist die Abdeckvorrichtung an dem AC-Fahrzeugladestecker befestigt und belegt der AC-Fahrzeugladestecker ein AC-Kontaktfeld einer Ladebuchse, die auch ein DC-Kontaktfeld aufweist, dann ist die DC-Abdeckung bzw. die montierbare Abdeckvorrichtung eingerichtet mittels der Abdeckung das DC-Kontaktfeld der Ladebuchse abzudecken.The fastening section can furthermore have an opening through which a cable of an AC vehicle charging plug or a plug section of an AC vehicle charging plug can be passed, wherein the opening can be narrowed for example by a screw in order to attach the cover device (for example by a press fit) to the To attach the cable of the vehicle charging plug or to the plug itself. The non-contact DC cover, which can in particular be designed as described here, extends laterally away from the fastening. If the cover device is attached to the AC vehicle charging plug and the AC vehicle charging plug occupies an AC contact field of a charging socket which also has a DC contact field, then the DC cover or the mountable cover device is set up by means of the cover, the DC contact field of the Cover the charging socket.
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