WO2018046994A1 - Elektrisch leifähiges kontaktelement für einen elektrischen steckverbinder - Google Patents

Elektrisch leifähiges kontaktelement für einen elektrischen steckverbinder Download PDF

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Martin Littek
Friedrich Karl ALBRECHT
Marcus Bihrer
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Definitions

  • the invention relates to an electrically conductive
  • Cooling coil is arranged in the connector.
  • the charging cable includes a cable sheath, at least a first
  • Coolant guiding device The first conductor and the coolant supply means are disposed inside the cable sheath.
  • the charging cable is a cable for DC transmission. It is therefore an object of the invention to improve the cooling of a contact element for a connector.
  • Cooling cavity which in a contact region opposite to the arranged distal opening of the
  • Cable connection area opens.
  • a distal opening of a radially inner tube of a cable is passed through the distal opening of the cable connection area guided inside the cooling cavity.
  • a supplied via the cable to the contact element cooling fluid can be introduced into the contact element.
  • the cooling fluid is so close to a
  • the proposed contact element contributes to the arrangement of the cooling element
  • Contact element and a connector thus produced can be transferred with appropriate cooling of the contact element without further currents of 350-400 A at a voltage of 1000 V, whereby a high charging power can be provided for an energy storage.
  • a high charging power can be provided for an energy storage.
  • the cable connection region comprises a peripheral connection section, wherein the peripheral connection section is arranged proximally with respect to the opening.
  • An electrical conductor of the cable is electrical and mechanical with the peripheral
  • connection section contacted.
  • the proximally arranged connecting portion allows a coaxial to the cooling cavity arrangement of the electrical conductor.
  • Connecting portion can be cooled in this way only by a wall of the cable connection area übe the cooling fluid flowing in the cooling cavity cooled.
  • the cable connection region comprises a peripheral sealing section. A distal end of a tube of the cable surrounding the radially inner tube is arranged in a fluid-tight manner on the sealing section.
  • An advantageous embodiment is characterized in that a main body comprises the contact area with a contact socket, wherein the cooling cavity extends into the main body.
  • the effect of the cooling fluid thus advantageously extends over the main body up to the contact socket.
  • Cooling fluid can flow in this way into the interior of the contact pin and thus advantageously contribute to cooling.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the cooling cavity is formed as a blind hole.
  • An advantageous embodiment is characterized in that a first volume within the tube forms a portion of a feed or return for the cooling fluid, wherein a second volume between an outer wall of the hose and an inner wall of the cooling cavity a portion of a return or inlet for the cooling fluid forms.
  • the inlet is preferably arranged centrally within the inner tube, which ensures by the constant supply of cooling fluid that the inlet remains open.
  • a charging station for electrically charging a motor vehicle comprising: a stationary unit; a connector having at least two of the proposed electrically conductive contact elements; and a charging cable disposed between the connector and the stationary unit.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of an electrically conductive contact element
  • FIG. 4 shows a cross section of the cable from FIG. 2;
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view of a
  • FIG 6 in schematic form a charging station for
  • Charging an energy storage device in particular a battery, a motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of an electrically conductive contact element 2 for a
  • the contact element 2 comprises a contact region 4 for contacting a
  • the contact region 4 is part of a contact socket 8, into which a contact pin, not shown, can be introduced as a mating contact element of the mating connector via a socket opening 10.
  • the contact region 4 comprises two annular grooves 12 and 14, which are embodied within the contact bush 8 and in which annular contact rings, not shown, can be introduced.
  • the contact region 4 as explained below, be designed as a contact pin to be introduced into a socket as a mating contact element.
  • the contact element 2 comprises a fastening section 16 with a groove-shaped recess 18 running transversely to the longitudinal extent of the contact element 2, wherein the recess 18 has a groove for receiving a not
  • O-rings By means of this O-ring, a seal between the insulating body and the contact element 2 is created. In the region of the fastening portion 16, the contact element 2 is held in the connector.
  • the contact region 4 and the attachment section 16 are part of a main body 20. From the main body 20, the cable connection region 6 protrudes essentially in the form of a hollow cylinder and ends in a distal opening 22. The distal opening 22 releases a cooling cavity 24, which extends along a central longitudinal axis 26 of the contact element 2 extends into the main body 20 inside.
  • the cooling cavity 24 is designed as a blind hole.
  • a diameter enlargement 28 adjoins the circumference.
  • Diameter enlargement 28 has substantially the shape of a lateral surface of a straight circular truncated cone, wherein the circular truncated cone tapers in the distal direction. Proximally to the diameter increase 28, a circumferential annular groove 30 connects.
  • Diameter enlargement 28 and the annular groove 30 form a peripheral distal sealing portion 32. Proximal to the sealing portion 32 is a circumferential side closes
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section of FIG
  • the cable 36 is substantially
  • the central longitudinal axis 38 of the cable 36 and the cable end 35 falls in the present case with the central longitudinal axis 26 of the
  • the cable 36 Radially outwardly from the central longitudinal axis 38, the cable 36 includes a first inner tube 40, spirally along the
  • a radially outer portion of the cable end 35 comprising the second inner tube 44 and the electrical conductor 46 extends in the connection direction 50 outside the opening 22 around the cable connection region 6 of FIG
  • the second inner tube 44 is arranged fluid-tight towards its distal end 54 on the sealing section 32.
  • the electrical conductor 46 is arranged at its end 56 by means of a clamp 58 on the connecting portion 34.
  • the clamp 58 presses the cable mesh of the electrical conductor 46 radially inwardly and thus provides a secure electrical contact between the electrical conductor 46 and the connecting portion 34 ago.
  • a radially inner portion of the cable end 35 includes the first inner tube 40 and the spacer 42.
  • the radially inner portion of the cable end 35 projects into the cooling cavity 24 with its distal opening 60.
  • an opening of the first inner protrudes
  • a substantially cylinder-shaped interior of the first inner tube 40 forms an inlet 62 for a
  • Cooling fluid is preferably electrical
  • the cooling fluid is pumped into the inlet 62.
  • the spacing means 42 ensures that a return 66 arranged radially outside the inlet 62 remains open.
  • the cooling fluid guided into the cooling cavity 24 via the inlet 62 is guided into the return line 66.
  • the return 66 is in the cable 36 itself by a hollow cylinder-shaped volume between an outer wall of the first tube 40 and a
  • Inner wall of the second tube 44 is formed.
  • the return 66 is formed by a substantially hollow cylinder-shaped volume between the outer wall of the first inner
  • Hose 40 and an inner wall of the cooling cavity 24 of the cable connection portion 6 is formed.
  • the cable 36 connected in this way to the contact element 2 is surrounded by a heat-shrinkable tube 49 in the region of the cable end 35.
  • the room can also be outside.
  • the first tube 40 for an inflow of cooling fluid and the interior of the first tube 40 are used for a return of the cooling fluid.
  • the contact element 2 of FIG. 3 shows a further schematic longitudinal section of an embodiment of the contact element 2 with the cable end 35 of the cable 36 arranged thereon.
  • the contact element 2 of FIG. 3 comprises a contact pin 70 which forms the contact region 4.
  • the contact pin 70 can be fed to a corresponding contact socket of a plug connector.
  • the cooling cavity 24 is as
  • a second blind hole 74 connects, which has a smaller cross-section than the first blind hole 72.
  • the second blind hole 74 extends into the contact pin 70.
  • FIG. 4 shows a cross-section A-A of the cable 36 of FIG. 2.
  • the radially outer portion 76 of the cable 36 comprises the electrical conductor 46 and the second inner tube 44.
  • the outer portion 76 is surrounded by the outer jacket 48. Radially inward connects to the radially outer
  • the radially inner portion 78 includes the spacer 42 and the inner tube 40.
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of a connecting device 80, on which a second cable end 82 of the cable 36 is arranged.
  • the connection device 80 has a further hollow cylinder-shaped
  • Cable connection area 86 on which the cable end 82 is arranged substantially analogously to Figures 2 and 3.
  • the first inner tube 40 protrudes into an inner space 88 and is slipped over a connecting tube 90.
  • the cable connection region 86 is part of an electrically conductive connection element 92.
  • a base body 94 has an internal thread in the region of the interior 88.
  • the connection element 92 has a cable 36 facing away from the external thread, which in the internal thread of the
  • Main body 94 can be screwed onto the block.
  • Terminal element 92 or the base body 94 is / are electrically conductively connected to a current terminal 96.
  • the main body 94 is formed electrically conductive.
  • the inlet 62 and the return 66 are each with
  • connection elements 98 and 99 fluid-tightly connected to the base body 94.
  • the inlet 62 and the return 66 are not one
  • cooling fluid pump connected to
  • FIG. 6 shows in schematic form a charging station 100 for charging an energy store 102, in particular a battery, of a motor vehicle 104.
  • the charging station 100 comprises a stationary unit 106, a charging cable 108 permanently connected to the stationary unit 106, and a plug connector 110 is for
  • Motor vehicle 104 is provided.
  • the connector 110 is released from the mating connector 112.
  • a first power electronics 114 of the stationary unit 106 is, for example, to a public or private Mains power connected and generates a direct current.
  • the stationary unit 106 comprises two connection devices 80A and 80B according to FIG. 5, which connect the power electronics 114 to the electrical conductors 46A and 46B of the respective cables 36A and 36B according to FIG.
  • the stationary unit 106 comprises two connection devices 80A and 80B according to FIG. 5, which connect the power electronics 114 to the electrical conductors 46A and 46B of the respective cables 36A and 36B according to FIG.
  • Contact elements 2A and 2B of the connector 110 according to FIGS. 1 to 3 are each connected to a mating contact element 122A and 122B of the mating connector 112.
  • the mating contact elements 122A, 122B are each electrically conductively connected to a second power electronics 124 of the motor vehicle 104.
  • the generated direct current flows from the first power electronics 114 of the charging station 100 to the second power electronics 124 of the motor vehicle 104.
  • the power electronics 124 charges the energy storage 102 as a function of the supplied electrical energy.
  • the stationary unit 106 further includes the
  • Coolant fluid pump 126 The cooling fluid is over the
  • Terminal devices 80A and 80B are pumped into the respective inlets 62A and 62B of the cables 36A, 36B.
  • the cooling fluid pump 126 removes the cooling fluid from the returns 66A and 66B of the cables 36A, 36B.
  • the cooling fluid is directed to the contact elements 2A and 2B, from where it flows back into the stationary unit 106 via the respective returns 66A, 66B.
  • FIG. 7 shows a schematic longitudinal section of FIG
  • a clamping ring 126 and two O-rings 128 and 130 are located
  • the second tube 44 has a sufficient residual stress to counteract by means of the clamping ring 126 and the two O-rings 128 and 130 applied radially outward force.
  • the clamping ring 126 and the two O-rings 128 and 130 are in accordance with in
  • the connecting portion 34 of the contact element 2 comprises two annular beads 134 and 136. Furthermore, an electrically conductive metal sleeve 138 is disposed in the cable connection region 6 between the shrink tubing 49 and the electrical conductor 46. In the region of the beads 134 and 136 is the composite of electrical conductors 46 and
  • the shrink tube 24 insulates the
  • the metal sleeve 138 allows a current flow between the electrical conductor 46 and the connecting portion 34 to be circumferentially substantially equal in size, thereby reducing the risk of leakage
  • FIG. 8 shows a schematic longitudinal section of FIG
  • a clamping sleeve 140 is disposed between ⁇ two O-rings 142 and 144 in the inner sealing portion 32, wherein the
  • Sealing portion 32 has a corresponding inner contour.
  • the clamping sleeve 140 is supported by a first region 146 on an inner wall of the sealing portion 32 from having a longitudinal direction of the sleeve of the first area

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Abstract

Es wird ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement (2) für einen elektrischen Steckverbinder vorgeschlagen. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement (2) umfasst einen Kontaktbereich (4) zur lösbaren elektrischen Kontaktierung eines Gegenkontaktelements eines Gegensteckverbinders und einen Kabelanschlussbereichs (6) zum Anschluss eines Kabels. Das Kontaktelement (2) umfasst eine Kühlkavität (24), welche in eine dem Kontaktbereich (4) gegenüberliegend angeordnete distale Öffnung (22) des Kabelanschlussbereichs (6) mündet.

Description

Titel: Elektrisch leitfähiges Kontaktelement für einen elektrischen Steckverbinder
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitfähiges
Kontaktelement für einen elektrischen Steckverbinder mit einem an das Kontaktelement angeschlossenen Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind elektrisch leitfähige Kontaktelemente bekannt, welche einen Kontaktbereich zur lösbaren elektrischen Kontaktierung eines Gegenkontaktelements eines
Gegensteckverbinders und einen Kabelanschlussbereich zum Anschluss eines Kabels umfassen.
Zur Kühlung von Steckverbindungen und
Steckverbinderelementen wie beispielsweise Kontaktelementen ist es bekannt, dass eine separate Kühlflut- Zuführung mit einem separaten Kühlkörper wie beispielsweise einer
Kühlwendel in dem Steckverbinder angeordnet ist.
Aus der DE 10 2011 100 389 AI ist ein Ladekabel zur
Übertragung elektrischer Energie in einen Energiespeicher eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs bekannt. Das Ladekabel umfasst einen Kabelmantel, mindestens einen ersten
Stromleiter und mindestens eine
Kühlmittelführungseinrichtung . Der erste Stromleiter und die Kühlmittelzuführungseinrichtung sind innerhalb des Kabelmantels angeordnet. Das Ladekabel ist ein Kabel zur Gleichstromübertragung . Mithin ist es Aufgabe der Erfindung die Kühlung eines Kontaktelements für einen Steckverbinder zu verbessern.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement nach dem Anspruch 1 gelöst .
Es wird vorgeschlagen, dass das Kontaktelement eine
Kühlkavität umfasst, welche in eine dem Kontaktbereich gegenüberliegend angeordnete distale Öffnung des
Kabelanschlussbereichs mündet. Außerdem ist eine distale Öffnung eines radial innenliegenden Schlauches eines Kabels durch die distale Öffnung des Kabelanschlussbereichs hindurchgeführt innerhalb der Kühlkavität angeordnet.
Durch die vorgeschlagene Anordnung der distalen Öffnung des radial innenliegenden Schlauches innerhalb der Kühlkavität kann ein über das Kabel dem Kontaktelement zugeführtes Kühlfluid in das Kontaktelement eingebracht werden. Zum einen wird das Kühlfluid so in die Nähe eines
Verbindungsabschnitts zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter des Kabels gebracht. Zum anderen kann das Kühlfluid nah an den Kontaktbereich zur Kontaktierung des
Gegenkontaktelements gebracht werden. Hierdurch lässt sich eine effektive Kühlung der Bereiche des Kontaktelements erzielen, in welchen eine elektrische Kontaktierung zu einem hohen Wärmeeintrag in das Kontaktelement und die mit dem Kontaktelement verbundenen Komponenten führt .
Insbesondere wird eine Zerstörung des Steckverbinders durch zu hohen Wärmeeintrag verhindert und die Lebensdauer des Steckverbinders erhöht .
Darüber hinaus erfolgt eine Kühlung des elektrischen
Leiters auf der vollen Länge des Kabels von Kabelende zu Kabelende, was eine Reduktion des Leiterquerschnitts des elektrischen Leiters bei gleicher Leistungsübertragung ermöglicht. Durch das vorgeschlagene Kontaktelement wird darüber hinaus die Anzahl der Medienanschlüsse auf ein Minimum reduziert, wodurch auch das Risiko einer Leckage mit einhergehendem Austritt von Kühlfluid reduziert wird.
Des Weiteren trägt das vorgeschlagene Kontaktelement dazu bei, dass ein für die Anordnung des Kühlelements
notwendiger Bauraum stark reduziert wird, was sich vorteilhaft auf die Gesamtgröße des zugehörigen
Steckverbinders auswirkt . Mit dem vorgeschlagenen
Kontaktelement und einem damit hergestellten Steckverbinde lassen sich bei entsprechender Kühlung des Kontaktelements ohne weiteres Ströme von 350-400 A bei einer Spannung von 1000 V übertragen, womit eine hohe Ladeleistung für einen Energiespeicher bereitgestellt werden kann. Durch diese Bereitstellung einer hohen Ladeleistung lassen sich
Ladezeiten beispielsweise von Energiespeichern für
Kraftfahrzeuge stark reduzieren.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Kabelanschlussbereich einen umfangsseitigen Verbindungsabschnitt umfasst, wobei der umfangsseitige Verbindungsabschnitt in Bezug zu der Öffnung proximal angeordnet ist. Ein elektrischer Leiter des Kabels ist elektrisch und mechanisch mit dem umfangsseitigen
Verbindungsabschnitt kontaktiert. Der proximal angeordnete Verbindungsabschnitt ermöglicht eine zu der Kühlkavität koaxiale Anordnung des elektrischen Leiters. Der
Verbindungsabschnitt kann auf diese Art und Weise lediglic durch eine Wandung des Kabelanschlussbereichs getrennt übe das in der Kühlkavität fließende Kühlfluid gekühlt werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Kabelanschlussbereich einen umfangsseitigen Dichtabschnitt umfasst. Ein distales Ende eines den radial inneren Schlauch umgebenden Schlauches des Kabels ist fluiddicht an dem Dichtabschnitt angeordnet. Das
Leckagerisiko wird somit deutlich reduziert.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Hauptkörper den Kontaktbereich mit einer Kontaktbuchse umfasst, wobei sich die Kühlkavität in den Hauptkörper hinein erstreckt. Die Wirkung des Kühlfluids erstreckt sich somit vorteilhaft über den Hauptkörper bis hin zu der Kontaktbuchse .
Eine vorteilhafte alternative Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Kühlkavität bis in einen
Kontaktpin des Kontaktbereichs hinein erstreckt. Das
Kühlfluid kann auf diese Art und Weise bis ins Innere des Kontaktpins fließen und damit vorteilhaft zu einer Kühlung beitragen .
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlkavität als Sacklochbohrung ausgebildet ist. Hierdurch lassen sich sowohl Herstellungskosten für das Kontaktelement als auch Montagekosten zur Anordnung des Kabels an dem Kontaktelement reduzieren und gleichzeitig kann die gewünschte Kühlwirkung bereitgestellt werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein erstes Volumen innerhalb des Schlauches einen Abschnitt eines Zulaufs bzw. Rücklaufs für das Kühlfluid bildet, wobei ein zweites Volumen zwischen einer Außenwand des Schlauches und einer Innenwand der Kühlkavität einen Abschnitt eines Rücklaufs bzw. Zulaufs für das Kühlfluid bildet. Damit wird eine kostengünstige und wirksame Kühlung des Kontaktelements realisiert.
Ein Beabstandungsmittel zwischen dem radial innenliegenden Schlauch und dem den radial innenliegenden Schlauch umgebenden Schlauch sorgt in einer Ausführungsform
vorteilhaft dafür, dass der Rücklauf geöffnet bleibt. Der Zulauf wird bevorzugt zentral innerhalb des innenliegenden Schlauches angeordnet, was durch den steten Nachfluss von Kühlfluid dafür sorgt, dass der Zulauf geöffnet bleibt. Durch den Rücklauf des Kühlfluid an der Innenwand der Kühlkavität vorbei wird eine unmittelbare Kühlung des Kabelanschlussbereichs erreicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladestation zum elektrischen Laden eines Kraftfahrzeugs umfassend: eine stationäre Einheit; einen Steckverbinder mit zumindest zwei der vorgeschlagenen elektrisch leitfähigen Kontaktelemente; und ein zwischen dem Steckverbinder und der stationären Einheit angeordnetes Ladekabel .
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und
Vorteile der Erfindung finden sich in der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Für funktionsäquivalente
Merkmale werden in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt eines elektrisch leitfähigen Kontaktelements; Figuren 2 , 3 , 7 und 8
jeweils einen schematischen Längsschnitt eines
Kontaktelements mit einem daran angeordneten Kabelende eines Kabels;
Figur 4 einen Querschnitt des Kabels aus Figur 2;
Figur 5 eine schematische Querschnittansicht einer
Anschlussvorrichtung; und
Figur 6 in schematischer Form eine Ladestation zum
Laden eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, eines Kraftfahrzeugs.
Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines elektrisch leitfähigen Kontaktelements 2 für einen
elektrischen Steckverbinder. Das Kontaktelement 2 umfasst einen Kontaktbereich 4 zur Kontaktierung eines
Gegenkontaktelements eines Gegensteckverbinder und einen Kabelanschlussbereich 6 zum Anschluss eines nicht gezeigten Kabels. Der Kontaktbereich 4 ist vorliegend Teil einer Kontaktbuchse 8, in die ein nicht gezeigter Kontaktpin als Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinder über eine Buchsenöffnung 10 einbringbar ist. Der Kontaktbereich 4 umfasst zwei innerhalb der Kontaktbuchse 8 ausgeführte Ringnuten 12 und 14, in welche jeweils kreisringförmige nicht gezeigte Kontaktringe einbringbar sind. Die
Kontaktringe stellen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem in die Kontaktbuchse 8 eingebrachten
Kontaktpin und dem Kontaktelement 2 her. Selbstverständlich kann der Kontaktbereich 4, wie nachgehend erläutert, auch als Kontaktpin ausgeführt sein, um in eine Buchse als Gegenkontaktelement eingebracht zu werden.
Selbstverständlich sind auch andere Kontaktprinzipien denkbar. Beispielsweise können geschlitzte Kontakte oder Kontakte mit Kontaktfedern verwendet werden.
Zwischen dem Kontaktbereich 4 und dem Kabelanschlussbereich 6 umfasst das Kontaktelement 2 einen Befestigungsabschnitt 16 mit einem Nuten- förmigen, quer zur Längserstreckung des Kontaktelements 2 verlaufenden Rücksprung 18, wobei der Rücksprung 18 eine Nut zur Aufnahme eines nicht
dargestellten O-Rings ist. Mittels dieses O-Rings wird eine Dichtung zwischen dem Isolierkörper und dem Kontaktelement 2 geschaffen. Im Bereich des Befestigungsabschnitts 16 wird das Kontaktelement 2 in dem Steckverbinder gehalten.
Der Kontaktbereich 4 und der Befestigungsabschnitt 16 sind Teil eines Hauptkörpers 20. Von dem Hauptkörper 20 ragt der Kabelanschlussbereich 6 im Wesentlichen Hohlzylinder-förmig ab und endet in einer distalen Öffnung 22. Die distale Öffnung 22 gibt eine Kühlkavität 24 frei, welche sich entlang einer Mittenlängsachse 26 des Kontaktelements 2 in den Hauptkörper 20 hinein erstreckt. Die Kühlkavität 24 ist als Sacklochbohrung ausgeführt.
Ausgehend von der Öffnung 22 schließt sich umfangsseitig eine Durchmesservergrößerung 28 an. Die
Durchmesservergrößerung 28 weist im Wesentlichen die Form einer Mantelfläche eines geraden Kreiskegelstumpfes auf, wobei sich der Kreiskegelstumpf in distaler Richtung verjüngt. Proximal an die Durchmesservergrößerung 28 schließt sich eine umfangsseitige Ringnut 30 an. Die
Durchmesservergrößerung 28 und die Ringnut 30 bilden einen umfangsseitigen distalen Dichtabschnitt 32. Proximal an den Dichtabschnitt 32 schließt sich ein umfangsseitiger
Verbindungsabschnitt 34 zur Kontaktierung eines
elektrischen Leiters des Kabels an. Figur 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt des
Kontaktelements 2 mit einem daran angeordneten Kabelende 35 eines Kabels 36. Das Kabel 36 ist im Wesentlichen
konzentrisch um eine Mittenlängsachse 38 aufgebaut. Die Mittenlängsachse 38 des Kabels 36 bzw. des Kabelendes 35 fällt vorliegend mit der Mittenlängsachse 26 des
Kontaktelements 2 zusammen. Radial nach außen ausgehend von der Mittenlängsachse 38 umfasst das Kabel 36 einen ersten inneren Schlauch 40, einen spiralförmig entlang der
Mittenlängsachse 38 verlaufendes Beabstandungsmittel 42, einen zweiten inneren Schlauch 44, einen als Leitergeflecht ausgebildeter elektrischer Leiter 46 und einen Außenmantel 48. In eine Anschlussrichtung 50 ist das Kabelende 35 noch vor der Öffnung 22 abgemantelt. Entsprechend endet der Außenmantel 48 in einem Abschluss 52.
Ein radial äußerer Abschnitt des Kabelendes 35 umfassend den zweiten inneren Schlauch 44 und den elektrischen Leiter 46 erstreckt sich in Anschlussrichtung 50 außerhalb der Öffnung 22 um den Kabelanschlussbereich 6 des
Kontaktelements 2 herum. Mithin umgibt der radial äußere Abschnitt des Kabelendes 35 den Kabelanschlussbereich 6 des Kontaktelements 2. Der zweite innere Schlauch 44 ist zu seinem distalen Ende 54 hin an dem Dichtabschnitt 32 fluiddicht angeordnet .
Der elektrische Leiter 46 ist zu seinem Abschluss 56 hin mittels einer Klemmschelle 58 an dem Verbindungsabschnitt 34 angeordnet. Die Klemmschelle 58 drückt das Kabelgeflecht des elektrischen Leiters 46 radial nach innen und stellt somit eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen dem elektrischen Leiter 46 und dem Verbindungsabschnitt 34 her. Selbstverständlich kann anstatt oder zusätzlich zu dem Vorsehen der Klemmschelle 58 der elektrische Leiter 46 mit dem Verbindungsabschnitt 34 zur Herstellung einer
materialschlüssigen Verbindung verschweißt werden. Ein radial innerer Abschnitt des Kabelendes 35 umfasst den ersten inneren Schlauch 40 und das Beabstandungsmittel 42. Der radial innere Abschnitt des Kabelendes 35 ragt mit seiner distalen Öffnung 60 in die Kühlkavität 24 hinein. Insbesondere ragt eine Öffnung des ersten inneren
Schlauches 40 in proximaler Richtung des Kontaktelements 2 über den außen liegenden elektrischen Verbindungsabschnitt 34 hinausgehend in die Kühlkavität 24 hinein.
Ein im Wesentlichen Zylinder-förmiger Innenraum des ersten inneren Schlauches 40 bildet einen Zulauf 62 für ein
Kühlfluid. Das Kühlfluid ist bevorzugt elektrisch
isolierend und kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Gemäß einem Pfeil 64 wird das Kühlfluid in den Zulauf 62 gepumpt. Das Beabstandungsmittel 42 sorgt dafür, dass ein radial außerhalb des Zulaufs 62 angeordneter Rücklauf 66 geöffnet bleibt. Gemäß einem Pfeil 68 wird das über den Zulauf 62 in die Kühlkavität 24 geführte Kühlfluid in den Rücklauf 66 geführt. Der Rücklauf 66 wird im Kabel 36 selbst durch ein Hohlzylinder- förmiges Volumen zwischen einer Außenwand des ersten Schlauches 40 und einer
Innenwand des zweiten Schlauches 44 gebildet. Ein
Umkehrbereich 25 für das kühlfluid wird durch das
Sacklochende der Kühlkavität 24 und die distale Öffnung 60 begrenzt. Im Bereich des Kabelanschlussbereichs 6 wird der Rücklauf 66 durch ein im Wesentlichen Hohlzylinder- förmiges Volumen zwischen der Außenwand des ersten inneren
Schlauches 40 und einer Innenwand der Kühlkavität 24 des Kabelanschlussbereichs 6 gebildet. Das auf diese Art und Weise an das Kontaktelement 2 angeschlossene Kabel 36 ist im Bereich des Kabelendes 35 von einem Schrumpfschlauch 49 umgeben. Selbstverständlich kann auch der Raum außerhalb . des ersten Schlauches 40 für einen Zulauf von Kühlfluid und der Innenraum des ersten Schlauches 40 für einen Rücklauf des Kühlfluid verwendet werden.
Figur 3 zeigt einen weiteren schematischen Längsschnitt einer Ausführungsform des Kontaktelements 2 mit dem daran angeordneten Kabelende 35 des Kabels 36. Im Unterschied zu Figur 2 umfasst das Kontaktelement 2 der Figur 3 anstatt einer Kontaktbuchse 8 einen Kontaktpin 70, welcher den Kontaktbereich 4 bildet. Der Kontaktpin 70 ist einer korrespondierenden Kontaktbuchse eines gegen Steckverbinder zuführbar. Des Weiteren ist die Kühlkavität 24 als
zweistufige Sacklochbohrung ausgeführt, wobei eine erste Sacklochbohrung 72 in den Hauptkörper 20 des
Kontaktelements 2 hineinragt . An die erste Sacklochbohrung 72 schließt sich eine zweite Sacklochbohrung 74 an, welche einen geringeren Querschnitt als die erste Sacklochbohrung 72 aufweist. Die zweite Sacklochbohrung 74 erstreckt sich in den Kontaktpin 70 hinein.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt A-A des Kabels 36 aus Figur 2. Der radial äußere Abschnitt 76 des Kabels 36 umfasst den elektrischen Leiter 46 und den zweiten inneren Schlauch 44. Der äußere Abschnitt 76 ist von dem Außenmantel 48 umgeben. Radial nach innen schließt sich an den radial äußeren
Abschnitt 76 der radial innere Abschnitt 78 an. Der radial innere Abschnitt 78 umfasst das Beabstandungsmittel 42 und den inneren Schlauch 40.
Figur 5 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Anschlussvorrichtung 80, an welcher ein zweites Kabelende 82 des Kabels 36 angeordnet ist. Die Anschlussvorrichtung 80 weist einen weiteren Hohlzylinder- förmigen
Kabelanschlussbereich 86 auf, an welchem das Kabelende 82 im Wesentlichen analog zu den Figuren 2 und 3 angeordnet ist. Der erste innere Schlauch 40 ragt in einen Innenraum 88 hinein und ist über ein Verbindungsrohr 90 gestülpt.
Der Kabelanschlussbereich 86 ist Teil eines elektrisch leitfähigen Anschlusselements 92. Ein Grundkörper 94 weist ein Innengewinde in dem Bereich des Innenraums 88 auf. Das Anschlusselement 92 weist ein dem Kabel 36 abgewandtes Außengewinde auf, welches in das Innengewinde des
Grundkörpers 94 auf Block eindrehbar ist. Das
Anschlusselement 92 bzw. der Grundkörper 94 ist/sind elektrisch leitend mit einer Stromklemme 96 verbunden. Der Grundkörper 94 ist elektrisch leitfähig ausgebildet.
Der Zulauf 62 und der Rücklauf 66 sind jeweils mit
elektrisch isolierend ausgebildeten Anschlusselementen 98 und 99 fluiddicht mit dem Grundkörper 94 verbunden. Der Zulauf 62 und der Rücklauf 66 sind mit einer nicht
dargestellten Kühlfluid-Pumpe verbunden.
Figur 6 zeigt in schematischer Form eine Ladestation 100 zum Laden eines Energiespeichers 102, insbesondere einer Batterie, eines Kraftfahrzeugs 104. Die Ladestation 100 umfasst eine stationäre Einheit 106, ein an die stationäre Einheit 106 fest angeschlossenes Ladekabel 108 sowie einen Steckverbinder 110. Der Steckverbinder 110 ist zum
Anschluss an einen Gegensteckverbinder 112 des
Kraftfahrzeugs 104 vorgesehen.
Nach einem abgeschlossenen Ladevorgang des Energiespeichers 102 wird der Steckverbinder 110 von dem Gegensteckverbinder 112 gelöst.
Eine erste Leistungselektronik 114 der stationären Einheit 106 ist beispielsweise an ein öffentliches oder privates Stromnetz angeschlossen und erzeugt einen Gleichstrom. Die stationäre Einheit 106 umfasst zwei Anschlussvorrichtungen 80A und 80B nach Figur 5, welche die Leistungselektronik 114 mit den elektrischen Leitern 46A und 46B der jeweiligen Kabel 36A und 36B nach Figur 4 verbinden. Die
Kontaktelemente 2A und 2B des Steckverbinders 110 nach den Figuren 1 bis 3 sind jeweils mit einem Gegenkontaktelement 122A und 122B des Gegensteckverbinders 112 verbunden. Die Gegenkontaktelemente 122A, 122B sind jeweils mit einer zweiten Leistungselektronik 124 des Kraftfahrzeugs 104 elektrisch leitend verbunden. Damit fließt der erzeugte Gleichstrom ausgehend von der ersten Leistungselektronik 114 der Ladestation 100 an die zweite Leistungselektronik 124 des Kraftfahrzeugs 104. Die Leistungselektronik 124 lädt den Energiespeicher 102 in Abhängigkeit von der zugeführten elektrischen Energie.
Die stationäre Einheit 106 umfasst des Weiteren die
Kühlfluid- Pumpe 126. Das Kühlfluid wird über die
Anschlussvorrichtungen 80A und 80B in den jeweiligen Zulauf 62A und 62B der Kabel 36A, 36B gepumpt. Hierfür entnimmt die Kühlfluidpumpe 126 das Kühlfluid aus den Rückläufen 66A und 66B der Kabel 36A, 36B. Das Kühlfluid wird bis hin die Kontaktelemente 2A und 2B geleitet, von wo es über die jeweiligen Rückläufe 66A, 66B in die stationäre Einheit 106 zurückfließt .
Figur 7 zeigt einen schematischen Längsschnitt des
Kontaktelements 2 mit einem daran angeordneten Kabelende 35 eines Kabels 36. Im Unterschied zu Figur 2 ist der
Dichtabschnitt 32 radial innen liegend innerhalb der
Sacklochbohrung für die Kühlkavität 24 angeordnet. Ein Spannring 126 und zwei O-Ringe 128 und 130 liegen
fluiddicht an einer Außenwand des distalen Endes 54 des zweiten Schlauches 44 an. Der zweite Schlauch 44 weist eine genügende Eigenspannung auf, um der mittels des Spannrings 126 und der zwei O-Ringe 128 und 130 von radial außen aufgebrachten Kraft entgegenzuwirken. Der Spannring 126 und die zwei O-Ringe 128 und 130 sind in entsprechend in
Innennuten des Dichtabschnitts 32 angeordnet. Die
Kühlkavität 24 geht mittels eines Durchmessersprungs 132 in den innen liegenden Dichtabschnitt 32 über.
Der Verbindungsabschnitt 34 des Kontaktelements 2 umfasst zwei ringförmige Sicken 134 und 136. Des Weiteren ist im Kabelanschlussbereich 6 zwischen dem Schrumpfschlauch 49 und dem elektrischen Leiter 46 eine elektrisch leitfähige Metallhülse 138 angeordnet. Im Bereich der Sicken 134 und 136 ist der Verbund aus elektrischem Leiter 46 und
Metallhülse 138 in Sicken 134 und 136 hineinragend
verpresst. Der Schrumpfschlauch 24 isoliert den
elektrischen Kontakt im Bereich des Verbindungsabschnitts 34. Hierdurch wird die mechanische Stabilität der
Verbindung zwischen Kontaktelemente 2 und Kabel 36
verbessert. Darüber hinaus wird durch die Metallhülse 138 ermöglicht, dass ein Stromfluss zwischen dem elektrischen Leiter 46 und dem Verbindungsabschnitt 34 umfänglich im Wesentlichen gleich groß ist, wodurch das Risiko der
Bildung vereinzelter Stellen mit einem hohem Eintrag von Wärmeenergie reduziert wird.
Figur 8 zeigt einen schematischen Längsschnitt des
Kontaktelements 2 mit einem daran angeordneten Kabelende 35 eines Kabels 36. Im Unterschied zu Figur 7 ist in dem innen liegenden Dichtabschnitt 32 eine Spannhülse 140 zwischen · zwei O-Ringen 142 und 144 angeordnet, wobei der
Dichtabschnitt 32 eine entsprechende Innenkontur aufweist. Die Spannhülse 140 stützt sich mit einem ersten Bereich 146 an einer Innenwand des Dichtabschnitts 32 ab, um mit einem in Längsrichtung der Hülse von dem ersten Bereich
beabstandeten zweiten Bereich 148 den zweiten Schlauch 44 fluiddicht zu verklemmen.

Claims

Patentansprüche
1. Ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement (2) für
einen elektrischen Steckverbinder (110) mit einem an das Kontaktelement (2) angeschlossenen Kabel (36), wobei das elektrisch leitfähige Kontaktelernent (2) einen Kontaktbereich (4) zur lösbaren elektrischen Kontaktierung eines Gegenkontaktelements (122) eines. Gegensteckverbinders (112) und einen
Kabelanschlussbereichs (6) zum Anschluss des Kabels (36) umfasst, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Kontaktelement (2) eine Kühlkavität (24) umfasst, welche in eine dem Kontaktbereich (4) gegenüberliegend angeordnete distale Öffnung (22) des Kabelanschlussbereichs (6) mündet, und
- dass eine distale Öffnung (60) eines radial
innenliegenden Schlauches (40) des Kabels (36) durch die distale Öffnung (22) des Kabelanschlussbereichs (6) hindurchgeführt innerhalb der Kühlkavität (24) angeordnet ist .
2. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement (2) nach
Anspruch 1, wobei der Kabelanschlussbereich (6) einen umfangsseitigen Verbindungsabschnitt (34) umfasst, wobei der umfangsseitige Verbindungsabschnitt (34) in Bezug zu der Öffnung (22) proximal angeordnet ist, und wobei ein elektrischer Leiter (46) des Kabels (36) elektrisch und mechanisch mit dem umfangsseitigen Verbindungsabschnitt .(34) kontaktiert ist.
3. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement (2) nach
Anspruch 1 oder 2, wobei der Kabelanschlussbereich (6) einen Dichtabschnitt (32) umfasst, wobei ein distales Ende (54) eines den radial inneren Schlauch (40) umgebenden Schlauches (44) des Kabels (36) fluiddicht an dem Dichtabschnitt (32) angeordnet ist.
4. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement (2) nach
einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Hauptkörper (20) den Kontaktbereich (4) mit einer Kontaktbuchse (8) umfasst, und wobei sich die Kühlkavität (24) in den Hauptkörper (20) hinein erstreckt
5. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement (2) nach
einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die
Kühlkavität (24) bis in einen Kontaktpin (70) des Kontaktbereichs (4) hinein erstreckt.
6. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement (2) nach
einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Kühlkavität (24) als Sacklochbohrung ausgebildet ist.
7. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement (2) nach
einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes Volumen innerhalb des radial innenliegenden Schlauches (40) einen Abschnitt eines Zulaufs bzw. Rücklaufs (62) für das Kühlfluid bildet, und wobei ein zweites
Volumen zwischen einer Außenwand des Schlauches (40) und einer Innenwand der Kühlkavität (24) einen
Abschnitt eines Rücklaufs bzw. Zulaufs (66) für das Kühlfluid bildet.
8. Eine Ladestation (100) zum elektrischen Laden eines Kraftfahrzeugs (104) umfassend:
- eine stationäre Einheit (106);
- den Steckverbinder (110) mit zumindest zwei
elektrisch leitfähigen Kontaktelementen (2A, 2B) nach einem der vorstehenden Ansprüche; und
- ein zwischen dem Steckverbinder (110) und der stationären Einheit (106) angeordnetes Ladekabel umfassend zumindest zwei an den Kontaktelementen angeordnete Kabel (36) .
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