BE1031296A1

BE1031296A1 - Steckverbinderteil für ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: BE1031296A1
Application number: BE20235053A
Authority: BE
Inventors: Cedric Deppe; Carsten Garth; Ralf Feldner
Original assignee: Phoenix Contact E Mobility Gmbh
Priority date: 2023-01-27
Filing date: 2023-01-27
Publication date: 2024-08-22
Also published as: WO2024156636A1; BE1031296B1

Abstract

Ein Steckverbinderteil (5) für ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (4) umfasst einen Steckabschnitt (501) zum steckenden Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil (3), zumindest einen an dem Steckabschnitt (501) angeordneten Steckkontakt (51A, 51B) zum elektrischen Kontaktieren mit einem Gegenkontaktelement (31) des Gegensteckverbinderteils (3), ein mit dem zumindest einen Steckkontakt (51A, 51B) verbundenes, elektrisch leitfähiges Flächenelement (54), das flächig entlang einer ersten Erstreckungsebene (P1) erstreckt ist, und eine Temperatursensorbaugruppe (56), die eine Platine (560) und ein an der Platine (560) angeordnetes Temperatursensorelement (561) aufweist, zum Messen einer Erwärmung an dem zumindest einen Steckkontakt (51A, 51B). Die Platine (560) ist flächig entlang einer zur ersten Erstreckungsebene (P1) parallelen, zweiten Erstreckungsebene (P2) erstreckt, wobei das Temperatursensorelement (561) an einer dem Flächenelement (54) zugewandten Seite (563) der Platine (560) angeordnet ist und zwischen der Platine (560) und dem Flächenelement (54) ein aus einem elastischen Kunststoffmaterial gefertigtes Zwischenelement (562) angeordnet ist.

Description

Steckverbinderteil für ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Steckverbinderteil für ein Ladesystem zum Aufladen eines

Elektrofahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs.

Ein derartiges Steckverbinderteil umfasst einen Steckabschnitt zum steckenden Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil, zumindest einen an dem Steckabschnitt angeordneten

Steckkontakt zum elektrischen Kontaktieren mit einem Gegenkontaktelement des

Gegensteckverbinderteils, ein mit dem zumindest einen Steckkontakt verbundenes, elektrisch leitfähiges Flächenelement, das flächig entlang einer ersten Erstreckungsebene erstreckt ist, und eine Temperatursensorbaugruppe zum Messen einer Erwärmung an dem zumindest einen Steckkontakt. Die Temperatursensorbaugruppe weist eine Platine und ein an der Platine angeordnetes Temperatursensorelement auf.

Ein solches Steckverbinderteil kann insbesondere als Ladebuchse ausgebildet und an einem

Elektrofahrzeug angeordnet sein. Mit einer solchen Ladebuchse kann ein

Gegensteckverbinderteil in Form eines an einem Ladekabel angeordneten Ladesteckers verbunden werden, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen einer

Ladestation und dem Elektrofahrzeug herzustellen und das Elektrofahrzeug elektrisch aufzuladen.

Im Bereich der Elektromobilität ist wünschenswert, Elektrofahrzeuge schnell und effizient aufzuladen, um Ladezeiten und damit verbundene Fahrtunterbrechungszeiten zu reduzieren.

Um im Rahmen eines Schnellladevorgangs ein schnelles Aufladen eines Elektrofahrzeugs zu ermöglichen, werden hohe Ladeleistungen verwendet, verbunden mit großen Ladeströmen, zum Beispiel mit einer Stromstärke von 700 A oder gar darüber.

Die Anordnung und Dimensionierung von elektrischen Kontaktelementen an

Steckverbinderteilen zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs ist üblicherweise normativ vorgeschrieben. Kontaktgeometrien können daher an solchen Steckverbinderteilen nicht ohne weiteres skaliert werden, um möglicherweise eine größere Stromtragfähigkeit an den

Kontaktelementen zu erreichen. Eine Herausforderung besteht daher darin, mit bestehenden

Kontaktgeometrien eine größtmögliche Leistungsübertragung zu ermöglichen.

Bei der Übertragung von großen Ladeströmen kommt es zu einer Erwärmung an den

Kontaktelementen und anderen Bauteilen des Steckverbinderteils. Vorgeschrieben ist hierbei,

dass eine Erwärmung an einem Steckverbinderteil 50 K nicht überschreiten darf. Werden große Ladeströme verwendet, ist daher dafür Sorge zu tragen, dass es nicht zu einer übermäßigen Erwärmung an dem Steckverbinderteil kommt.

Aus diesem Grund ist bei einem Steckverbinderteil der hier in Rede stehenden Art eine

Temperaturüberwachung vorgesehen, für die mittels einer Temperatursensorbaugruppe eine

Erwärmung an einem jeweiligen Steckkontakt überwacht wird. In Abhängigkeit einer

Erwärmung an dem Steckkontakt können auf diese Weise Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, sobald die Erwärmung sich einer zulässigen Grenze nähert oder eine solche Grenze überschreitet.

Üblicherweise wird als Gegenmaßnahme bei Erkennen einer übermäßigen Erwärmung bei einem Ladevorgang unter Verwendung eines Ladestroms in Form eines Wechselstroms eine

Abschaltung eingeleitet, im Rahmen derer der Ladestrom komplett abgeschaltet und somit ein

Ladevorgang abgebrochen wird, sobald eine zulässige Grenze überschritten ist. Bei einem

Ladevorgang unter Verwendung eines Ladestroms in Form eines Gleichstroms wird demgegenüber üblicherweise bereits vor Erreichen einer zulässigen Grenze der Ladestrom heruntergeregelt, sodass eine Erwärmung sich der zulässigen Grenze zwar annähert, diese aber nicht überschritten wird. Je genauer eine Temperaturmessung in diesem Zusammenhang durchgeführt wird, desto exakter kann eine Regelung des Ladestroms erfolgen, sodass eine

Erwärmung auf ein zulässiges Maß begrenzt wird, dabei im Rahmen der zulässigen

Erwärmung dennoch aber ein maximal möglicher Ladestrom übertragen und somit ein effizientes Aufladen eines Elektrofahrzeugs ermöglicht wird.

Bei einer Temperaturmessung an einem Steckkontakt ist zum einen wünschenswert, dass eine Temperatur an dem Steckkontakt möglichst genau und mit geringerer zeitlicher

Verzögerung erfasst wird. Zudem ist jedoch dafür Sorge zu tragen, dass eine

Temperatursensorbaugruppe auch bei den in einem Ladesystem üblichen hohen Spannungen zuverlässig von einem zugeordneten Steckkontakt elektrisch isoliert ist, sodass es nicht zu einem Spannungsüberschlag zwischen dem Steckkontakt und der

Temperatursensorbaugruppe kommen kann.

Bei einer aus der DE 10 2020 126 192 A1 bekannten Temperaturerfassungseinrichtung für ein

Steckverbinderteil ist ein Rastelement an einem Kontaktelement angeordnet. An dem

Rastelement ist ein Sensorhalter angeordnet, der einen Temperatursensor an dem

Rastelement befestigt.

Bei einem aus der EP 3 402 012 A1 bekannten Steckverbinderteil ist ein Temperatursensor über ein Wärmeleitelement aus Silikon mit einem zugeordneten Steckkontakt verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steckverbinderteil zur Verfügung zu stellen, das eine zuverlässige Temperaturmessung bei zuverlässiger elektrischer Isolierung zwischen einem Temperatursensorelement und einem zugeordneten Steckkontakt ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach ist die Platine flächig entlang einer zu der ersten Erstreckungsebene parallelen, zweiten Erstreckungsebene erstreckt, wobei das Temperatursensorelement an einer dem

Flächenelement zugewandten Seite der Platine angeordnet ist und zwischen der Platine und dem Flächenelement ein aus einem elastischen Kunststoffmaterial gefertigtes

Zwischenelement angeordnet ist.

Der Steckkontakt ist mit einem Flächenelement verbunden, über das zum Beispiel eine elektrische Lastleitung an den Steckkontakt angeschlossen sein kann. Der Steckkontakt dient zum elektrischen Kontaktieren mit einem Gegenkontaktelement eines

Gegensteckverbinderteils und ist zum steckenden Verbinden mit dem Gegenkontaktelement _ ausgestaltet. Beispielsweise kann der Steckkontakt als Kontaktstift oder als Kontaktbuchse ausgebildet sein und mit einem komplementären, als Kontaktbuchse oder Kontaktstift ausgebildeten Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinderteils steckend verbunden werden.

Das Flächenelement erstreckt sich flächig entlang einer ersten Erstreckungsebene und besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, sodass zum Beispiel ein Ladestrom zwischen dem Steckkontakt und einer angeschlossenen elektrischen Lastleitung über das

Flächenelement geleitet werden kann. Das Flächenelement kann beispielsweise aus einem

Kupfermaterial, zum Beispiel einem reinen Kupfermaterial oder einer Kupferlegierung, gefertigt sein.

Um eine Temperaturmessung an dem Steckkontakt durchzuführen, ist die Platine der

Temperatursensorbaugruppe so zu dem Flächenelement angeordnet, dass sich die Platine entlang einer zu der ersten Erstreckungsebene des Flächenelements parallelen, zweiten

Erstreckungsebene erstreckt und somit in einer parallelen Ebene relativ zu dem

Flächenelement angeordnet ist. An einer dem Flächenelement zugewandten Seite der Platine ist das Temperatursensorelement angeordnet, sodass das Temperatursensorelement hin zu dem Flächenelement weist und somit eine Erwärmung an dem Flächenelement, das sich zumindest näherungsweise auf der Temperatur des Steckkontakts befindet, aufnehmen kann.

Das Temperatursensorelement kann beispielsweise als sogenanntes SMD-Bauteil ausgebildet, auf der Platine angeordnet und über eine Lötverbindung mit der Platine verbunden sein (SMD: Surface Mounted Device). Dadurch, dass das

Temperatursensorelement an einer dem Flächenelement zugewandten Seite der Platine angeordnet ist, ist das Temperatursensorelement zwischen der Platine und dem mit dem

Steckkontakt verbundenen Flächenelement angeordnet und liegt somit in einem

Zwischenraum zwischen einer Platinenoberfläche und dem Flächenelement ein.

In diesem Zwischenraum zwischen der Platine und dem Flächenelement ist das aus einem elastischen Kunststoffmaterial, zum Beispiel einem Silikonmaterial gefertigte

Zwischenelement angeordnet. Der Zwischenraum zwischen der Platine und dem

Flächenelement ist somit zumindest zum Teil durch das Zwischenelement gefüllt. Weil das

Zwischenelement aus einem elastischen Kunststoffmaterial gefertigt und somit (weich-) elastisch ist, können Toleranzen in der Lage zwischen der Platine und dem Flächenelement ausgeglichen werden. Zudem kann die thermische Ankopplung zwischen dem

Temperatursensorelement an der Platine und dem Flächenelement verbessert sein, unter

Reduzierung von VVärmeverlusten, insbesondere konvektiven Verlusten, im Wärmeübergang zwischen dem Flächenelement und dem Temperatursensorelement.

Insbesondere kann das Temperatursensorelement an dem Zwischenelement angeordnet sein, beispielsweise indem das Temperatursensorelement in das Material des

Zwischenelements eingebettet ist. Das Temperatursensorelement ist an der Platine befestigt.

Das Zwischenelement liegt im Bereich des Temperatursensorelements an der Platine an und deckt das Temperatursensorelement somit ab. Weil das aus einem elastischen

Kunststoffmaterial gefertigte Zwischenelement (weich-)elastisch ist, kann das

Zwischenelement sich an das Temperatursensorelement anschmiegen und somit das

Temperatursensorelement einbetten, sodass das Temperatursensorelement dort, wo es nicht an der Platine anliegt, von dem Material des Zwischenelements umgeben ist.

In einer Ausgestaltung ist das Zwischenelement aus einem weichelastischen Material, insbesondere einem Gummimaterial oder einem Silikonmaterial, gefertigt. Das

Zwischenelement kann zum Beispiel aus einem üblichen Silikonmaterial gefertigt sein, beispielsweise aus einem üblichen Dichtungssilikon.

Vorteilhafterweise kann das Silikonmaterial eine erhöhte Temperaturbeständigkeit, beispielsweise größer als 200°C, vorzugsweise größer als 500 °C, aufweisen.

In einer Ausgestaltung ist das Zwischenelement aus einem elastischen Kunststoffmaterial, 5 beispielsweise einem Silikonmaterial, enthaltend einen keramischen Füllstoff gefertigt. Durch die Verwendung eines keramischen Füllstoffs kann die Wärmeleitfähigkeit des elastischen

Kunststoffmaterials erhöht sein, bei gleichzeitig guter elektrischer Isolation. Die

Wärmeleitfähigkeit kann beispielsweise größer als 1,5 W/mK, zum Beispiel größer als 2,0

W/mK, vorzugsweise größer als 3,0 W/mK, weiter vorzugsweise größer als 5,0 W/mK betragen.

Als keramischer Füllstoff kann beispielsweise Aluminiumoxyd, Aluminiumnitrit oder Bornitrit verwendet werden, das in Partikelform dem Silikongrundmaterial beigemengt ist.

Ein Silikonmaterial in Form einer wärmeleitenden Silikon-Kautschuk-Zusammensetzung ist beispielsweise in der EP 1 331 248 B1 beschrieben und kann für das Zwischenelement verwendet werden.

In einer Ausgestaltung ist das Zwischenelement durch ein wärmeleitendes Silikonpad ausgestaltet, das zwischen der Platine der Temperatursensorbaugruppe und dem

Flächenelement des Steckkontakts aufgenommen ist. Ein solches Silikonpad kann zum

Beispiel eine Stärke gleich oder größer als 0,5 mm, beispielsweise gleich oder größer als 1 mm, vorzugsweise gleich oder größer als 2 mm aufweisen.

In einer Ausgestaltung ist das Zwischenelement zwischen der Platine und dem

Flächenelement verpresst. Durch das Verpressen des Zwischenelements zwischen der

Platine und dem Flächenelement kann insbesondere erreicht werden, dass das

Temperatursensorelement von dem Material des Zwischenelements eingebettet wird und sich das Zwischenelement enganliegend an das Temperatursensorelement anschmiegt. Durch eine Kompression an dem Zwischenelement und durch Einstellen eines Anpressdrucks zwischen dem Zwischenelement und dem Flächenelement einerseits und dem

Zwischenelement und der Platine und dem daran angeordneten Temperatursensorelement andererseits kann zudem ein vorteilhafter Wärmeübergang und eine vorteilhafte Wärmeleitung an dem Zwischenelement erreicht werden. Beispielsweise kann durch das Verpressen eine

Kompressionsrate an dem Zwischenelement in einem Bereich zwischen 10 % und 40 % eingestellt werden. Ein Anpressdruck zwischen dem Zwischenelement und dem

Flächenelement einerseits und zwischen dem Zwischenelement und der Platine andererseits kann zum Beispiel größer als 5 kPa, vorzugsweise größer als 10 kPa betragen.

Durch die Anordnung des Zwischenelements in einem Zwischenraum zwischen der das

Temperatursensorelement tragenden Platine und dem Flächenelement wird eine robuste

Anordnung geschaffen, bei der aufgrund der Elastizität des Zwischenelements Toleranzen in der Lage zwischen der Platine und dem Flächenelement ausgeglichen werden können. Durch das Zwischenelement kann zudem ein Wärmeübergang verbessert sein, insbesondere indem

Wärmeverluste in dem Wärmeübergang zwischen dem Flächenelement und dem

Temperatursensorelement aufgrund von Konvektion reduziert werden können.

In einer Ausgestaltung ist der zumindest eine Steckkontakt über eine Formschlussverbindung und/oder eine Stoffschlussverbindung mit dem Flächenelement verbunden. Eine

Formschlussverbindung kann zum Beispiel über eine Nietverbindung hergestellt sein. Eine

Stoffschlussverbindung kann demgegenüber beispielsweise durch eine SchweiB- oder

Lötverbindung hergestellt sein. Über eine Formschlussverbindung kann ein mechanisch fester

Halt des Steckkontakts an dem Flächenelement erreicht werden. Über die

Stoffschlussverbindung kann insbesondere ein elektrisch kleiner Übergangswiderstand zwischen dem Steckkontakt und dem Flächenelement hergestellt werden.

In einer Ausgestaltung weist der Steckkontakt einen Kontaktabschnitt zum Herstellen einer elektrisch kontaktierenden Steckverbindung mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement eines Gegensteckverbinderteils auf. Der Kontaktabschnitt kann zum Beispiel die Form eines

Kontaktstifts oder die Form einer Kontaktbuchse aufweisen. Das Gegenkontaktelement ist entsprechend komplementär geformt und weist die Form einer Kontaktbuchse oder eines

Kontaktstifts auf. Über den Kontaktabschnitt wird der Steckkontakt steckend, beim Verbinden des Steckverbinderteils mit dem Gegensteckverbinderteil, mit dem zugeordneten

Gegenkontaktelement verbunden, sodass eine elektrische Verbindung hergestellt wird.

In einer Ausgestaltung weist das Steckverbinderteil ein mit dem Flächenelement verbundenes

Anschlusselement zum Anschließen einer elektrischen Lastleitung an den zumindest einen

Steckkontakt auf. Über das Anschlusselement ist eine elektrische Lastleitung mit dem

Flächenelement und darüber mit dem zugeordneten Steckkontakt verbunden, sodass ein elektrischer Laststrom, insbesondere ein Ladestrom in Form eines Gleichstroms, über die

Lastleitung, das Anschlusselement, das Flächenelement und den Steckkontakt geleitet werden kann. Das Flächenelement stellt hierbei eine elektrische Verbindung zwischen dem

Anschlusselement und dem zugeordneten Steckkontakt her.

In einer Ausgestaltung weist das Anschlusselement einen Schaftabschnitt zum Verbinden mit der elektrischen Lastleitung auf. An dem (zylindrischen) Schaftabschnitt kann zum Beispiel eine Gewindebohrung zum Herstellen einer Schraubverbindung geformt sein. Eine zugeordnete Lastleitung kann zum Beispiel über einen Kabelschuh an den Schaftabschnitt angesetzt und über eine Schraubverbindung mit dem Schaftabschnitt verbunden sein, sodass die Lastleitung mechanisch an dem Anschlusselement festgelegt und elektrisch mit dem

Anschlusselement verbunden ist.

In einer Ausgestaltung ist das Anschlusselement über eine Formschlussverbindung und/oder eine Stoffschlussverbindung mit dem Flächenelement verbunden. Eine

Stoffschlussverbindung kann demgegenüber beispielsweise durch eine Schweiß- oder

Halt des Anschlusselements an dem Flächenelement erreicht werden. Über die

Stoffschlussverbindung kann insbesondere ein elektrisch kleiner Übergangswiderstand zwischen dem Anschlusselement und dem Flächenelement hergestellt werden.

In einer Ausgestaltung steht der zumindest eine Steckkontakt von einer ersten Seite des

Flächenelements vor. Das Anschlusselement steht demgegenüber von einer der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite des Flächenelements vor. Der Steckkontakt einerseits und das

Anschlusselement andererseits sind somit an unterschiedlichen Seiten des Flächenelements angeordnet und stehen zu unterschiedlichen Seiten von dem Flächenelement vor.

In einer Ausgestaltung ist der zumindest eine Steckkontakt entlang einer senkrecht zu der ersten Erstreckungsebene gerichteten, ersten Längsachse zu dem Flächenelement erstreckt.

Das Anschlusselement ist demgegenüber entlang einer senkrecht zu der ersten

Erstreckungsebene gerichteten, zweiten Längsachse zu dem Flächenelement erstreckt.

Sowohl das Anschlusselement als auch der Steckkontakt erstrecken sich somit senkrecht zu der flächigen Erstreckungsebene des Flächenelements und stehen somit senkrecht von dem

Flächenelement ab.

Der Anbringungsort des Anschlusselements an dem Flächenelement und der Anbringungsort des Steckkontakts an dem Flächenelement sind vorzugsweise räumlich getrennt voneinander.

Insbesondere können der zumindest eine Steckkontakt und das Anschlusselement entlang einer quer zur ersten Längsachse und zur zweiten Längsachse weisenden Richtung zueinander beabstandet sein. Quer zu den Längsachsen sind der Steckkontakt und das

Anschlusselement somit räumlich zueinander versetzt, wobei der Steckkontakt und das

Anschlusselement vorzugsweise an einander abgewandten Seiten von dem Flächenelement vorstehen.

Das Steckverbinderteil weist ein oder mehrere Steckkontakte auf, die beim Anstecken des

Steckverbinderteils an ein zugeordnetes Gegensteckverbinderteil steckend mit einem jeweils zugeordneten Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinderteils in Eingriff gelangen und somit eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Steckverbinderteil und dem

Gegensteckverbinderteil herstellen. Die Steckkontakte können beispielsweise jeweils zum

Übertragen eines Ladestroms in Form eines Gleichstroms ausgebildet sein, wobei jeder

Steckkontakt elektrisch mit einem zugeordneten Flächenelement und darüber vorzugsweise mit einem zugeordneten Anschlusselement verbunden ist, an das in betriebsgemälBem

Zustand des Steckverbinderteils eine Lastleitung zum Übertragen des Ladestroms angeschlossen ist.

Ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs umfasst ein Steckverbinderteil der vorangehend beschriebenen Art. Ein solches Ladesystem umfasst zudem ein

Gegensteckverbinderteil, das steckend mit dem Steckverbinderteil verbunden werden kann.

Das Steckverbinderteil kann beispielsweise als Ladebuchse an dem Elektrofahrzeug angeordnet sein. Das Gegensteckverbinderteil kann demgegenüber beispielsweise einen

Ladestecker verwirklichen, der an einem Ladekabel angeordnet ist und mit dem

Steckverbinderteil in Form der Ladebuchse verbunden werden kann. Über das Ladekabel kann der Ladestecker beispielsweise an eine Ladestation angeschlossen sein, sodass in verbundener Stellung des Steckverbinderteils und des Gegensteckverbinderteils Ladeströme von der Ladestation zum Elektrofahrzeug übertragen werden können.

Ein Steckverbinderteil der hier beschriebenen Art kann insbesondere zum Übertragen von

Ladeströmen in Form von Gleichströmen eingesetzt werden. Ein solches Steckverbinderteil kann aber auch zum Übertragen von Ladeströmen in Form von Wechselströmen dienen.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Ladestation mit einem daran angeordneten Ladekabel zum

Verbinden mit einem Elektrofahrzeug;

Fig. 2 eine Ansicht eines Steckverbinderteils in Form eines Ladesteckers;

Fig. 3 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Steckverbinderteils in Form einer Ladebuchse an einem Elektrofahrzeug;

Fig. 4 eine andere Ansicht des Steckverbinderteils; und

Fig. 5 eine Ansicht einer Kontaktbaugruppe umfassend einen Steckkontakt, ein

Flächenelement und ein Anschlusselement.

Fig. 1 zeigt ein Ladesystem umfassend eine Ladestation 1, die zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 4, auch bezeichnet als Elektrofahrzeug, dient. Die Ladestation 1 ist dazu ausgestaltet, einen Ladestrom in Form eines Wechselstroms oder eines Gleichstroms zur Verfügung zu stellen und weist ein Kabel 2 auf, das mit einem Ende 201 mit der Ladestation 1 und mit einem anderen Ende 200 mit einem Gegensteckverbinderteil 3 in Form eines

Ladesteckers verbunden ist.

Wie aus der vergrößerten Ansicht gemäß Fig. 2 ersichtlich, weist das Gegensteckverbinderteil 3 an einem Gehäuse 30 Steckabschnitte 300, 301 auf, mit denen das Gegensteckverbinderteil 3 steckend mit einem zugeordneten Steckverbinderteil 5 in Form einer Ladebuchse an dem

Fahrzeug 4 in Eingriff gebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Ladestation 1 elektrisch mit dem Fahrzeug 4 verbunden werden, um Ladeströme von der Ladestation 1 hin zu dem Fahrzeug 4 zu übertragen.

Bei einem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Steckverbinderteils 5 in

Form einer an einem Elektrofahrzeug 4 anzuordnenden Ladebuchse sind an einem Gehäuse 50 Steckabschnitte 500, 501 geformt, die entlang der Steckrichtung E mit den

Steckabschnitten 300, 301 des Gegensteckverbinderteils 3 in Form des Ladesteckers verbunden werden können, um auf diese Weise eine mechanische Steckverbindung zwischen dem Ladestecker 3 und der Ladebuchse 5 herzustellen.

An einem oberen Steckabschnitt 500 des Steckverbinderteils 5 sind bei dem dargestellten

Ausführungsbeispiel Kontaktelemente 52 zum Übertragen eines Wechselstroms und zudem

Steuerkontakte angeordnet. An einem unteren Steckabschnitt 501 sind demgegenüber

Steckkontakte 51A, 51B zum Übertragen eines Ladestroms in Form eines Gleichstroms angeordnet.

Die Steckkontakte 51A, 51B können beispielsweise als Stiftkontakte ausgebildet sein und gelangen bei steckendem Verbinden des Steckverbinderteils 5 in Form der Ladebuchse mit dem Gegensteckverbinderteil 3 in Form des Ladesteckers mit zugeordneten

Gegenkontaktelementen 31 an dem Steckabschnitt 301 in elektrischen Eingriff, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem Steckverbinderteil 5 und dem Gegensteckverbinderteil 3 hergestellt wird.

Die Steckkontakte 51A, 51B sind jeweils mit einer Lastleitung 53A, 53B verbunden, die in das

Gehäuse 50 eingeführt und innerhalb des Elektrofahrzeugs 4 zum Führen des Ladestroms verlegt ist.

Um ein zügiges Aufladen des Elektrofahrzeugs 4 z.B. im Rahmen eines sogenannten

Schnellladevorgangs zu ermöglichen, weisen die übertragenen Ladeströme eine große

Stromstärke, z.B. größer als 500 A, gegebenenfalls sogar in der Größenordnung von 700 A oder darüber, auf. Aufgrund solch hoher Ladeströme kommt es an dem Kabel 2 und auch am

Ladestecker 3 sowie der Ladebuchse 5 zu thermischen Verlusten, die zu einem Erwärmen des Kabels 2, des Ladesteckers 3 und der Ladebuchse 5 führen.

Eine zulässige Erwärmung an Bauteilen des Ladesystems ist hierbei normativ begrenzt, zum

Beispiel auf einen Wert von maximal 50 K. Hieraus folgt, dass Maßnahmen ergriffen werden müssen, um eine übermäßige Erwärmung im Ladebetrieb zu verhindern, insbesondere wenn große Stromstärken, zum Beispiel in der Größenordnung von 700 A oder darüber, eingesetzt werden.

Bei dem Steckverbinderteil 5 ist ein jeder Steckkontakt 51A, 51B mit einer zugeordneten

Lastleitung 53A, 53B verbunden. Wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, ist hierzu ein jeder

Steckkontakt 51A, 51B an einem zugeordneten Flächenelement 54 angeordnet und elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Flächenelement 54 verbunden. An dem Flächenelement 54 ist zudem ein Anschlusselement 55 angeordnet und elektrisch leitfähig mit dem Flächenelement 54 verbunden, wobei an das Anschlusselement 55 eine dem jeweiligen Steckkontakt 51A, 51B zugeordnete Lastleitung 53A, 53B angeschlossen und somit mit dem zugeordneten

Steckkontakt 51A, 51B verbunden ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Flächenelement 54 als flächiges

Element entlang einer Erstreckungsebene P1. Der zugeordnete Steckkontakt 51A, 51B ragt mit einem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stiftförmigen Kontaktabschnitt 510 entlang einer zu der Erstreckungsebene P1 senkrechten Längsachse L1 von dem

Flächenelement 54 ab und steht somit senkrecht an einer ersten Seite 543 von dem

Flächenelement 54 vor. An einem dem Flächenelement 54 zugewandten Ende 511 greift der

Steckkontakt 51A, 51B in eine Öffnung des Flächenelements 54 ein und ist beispielsweise formschlüssig, zum Beispiel über eine Nietverbindung, an dem Flächenelement 54 festgelegt.

Alternativ oder zusätzlich kann der Steckkontakt 51A, 51B stoffschlüssig, zum Beispiel über eine Schweißverbindung, mit dem Flächenelement 54 verbunden sein.

Das Anschlusselement 55 erstreckt sich demgegenüber entlang einer zweiten Längsachse L2 und steht an einer der ersten Seite 543 abgewandten, zweiten Seite 544 von dem

Flächenelement 54 vor. Der Steckkontakt 51A, 51B einerseits und das Anschlusselement 55 andererseits erstrecken sich somit zu unterschiedlichen Seiten von dem Flächenelement 54.

Das Anschlusselement 55 weist einen Schaftabschnitt 550 auf, in dem eine Gewindebohrung 552 geformt ist. Ein Schraubelement 531 durchgreift einen Kabelschuh 530, an dem die zugeordnete Lastleitung 53A, 53B befestigt ist, und greift in die Gewindebohrung 552 ein, sodass der Kabelschuh 530 und darüber die Lastleitung 53A, 53B über eine

Schraubverbindung mit dem Anschlusselement 55 verbunden ist.

An einem dem Flächenelement 54 zugewandten Ende 551 greift das Anschlusselement 55 in eine Öffnung an dem Flächenelement 54 ein und ist zum Beispiel formschlüssig über eine

Nietverbindung an dem Flächenelement 54 festgelegt. Zusätzlich oder alternativ kann das

Anschlusselement 55 über eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine

Schweißverbindung, mit dem Flächenelement 54 verbunden sein.

Die Längsachsen L1, L2 sind jeweils senkrecht zu der Erstreckungsebene P1 des

Flächenelements 54 erstreckt. Die Längsachsen L1, L2 sind hierbei entlang einer quer zu den

Längsachsen L1, L2 gerichteten Richtung zu einander beabstandet, sodass der Steckkontakt 51A, 51B und das Anschlusselement 55 querversetzt mit dem Flächenelement 54 verbunden sind und somit räumlich entlang der Erstreckungsebene P1 zueinander beabstandet sind.

Die Kontaktbaugruppe weist eine Temperatursensorbaugruppe 56 auf, die zum Erfassen einer

Erwärmung an dem Steckkontakt 51A, 51B dient. Die Temperatursensorbaugruppe 56 weist eine Platine 560 auf, die sich flächig entlang einer Erstreckungsebene P2 erstreckt, die parallel zu der Erstreckungsebene P1 des Flächenelements 54 gerichtet ist. Die Platine 560 und das

Flächenelement 54 erstrecken sich somit parallel zueinander entlang paralleler Ebenen P1,

P2.

An einer dem Flächenelement 54 zugewandten Seite 563 trägt die Platine 560 ein

Temperatursensorelement 561, das zum Beispiel als sogenanntes SMD-Bauelement ausgestaltet ist und mit der Oberfläche der Platine 560 insbesondere über eine Lötverbindung verbunden ist. Das Temperatursensorelement 561 ist hierbei der ersten Seite 543 des

Flächenelements 54 zugewandt, von der der Steckkontakt 51A, 51B vorsteht.

In einem Zwischenraum zwischen der Platine 560 und dem Flächenelement 54 ist ein

Zwischenelement 562 aus einem elastischen Kunststoffmaterial, insbesondere einem

Silikonmaterial, angeordnet. Das Zwischenelement 562 ist vorzugsweise zwischen der Platine 560 und dem Flächenelement 54 verpresst, sodass das aus einem elastisch weichen

Kunststoffmaterial, insbesondere einem Silikonmaterial gefertigte Zwischenelement 562 das

Temperatursensorelement 561 einbettet, indem sich das Zwischenelement 562 dem

Temperatursensorelement 561 enganliegend anschmiegt.

Durch Verpressen ist das Zwischenelement 562 vorzugsweise zwischen der Platine 560 und dem Flächenelement 54 komprimiert. Eine durch das Verpressen bewirkte Kompressionsrate kann zum Beispiel zwischen 10 % und 40 % (bezogen auf das Volumen des

Zwischenelements 562 vor dem Verpressen) betragen.

Das Zwischenelement 562 ist zum Beispiel aus einem Silikonmaterial gefertigt und ist somit (hoch-) temperaturbeständig, mit einer Temperaturbeständigkeit vorzugsweise größer als 200 °C, vorzugsweise größer als 500 °C. Zudem kann das Zwischenelement 562 eine gute elektrische Isolation bei hoher Durchschlagfestigkeit bereitstellen.

Das Zwischenelement 562 weist beispielsweise die Form eines Silikonpads auf, das zur

Montage zwischen der Platine 560 und dem Flächenelement 54 angeordnet wird und zwischen der Platine 560 und dem Flächenelement 54 verpresst wird.

Das Zwischenelement 562 kann zum Beispiel aus einem üblichen Dichtungssilikon gefertigt sein.

In einer Ausgestaltung ist das Zwischenelement 562 aus einem wärmeleitenden

Silikonwerkstoff, zum Beispiel einem Silikonmaterial enthaltend einen keramischen Füllstoff wie zum Beispiel Aluminiumoxyd, Aluminiumnitrit oder Bornitrit gefertigt.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten

Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in anderer Weise verwirklichen.

Eine Kontaktbaugruppe der beschriebenen Art kann zum Beispiel Bestandteil eines

Steckverbinderteils in Form einer Ladebuchse auf Seiten eines Elektrofahrzeugs sein. Eine solche Kontaktbaugruppe kann aber auch Bestandteil eines Steckverbinderteils in Form eines

Ladesteckers an einem Ladekabel sein.

Bezugszeichenliste 1 Ladestation 2 Ladekabel 200, 201 Ende 3 Ladestecker 30 Gehäuse 300, 301 Steckabschnitt 31 Gegenkontaktelement 4 Fahrzeug 5 Ladebuchse 50 Gehäuse 500, 501 Steckabschnitt (Aufnahmebuchse) 502 Hintere Abdeckung 514, 51B Steckkontakt 510 Kontaktabschnitt 511 Ende 52 Kontaktelemente 53A, 53B Lastleitung 530 Kabelschuh 531 Schraubelement 54 Flächenelement 543, 544 Seite 55 Anschlusselement 550 Schaftabschnitt 551 Ende 552 Gewindebohrung 56 Temperatursensorbaugruppe 560 Platine 561 Temperatursensorelement 562 Zwischenelement 563 Seite

E Einsteckrichtung

L1, L2 Längsachse

P1,P2 Erstreckungsebene

Claims

Patentansprüche

1. Steckverbinderteil (5) für ein Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (4), mit einem Steckabschnitt (501) zum steckenden Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil (3), zumindest einem an dem Steckabschnitt (501) angeordneten Steckkontakt (51A, 51B) zum elektrischen Kontaktieren mit einem Gegenkontaktelement (31) des Gegensteckverbinderteils (3), einem mit dem zumindest einen Steckkontakt (51A, 51B) verbundenen, elektrisch leitfähigen Flächenelement (54), das flächig entlang einer ersten Erstreckungsebene (P1) erstreckt ist, und einer Temperatursensorbaugruppe (56), die eine Platine (560) und ein an der Platine (560) angeordnetes Temperatursensorelement (561) aufweist, zum Messen einer Erwärmung an dem zumindest einen Steckkontakt (51A, 51B), dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (560) flächig entlang einer zur ersten Erstreckungsebene (P1) parallelen, zweiten Erstreckungsebene (P2) erstreckt ist, wobei das Temperatursensorelement (561) an einer dem Flächenelement (54) zugewandten Seite (563) der Platine (560) angeordnet ist und zwischen der Platine (560) und dem Flächenelement (54) ein aus einem elastischen Kunststoffmaterial gefertigtes Zwischenelement (562) angeordnet ist.

2. Steckverbinderteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperatursensorelement (561) an dem Zwischenelement (562) angeordnet ist.

3. Steckverbinderteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (582) aus einem weichelastischen Material, insbesondere einem Gummimaterial oder einem Silikonmaterial, gefertigt ist.

4. Steckverbinderteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (562) aus einem elastischen Kunststoffmaterial enthaltend einen keramischen Füllstoff gefertigt ist.

5. Steckverbinderteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (562) ein wärmeleitendes Silikonpad ist.

6. Steckverbinderteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (562) zwischen der Platine (560) und dem Flächenelement (54) verpresst ist.

7. Steckverbinderteil (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Steckkontakt (51A, 51B) über eine Formschlussverbindung und/oder eine Stoffschlussverbindung (513) mit dem Flächenelement (54) verbunden ist.

8. Steckverbinderteil (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Steckkontakt (51A, 51B) einen Kontaktabschnitt (510) zum Herstellen einer elektrisch kontaktierenden Steckverbindung mit dem Gegenkontaktelement (31) aufweist.

9. Steckverbinderteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein mit dem Flächenelement (54) verbundenes Anschlusselement (55) zum Anschließen einer elektrischen Lastleitung (53A, 53B) an den zumindest einen Steckkontakt (51A, 51B).

10. Steckverbinderteil (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (55) einen Schaftabschnitt (550) zum Verbinden mit der elektrischen Lastleitung (53A, 53B) aufweist.

11. Steckverbinderteil (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt (550) eine Gewindebohrung (552) zum Herstellen einer Schraubverbindung zum Verbinden des Anschlusselements (55) mit der elektrischen Lastleitung (53A, 53B) aufweist.

12. Steckverbinderteil (5) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (55) über eine Formschlussverbindung und/oder eine Stoffschlussverbindung (513) mit dem Flächenelement (54) verbunden ist.

13. Steckverbinderteil (5) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Steckkontakt (51A, 51B) von einer ersten Seite (543) des Flächenelements (54) und das Anschlusselement (55) von einer der ersten Seite (543) abgewandten, zweiten Seite (544) des Flächenelements (54) vorsteht.

14. Steckverbinderteil (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Steckkontakt (51A, 51B) entlang einer senkrecht zu der ersten Erstreckungsebene (P1) gerichteten, ersten Längsachse (L1) zu dem Flächenelement (54) erstreckt ist und das Anschlusselement (55) entlang einer senkrecht zu der ersten Erstreckungsebene (P1) gerichteten, zweiten Längsachse (L1) zu dem Flächenelement (54) erstreckt ist.

15. Steckverbinderteil (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Steckkontakt (51A, 51B) und das Anschlusselement (55) entlang einer quer zur ersten Längsachse (L1) und zur zweiten Längsachse (L2) weisenden Richtung zueinander beabstandet sind.

16. Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (4), mit einem Steckverbinderteil (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche.

17. Ladesystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckverbinderteil (5) eine an dem Elektrofahrzeug (4) angeordnete Ladebuchse ist.