EP3427351A1 - Buchsenelement und steckelement für eine elektrische steckverbindung, elektrische steckverbindung und verfahren zum herstellen einer elektrischen steckverbindung - Google Patents

Buchsenelement und steckelement für eine elektrische steckverbindung, elektrische steckverbindung und verfahren zum herstellen einer elektrischen steckverbindung

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EP3427351A1
EP3427351A1 EP16813358.5A EP16813358A EP3427351A1 EP 3427351 A1 EP3427351 A1 EP 3427351A1 EP 16813358 A EP16813358 A EP 16813358A EP 3427351 A1 EP3427351 A1 EP 3427351A1
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EP
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plug
radio unit
socket
contact elements
electrical
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Benedikt STUIBER
Tobias Bernhard
Simeon SCHMID
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Unicorn Energy GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a socket element and a plug-in element for an electrical plug-in connection with at least two electrical contact elements for
  • the present invention relates to an electrical connector. Furthermore, the present invention also relates to a
  • the invention is based, regardless of the Bestromungsart a permanently reliable and the task
  • the invention solves the problem by a socket element with the features of claim 1. Thereafter, the distinguished Socket element by a radio unit for the transmission of radio signals for identification and / or
  • the radio unit cooperates with a controller for releasing the transmission of electrical energy via the contact elements controller, and a switching element for activating the radio unit, wherein the switching element is operable by mating the female member with a complementary plug-in element.
  • Socket element and a complementary plug-in element are initially de-energized.
  • a switching element is actuated, which serves to activate a radio unit.
  • the radio unit transmits radio signals to make an identification ⁇ and / or compatibility testing of female member and male member or the components connected thereto. In case of positive or authorized
  • Identification and / or compatibility is a controller with which the radio unit cooperates, the transmission of electrical energy via the contact elements free. Only then are the contact elements energized. This creates a contact sequence in which the formation of a
  • a plug-in element which is complementary to the socket element serves as a "mechanical key" for activating the plug-in element
  • Radio unit By deliberately switching on the radio unit, the energy consumption is reduced because no
  • the switching element during mating of the socket element with a complementary plug-in element can be actuated by the plug-in element.
  • the bushing element can not only on vehicles or
  • socket element Houses are used in any kind of self-sufficient island networks. Accordingly, the socket element
  • the female element is for transmission of
  • the socket element can be designed as a socket.
  • the contact elements may be designed as contact sockets, which in one for receiving a complementary
  • Plug element serving receptacle of the female element are arranged.
  • the radio unit is preferably arranged on a wall bounding the receptacle in the insertion direction, in particular integrated in the wall of the receptacle.
  • the contact sockets are suitable for fitting pick-up pins. Also more than two
  • a voltage of -120 volts to +120 volts preferably from +50 volts to +70 volts, more preferably applied by +60 volts.
  • another of the contact elements can be a voltage of 0 volts abutment, said contact element is no connection to the earth (no "ground”) -
  • the controller may be in the socket element itself, in a plug-in element complementary to the socket element, or in a terminal connected to a socket element or plug-in element (for example energy store, charger,
  • the controller of the radio unit is connected upstream, wherein the radio unit can be arranged together with switching element in the socket element.
  • the controller can as
  • the switching element may be positioned such that it is actuated only after the contact elements of the female element (e.g., contact sockets) are electrically connected to electrical contact elements of the male element (e.g., contact pins).
  • the switching element may be in a defined arrangement to the contact elements, so that the switching element only after making an electrical
  • the switching element By the switching element, a defined (insertion) position of a plug element in the socket element is detected.
  • the defined position may be an end position where the male element is fully inserted into the
  • Jack element is inserted. This is the
  • the switching element may be formed as an electronic switching element, in particular as a sensor element, or as a circuit closing a switch.
  • the switch may be formed as a mechanical switch or button, which is biased by a spring.
  • the switch as nachitder
  • the sensor element can be used as Hall probe (magnetic sensor), light barrier (optical sensor), or capacitor
  • the locking element may be formed as a U-shaped or V-shaped lock bracket.
  • Lock bracket can serve in blocking position to the rear handle a recess in the plug element.
  • an actuator in particular controlled by the controller, may be provided for actuating the locking element.
  • the locking element is selectively displaced between a release division and a blocking position.
  • Locking element coordinates to release the
  • the radio unit as
  • NFC unit near field radio unit
  • Near field radio unit has the advantage that it can also be communicated with a counterpart with passive near field radio unit (passive NFC tag).
  • the plug element can not only on vehicles or
  • the plug element is suitable for the transmission of direct current or alternating current.
  • the plug element can be designed as a plug.
  • the contact elements may be designed as contact pins, which are arranged on the plug and in the insertion direction
  • the radio unit are oriented.
  • the radio unit are oriented.
  • the radio unit are oriented.
  • the contact pins are for
  • the controller can in the plug itself, in a complementary plug element to the socket element or in an Plug element or socket element connected terminal (eg energy storage, charger, energy consumers) may be arranged. It is conceivable that the controller of the radio unit is connected upstream, wherein the radio unit can be arranged together with switching element in the plug-in element.
  • the controller can be designed as a microcontroller.
  • a switching element for activating the radio unit may be provided, wherein the switching element is actuated by mating of the plug element with a complementary socket element.
  • the switching element is actuated by mating of the plug element with a complementary socket element.
  • the switching element of the plug element can correspond constructively to the switching element of the socket element. In concrete, therefore, the switching element as electronic
  • Switching element in particular as a sensor element, or be designed as a circuit closing a switch (s.o.).
  • a locking element may be provided for locking the plug element to a complementary socket element.
  • the locking element can be designed as a lock plate, which on
  • Plug element arranged and for cooperation with a locking element of a socket element, such as a lock bracket, is suitable. This contributes to increasing the safety in handling the female member.
  • the radio unit of the radio unit of the radio unit
  • Plug element may be formed as preferably passive near field radio unit (NFC unit). This ensures the desired range of a radio signal transmission over just a few centimeters (Tamper Protection).
  • NFC unit passive near field radio unit
  • a passive near-field radio unit has the advantage that it can be fed by a near-field radio unit of the counterpart and does not need its own energy source.
  • the physical contact between the contact elements by plugging together having at least two contact elements
  • the switching element by
  • the measures described in connection with the socket element and the plug element can be used.
  • FIG. 3a, b in sectional views the socket element and the plug element of Fig.l in the assembled state (a) and during the mating (b); and 4 shows a schematic representation of a circuit diagram of the socket element and the plug element of Fig.1.
  • Fig. 1 shows a socket member 10 for an electrical connector and a plug-in element 12 for a
  • the female member 10 and the male member 12 form an electrical connector 14th
  • the female member 10 has a housing 10 'with a
  • the plug-in element 12 has a housing 12 'with a
  • the plug-in element 12 can with its insertion portion 13 can in the receptacle 11th
  • the female member 10 is formed as a socket 16 and can, for example, be mounted on a charging station or a wall.
  • the plug-in element 12 is designed as a plug 18 and can be plugged into the socket 16 due to its complementary design.
  • the female element 10 has two electrical
  • Contact elements 20 for transmitting electrical energy which are designed as contact sockets 22.
  • Jacket sleeves 23 surround the contact sockets 22.
  • the socket element 10 has a radio unit 24 which serves for the transmission of radio signals for identification verification and / or compatibility testing (see FIG.
  • the radio unit 24 acts with a release of the
  • Energy storage or charger is assigned and possibly forms part of the energy source 28 (see Fig.4).
  • Contact bushes 20 are electrically connected in the embodiment with the energy storage 28.
  • the socket element 10 has a switching element 30 for activating the radio unit 24, wherein the switching element 30 can be actuated by mating the socket element 10 with a complementary plug element 12, by the plug element 12 (see FIG.
  • the switching element 30 is positioned such that it is only actuated after the contact elements 20 of the socket element 10 are electrically connected to electrical contact elements 32 of the plug element 12 (see FIG.
  • the switching element 30 is in the present
  • Embodiment designed as a switch or button 34 and biased by a spring (not shown).
  • the switching element 30 is arranged in the receptacle 11, on or in the receptacle 11 in the insertion direction limiting wall 35. In not shown
  • the switching element 30 also as
  • Sensor element e.g., Hall probe, photocell or
  • Capacitor may be formed.
  • the female member 10 also has a
  • Locking element 36 is designed as a lock bracket 38 (see Fig. 3a).
  • the female member 10 also has an actuator for
  • the actuator is relocatable.
  • the actuator is controlled by the controller 26.
  • the radio unit 24 is preferably active
  • Nahfeldfunkmaschine 40 (NFC unit) formed (see.
  • the radio unit 24 is arranged in, on or behind the wall 11 delimiting the receptacle 11 in the insertion direction (see FIG.
  • the plug-in element 12 has at least two electrical
  • Contact elements 32 for transmitting electrical energy which are designed as contact pins 42.
  • the plug-in element 12 has a radio unit 44 for transmitting radio signals for identification verification and / or
  • the radio unit 44 cooperates with a controller 26 which serves to enable the transmission of electrical energy via the contact elements 32.
  • the controller 26 in the present embodiment is associated with a power source 28 (e.g., energy storage or charger) and may be part of the power source 28.
  • the plug-in element 12 may further comprise a switching element 46 for activating the radio unit 44, wherein the
  • Switching element 46 can be actuated by mating the plug-in element 12 with a complementary socket element 10, wherein the switching element during mating through the socket element 10 is actuated (not shown).
  • the switching element 46 is formed in the present embodiment as a switch or button 47 and biased by a spring (not shown).
  • the plug element 12 also has a locking element 48 for locking the plug element 12 to a
  • Locking element 48 is designed as a lock plate 50 (see Fig.3).
  • the locking element 48 has on each leg a recess 51 which is engaged behind in the blocking position by the locking element 36 (lock bracket 38).
  • the locking element 36 projects in sections from the insertion portion 13 of the
  • the radio unit 44 of the plug element 12 is designed as a passive near-field radio unit 52 (NFC unit) (cf.
  • the radio unit 24 of the socket member 10 the radio unit 44 of the plug element 12 to provide energy.
  • the radio unit 44 is frontally in the
  • Plug element 12 is integrated, in the insertion section 13th
  • Plug-in connection for the transmission of electrical energy proceeds as follows:
  • a switching element 30 is actuated, the one for identification verification and / or compatibility test serving radio unit 24 is activated.
  • the actuation of the switching element 30 is effected by the plug-in element 12, wherein the switching element 30 as a switch or button 34th
  • the plug element 12 may be formed and can be actuated by the insertion portion 13 of the plug element 12.
  • the radio unit 24 cooperates with a controller 26, which controls the transmission of electrical energy over the
  • the switching element 30 is by mating the female member 10 with the
  • Plug element 12 is actuated, by the plug element 12th

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Ein Buchsenelement (10), insbesondere eine Steckdose (16), für eine elektrische Steckverbindung (14), mit mindestens zwei elektrischen Kontaktelementen (20) zur Übertragung elektrischer Energie, ist im Hinblick darauf, unabhängig von der Bestromungsart eine dauerhaft zuverlässige und elektrisch sichere Verbindung zu ermöglichen, ausgestattet mit einer Funkeinheit zur Übertragung von Funksignalen zur Identifikations- und/oder Kompatibilitätsprüfung, wobei die Funkeinheit mit einem zur Freigabe der Übertragung elektrischer Energie über die Kontaktelemente (20) dienenden Controller zusammenwirkt, und mit einem Schaltelement zum Aktivieren der Funkeinheit, wobei das Schaltelement durch Zusammenstecken des Buchsenelements (10) mit einem komplementären Steckelement (12) betätigbar ist. Eine Steckelement (10), eine elektrische Steckverbindung (14) sowie ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung (14) sind angegeben.

Description

Buchsenelement und Steckelement für eine
elektrische Steckverbindung, elektrische Steckverbindung und Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Buchsenelement sowie ein Steckelement für eine elektrische Steckverbindung mit mindestens zwei elektrischen Kontaktelementen zur
Übertragung elektrischer Energie. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Steckverbindung. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung zur Übertragung elektrischer Energie.
Aus dem Stand der Technik sind elektrische Buchsenelemente und Steckelemente in Form von Schutzkontaktsteckdosen und Schutzkontaktsteckern bekannt. Beim Zusammenstecken von Schutzkontaktsteckdose und Schutzkontaktstecker wird eine Kontaktsequenz durchlaufen, da zunächst der Schutzleiter und erst danach Nullleiter und Phase angeschlossen werden. Zudem sind aus dem Stand der Technik im Handel erhältliche Autoladestecker mit der Bezeichnung "Typ 2" bekannt, deren Kontaktierung auf Grund unterschiedlicher Kontaktelemente und Signalpins ebenfalls in einer Kontaktsequenz erfolgt, so dass Kontaktelemente unterschiedlicher Polarität
zeitversetzt verbunden werden, um einen Lichtbogen beim Zusammenstecken oder Auseinanderziehen zu vermeiden.
Allerdings ist dabei von Nachteil, dass an Signalpins - und damit an freiliegenden Kontakten -Spannung anliegt. Signalpins korrodieren bei Verwendung im Außenbereich schnell, da diese dünn sind und keine Reinigung durch einen starken anliegenden Strom stattfindet. Durch Verschmutzung und Korrosion kann es daher zur Brückenbildung zwischen den Signalpins kommen. Dies ist mit der Gefahr von
Kurzschlüssen verbunden, so dass eine Funktion auf Dauer nicht gewährleistet ist. Würde man die Signalpins durch eine drahtlose Signalübertragung ersetzen, könnten eine Paarung von Stecker und Steckdose und damit das Anliegen einer Spannung an den Kontaktelementen bereits erfolgen, bevor die Kontaktelemente physikalischen Kontakt
miteinander haben. Damit besteht die Gefahr eines
Lichtbogens und eines Stromschlags für den Anwender. Ein hinreichend sicherer Einsatz solcher Stecker und Steckdosen ist auf Dauer nicht gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unabhängig von der Bestromungsart eine dauerhaft zuverlässige und
elektrisch sichere Verbindung zu ermöglichen.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Buchsenelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach zeichnet sich das Buchsenelement aus durch eine Funkeinheit zur Übertragung von Funksignalen zur Identifikations- und/oder
Kompatibilitätsprüfung, wobei die Funkeinheit mit einem zur Freigabe der Übertragung elektrischer Energie über die Kontaktelemente dienenden Controller zusammenwirkt, und ein Schaltelement zum Aktivieren der Funkeinheit, wobei das Schaltelement durch Zusammenstecken des Buchsenelements mit einem komplementären Steckelement betätigbar ist.
Eine derartige Ausgestaltung des Buchsenelements hat den Vorteil, dass eine elektrisch sichere Verbindung
herstellbar ist. Dies beruht darauf, dass das
Buchsenelement und ein komplementäres Steckelement zunächst unbestromt sind. Durch Zusammenstecken von Buchsenelement und komplementärem Steckelement wird ein Schaltelement betätigt, das zum Aktivieren einer Funkeinheit dient. Die Funkeinheit sendet Funksignale, um eine Identifikations¬ und/oder Kompatibilitätsprüfung von Buchsenelement und Steckelement bzw. der daran angeschlossenen Komponenten vorzunehmen. Bei positiver oder autorisierter
Identifikation und/oder Kompatibilität gibt ein Controller, mit dem die Funkeinheit zusammenwirkt, die Übertragung elektrischer Energie über die Kontaktelemente frei. Erst dann sind die Kontaktelemente bestromt. Dadurch ist eine Kontaktsequenz geschaffen, bei der die Bildung eines
Lichtbogens vermieden wird und Kontaktelemente im
freiliegenden Zustand unbestromt sind. Hierdurch ist die Sicherheit bei der Handhabung des Buchsenelements und
Steckelements durch einen Benutzer erheblich optimiert, insbesondere dann, wenn die vorherrschende Bestromungsart Gleichstrom ist. Indem die Funkeinheit erst beim
Zusammenstecken von Steckelement und Buchsenelement
aktiviert wird, ist ein unerwünschtes Auslesen oder
Manipulieren des Buchsenelements bei nicht eingestecktem Steckelement verhindert. Mit anderen Worten dient ein bezogen auf das Buchsenelement komplementäres Steckelement als "mechanischer Schlüssel" zur Aktivierung der
Funkeinheit. Durch das gezielte Einschalten der Funkeinheit ist zudem der Energieverbrauch reduziert, da kein
permanentes Pollen (Anwesenheitsprüfung eines Gegenübers) erfolgt .
Es ist denkbar, dass das Schaltelement beim Zusammenstecken des Buchsenelements mit einem komplementären Steckelement durch das Steckelement betätigbar ist.
Das Buchsenelement kann nicht nur bei Fahrzeugen oder
Häusern sondern bei jeglicher Art von autarken Inselnetzen zum Einsatz kommen. Demnach kann das Buchsenelement
ortsfest an einer Ladesäule oder einer Hauswand montiert sein. Das Buchsenelement ist zur Übertragung von
Gleichstrom oder Wechselstrom geeignet.
Das Buchsenelement kann als Steckdose ausgebildet sein. Die Kontaktelemente können als Kontaktbuchsen ausgeführt sein, die in einer zur Aufnahme eines komplementären
Steckelements dienenden Aufnahme des Buchsenelements angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Funkeinheit an einer die Aufnahme in Einsteckrichtung begrenzenden Wandung angeordnet, insbesondere in die Wandung der Aufnahme integriert. Die Kontaktbuchsen sind zur passenden Aufnahme von Kontaktstiften geeignet. Auch mehr als zwei
Kontaktelemente sind denkbar.
An einem der Kontaktelemente kann eine Spannung von -120 Volt bis +120 Volt, vorzugsweise von +50 Volt bis +70 Volt, weiter vorzugsweise von +60 Volt anliegen. An einem
weiteren der Kontaktelemente kann eine Spannung von 0 Volt anliegen, wobei dieses Kontaktelement keine Verbindung zur Erde darstellt (kein "Ground")- Die Kontaktelemente
und/oder deren Leitungen sind vorzugsweise doppelt
galvanisch isoliert. Auf einen Schutzleiter kann verzichtet werden .
Der Controller kann im Buchsenelement selbst, in einem mit dem Buchsenelement komplementären Steckelement oder in einem an Buchsenelement oder Steckelement angeschlossenen Endgerät (z.B. Energiespeicher, Ladegerät,
Energieverbraucher) angeordnet sein. Dabei ist denkbar, dass der Controller der Funkeinheit vorgeschaltet ist, wobei die Funkeinheit nebst Schaltelement im Buchsenelement angeordnet sein kann. Der Controller kann als
MikroController ausgebildet sein.
Das Schaltelement kann derart positioniert sein, dass dieses insbesondere erst dann betätigt wird, nachdem die Kontaktelemente des Buchsenelements (z.B. Kontaktbuchsen) mit elektrischen Kontaktelementen des Steckelements (z.B. Kontaktstiften) elektrisch verbunden sind. Mit anderen Worten kann sich das Schaltelement in einer definierten Anordnung zu den Kontaktelementen befinden, so dass das Schaltelement erst nach Herstellen eines elektrischen
Kontaktes an den Kontaktelementen betätigt wird. Durch das Schaltelement wird eine definierte (Einsteck- ) Position eines Steckelements im Buchsenelement erfasst. Bei der definierten Position kann es sich um eine Endposition handeln, bei der das Steckelement vollständig in das
Buchsenelement eingesteckt ist. Hierdurch ist die
Sicherheit bei der Handhabung des Buchsenelements
begünstigt, da eine Freigabe der Energieübertragung erst bei Erreichen einer definierten (Einsteck- ) Position
erfolgt . Im Konkreten kann das Schaltelement als elektronisches Schaltelement, insbesondere als Sensorelement, oder als ein einen Stromkreis schließender Schalter ausgebildet sein. Der Schalter kann als mechanischer Schalter oder Taster ausgebildet sein, der durch eine Feder vorgespannt ist. Weiter kann der Schalter als nachführender
Kontakt/Kontaktbrücke (elektrischer Schalter) ausgebildet sein. Damit ist jeweils eine konstruktiv einfache Lösung der Erfassung einer definierten Position geschaffen. Das Sensorelement kann als Hallsonde (magnetischer Sensor) , Lichtschranke (optischer Sensor) , oder Kondensator
(kapazitiver Sensor) ausgeführt sein. Hiermit ist bei der Erfassung einer (Einsteck-) Position eine genauere Auflösung ermöglicht .
In vorteilhafter Weise kann ein Verriegelungselement zur Verriegelung eines Steckelements am Buchsenelement
vorgesehen sein. Damit lässt sich ein Steckelement am
Buchsenelement festlegen, wodurch die Sicherheit abermals erhöht ist. Das Verriegelungselement kann als U-förmiger oder V-förmiger Schlossbügel ausgebildet sein. Der
Schlossbügel kann in Blockierstellung zum Hintergriff einer Ausnehmung im Steckelement dienen.
Zweckmäßigerweise kann ein, insbesondere von dem Controller gesteuerter, Aktor zur Betätigung des Verriegelungselements vorgesehen sein. Damit ist das Verriegelungselement gezielt zwischen einer Freigabesteilung und einer Blockierstellung verlagerbar. Die Betätigung des Aktors durch den Controller hat den Vorteil, dass die Betätigung des
Verriegelungselements koordiniert zur Freigabe der
Energieübertragung erfolgen kann. Dabei ist denkbar, dass die Energieübertragung erst dann beginnt, wenn das Verriegelungselement die Blockierstellung erreicht hat. Hiermit wird die Sicherheit abermals erhöht.
In vorteilhafter Weise kann die Funkeinheit als
vorzugsweise aktive Nahfeldfunkeinheit (NFC-Einheit ) ausgebildet sein. Dies stellt die gewünschte Reichweite einer Funksignalübertragung über nur wenige Zentimeter sicher (Manipulationssicherheit) . Eine aktive
Nahfeldfunkeinheit hat den Vorteil, dass damit auch mit einem Gegenüber mit passiver Nahfeldfunkeinheit (passiver NFC-Tag) kommuniziert werden kann.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein
Steckelement mit den Merkmalen des nebengeordneten
Anspruchs gelöst. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich der Vorteile und der erfinderischen Tätigkeit auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Das Steckelement kann nicht nur bei Fahrzeugen oder
Häusern, sondern bei jeglicher Art von autarken Inselnetzen zum Einsatz kommen. Das Steckelement ist zur Übertragung von Gleichstrom oder Wechselstrom geeignet.
Das Steckelement kann als Stecker ausgebildet sein. Die Kontaktelemente können als Kontaktstifte ausgeführt sein, die am Stecker angeordnet und in Einsteckrichtung
orientiert sind. Vorzugsweise ist die Funkeinheit
stirnseitig am Stecker angeordnet, insbesondere stirnseitig in den Stecker integriert. Die Kontaktstifte sind zum
Einstecken in Kontaktbuchsen geeignet. Auch mehr als zwei Kontaktelemente sind denkbar.
Der Controller kann im Steckelement selbst, in einem zum Steckelement komplementären Buchsenelement oder in einem an Steckelement oder Buchsenelement angeschlossenen Endgerät (z.B. Energiespeicher, Ladegerät, Energieverbraucher) angeordnet sein. Dabei ist denkbar, dass der Controller der Funkeinheit vorgeschaltet ist, wobei die Funkeinheit nebst Schaltelement im Steckelement angeordnet sein kann. Der Controller kann als MikroController ausgebildet sein.
Hinsichtlich der möglichen, an den Kontaktelementen
anliegenden Spannungen wird, da diese auch auf das
Steckelement zutreffen, auf die Ausführungen im
Zusammenhang mit Anspruch 1 verwiesen.
Zweckmäßigerweise kann ein Schaltelement zum Aktivieren der Funkeinheit vorgesehen sein, wobei das Schaltelement durch Zusammenstecken des Steckelements mit einem komplementären Buchsenelement betätigbar ist. Hiermit kann, unabhängig davon, ob am Buchsenelement ein Schaltelement vorhanden ist, ein Aktivieren der Funkeinheit des Steckelements gezielt bei Betätigung des Schaltelements erfolgen. Dabei ist denkbar, dass das Schaltelement beim Zusammenstecken des Steckelements mit dem komplementären Buchsenelement durch das Buchsenelement betätigbar ist.
Das Schaltelement des Steckelements kann dem Schaltelement des Buchsenelements konstruktiv entsprechen. Im Konkreten kann das Schaltelement daher als elektronisches
Schaltelement, insbesondere als Sensorelement, oder als ein einen Stromkreis schließender Schalter ausgebildet sein (s.o.) .
In vorteilhafter Weise kann ein Verriegelungselement zur Verriegelung des Steckelements an einem komplementären Buchsenelement vorgesehen sein. Das Verriegelungselement kann als Schlossblech ausgebildet sein, welches am
Steckelement angeordnet und zum Zusammenwirken mit einem Verriegelungselement eines Buchsenelements, beispielsweise einem Schlossbügel, geeignet ist. Dies trägt zur Erhöhung der Sicherheit bei der Handhabung des Buchsenelements bei.
In vorteilhafter Weise kann die Funkeinheit des
Steckelements als vorzugsweise passive Nahfeldfunkeinheit (NFC-Einheit ) ausgebildet sein. Dies stellt die gewünschte Reichweite einer Funksignalübertragung über nur wenige Zentimeter sicher (Manipulationssicherheit) . Eine passive Nahfeldfunkeinheit hat den Vorteil, dass diese durch eine Nahfeldfunkeinheit des Gegenübers gespeist werden kann und keine eigene Energiequelle benötigt.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine
elektrische Steckverbindung mit den Merkmalen des weiter nebengeordneten Anspruchs gelöst. Hinsichtlich der Vorteile sowie der erfinderischen Tätigkeit wird auf die
Ausführungen zu Anspruch 1 verwiesen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Steckverbindung zur Übertragung elektrischer Leistung mit den Merkmalen des weiter nebengeordneten Anspruchs gelöst. Hinsichtlich der Vorteile sowie der erfinderischen Tätigkeit wird auf die Ausführungen zu Anspruch 1 verwiesen.
In vorteilhafter Weise kann der physikalische Kontakt zwischen den Kontaktelementen durch Zusammenstecken eines mindestens zwei Kontaktelemente aufweisenden
Buchsenelements mit einem komplementären, mindestens zwei Kontaktelemente aufweisenden Steckelements erfolgen. Dies erfolgt durch den Anwender, und zwar durch Einstecken des Steckelements in das Buchsenelement.
Zweckmäßigerweise kann das Schaltelement durch
Zusammenstecken des Buchsenelements mit dem Steckelement betätigt werden. Dabei ist denkbar, dass das Schaltelement beim Zusammenstecken durch das Steckelement betätigt wird. Hiermit erfolgt eine Aktivierung der Funkeinheit und eine eventuelle Freigabe der Energieübertragung erst nach einem Zusammenstecken von Steckelement und Buchsenelement. Dies erhöht die Sicherheit für den Anwender.
Zur weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können die im Zusammenhang mit dem Buchsenelement und dem Steckelement beschriebenen Maßnahmen dienen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, wobei gleiche Elemente teilweise nur einmal mit Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
Fig.l in einer isometrischen Ansicht ein
Ausführungsbeispiel eines Buchsenelements und eines Steckelements;
Fig.2a, b in einer Vordersicht und einer geschnittenen
Ansicht (abgeknickter Schnitt) das Buchsenelement und das Steckelement aus Fig.l in
zusammengestecktem Zustand;
Fig.3a, b in geschnittenen Ansichten das Buchsenelement und das Steckelement aus Fig.l in zusammengestecktem Zustand (a) und während des Zusammensteckens (b) ; und Fig.4 in einer schematischen Darstellung ein Schaltbild des Buchsenelements und des Steckelements aus Fig.1.
Fig. 1 zeigt ein Buchsenelement 10 für eine elektrische Steckverbindung sowie ein Steckelement 12 für eine
elektrische Steckverbindung. Das Buchsenelement 10 und das Steckelement 12 bilden eine elektrische Steckverbindung 14.
Das Buchsenelement 10 weist ein Gehäuse 10' mit einer
Aufnahme 11 für ein korrespondierendes Steckelement 12 auf. Das Steckelement 12 weist ein Gehäuse 12 ' mit einem
Einsteckabschnitt 13 auf. Das Steckelement 12 kann mit seinem Einsteckabschnitt 13 kann in die Aufnahme 11
eingesteckt werden.
Das Buchsenelement 10 ist als Steckdose 16 ausgebildet und kann bspw. an einer Ladesäule oder einer Wand montiert werden. Das Steckelement 12 ist als Stecker 18 ausgeführt und kann auf Grund seiner komplementären Ausgestaltung in die Steckdose 16 eingesteckt werden.
Das Buchsenelement 10 weist zwei elektrische
Kontaktelemente 20 zur Übertragung elektrischer Energie auf, die als Kontaktbuchsen 22 ausgebildet sind. Die
Kontaktbuchsen 22 sind in der Aufnahme 11 angeordnet.
Mantelhülsen 23 umgeben die Kontaktbuchsen 22. Zudem weist das Buchsenelement 10 eine Funkeinheit 24 auf, die zur Übertragung von Funksignalen zur Identifikationsprüfung und/oder Kompatibilitätsprüfung dient (vgl. Fig.2).
Die Funkeinheit 24 wirkt mit einem zur Freigabe der
Übertragung elektrischer Energie über die Kontaktelemente 20 dienenden Controller 26 zusammen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Energiequelle 28 (z.B.
Energiespeicher oder Ladegerät) zugeordnet ist und ggf. ein Teil der Energiequelle 28 bildet (vgl. Fig.4) . Die
Kontaktbuchsen 20 sind im Ausführungsbeispiel elektrisch mit dem Energiespeicher 28 verbunden.
Zudem weist das Buchsenelement 10 ein Schaltelement 30 zum Aktivieren der Funkeinheit 24 auf, wobei das Schaltelement 30 durch Zusammenstecken des Buchsenelements 10 mit einem komplementären Steckelement 12 betätigbar ist, und zwar durch das Steckelement 12 (vgl. Fig.3) .
Das Schaltelement 30 ist derart positioniert, dass dieses erst dann betätigt wird, nachdem die Kontaktelemente 20 des Buchsenelements 10 mit elektrischen Kontaktelementen 32 des Steckelements 12 elektrisch verbunden sind (vgl. Fig.3). Das Schaltelement 30 ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel als Schalter oder Taster 34 ausgebildet und durch eine Feder vorgespannt (nicht dargestellt) . Das Schaltelement 30 ist in der Aufnahme 11 angeordnet, und zwar an oder in der die Aufnahme 11 in Einsteckrichtung begrenzenden Wandung 35. Bei nicht dargestellten
Ausführungsformen kann das Schaltelement 30 auch als
Sensorelement (z.B. Hallsonde, Lichtschranke oder
Kondensator) ausgebildet sein.
Das Buchsenelement 10 verfügt zudem über ein
Verriegelungselement 36 zur Verriegelung eines
Steckelements 12 am Buchsenelement 10. Das
Verriegelungselement 36 ist als Schlossbügel 38 ausgeführt (vgl . Fig .3a) .
Das Buchsenelement 10 weist zudem einen Aktor zur
Betätigung des Verriegelungselements 36 auf (nicht dargestellt) , mit dem das Verriegelungselement 36 zwischen einer Freigabestellung und einer Blockierstellung
verlagerbar ist. Der Aktor ist durch den Controller 26 gesteuert .
Die Funkeinheit 24 ist als vorzugsweise aktive
Nahfeldfunkeinheit 40 (NFC-Einheit ) ausgebildet (vgl.
Fig.4) . Die Funkeinheit 24 ist in, an oder hinter der die Aufnahme 11 in Einsteckrichtung begrenzenden Wandung 35 angeordnet (vgl. Fig.3).
Das Steckelement 12 weist mindestens zwei elektrische
Kontaktelemente 32 zur Übertragung elektrischer Energie auf, die als Kontaktstifte 42 ausgebildet sind. Zudem weist das Steckelement 12 eine Funkeinheit 44 zur Übertragung von Funksignalen zur Identifikationsprüfung und/oder
Kompatibilitätsprüfung auf.
Die Funkeinheit 44 wirkt mit einem Controller 26 zusammen, der zur Freigabe der Übertragung elektrischer Energie über die Kontaktelemente 32 dient. Der Controller 26 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Energiequelle 28 (z.B. Energiespeicher oder Ladegerät) zugeordnet und bildet ggf. einen Teil der Energiequelle 28.
Das Steckelement 12 kann ferner ein Schaltelement 46 zum Aktivieren der Funkeinheit 44 aufweisen, wobei das
Schaltelement 46 durch Zusammenstecken des Steckelements 12 mit einem komplementären Buchsenelement 10 betätigbar ist, wobei das Schaltelement beim Zusammenstecken durch das Buchsenelement 10 betätigbar ist (nicht dargestellt) . Das Schaltelement 46 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schalter oder Taster 47 ausgebildet und durch eine Feder vorgespannt (nicht dargestellt) . Das Steckelement 12 weist außerdem ein Verriegelungselement 48 zur Verriegelung des Steckelements 12 an einem
komplementären Buchsenelement 10 auf. Das
Verriegelungselement 48 ist als Schlossblech 50 ausgeführt (vgl. Fig.3) . Das Verriegelungselement 48 weist an jedem Schenkel eine Ausnehmung 51 auf, die in Blockierstellung durch das Verriegelungselement 36 (Schlossbügel 38) hintergriffen wird. Das Verriegelungselement 36 ragt abschnittsweise aus dem Einsteckabschnitt 13 des
Steckelements 12 heraus.
Die Funkeinheit 44 des Steckelements 12 ist als passive Nahfeldfunkeinheit 52 (NFC-Einheit ) ausgebildet (vgl.
Fig.4) . Somit kann die Funkeinheit 24 des Buchsenelements 10 die Funkeinheit 44 des Steckelements 12 mit Energie versorgen. Die Funkeinheit 44 ist stirnseitig in das
Steckelement 12 integriert, und zwar im Einsteckabschnitt 13.
Das Verfahren zum Herstellen einer elektrischen
Steckverbindung zur Übertragung elektrischer Energie läuft wie folgt ab:
Zunächst wird zwischen den zur Übertragung elektrischer Energie dienenden Kontaktelementen 20, 32 ein
physikalischer Kontakt hergestellt. Dies erfolgt durch Zusammenstecken des mindestens 2 Kontaktelemente 20 aufweisenden Buchsenelements 10 mit einem komplementären, mindestens zwei Kontaktelemente 44 aufweisenden
Steckelements 12.
Danach wird ein Schaltelement 30 betätigt, das eine zur Identifikationsprüfung und/oder Kompatibilitätsprüfung dienende Funkeinheit 24 aktiviert. Die Betätigung des Schaltelements 30 erfolgt durch das Steckelement 12, wobei das Schaltelement 30 als Schalter oder Taster 34
ausgebildet sein kann und durch den Einsteckabschnitt 13 des Steckelements 12 betätigt werden kann.
Die Funkeinheit 24 wirkt mit einem Controller 26 zusammen, der die Übertragung elektrischer Energie über die
Kontaktelemente 20, 32 freigibt. Das Schaltelement 30 wird durch Zusammenstecken des Buchsenelements 10 mit dem
Steckelement 12 betätigt, und zwar durch das Steckelement 12.

Claims

Patentansprüche
1. Buchsenelement (10), insbesondere Steckdose (16), für eine elektrische Steckverbindung (14), mit mindestens zwei elektrischen Kontaktelementen (20) zur
Übertragung elektrischer Energie, einer Funkeinheit (24) zur Übertragung von Funksignalen (25) zur
Identifikations- und/oder Kompatibilitätsprüfung, wobei die Funkeinheit (24) mit einem zur Freigabe der Übertragung elektrischer Energie über die
Kontaktelemente (20) dienenden Controller (26)
zusammenwirkt, und mit einem Schaltelement (30) zum Aktivieren der Funkeinheit (24), wobei das
Schaltelement (30) durch Zusammenstecken des
Buchsenelements (10) mit einem komplementären
Steckelement (12) betätigbar ist.
2. Buchsenelement (10) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Schaltelement (30) derart positioniert ist, dass dieses betätigt wird, nachdem die Kontaktelemente (20) des Buchsenelements (10) mit elektrischen Kontaktelementen (32) des Steckelements (12) elektrisch verbunden sind.
3. Buchsenelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (30) als elektronisches Schaltelement, insbesondere als
Sensorelement, oder als Schalter (34) ausgebildet ist.
4. Buchsenelement (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch ein
Verriegelungselement (36) , insbesondere einen
Schlossbügel (38), zur Verriegelung eines
Steckelements (12) am Buchsenelement (10). Buchsenelement (10) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen, insbesondere von dem Controller (26) gesteuerten, Aktor zur Betätigung des
Verriegelungselements (36) .
Buchsenelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Funkeinheit (24) als, vorzugsweise aktive,
Nahfeldfunkeinheit (40) ausgebildet ist.
Steckelement (12), insbesondere Stecker (18), für eine elektronische Steckverbindung (14), mit mindestens zwei elektrischen Kontaktelementen (32) zur
Übertragung elektrischer Energie und einer Funkeinheit (44) zur Übertragung von Funksignalen (25) zur
Identifikations- und/oder Kompatibilitätsprüfung, wobei die Funkeinheit (44) mit einem zur Freigabe der Übertragung elektrischer Energie über die
Kontaktelemente (32) dienenden Controller (26) zusammenwirkt .
Steckelement (12) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Schaltelement (46) zum Aktivieren der
Funkeinheit (44), wobei das Schaltelement (46) durch Zusammenstecken des Steckelements (12) mit einem komplementären Buchsenelement (10) betätigbar ist.
Steckelement () nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch ein Verriegelungselement (48), insbesondere ein Schlossblech (50), zur Verriegelung des Steckelements (12) an einem komplementären Buchsenelement (10).
Steckelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkeinheit (44) als, vorzugsweise passive, Nahfeldfunkeinheit (52)
ausgebildet ist.
11. Elektrische Steckverbindung (14) mit einem Buchsenelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Steckelement (12) nach einem der Ansprüche 7 bis 10.
12. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen
Steckverbindung (14) zur Übertragung elektrischer Energie, wobei zwischen den zur Übertragung
elektrischer Energie dienenden Kontaktelementen (20, 32) ein physikalischer Kontakt hergestellt wird, wonach ein Schaltelement (30) betätigt wird, das eine zur Identifikations- und/oder Kompatibilitätsprüfung dienende Funkeinheit (24) aktiviert, und wobei die Funkeinheit (24) mit einem Controller (26)
zusammenwirkt, der die Übertragung elektrischer
Energie über die Kontaktelemente (20, 32) freigibt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der physikalische Kontakt zwischen den
Kontaktelementen (20, 32) durch Zusammenstecken eines mindestens zwei Kontaktelemente (20) aufweisenden Buchsenelements (10) mit einem komplementären, mindestens zwei Kontaktelemente (44) aufweisenden Steckelements (12) erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (30) durch Zusammenstecken des Buchsenelements (10) mit dem Steckelement (12) betätigt wird.
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