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WO2016177598A1 - Plug connector part comprising a temperature-dependent switching device - Google Patents

Plug connector part comprising a temperature-dependent switching device Download PDF

Info

Publication number
WO2016177598A1
WO2016177598A1 PCT/EP2016/059212 EP2016059212W WO2016177598A1 WO 2016177598 A1 WO2016177598 A1 WO 2016177598A1 EP 2016059212 W EP2016059212 W EP 2016059212W WO 2016177598 A1 WO2016177598 A1 WO 2016177598A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connector part
charging
switching device
contact element
signal
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/059212
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Rose
Original Assignee
Phoenix Contact E-Mobility Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact E-Mobility Gmbh filed Critical Phoenix Contact E-Mobility Gmbh
Publication of WO2016177598A1 publication Critical patent/WO2016177598A1/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/713Structural association with built-in electrical component with built-in switch the switch being a safety switch
    • H01R13/7137Structural association with built-in electrical component with built-in switch the switch being a safety switch with thermal interrupter
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/665Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
    • H01R13/6683Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit with built-in sensor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a connector part for connection to a mating connector part according to the preamble of claim 1.
  • a connector part for connecting to a mating connector part comprises at least one electric power contact element for transmitting a useful current between the connector part and the mating connector part, a signal contact element for transmitting a control signal between the connector part and the mating connector part, and a signal line connected to the signal contact element.
  • Such a connector part can in particular be used on a charging device for transmitting a charging current.
  • the connector part can be designed, in particular, as a charging plug or charging socket for charging an electric motor-driven motor vehicle (also referred to as an electric vehicle).
  • Charging plugs and charging sockets for charging electric vehicles are to be designed so that large charging currents can be transmitted. Because the thermal power dissipation increases quadratically with the charging current, at least such charging plugs and charging sockets transmitting a charging current in the form of a direct current, it is necessary to provide a temperature monitor to detect overheating on components of the charging plug or the charging socket early and possibly a modification the charging current or even a shutdown of the charging device to effect.
  • a temperature sensor is arranged on an insulating body approximately in the middle between contact elements of the contact plug. It can be detected via the temperature sensor whether there is excessive heating somewhere on the contact elements, in order to possibly switch off the charging process.
  • US Pat. No. 8,325,454 B2 discloses a plug in which individual contacts are assigned thermistors which are connected in parallel with one another and, when a threshold temperature is exceeded, turn on a thyristor in order to switch off a current flow through the contacts in this way.
  • the contact resistance between the power contact elements and the associated contact elements of the mating connector part should be as low as possible. If the contact resistance is low, the risk of an (inadmissible) temperature increase at the power contact elements is low. For example, a permissible temperature increase may be limited to 50 Kelvin.
  • a temperature monitoring using temperature sensors is prescribed in DC charging systems.
  • AC charging systems ie for charging systems in which charging takes place by means of a charging current in the form of an alternating current, such regulations do not currently exist.
  • alternating current formed charging currents are generally smaller than charging currents in the form of direct current.
  • Object of the present invention is to provide a connector part, in which a temperature control for influencing a charging current can be made in a simple manner, without that connected to the connector part, higher-level systems would have to be elaborately modified. This object is achieved by an article having the features of claim 1.
  • the connector part has a switching device which is designed to electrically disconnect the at least one signal contact element as a function of a heating occurring at the connector part from the signal line.
  • the present invention is based on the idea to use a temperature-dependent switching device, but not (directly) on the Power contact elements acts, but changed a switching state on the signal contact element.
  • the switching device is temperature-dependent and switches as a function of a heating occurring at the connector part, for example one of the electrical power contact elements. In this case, the switching device switches from a state in which the signal contact element is connected to the assigned signal line into a disconnecting state in which the signal contact element is disconnected from the signal line.
  • the switching device does not act directly on the one or more power contact elements, the switching device need not be designed to transmit large currents either.
  • About the signal contact element flow only in their amount low signaling currents.
  • a switching device for switching such currents is available inexpensively and can be simple. The switching of the signal contact element makes an evaluation possible, which can then lead to influencing, in particular for reducing or switching off the charging current.
  • the connector part is designed, for example, as a charging connector of a charging cable
  • a suitable control device can be provided, for example, at a charging station or a vehicle, which recognizes that the electrical connection via the signal contact element is interrupted in order then to switch off the charging current and thus interrupt a charging process.
  • the connector part can be realized for example as a charging connector on a charging cable or as a charging socket, for example, on a vehicle or at a charging station. In principle, however, another use outside of a charging system is conceivable and possible.
  • a status signal by switching the signal contact element as a function of an occurring heating, which can be evaluated in order to influence a current flow via the power contact elements, in particular to switch it off.
  • a switching device that can be used for this purpose is available at low cost. Further, elaborate modifications to the connector part or the overall parent system are not required.
  • An evaluation of the switching state of the signal contact element can in a simple, software-controlled manner be performed in an already existing control unit of the entire system, for example in a charging station or a vehicle.
  • the switching device may in particular be designed to disconnect the signal contact element from the signal line when a predetermined threshold temperature at the switching device is exceeded.
  • the switching device can for example be arranged directly in the region of the power contact elements in order to receive a temperature increase at the power contact elements.
  • the switching device is embedded in an insulating body, on which the power contact elements are arranged.
  • the switching device is thermally coupled to the power contact elements via thermally conductive elements, such as metallic traces of a printed circuit board.
  • Such a connector part can be used in particular in a system in which a useful current is transmitted in the form of an alternating current.
  • the connector part can be used on a charging cable, which is to transmit a charging current in the form of a direct current from a charging station to a vehicle.
  • the switching device can be designed as a reversibly switchable device, ie as a switching device that can be switched between different states back and forth.
  • the switching device it is also conceivable and possible for the switching device to be designed as an irreversibly switchable device in which switching for disconnecting the signal contact element from the signal line is thus possible, but not switching back from the disconnecting state to a connecting state.
  • the switching device may be formed for example by a bimetallic switch.
  • a bimetallic strip in the form of a composite of two metals with different coefficients of thermal expansion is temperature-dependent bendable. When the temperature increases, the bimetallic strip changes its shape and in this way can interrupt an electrical connection between the signal line and the signal contact element.
  • the switching device can also be realized by an electronic switching device, so an electronic module with a temperature sensor and its own evaluation for switching. With a temperature increase, a switch can then be activated in order to electrically separate the signal contact element from the signal line.
  • the switching device can also be realized by a thermal fuse.
  • a thermal fuse is in particular irreversibly switchable by, for example, in a connecting state, a contact bridge electrically connects line sections to one another and is electrically connected to these line sections via fusible link connections. When the temperature increases, the solder melts and the contact bridge is separated from the line sections, so that an electrical connection between the signal contact element and the signal line is electrically separated.
  • thermal fuses other security elements can be used, which work with bimetals, PTC thermistors or with a low-melting metal.
  • the switching device may also be formed by a temperature switch with liquid.
  • the liquid may be in a hermetically sealed vessel. When the temperature rises, the liquid evaporates, so that a so-called pressure cell is actuated and switches a switching contact over it.
  • a connector part may in particular be part of a charging cable for charging an electric vehicle.
  • the power contact elements in this case are connected to line conductors for transmitting a (large) charging current.
  • the signal contact element is connected to a signal line of the charging cable and is used for transmitting a signaling signal.
  • Such a charging cable for example, each have a connector part at two ends, which can be inserted on the one hand in a mating connector part of a charging station and on the other hand in a mating connector part of a vehicle.
  • Each of these connector parts may have a switching device of the type described above, and it is also conceivable and possible that only one of the connector parts comprises such a switching device.
  • a control device is advantageously provided, which is for example part of the mating connector part or a higher-level system, whose part is the mating connector part.
  • the mating connector part can be arranged for example on the side of a charging station or a vehicle.
  • control device may be part of the charging station or the vehicle, for example.
  • the control device serves to switch off a charging current flowing via the one or more power contact elements when the signal contact element is separated from the signal line by means of the switching device.
  • the control device thus serves to evaluate a switching state of the signal contact element and, depending on this, optionally to switch off a charging current which flows via the power contact elements.
  • Whether the signal contact element is electrically connected to the signal line can be evaluated by the control device in a simple manner. For example, it may be provided that a signal in the form of a square-wave voltage is transmitted via the signal line from a charging station to a vehicle, which indicates which charging power is available. If the control device determines that the square-wave signal is not present on the side of the vehicle, this indicates that the connection between the signal contact element and the signal line within the connector part has been disconnected.
  • the input impedance can be picked up at the signal contact element. If an open circuit is detected on the signal contact element, this likewise indicates the electrical separation of the signal contact element from the signal line.
  • Figure 1 is a schematic view of an electric vehicle with a charging device connected thereto.
  • Fig. 2A is a perspective view of a connector part with a
  • FIG. 2B is a front view of the connector part of FIG. 2A;
  • FIG. 3 is a schematic view of a charging cable with connector parts arranged thereon; and
  • FIG. 4 is a schematic view of a connector part of the charging cable in FIG.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a vehicle 1 in the form of an electric motor driven vehicle (hereinafter referred to as electric vehicle).
  • the electric vehicle 1 has electrically rechargeable batteries, via which an electric motor for moving the vehicle 1 can be electrically supplied.
  • the vehicle 1 can be connected to a charging station 2 via a charging cable 3.
  • the charging cable 3 can be inserted with a connector part 4 at one end in an associated charging socket 10 of the vehicle 1 and is at its other end with a suitable charging socket 20 to the charging station 2 in electrical connection. Charging currents with comparatively high current intensity are transmitted to the vehicle 1 via the charging cable 3.
  • FIG. 2A and 2B An embodiment of a connector part 4 in the form of a charging connector, Figs. 2A and 2B.
  • the connector part 4 comprises a housing 40 with a plug-in portion 401, which can be brought into engagement with the associated charging socket 10 on the vehicle 1 (see FIG. 1). Longitudinally extending contact elements 42A-42G protrude into the plug-in section 401 along a plug-in direction E, which are arranged on a bottom 400 of the housing 40 and can be plugged into the plug-in direction E in a manner known per se with associated contact pins of the charging socket 10.
  • the contact elements 42B-42E arranged along a semicircle around the central contact element 42A serve as so-called power contacts for transmitting the (large) charging currents. Accordingly, overheating may occur, in particular, at these contact elements 42B-42E, if, for example, the resistance increases locally due to, for example, a material defect or a defect, and thus a large amount of thermal power is released locally.
  • the contact elements 42B-42D may serve as outer conductor contacts (also referred to as "LT,” L2 “and” L3 "), while the contact element 42D may be referred to as neutral (also referred to as the letter” N ") and the centrally arranged contact element 42A serve as a protective contact (also referred to as "PE").
  • These power contact elements 42A-42E are used to transmit a charging current in the form of a single- or multi-phase, for example, three-phase alternating current having an effective value of, for example, between 50 and 100 amperes and a voltage of, for example, between 400 and 600 volts.
  • the additional contact elements 42F, 42G serve the signaling.
  • contact element 42F represents a signal contact element (also referred to as a “control pilot”, in short “CP”), via which signaling information can be transmitted.
  • the contact element 42G serves as a so-called proximity contact (also referred to as a “proximity pilot”, in short “PP”).
  • a square-wave voltage can be transmitted via the signal contact element 42F, by means of which information about a maximum available charging power can be transmitted from the side of the charging station 2 to the vehicle 1.
  • the charging station 2 can impress a 1 kHz square-wave voltage, which can be received on the side of the vehicle 1, for example via a resistor, via a 1 k ⁇ resistor between the signal contact element 42F and the protective contact-providing power contact element 42A.
  • Information about the maximum available power on the side of the charging station 2 can be transmitted by means of pulse width modulation via this square-wave voltage.
  • the proximity contact 42G can detect the presence of a connector part 4A, 4B on an associated mating connector part 10, 20 on the side of the charging station 2 or of the vehicle 1.
  • the connector parts 4A, 4B are part of the charging cable 3.
  • the power contact elements 42A-42E via line wires 43A-43E connected to each other.
  • the signal contact elements 42F of the connector parts 4A, 4B are connected to each other via a signal line 43F
  • the Proximity contacts 42G of the connector parts 4A, 4B are connected to each other via a line conductor 43G.
  • the signal contact elements 42F of the connector parts 4A, 4B are each assigned temperature-dependent switching devices 44, via which the signal contact elements 42F the signal line 43F are connected.
  • the temperature-dependent switching device 44 may be configured for example by a bimetal switch, an electronic switch (using a suitable temperature sensor) or a thermal fuse or the like. If a temperature is detected at the temperature-dependent switching device 44 which is above a temperature threshold, then the switching device 44 switches and in this way disconnects the associated signal contact element 42F from the signal line 43F. The electrical connection between the signal contact elements 42f of the connector parts 4A, 4B is canceled in this way. The electrical disconnection of the connection between the signal contact elements 42F can be detected on the side of the charging station 2 or of the vehicle 1. By way of example, the impedance at a signal contact element 42F can be picked up at the connector part 4B assigned to the charging station 2 or at the connector part 4A assigned to the vehicle 1. Or it can be detected on the side of the vehicle 1 that a square-wave voltage impressed by the charging station 2 is not received on the side of the vehicle 1.
  • a control device 5 may be provided, as shown schematically in Fig. 4. By means of the control device 5 it can be evaluated whether the electrical connection between the signal contact element 42F and the signal line 43F has been interrupted by means of the switching device 44.
  • the control device 5 can initiate suitable countermeasures and, in particular, switch off a charging current flowing via the power contact elements 42A-42E, so that a (further) temperature increase at the connector part 4A, 4B is ruled out.
  • the switching device 44 may be thermally coupled to the power contact elements 42A-42E by having thermally well conductive elements conducting heat from the power contact elements 42A-42E to the switching device 44, or the switching device 44 disposed in close spatial relationship with power contact elements 42A-42E.
  • the switching device 44 may be formed by a low-cost component, which only has to be designed for switching low currents. In particular, no large current flows through the signal line 43F during operation, so that the switching device 44 can be of simple construction.
  • the charging currents via the power contact elements 42A-42E are thus not directly influenced and switched off, but indirectly, by a control device 5, a switching state on the signal contact element 42F of the connector part 4A, 4B is evaluated and switched based on information derived from the charging current, especially switched off, is.
  • a control device 5 is already present, for example, on the side of the charging station 2 or the vehicle 1, so that no costly conversion in the system is required for this purpose.
  • the charging socket 10 on the side of the vehicle 1 and / or the charging socket 20 on the side of the charging station 2 may have a switching device 44 of the type described above. This is e.g. makes sense if the control device 5 on the side of the vehicle 1 or a control device on the side of the charging station 2 are not designed for the evaluation of a temperature sensor (because this example, does not have enough sensor inputs).
  • a connector part of the type described here is not necessarily limited to use on charging systems, in particular for charging electric vehicles, but can also be used in other applications.
  • the mating face of the connector part can be configured as desired and comprises at least one power contact element and a signal contact element. It is conceivable and possible that the connector part comprises, for example, power contact elements for transmitting an alternating current and also power contact elements for transmitting a direct current.
  • One or more signal contact elements may be provided, wherein a temperature monitoring of the type described on one or more signal contact elements can be made.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

A plug connector part (4A, 4B) for connection to a mating plug connector part (10, 20) comprises at least one electrical power contact element (42A-42E) for transmitting a useful current between the plug connector part (4A, 4B) and the mating plug connector part (10, 20), a signal contact element (42F) for transmitting a control signal between the plug connector part (4A, 4B) and the mating plug connector part (10, 20), and a signal line (43F) which is connected to the signal contact element (42F). A switching device (44) is also provided, said switching device being designed to electrically disconnect the at least one signal contact element (42F) from the signal line (43F) depending on heating which occurs at the plug connector part (4A, 4B).

Description

Steckverbinderteil mit einer temperaturabhängigen Schalteinrichtung  Connector part with a temperature-dependent switching device
Die Erfindung betrifft ein Steckverbinderteil zum Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a connector part for connection to a mating connector part according to the preamble of claim 1.
Ein Steckverbinderteil zum Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil umfasst mindestens ein elektrisches Leistungskontaktelement zum Übertragen eines Nutzstroms zwischen dem Steckverbinderteil und dem Gegensteckverbinderteil, ein Signalkontaktelement zum Übertragen eines Steuerungssignals zwischen dem Steckverbinderteil und dem Gegensteckverbinderteil und eine mit dem Signalkontaktelement verbundene Signalleitung. A connector part for connecting to a mating connector part comprises at least one electric power contact element for transmitting a useful current between the connector part and the mating connector part, a signal contact element for transmitting a control signal between the connector part and the mating connector part, and a signal line connected to the signal contact element.
Ein solches Steckverbinderteil kann insbesondere an einer Ladeeinrichtung zum Übertragen eines Ladestroms zum Einsatz kommen. Das Steckverbinderteil kann insbesondere als Ladestecker oder Ladebuchse zum Laden eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (bezeichnet auch als Elektrofahrzeug) ausgebildet sein. Such a connector part can in particular be used on a charging device for transmitting a charging current. The connector part can be designed, in particular, as a charging plug or charging socket for charging an electric motor-driven motor vehicle (also referred to as an electric vehicle).
Ladestecker und Ladebuchsen zum Laden von Elektrofahrzeugen sind so auszulegen, dass große Ladeströme übertragen werden können. Weil die thermische Verlustleistung quadratisch mit dem Ladestrom wächst, ist bei zumindest solchen Ladesteckern und Ladebuchsen, die einen Ladestrom in Form eines Gleichstroms übertragen, erforderlich, eine Temperaturüberwachung bereitzustellen, um eine Überhitzung an Bauteilen des Ladesteckers oder der Ladebuchse frühzeitig zu erkennen und gegebenenfalls eine Modifizierung des Ladestroms oder gar eine Abschaltung der Ladeeinrichtung zu bewirken. Charging plugs and charging sockets for charging electric vehicles are to be designed so that large charging currents can be transmitted. Because the thermal power dissipation increases quadratically with the charging current, at least such charging plugs and charging sockets transmitting a charging current in the form of a direct current, it is necessary to provide a temperature monitor to detect overheating on components of the charging plug or the charging socket early and possibly a modification the charging current or even a shutdown of the charging device to effect.
Bei einem beispielsweise aus der EP 2 605 339 A1 bekannten Ladestecker ist ein Temperatursensor an einem Isolierkörper in etwa mittig zwischen Kontaktelementen des Kontaktsteckers angeordnet. Über den Temperatursensor kann erkannt werden, ob irgendwo an den Kontaktelementen es zu einer übermäßigen Erhitzung kommt, um gegebenenfalls ein Abschalten des Ladevorgangs zu bewirken. In a charging plug known, for example, from EP 2 605 339 A1, a temperature sensor is arranged on an insulating body approximately in the middle between contact elements of the contact plug. It can be detected via the temperature sensor whether there is excessive heating somewhere on the contact elements, in order to possibly switch off the charging process.
Aus der US 8,325,454 B2 ist ein Stecker bekannt, bei dem einzelnen Kontakten Thermistoren zugeordnet sind, die parallel miteinander verschaltet sind und bei Überschreiten einer Schwelltemperatur einen Thyristor leitend schalten, um auf diese Weise einen Stromfluss durch die Kontakte abzuschalten. Generell soll bei einem Steckverbinderteil, beispielsweise einem Ladestecker oder einer Ladebuchse, der Übergangswiderstand zwischen den Leistungskontaktelementen und den zugeordneten Kontaktelementen des Gegensteckverbinderteils möglichst gering sein. Ist der Übergangswiderstand gering, ist die Gefahr, dass es an den Leistungskontaktelementen zu einer (unzulässigen) Temperaturerhöhung kommt, gering. Beispielsweise kann eine zulässige Temperaturerhöhung auf 50 Kelvin beschränkt sein. US Pat. No. 8,325,454 B2 discloses a plug in which individual contacts are assigned thermistors which are connected in parallel with one another and, when a threshold temperature is exceeded, turn on a thyristor in order to switch off a current flow through the contacts in this way. In general, in a connector part, for example a charging plug or a charging socket, the contact resistance between the power contact elements and the associated contact elements of the mating connector part should be as low as possible. If the contact resistance is low, the risk of an (inadmissible) temperature increase at the power contact elements is low. For example, a permissible temperature increase may be limited to 50 Kelvin.
Insbesondere im Fall von Verschmutzungen oder Beschädigungen an den Leistungskontaktelementen kann es jedoch zu einer Vergrößerung des Übergangswiderstands und damit einhergehend einer unzulässigen Temperaturerhöhung im Bereich der Leistungskontakte kommen. Um für diesen Fall das Risiko von Beschädigungen an dem Steckverbinderteil zu reduzieren, ist bei Gleichstromladesystemen eine Temperaturüberwachung unter Verwendung von Temperatursensoren vorgeschrieben. Für Wechselstromladesysteme, also für Ladesysteme, bei denen ein Laden durch einen Ladestrom in Form eines Wechselstroms erfolgt, bestehen solche Vorschriften hingegen derzeit nicht. Als Wechselstrom ausgebildete Ladeströme sind generell kleiner als Ladeströme in Form von Gleichstrom. However, in particular in the case of dirt or damage to the power contact elements, it can lead to an increase in the contact resistance and, consequently, an impermissible temperature increase in the region of the power contacts. In order to reduce the risk of damage to the connector part in this case, a temperature monitoring using temperature sensors is prescribed in DC charging systems. For AC charging systems, ie for charging systems in which charging takes place by means of a charging current in the form of an alternating current, such regulations do not currently exist. As alternating current formed charging currents are generally smaller than charging currents in the form of direct current.
Wünschenswert kann jedoch sein, auch bei Wechselstromladesystemen eine Temperaturüberwachung vorzusehen. Dies kann jedoch insbesondere bei Ladekabeln schwierig sein, weil in einem Ladekabel Steuerleitungen nicht ohne weiteres vorgesehen werden können, weil dies eine aufwändige Anpassung des Ladesystems (inklusive der Ladestation und der Schaltkreise im Fahrzeug) erfordern würde. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steckverbinderteil bereitzustellen, bei dem in einfacher Weise eine Temperaturüberwachung zur Beeinflussung eines Ladestroms vorgenommen werden kann, ohne dass mit dem Steckverbinderteil verbundene, übergeordnete Systeme aufwändig modifiziert werden müssten. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. However, it may be desirable to provide a temperature monitoring even with AC charging systems. However, this can be particularly difficult with charging cables, because in a charging cable control lines can not be readily provided, because this would require a complex adaptation of the charging system (including the charging station and the circuits in the vehicle). Object of the present invention is to provide a connector part, in which a temperature control for influencing a charging current can be made in a simple manner, without that connected to the connector part, higher-level systems would have to be elaborately modified. This object is achieved by an article having the features of claim 1.
Demnach weist das Steckverbinderteil eine Schalteinrichtung auf, die ausgebildet ist, das mindestens eine Signalkontaktelement in Abhängigkeit von einer an dem Steckverbinderteil auftretenden Erwärmung von der Signalleitung elektrisch zu trennen. Accordingly, the connector part has a switching device which is designed to electrically disconnect the at least one signal contact element as a function of a heating occurring at the connector part from the signal line.
Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine temperaturabhängige Schalteinrichtung zu verwenden, die jedoch nicht (unmittelbar) auf die Leistungskontaktelemente einwirkt, sondern einen Schaltzustand an dem Signalkontaktelement verändert. Die Schalteinrichtung ist temperaturabhängig und schaltet in Abhängigkeit von einer an dem Steckverbinderteil, beispielsweise einem der elektrischen Leistungskontaktelemente auftretenden Erwärmung. Die Schalteinrichtung schaltet hierbei von einem Zustand, in dem das Signalkontaktelement mit der zugeordneten Signalleitung verbunden ist, in einen trennenden Zustand, in dem das Signalkontaktelement von der Signalleitung getrennt ist. The present invention is based on the idea to use a temperature-dependent switching device, but not (directly) on the Power contact elements acts, but changed a switching state on the signal contact element. The switching device is temperature-dependent and switches as a function of a heating occurring at the connector part, for example one of the electrical power contact elements. In this case, the switching device switches from a state in which the signal contact element is connected to the assigned signal line into a disconnecting state in which the signal contact element is disconnected from the signal line.
Weil die Schalteinrichtung nicht direkt auf das eine oder die mehreren Leistungskontaktelemente einwirkt, muss die Schalteinrichtung auch nicht zum Übertragen großer Ströme ausgelegt sein. Über das Signalkontaktelement fließen lediglich in ihrem Betrag geringe Signalisierungsströme. Eine Schalteinrichtung zum Schalten solcher Ströme ist kostengünstig erhältlich und kann einfach aufgebaut sein. Das Schalten des Signalkontaktelements macht eine Auswertung möglich, die sodann zur Beeinflussung, insbesondere zur Reduzierung oder zum Abschalten des Ladestroms führen kann. Ist das Steckverbinderteil beispielsweise als Ladestecker eines Ladekabels ausgebildet, so kann eine geeignete Steuereinrichtung beispielsweise an einer Ladestation oder einem Fahrzeug vorgesehen sein, die erkennt, dass die elektrische Verbindung über das Signalkontaktelement unterbrochen ist, um sodann den Ladestrom abzuschalten und somit einen Ladevorgang zu unterbrechen. Because the switching device does not act directly on the one or more power contact elements, the switching device need not be designed to transmit large currents either. About the signal contact element flow only in their amount low signaling currents. A switching device for switching such currents is available inexpensively and can be simple. The switching of the signal contact element makes an evaluation possible, which can then lead to influencing, in particular for reducing or switching off the charging current. If the connector part is designed, for example, as a charging connector of a charging cable, a suitable control device can be provided, for example, at a charging station or a vehicle, which recognizes that the electrical connection via the signal contact element is interrupted in order then to switch off the charging current and thus interrupt a charging process.
Das Steckverbinderteil kann beispielsweise als Ladestecker an einem Ladekabel oder auch als Ladebuchse beispielsweise an einem Fahrzeug oder an einer Ladestation verwirklicht sein. Grundsätzlich ist aber auch eine andere Verwendung außerhalb eines Ladesystems denkbar und möglich. The connector part can be realized for example as a charging connector on a charging cable or as a charging socket, for example, on a vehicle or at a charging station. In principle, however, another use outside of a charging system is conceivable and possible.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit vorgesehen, durch Schalten des Signalkontaktelements in Abhängigkeit von einer auftretenden Erwärmung ein Zustandssignal zu generieren, das ausgewertet werden kann, um einen Stromfluss über die Leistungskontaktelemente zu beeinflussen, insbesondere abzuschalten. For the purposes of the present invention, it is thus provided to generate a status signal by switching the signal contact element as a function of an occurring heating, which can be evaluated in order to influence a current flow via the power contact elements, in particular to switch it off.
Eine Schalteinrichtung, die zu diesem Zwecke verwendet werden kann, ist kostengünstig verfügbar. Weitere, aufwändige Modifikationen am Steckverbinderteil oder am übergeordneten Gesamtsystem sind nicht erforderlich. Eine Auswertung vom Schaltzustand des Signalkontaktelements kann in einfacher, softwaregesteuerter Weise in einem ohnehin vorhandenen Steuergerät des Gesamtsystems, beispielsweise in einer Ladestation oder einem Fahrzeug, vorgenommen werden. A switching device that can be used for this purpose is available at low cost. Further, elaborate modifications to the connector part or the overall parent system are not required. An evaluation of the switching state of the signal contact element can in a simple, software-controlled manner be performed in an already existing control unit of the entire system, for example in a charging station or a vehicle.
Die Schalteinrichtung kann insbesondere ausgebildet sein, bei Überschreiten einer vorbestimmten Schwelltemperatur an der Schalteinrichtung das Signalkontaktelement von der Signalleitung zu trennen. Die Schalteinrichtung kann beispielsweise unmittelbar im Bereich der Leistungskontaktelemente angeordnet sein, um eine Temperaturerhöhung an den Leistungskontaktelementen aufzunehmen. Beispielsweise ist denkbar, dass die Schalteinrichtung in einen Isolierkörper eingebettet ist, an dem auch die Leistungskontaktelemente angeordnet sind. Denkbar ist zudem auch, dass die Schalteinrichtung über thermisch leitende Elemente, beispielsweise metallische Leiterbahnen einer Leiterplatte, thermisch mit den Leistungskontaktelementen gekoppelt ist. Ein derartiges Steckverbinderteil kann insbesondere in einem System verwendet werden, bei dem ein Nutzstrom in Form eines Wechselstroms übertragen wird. Beispielsweise kann das Steckverbinderteil an einem Ladekabel zum Einsatz kommen, das einen Ladestrom in Form eines Gleichstroms von einer Ladestation hin zu einem Fahrzeug übertragen soll. The switching device may in particular be designed to disconnect the signal contact element from the signal line when a predetermined threshold temperature at the switching device is exceeded. The switching device can for example be arranged directly in the region of the power contact elements in order to receive a temperature increase at the power contact elements. For example, it is conceivable that the switching device is embedded in an insulating body, on which the power contact elements are arranged. It is also conceivable that the switching device is thermally coupled to the power contact elements via thermally conductive elements, such as metallic traces of a printed circuit board. Such a connector part can be used in particular in a system in which a useful current is transmitted in the form of an alternating current. For example, the connector part can be used on a charging cable, which is to transmit a charging current in the form of a direct current from a charging station to a vehicle.
Unterschiedliche Ausgestaltungen einer Schalteinrichtung sind denkbar und möglich. Beispielsweise kann die Schalteinrichtung als reversibel schaltbare Einrichtung ausgebildet sein, also als Schalteinrichtung, die zwischen unterschiedlichen Zuständen hin und her geschaltet werden kann. Denkbar und möglich ist jedoch auch, dass die Schalteinrichtung als irreversibel schaltbare Einrichtung ausgestaltet ist, bei der somit ein Schalten zum Trennen des Signalkontaktelements von der Signalleitung möglich ist, nicht jedoch ein Zurückschalten von dem trennenden Zustand in einen verbindenden Zustand. Different embodiments of a switching device are conceivable and possible. For example, the switching device can be designed as a reversibly switchable device, ie as a switching device that can be switched between different states back and forth. However, it is also conceivable and possible for the switching device to be designed as an irreversibly switchable device in which switching for disconnecting the signal contact element from the signal line is thus possible, but not switching back from the disconnecting state to a connecting state.
In einer konkreten Ausgestaltung kann die Schalteinrichtung beispielsweise durch einen Bimetallschalter ausgebildet sein. Bei einem solchen Bimetallschalter ist ein Bimetallstreifen in Form eines Verbunds aus zwei Metallen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizient temperaturabhängig verbiegbar. Bei einer Temperaturerhöhung ändert der Bimetallstreifen seine Form und kann auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Signalleitung und dem Signalkontaktelement unterbrechen. In anderer Ausgestaltung kann die Schalteinrichtung auch durch eine elektronische Schalteinrichtung, also eine Elektronikbaugruppe mit einem Temperatursensor und einer eigenen Auswerteelektronik zum Schalten verwirklicht sein. Bei einer Temperaturerhöhung kann dann ein Schalter angesteuert werden, um das Signalkontaktelement elektrisch von der Signalleitung zu trennen. In a specific embodiment, the switching device may be formed for example by a bimetallic switch. In such a bimetal switch, a bimetallic strip in the form of a composite of two metals with different coefficients of thermal expansion is temperature-dependent bendable. When the temperature increases, the bimetallic strip changes its shape and in this way can interrupt an electrical connection between the signal line and the signal contact element. In another embodiment, the switching device can also be realized by an electronic switching device, so an electronic module with a temperature sensor and its own evaluation for switching. With a temperature increase, a switch can then be activated in order to electrically separate the signal contact element from the signal line.
In wiederum anderer Ausgestaltung kann die Schalteinrichtung auch durch eine Thermosicherung verwirklicht sein. Eine solche Thermosicherung ist insbesondere irreversibel schaltbar, indem in einem verbindenden Zustand beispielsweise eine Kontaktbrücke Leitungsabschnitte elektrisch miteinander verbindet und dazu mit diesen Leitungsabschnitten über Schmelzlotverbindungen elektrisch verbunden ist. Bei einer Temperaturerhöhung schmilzt das Lot auf und die Kontaktbrücke wird von den Leitungsabschnitten getrennt, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Signalkontaktelement und der Signalleitung elektrisch getrennt ist. In yet another embodiment, the switching device can also be realized by a thermal fuse. Such a thermal fuse is in particular irreversibly switchable by, for example, in a connecting state, a contact bridge electrically connects line sections to one another and is electrically connected to these line sections via fusible link connections. When the temperature increases, the solder melts and the contact bridge is separated from the line sections, so that an electrical connection between the signal contact element and the signal line is electrically separated.
Als Thermosicherungen können auch andere Sicherungselemente zum Einsatz kommen, die mit Bimetallen, Kaltleitern oder mit einem niedrig schmelzenden Metall arbeiten. As thermal fuses other security elements can be used, which work with bimetals, PTC thermistors or with a low-melting metal.
In wiederum anderer Ausgestaltung kann die Schalteinrichtung auch durch einen Temperaturschalter mit Flüssigkeit ausgebildet sein. Beispielsweise kann sich die Flüssigkeit hierbei in einem hermetisch dichten Gefäß befinden. Bei einer Temperaturerhöhung verdampft die Flüssigkeit, so dass eine so genannte Druckdose betätigt wird und darüber einen Schaltkontakt schaltet. Ein solches Steckverbinderteil kann insbesondere Bestandteil eines Ladekabels zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs sein. Die Leistungskontaktelemente sind in diesem Fall mit Leitungsadern zum Übertragen von einem (großen) Ladestrom verbunden. Das Signalkontaktelement hingegen ist mit einer Signalleitung des Ladekabels verbunden und dient zum Übertragen von einem Signalisierungssignal. Ein solches Ladekabel kann beispielsweise an zwei Enden je ein Steckverbinderteil aufweisen, die einerseits in ein Gegensteckverbinderteil einer Ladestation und andererseits in ein Gegensteckverbinderteil eines Fahrzeugs eingesteckt werden können. Jedes dieser Steckverbinderteile kann eine Schalteinrichtung der vorangehend beschriebenen Art aufweisen, wobei auch denkbar und möglich ist, dass nur eines der Steckverbinderteile eine solche Schalteinrichtung umfasst. Bei einer Anordnung eines Steckverbinderteils und eines Gegensteckverbinderteils ist vorteilhafterweise eine Steuereinrichtung vorgesehen, die beispielsweise Bestandteil des Gegensteckverbinderteils oder eines übergeordneten Systems ist, dessen Bestandteil das Gegensteckverbinderteil ist. Das Gegensteckverbinderteil kann beispielsweise aufseiten einer Ladestation oder eines Fahrzeugs angeordnet sein. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung beispielsweise Bestandteil der Ladestation oder des Fahrzeugs sein. Die Steuereinrichtung dient dazu, einen über das eine oder die mehreren Leistungskontaktelemente fließenden Ladestrom abzuschalten, wenn das Signalkontaktelement mittels der Schalteinrichtung von der Signalleitung getrennt ist. Die Steuereinrichtung dient somit dazu, einen Schaltzustand des Signalkontaktelements auszuwerten und in Abhängigkeit davon gegebenenfalls eine Abschaltung eines Ladestroms, der über die Leistungskontaktelemente fließt, zu bewirken. In yet another embodiment, the switching device may also be formed by a temperature switch with liquid. For example, the liquid may be in a hermetically sealed vessel. When the temperature rises, the liquid evaporates, so that a so-called pressure cell is actuated and switches a switching contact over it. Such a connector part may in particular be part of a charging cable for charging an electric vehicle. The power contact elements in this case are connected to line conductors for transmitting a (large) charging current. The signal contact element, however, is connected to a signal line of the charging cable and is used for transmitting a signaling signal. Such a charging cable, for example, each have a connector part at two ends, which can be inserted on the one hand in a mating connector part of a charging station and on the other hand in a mating connector part of a vehicle. Each of these connector parts may have a switching device of the type described above, and it is also conceivable and possible that only one of the connector parts comprises such a switching device. In an arrangement of a connector part and a mating connector part, a control device is advantageously provided, which is for example part of the mating connector part or a higher-level system, whose part is the mating connector part. The mating connector part can be arranged for example on the side of a charging station or a vehicle. In this case, the control device may be part of the charging station or the vehicle, for example. The control device serves to switch off a charging current flowing via the one or more power contact elements when the signal contact element is separated from the signal line by means of the switching device. The control device thus serves to evaluate a switching state of the signal contact element and, depending on this, optionally to switch off a charging current which flows via the power contact elements.
Ob das Signalkontaktelement mit der Signalleitung elektrisch verbunden ist, kann durch die Steuereinrichtung in einfacher Weise ausgewertet werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass über die Signalleitung von einer Ladestation hin zu einem Fahrzeug ein Signal in Form einer Rechteckspannung übertragen wird, das anzeigt, welche Ladeleistung zur Verfügung steht. Stellt die Steuereinrichtung fest, dass das Rechtecksignal aufseiten des Fahrzeugs nicht anliegt, so zeigt dies an, dass die Verbindung zwischen dem Signalkontaktelement und der Signalleitung innerhalb des Steckverbinderteils getrennt worden ist. Whether the signal contact element is electrically connected to the signal line can be evaluated by the control device in a simple manner. For example, it may be provided that a signal in the form of a square-wave voltage is transmitted via the signal line from a charging station to a vehicle, which indicates which charging power is available. If the control device determines that the square-wave signal is not present on the side of the vehicle, this indicates that the connection between the signal contact element and the signal line within the connector part has been disconnected.
Selbstverständlich sind auch andere, einfachere Auswertungen möglich. So kann beispielsweise die Eingangsimpedanz an dem Signalkontaktelement aufgenommen werden. Wird an dem Signalkontaktelement ein offener Kreis festgestellt, zeigt dies ebenfalls die elektrische Trennung des Signalkontaktelements von der Signalleitung an. Of course, other, easier evaluations are possible. For example, the input impedance can be picked up at the signal contact element. If an open circuit is detected on the signal contact element, this likewise indicates the electrical separation of the signal contact element from the signal line.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: The idea underlying the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Show it:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs mit einer daran angeschlossenen Ladeeinrichtung; Figure 1 is a schematic view of an electric vehicle with a charging device connected thereto.
Fig. 2A eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinderteils mit einer Fig. 2A is a perspective view of a connector part with a
Temperatursensoreinrichtung;  Temperature sensor means;
Fig. 2B eine Frontalansicht des Steckverbinderteils gemäß Fig. 2A; Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Ladekabels mit daran angeordneten Steckverbinderteilen; und Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Steckverbinderteils des Ladekabels im FIG. 2B is a front view of the connector part of FIG. 2A; FIG. 3 is a schematic view of a charging cable with connector parts arranged thereon; and FIG. 4 is a schematic view of a connector part of the charging cable in FIG
Zusammenwirken mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil.  Cooperation with an associated mating connector part.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Fahrzeug 1 in Form eines elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugs (nachfolgend bezeichnet als Elektrofahrzeug). Das Elektrofahrzeug 1 verfügt über elektrisch aufladbare Batterien, über die ein Elektromotor zum Fortbewegen des Fahrzeugs 1 elektrisch versorgt werden kann. Fig. 1 shows a schematic view of a vehicle 1 in the form of an electric motor driven vehicle (hereinafter referred to as electric vehicle). The electric vehicle 1 has electrically rechargeable batteries, via which an electric motor for moving the vehicle 1 can be electrically supplied.
Um die Batterien des Fahrzeugs 1 aufzuladen, kann das Fahrzeug 1 über ein Ladekabel 3 an eine Ladestation 2 angeschlossen werden. Das Ladekabel 3 kann hierzu mit einem Steckverbinderteil 4 an einem Ende in eine zugeordnete Ladebuchse 10 des Fahrzeugs 1 eingesteckt werden und steht an seinem anderen Ende mit einer geeigneten Ladebuchse 20 an der Ladestation 2 in elektrischer Verbindung. Über das Ladekabel 3 werden Ladeströme mit vergleichsweise großer Stromstärke hin zum Fahrzeug 1 übertragen. In order to charge the batteries of the vehicle 1, the vehicle 1 can be connected to a charging station 2 via a charging cable 3. The charging cable 3 can be inserted with a connector part 4 at one end in an associated charging socket 10 of the vehicle 1 and is at its other end with a suitable charging socket 20 to the charging station 2 in electrical connection. Charging currents with comparatively high current intensity are transmitted to the vehicle 1 via the charging cable 3.
Ein Ausführungsbeispiel eines Steckverbinderteils 4 in Form eines Ladesteckers zeigen Fig. 2A und 2B. Das Steckverbinderteil 4 umfasst ein Gehäuse 40 mit einem Steckabschnitt 401 , der steckend mit der zugeordneten Ladebuchse 10 an dem Fahrzeug 1 (siehe Fig. 1 ) in Eingriff gebracht werden kann. In den Steckabschnitt 401 ragen entlang einer Einsteckrichtung E längserstreckte Kontaktelemente 42A-42G hinein, die an einem Boden 400 des Gehäuses 40 angeordnet sind und in an sich bekannter Weise mit zugeordneten Kontaktstiften der Ladebuchse 10 steckend in die Einsteckrichtung E in Eingriff gebracht werden können. Von den Kontaktelementen 42A-42G dienen die entlang eines Halbkreises um das zentrale Kontaktelement 42A angeordneten Kontaktelemente 42B-42E als sogenannte Leistungskontakte zum Übertragen der (großen) Ladeströme. Entsprechend kann es insbesondere an diesen Kontaktelementen 42B-42E zu einer Überhitzung kommen, wenn sich lokal beispielsweise aufgrund eines Materialfehlers oder eines Defekts der Widerstand erhöht und somit lokal eine große thermische Leistung freigesetzt wird. Von den Leistungskontaktelementen 42A-42E können die Kontaktelemente 42B-42D beispielsweise als Außenleiterkontakte (auch bezeichnet mit„LT,„L2" und„L3") dienen, während das Kontaktelement 42D als Neutralleiter (auch bezeichnet mit dem Buchstaben „N") und das mittig angeordnete Kontaktelement 42A als Schutzkontakt (auch bezeichnet als „PE") dienen. Diese Leistungskontaktelemente 42A-42E dienen zum Übertragen eines Ladestroms in Form eines ein- oder mehrphasigen, beispielsweise dreiphasigen Wechselstroms mit einem Effektivwert von beispielsweise zwischen 50 und 100 Ampere und einer Spannung von beispielsweise zwischen 400 und 600 Volt. Die zusätzlichen Kontaktelemente 42F, 42G dienen hingegen der Signalisierung. So stellt das Kontaktelement 42F ein Signalkontaktelement (auch bezeichnet als„Control Pilot", kurz„CP") dar, über das Signalisierungsinformationen übertragen werden können. Das Kontaktelement 42G hingegen dient als so genannter Näherungskontakt (auch bezeichnet als„Proximity Pilot", kurz„PP"). An embodiment of a connector part 4 in the form of a charging connector, Figs. 2A and 2B. The connector part 4 comprises a housing 40 with a plug-in portion 401, which can be brought into engagement with the associated charging socket 10 on the vehicle 1 (see FIG. 1). Longitudinally extending contact elements 42A-42G protrude into the plug-in section 401 along a plug-in direction E, which are arranged on a bottom 400 of the housing 40 and can be plugged into the plug-in direction E in a manner known per se with associated contact pins of the charging socket 10. Of the contact elements 42A-42G, the contact elements 42B-42E arranged along a semicircle around the central contact element 42A serve as so-called power contacts for transmitting the (large) charging currents. Accordingly, overheating may occur, in particular, at these contact elements 42B-42E, if, for example, the resistance increases locally due to, for example, a material defect or a defect, and thus a large amount of thermal power is released locally. Among the power contact elements 42A-42E, the contact elements 42B-42D may serve as outer conductor contacts (also referred to as "LT," L2 "and" L3 "), while the contact element 42D may be referred to as neutral (also referred to as the letter" N ") and the centrally arranged contact element 42A serve as a protective contact (also referred to as "PE"). These power contact elements 42A-42E are used to transmit a charging current in the form of a single- or multi-phase, for example, three-phase alternating current having an effective value of, for example, between 50 and 100 amperes and a voltage of, for example, between 400 and 600 volts. The additional contact elements 42F, 42G, however, serve the signaling. Thus, contact element 42F represents a signal contact element (also referred to as a "control pilot", in short "CP"), via which signaling information can be transmitted. The contact element 42G, on the other hand, serves as a so-called proximity contact (also referred to as a "proximity pilot", in short "PP").
Über das Signalkontaktelement 42F kann beispielsweise eine Rechteckspannung übertragen werden, mittels derer vonseiten der Ladestation 2 hin zum Fahrzeug 1 Informationen über eine maximal zur Verfügung stehende Ladeleistung übertragen werden können. Beispielsweise kann die Ladestation 2 über einen 1 -kQ-Widerstand zwischen dem Signalkontaktelement 42F und dem den Schutzkontakt bereitstellenden Leistungskontaktelement 42A eine 1 -kHz-Rechteckspannung einprägen, die aufseiten des Fahrzeugs 1 beispielsweise über einen Widerstand empfangen werden kann. Über diese Rechteckspannung können mittels Pulsweitenmodulation Informationen zur maximal zur Verfügung stehenden Leistung aufseiten der Ladestation 2 übertragen werden. For example, a square-wave voltage can be transmitted via the signal contact element 42F, by means of which information about a maximum available charging power can be transmitted from the side of the charging station 2 to the vehicle 1. For example, the charging station 2 can impress a 1 kHz square-wave voltage, which can be received on the side of the vehicle 1, for example via a resistor, via a 1 kΩ resistor between the signal contact element 42F and the protective contact-providing power contact element 42A. Information about the maximum available power on the side of the charging station 2 can be transmitted by means of pulse width modulation via this square-wave voltage.
Über den Näherungskontakt 42G hingegen kann die Anwesenheit eines Steckverbinderteils 4A, 4B an einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil 10, 20 aufseiten der Ladestation 2 oder des Fahrzeugs 1 festgestellt werden. By contrast, the proximity contact 42G can detect the presence of a connector part 4A, 4B on an associated mating connector part 10, 20 on the side of the charging station 2 or of the vehicle 1.
Die Steckverbinderteile 4A, 4B sind Bestandteil des Ladekabels 3. Hierbei sind, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt, die Leistungskontaktelemente 42A-42E über Leitungsadern 43A-43E miteinander verbunden. Über diese Leitungsadern 43A-43E werden während eines Ladevorgangs große Ladeströme von der Ladestation 2 hin zum Fahrzeug 1 übertragen. Die Signalkontaktelemente 42F der Steckverbinderteile 4A, 4B hingegen sind über eine Signalleitung 43F miteinander verbunden, und die Näherungskontakte 42G der Steckverbinderteile 4A, 4B sind über eine Leitungsader 43G miteinander verbunden. The connector parts 4A, 4B are part of the charging cable 3. Herein, as shown schematically in Fig. 3, the power contact elements 42A-42E via line wires 43A-43E connected to each other. During a charging process, large charging currents are transmitted from the charging station 2 to the vehicle 1 via these line conductors 43A-43E. The signal contact elements 42F of the connector parts 4A, 4B, however, are connected to each other via a signal line 43F, and the Proximity contacts 42G of the connector parts 4A, 4B are connected to each other via a line conductor 43G.
Um bei einem solchen Ladekabel 3 eine Temperaturüberwachung vorzunehmen und insbesondere einer Beschädigung in Form einer Temperaturerhöhung an einem der Steckverbinderteile 4A, 4B des Ladekabels 3 entgegenzuwirken, sind den Signalkontaktelementen 42F der Steckverbinderteile 4A, 4B jeweils temperaturabhängige Schalteinrichtungen 44 zugeordnet, über die die Signalkontaktelemente 42F mit der Signalleitung 43F verbunden sind. In order to carry out a temperature monitoring in such a charging cable 3 and in particular to counteract damage in the form of a temperature increase at one of the connector parts 4A, 4B of the charging cable 3, the signal contact elements 42F of the connector parts 4A, 4B are each assigned temperature-dependent switching devices 44, via which the signal contact elements 42F the signal line 43F are connected.
Die temperaturabhängige Schalteinrichtung 44 kann beispielsweise durch einen Bimetallschalter, einen elektronischen Schalter (unter Verwendung eines geeigneten Temperatursensors) oder auch eine Thermosicherung oder dergleichen ausgestaltet sein. Wird an der temperaturabhängigen Schalteinrichtung 44 eine Temperatur festgestellt, die oberhalb einer Temperaturschwelle liegt, so schaltet die Schalteinrichtung 44 und trennt auf diese Weise das zugeordnete Signalkontaktelement 42F von der Signalleitung 43F. Die elektrische Verbindung zwischen den Signalkontaktelementen 42f der Steckverbinderteile 4A, 4B wird auf diese Weise aufgehoben. Die elektrische Unterbrechung der Verbindung zwischen den Signalkontaktelementen 42F kann aufseiten der Ladestation 2 oder des Fahrzeugs 1 detektiert werden. Beispielsweise kann die Impedanz an einem Signalkontaktelement 42F an dem der Ladestation 2 zugeordneten Steckverbinderteil 4B oder an dem dem Fahrzeug 1 zugeordneten Steckverbinderteil 4A aufgenommen werden. Oder es kann aufseiten des Fahrzeugs 1 detektiert werden, dass eine von der Ladestation 2 eingeprägte Rechteckspannung aufseiten des Fahrzeugs 1 nicht empfangen wird. The temperature-dependent switching device 44 may be configured for example by a bimetal switch, an electronic switch (using a suitable temperature sensor) or a thermal fuse or the like. If a temperature is detected at the temperature-dependent switching device 44 which is above a temperature threshold, then the switching device 44 switches and in this way disconnects the associated signal contact element 42F from the signal line 43F. The electrical connection between the signal contact elements 42f of the connector parts 4A, 4B is canceled in this way. The electrical disconnection of the connection between the signal contact elements 42F can be detected on the side of the charging station 2 or of the vehicle 1. By way of example, the impedance at a signal contact element 42F can be picked up at the connector part 4B assigned to the charging station 2 or at the connector part 4A assigned to the vehicle 1. Or it can be detected on the side of the vehicle 1 that a square-wave voltage impressed by the charging station 2 is not received on the side of the vehicle 1.
Hierzu kann beispielsweise aufseiten des Fahrzeugs 1 eine Steuereinrichtung 5 vorgesehen sein, wie schematisch in Fig. 4 dargestellt. Mittels der Steuereinrichtung 5 kann ausgewertet werden, ob die elektrische Verbindung zwischen dem Signalkontaktelement 42F und der Signalleitung 43F mittels der Schalteinrichtung 44 unterbrochen worden ist. For this purpose, for example on the side of the vehicle 1, a control device 5 may be provided, as shown schematically in Fig. 4. By means of the control device 5 it can be evaluated whether the electrical connection between the signal contact element 42F and the signal line 43F has been interrupted by means of the switching device 44.
Ist dies der Fall, so kann die Steuereinrichtung 5 geeignete Gegenmaßnahmen einleiten und insbesondere einen über die Leistungskontaktelemente 42A-42E fließenden Ladestrom abschalten, so dass eine (weitere) Temperaturerhöhung an dem Steckverbinderteil 4A, 4B ausgeschlossen ist. Die Schalteinrichtung 44 kann beispielsweise thermisch mit den Leistungskontaktelementen 42A-42E gekoppelt sein, indem thermisch gut leitfähige Elemente Wärme von den Leistungskontaktelementen 42A-42E hin zu der Schalteinrichtung 44 leiten oder die Schalteinrichtung 44 in räumlich enger Lagebeziehung zu Leistungskontaktelementen 42A-42E angeordnet ist. If this is the case, then the control device 5 can initiate suitable countermeasures and, in particular, switch off a charging current flowing via the power contact elements 42A-42E, so that a (further) temperature increase at the connector part 4A, 4B is ruled out. For example, the switching device 44 may be thermally coupled to the power contact elements 42A-42E by having thermally well conductive elements conducting heat from the power contact elements 42A-42E to the switching device 44, or the switching device 44 disposed in close spatial relationship with power contact elements 42A-42E.
Die Schalteinrichtung 44 kann durch ein kostengünstiges Bauelement ausgebildet sein, das nur zum Schalten geringer Ströme ausgelegt sein muss. Insbesondere fließt über die Signalleitung 43F im Betrieb kein großer Strom, so dass die Schalteinrichtung 44 einfach aufgebaut sein kann. The switching device 44 may be formed by a low-cost component, which only has to be designed for switching low currents. In particular, no large current flows through the signal line 43F during operation, so that the switching device 44 can be of simple construction.
Mittels der Schalteinrichtung 44 werden die Ladeströme über die Leistungskontaktelemente 42A-42E somit nicht direkt beeinflusst und abgeschaltet, sondern indirekt, indem über eine Steuereinrichtung 5 ein Schaltzustand an dem Signalkontaktelement 42F des Steckverbinderteils 4A, 4B ausgewertet wird und anhand daraus abgeleiteter Informationen der Ladestrom geschaltet, insbesondere abgeschaltet, wird. Eine solche Steuereinrichtung 5 ist ohnehin beispielsweise aufseiten der Ladestation 2 oder des Fahrzeugs 1 vorhanden, so dass hierzu keine aufwändige Umrüstung im System erforderlich ist. By means of the switching device 44, the charging currents via the power contact elements 42A-42E are thus not directly influenced and switched off, but indirectly, by a control device 5, a switching state on the signal contact element 42F of the connector part 4A, 4B is evaluated and switched based on information derived from the charging current, especially switched off, is. Such a control device 5 is already present, for example, on the side of the charging station 2 or the vehicle 1, so that no costly conversion in the system is required for this purpose.
Grundsätzlich können auch die Ladebuchse 10 auf Seiten des Fahrzeugs 1 und/oder die Ladebuchse 20 auf Seiten der Ladestation 2 eine Schalteinrichtung 44 der vorangehend beschriebenen Art aufweisen. Dies ist z.B. dann sinnvoll, wenn die Steuereinrichtung 5 auf Seiten des Fahrzeugs 1 oder eine Steuereinrichtung auf Seiten der Ladestation 2 nicht für die Auswertung eines Temperatursensors ausgelegt sind (weil diese beispielsweise nicht genügend Sensoreingänge aufweist). Basically, the charging socket 10 on the side of the vehicle 1 and / or the charging socket 20 on the side of the charging station 2 may have a switching device 44 of the type described above. This is e.g. makes sense if the control device 5 on the side of the vehicle 1 or a control device on the side of the charging station 2 are not designed for the evaluation of a temperature sensor (because this example, does not have enough sensor inputs).
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich anders gearteter Weise verwirklichen. The idea underlying the invention is not limited to the embodiments described above, but can in principle also be realized in a completely different kind of way.
Insbesondere ist ein Steckverbinderteil der hier beschriebenen Art nicht notwendig auf die Verwendung an Ladesystemen, insbesondere zum Aufladen von Elektrofahrzeugen, beschränkt, sondern lässt sich auch in anderer Verwendung einsetzen. Das Steckgesicht des Steckverbinderteils kann beliebig ausgestaltet sein und umfasst mindestens ein Leistungskontaktelement sowie ein Signalkontaktelement. Denkbar und möglich ist, dass das Steckverbinderteil beispielsweise Leistungskontaktelemente zum Übertragen eines Wechselstroms und auch Leistungskontaktelemente zum Übertragen eines Gleichstroms umfasst. Es können ein oder mehrere Signalkontaktelemente vorgesehen sein, wobei eine Temperaturüberwachung der beschriebenen Art an einem oder an mehreren Signalkontaktelementen vorgenommen werden kann. In particular, a connector part of the type described here is not necessarily limited to use on charging systems, in particular for charging electric vehicles, but can also be used in other applications. The mating face of the connector part can be configured as desired and comprises at least one power contact element and a signal contact element. It is conceivable and possible that the connector part comprises, for example, power contact elements for transmitting an alternating current and also power contact elements for transmitting a direct current. One or more signal contact elements may be provided, wherein a temperature monitoring of the type described on one or more signal contact elements can be made.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Fahrzeug 1 vehicle
10 Ladebuchse  10 charging socket
2 Ladestation  2 charging station
20 Ladebuchse  20 charging socket
3 Ladekabel  3 charging cables
4A, 4B Steckverbinderteil  4A, 4B connector part
40 Gehäuse  40 housing
400 Boden  400 floor
401 Steckabschnitt  401 plug-in section
41 Gehäuseraum  41 housing room
42A-42G Kontaktelement (Kontaktbuchse) 42A-42G contact element (contact socket)
43A-43G Leitungsader 43A-43G conductor
44 Temperaturabhängige Schalteinrichtung 44 Temperature-dependent switching device
5 Steuereinrichtung 5 control device
E Einsteckrichtung  E insertion direction

Claims

Patentansprüche claims
1 . Steckverbinderteil (4A, 4B) zum Verbinden mit einem Gegensteckverbinderteil (10, 20), mit 1 . Connector part (4A, 4B) for connection to a mating connector part (10, 20), with
- mindestens einem elektrischen Leistungskontaktelement (42A-42E) zum - At least one electrical power contact element (42A-42E) for
Übertragen eines Nutzstroms zwischen dem Steckverbinderteil (4A, 4B) und dem Gegensteckverbinderteil (10, 20), Transmitting a useful current between the connector part (4A, 4B) and the mating connector part (10, 20),
einem Signalkontaktelement (42F) zum Übertragen eines Steuerungssignals zwischen dem Steckverbinderteil (4A, 4B) und dem Gegensteckverbinderteil (10, 20) und  a signal contact element (42F) for transmitting a control signal between the connector part (4A, 4B) and the mating connector part (10, 20) and
einer mit dem mindestens einen Signalkontaktelement (42F) verbundenen Signalleitung (43F),  a signal line (43F) connected to the at least one signal contact element (42F),
gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (44), die ausgebildet ist, das mindestens eine Signalkontaktelement (42F) in Abhängigkeit von einer an dem Steckverbinderteil (4A, 4B) auftretenden Erwärmung von der Signalleitung (43F) elektrisch zu trennen.  characterized by switch means (44) adapted to electrically disconnect the at least one signal contact element (42F) from the signal line (43F) in response to a heating occurring at the connector part (4A, 4B).
2. Steckverbinderteil (4A, 4B) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (44) ausgebildet ist, bei Überschreiten einer vorbestimmten Schwelltemperatur an der Schalteinrichtung (44) das Signalkontaktelement (42F) von der Signalleitung (43F) zu trennen. Second connector part (4A, 4B) according to claim 1, characterized in that the switching device (44) is formed when a predetermined threshold temperature at the switching device (44) is exceeded, the signal contact element (42F) to be separated from the signal line (43F).
3. Steckverbinderteil (4A, 4B) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzstrom ein Wechselstrom ist. 3. connector part (4A, 4B) according to claim 1 or 2, characterized in that the Nutzstrom is an alternating current.
4. Steckverbinderteil (4A, 4B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (44) durch einen Bimetallschalter ausgebildet ist. 4. connector part (4A, 4B) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switching device (44) is formed by a bimetallic switch.
5. Steckverbinderteil (4A, 4B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (44) durch eine elektronische Schalteinrichtung ausgebildet ist. 5. connector part (4A, 4B) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switching device (44) is formed by an electronic switching device.
6. Steckverbinderteil (4A, 4B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (44) durch eine Thermosicherung ausgebildet ist. 6. connector part (4A, 4B) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switching device (44) is formed by a thermal fuse.
7. Steckverbinderteil (4A, 4B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (44) durch einen Temperaturschalter mit Flüssigkeit ausgebildet ist. 7. connector part (4A, 4B) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switching device (44) is formed by a temperature switch with liquid.
8. Ladekabel (3) mit mindestens einem Steckverbinderteil (4A, 4B) nach einem der vorangehenden Ansprüche. 8. charging cable (3) with at least one connector part (4A, 4B) according to one of the preceding claims.
9. Anordnung mit einem Steckverbinderteil (4A, 4B) nach einem der vorangehenden Ansprüche und einem Gegensteckverbinderteil (10, 20), gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (5) zum Abschalten eines über das mindestens eine9. Arrangement with a connector part (4A, 4B) according to one of the preceding claims and a mating connector part (10, 20), characterized by a control device (5) for switching off over the at least one
Leistungskontaktelement (42A-42E) fließenden Ladestroms, wenn das Signalkontaktelement (42F) mittels der Schalteinrichtung (44) von der Signalleitung (43F) getrennt ist. Power contact element (42A-42E) flowing charging current when the signal contact element (42F) by means of the switching device (44) is separated from the signal line (43F).
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