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WO2022042916A1 - Eine steckeranordnung, eine buchsen-anordnung und ein ladesystem - Google Patents

Eine steckeranordnung, eine buchsen-anordnung und ein ladesystem Download PDF

Info

Publication number
WO2022042916A1
WO2022042916A1 PCT/EP2021/068660 EP2021068660W WO2022042916A1 WO 2022042916 A1 WO2022042916 A1 WO 2022042916A1 EP 2021068660 W EP2021068660 W EP 2021068660W WO 2022042916 A1 WO2022042916 A1 WO 2022042916A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
socket
connector
charging
arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/068660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan-Christoph ALBRECHT
Thomas Schulenburg
Artur Semke
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
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 Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
Publication of WO2022042916A1 publication Critical patent/WO2022042916A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
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    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
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    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a plug arrangement, a socket arrangement and a charging system for charging a battery of an electric vehicle.
  • Electric vehicles are powered by one or more electric motors that use energy stored in rechargeable batteries.
  • the batteries of the electric vehicle can be charged at a charging station, for example.
  • the charging station can be connected to the electric vehicle via a charging cable.
  • a charging station-vehicle interface can be used, which contains a plug (usually on the charging station) and a socket or socket (usually on the vehicle).
  • the batteries of the electric vehicle can be charged with alternating current, three-phase current and/or direct current.
  • the electric car When charging with alternating current, the electric car can be connected to a household socket (Schuko socket) and thus to the mains using a single-phase charging cable.
  • the vehicle can be connected to the three-phase network via a charging cable at a charging station.
  • direct current charging direct current is fed into the electric vehicle via a charging cable.
  • DC charging enables very high charging power. This leads to desirably short loading times.
  • the charging system includes an electric vehicle and a rapid charging station.
  • the rapid charging station may include a high power charging source for rapid charging of the battery of the electric vehicle and a source of coolant for directing coolant through internal passages to and removing heat from heated battery components during battery fast charging at the high power charging source.
  • DE 10 2017217 506 A1 relates to a vehicle that is connected to a cooling device of a charging station via a charging cable.
  • the vehicle includes an energy store, which is used to store electrical energy required to operate a traction motor of the motor vehicle.
  • the charging cable is used to transfer electrical energy from the charging station to the vehicle.
  • the charging cable couples the cooling device of the charging station to the heat exchanger of the vehicle's energy storage device.
  • the charging cable comprises an electrically conductive wire with a first cooling channel arranged concentrically in its interior.
  • a second cooling channel runs between the electrically conductive wire and an outer sheath of the charging cable.
  • the object of the present invention is to provide an advantageous geometry for the plug/socket for the electric vehicle charging station vehicle interface, in which the known disadvantages are at least partially eliminated.
  • a first aspect of the present invention relates to a connector arrangement for charging and cooling a battery of an electric vehicle.
  • the connector assembly can include a charging connector for connection to an electrical power supply and a fluid connector.
  • the fluid connector can include a coupling surface that surrounds two fluid connector connections for supplying and discharging the cooling medium into the electric vehicle.
  • the plug arrangement can be a combined plug for electricity and cooling medium when fast charging an electric vehicle.
  • the fluid connector can be arranged under the charging connector. This is advantageous because it can be avoided that the cooling medium to the Charging connector arrives even if the connector assembly is in an unmated state.
  • External cooling typically uses water at high pressure.
  • the jet of water could hit the plugged-in charging plug.
  • the fluid connector connections are separated from the power connections of the charging connector by the coupling surface, so that water jets from the fluid connector cannot reach the electrical contact.
  • the connector arrangement not only avoids splashing water, but also prevents water jets from reaching the electrical contact of the charging connector.
  • the charging connector can also include locking devices.
  • the locking devices can be arranged at the top, bottom, right and left of the plug in the plug-in direction.
  • the fluid connector can also include locking devices.
  • the actuators installed in the electric vehicle take up a not inconsiderable amount of space next to the socket in the electric vehicle. For this reason it is preferred that the locking devices of the fluid connector are also located to the right and left of the connector.
  • the latching can take place via an electrical lock, which is implemented via the recess in the connector shell. This locking concept can be adopted with regard to the geometry of the recess and the locking devices of the actuation.
  • the locking means may be a slidable locking pin, locking pawl, or locking catch.
  • the two fluid connector ports may be female connectors, each having a fluid connector sealing surface arrangement on the inside thereof.
  • the fluid connector ports can be presented in the female counterpart via a radial sealing surface within the fluid connector to protect them from damage.
  • the advantage here is that the fluid connector connections cannot be damaged from the outside, e.g. if the fluid connector falls down.
  • the fluid plug sealing surface arrangement prevents the cooling medium from escaping.
  • the two fluid connector ports may be male connectors each having a fluid connector sealing surface arrangement on its exterior.
  • the fluid plug sealing surface arrangement can prevent the cooling medium from leaking.
  • the fluid connector may include an adjustable protective structure that is open in the mating direction and that encloses two male fluid connector ports.
  • the adjustable protective structure can be a bellows that can be compressed in the mating direction.
  • the adjustable protective structure may comprise a slidable sleeve and a spring, the spring being disposed between the sleeve and the fluid connector and holding the sleeve in a rest position surrounding these fluid connector ports.
  • the advantage here is that the fluid connector connections cannot be damaged from the outside, e.g. if the fluid connector falls down.
  • the fluid connector sealing surface assembly may include an O-ring.
  • an O-ring can radially seal the fluid connector.
  • the O-ring can be placed in a groove.
  • the O-ring can have a rubber body. The initial seal is achieved by compressing the rubber body of the O-ring during assembly into the groove. When the o-ring is pressed between two surfaces, it takes up the space and blocks the path for fluid to escape. The application of pressure forces the o-ring against the wall of the groove, causing it to expand in the opposite direction and helping the o-ring seal against the walls of the groove. Very high pressures can therefore be sealed.
  • the peripheral contour of the coupling surface can be designed in such a way that the fluid connector with its correspondingly designed peripheral contour of the coupling surface can only be inserted in a specific position.
  • the coupling surface can have an asymmetrical shape from the point of view of the insertion direction. This can prevent the fluid connector from being connected incorrectly.
  • a second aspect relates to a socket arrangement for charging a battery of an electric vehicle.
  • the receptacle assembly may include a charging receptacle for mating with a charging plug and a fluid receptacle for mating with a fluid plug having a receiving surface surrounding two fluid receptacle ports.
  • the socket arrangement can be a combined socket for electricity and cooling medium when fast charging an electric vehicle.
  • the fluid socket can be arranged under the charging socket.
  • the width of the fluid socket is not wider than the charging socket, thus the width of a shutter of a conventional electric vehicle can be left unchanged.
  • the charging socket can include a sensor that is set up to detect a plug status.
  • the mating status may include a fully inserted status, a partially inserted status, and an uninserted status.
  • the plug status can be detected in several ways.
  • the mating status can be determined by testing the penetration depth of the lock.
  • the test of the penetration depth of the lock can be determined by a mechanical contact of a locking device.
  • the locking means may be a slidable locking pin, locking pawl or locking snap located on the plug assembly or on the receptacle assembly.
  • the insertion status can be determined based on the position of the locking device.
  • the sensor can be a mechanical sensor, a pressure sensor, a current measuring sensor or an optical sensor. The determination of the plug status can be advantageous since the cooling medium may only be released when the plug is fully inserted.
  • the two ports may be male ports, each having a fluid socket sealing surface arrangement on its exterior.
  • the fluid bushing sealing surface arrangement can prevent the cooling medium from escaping to the outside.
  • the two fluid-socket ports may be female ports, each having a fluid-socket sealing surface arrangement on its inner side exhibit.
  • the fluid bushing sealing surface arrangement can prevent the cooling medium from escaping to the outside.
  • the fluid bushing face assembly may include an o-ring.
  • the peripheral contour of the receiving surface can be designed in such a way that the fluid bushing with its correspondingly designed peripheral contour of the receiving surface can only be inserted in a specific position.
  • the receiving surface can have an asymmetrical shape from the point of view of the insertion direction. This can prevent the fluid connector from being connected incorrectly.
  • the fluid bushing can also have an outlet for discharging cooling medium.
  • the outlet can have the technical effect that an unwanted residual cooling medium that remains in the fluid bushing after cooling can be removed.
  • the unwanted residual cooling medium can be discharged from the electric vehicle through the outlet.
  • a third aspect relates to a charging system for charging a battery of an electric vehicle.
  • the charging system can include an electric vehicle and a charging station, wherein the charging station includes a plug arrangement according to one of the embodiments and the electric vehicle includes a socket arrangement according to one of the embodiments.
  • the plug assembly may include a fluid plug face assembly and the receptacle assembly may include a fluid socket face assembly.
  • the distance from the fluid connector sealing surface arrangement to the outlet of the fluid connector and the distance from the fluid bushing sealing surface arrangement to the inlet of the fluid bushing can be different.
  • the distributed arrangement of the fluid plug sealing surface arrangement and the fluid socket sealing surface arrangement is advantageous since during the insertion process first the fluid socket sealing surface arrangement/fluid plug sealing surface arrangement and then the fluid plug sealing surface arrangement/fluid socket sealing surface arrangement is deformed. In this way, the insertion force when inserting can be reduced.
  • the arrangement of the sealing surface arrangement on the fluid connector and fluid socket is advantageous since it offers double protection. Due to the double protection, the charging system can keep the cooling medium from reaching the charging plug even if one of the fluid socket sealing surface assembly or fluid plug sealing surface assembly is damaged. Alternatively, the sealing surface arrangement can only be located on the fluid plug or on the fluid socket.
  • Fig. 1a shows schematically, as an embodiment, a configuration of an electric vehicle charging station vehicle interface in a side view
  • FIG. 1 b schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the electric vehicle charging station vehicle interface illustrated in FIG. 1 a in a plan view;
  • Fig. 2 shows schematically, as an embodiment, a configuration of the plug arrangement from Fig. 1a in a side view;
  • Fig. 3a shows schematically, as an embodiment, a configuration of the fluid connector of Fig. 2 in a side view
  • Fig. 3b shows schematically, as an embodiment, the configuration of the fluid connector shown in Fig. 3a in a plan view
  • FIG. 3c shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid connector shown in FIG. 3a in a sectional view along the xy plane;
  • Fig. 4a shows schematically, as an embodiment, a configuration of the charging socket from Fig. 1a in a side view
  • Fig. 4b shows schematically, as an embodiment, the configuration of the charging socket shown in Fig. 4a in a plan view
  • FIG. 4c shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid bushing shown in FIG. 4a in a sectional view along the xy plane
  • 5a shows schematically, as an embodiment, the configuration of the fluid plug shown in FIG. 3a and the configuration of the fluid socket shown in FIG. 4a in a sectional view along the xy plane in the unplugged state;
  • FIG. 5b shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid plug shown in FIG. 3a and the configuration of the fluid socket shown in FIG. 4a in a sectional view along the xy plane in the plugged-in state;
  • FIG. 6a shows schematically, as a further exemplary embodiment, a configuration of the fluid connector from FIG. 2 in a sectional view along the xy plane;
  • FIG. 6b shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid connector and a fluid socket illustrated in FIG. 6a in a sectional view along the xy plane in the inserted state;
  • FIG. 7a shows schematically, as a further exemplary embodiment, a configuration of the fluid connector from FIG. 2 in a sectional view along the xy plane;
  • FIG. 7b shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid connector and a fluid socket illustrated in FIG. 7a in a sectional view along the xy plane in the inserted state;
  • FIG. 8a shows schematically, as a further exemplary embodiment, a configuration of the charging socket from FIG. 1a in a side view;
  • FIG. 8b shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the charging socket illustrated in FIG. 8a in a plan view
  • FIG. 8c shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid bushing shown in FIG. 8a in a sectional view along the xy plane.
  • the EV charging station vehicle interface 100 may be part of a charging system.
  • the charging system can be a combined charging system (Combined Charging System), CHAdeMO, type 2, type 1 or Tesla supercharger.
  • a combined charging system (CCS) can charge an electric vehicle 130 with alternating current (AC) and/or direct current (DC) via the electric vehicle charging station vehicle interface 100 .
  • the electric vehicle charging station vehicle interface 100 comprises a plug assembly 110 and a socket assembly 120.
  • the plug assembly 110 is connected to a charging station by a charging cable (not shown in Figure 1a).
  • the charging station can be public or non-public, in the simplest case it can consist of a socket for charging the electric vehicle via cable connection and a charger.
  • 1a shows a state in which the plug arrangement 110 is plugged into the socket arrangement 120.
  • FIG. A more detailed explanation of connector assembly 110 is shown in FIG.
  • the socket assembly 120 resides in the electric vehicle 130 and connects to the plug assembly 110 to charge the electric vehicle 130 .
  • a more detailed explanation of the socket assembly 120 is shown in Figures 4 and 8.
  • FIG. 1b schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the electric vehicle-charging station-vehicle interface illustrated in FIG. 1a in a plan view.
  • the electric vehicle charging station vehicle interface 100 comprises a plug arrangement 110 and a socket arrangement 120, the socket arrangement 120 being located in the electric vehicle 130 and being connected to the plug arrangement 110.
  • FIG. 2 shows schematically, as an exemplary embodiment, a configuration of the plug arrangement from FIG. 1a in a side view.
  • the connector assembly 110 includes a charging connector 110-1, a fluid connector 110-2.
  • the charging plug 110-1 can be a CCS2 (with type 2 plug).
  • the charging connector 110-1 may be a Type 2 connector, a Type 1 connector, a CHAdeMO connector, or a Tesla supercharger connector.
  • the electric vehicle (130 in Figure 1a) is charged by power transmitted through charging plug 110-1. When an electric vehicle is charged quickly and with high charging power, the electric vehicle battery in the electric vehicle can be heated.
  • a cooling medium is supplied to the electric vehicle via the fluid connector 110-2.
  • the cooling medium can be a liquid medium containing water.
  • the cooling medium is jetted into the electric vehicle at high pressure. Due to the irradiation with a high pressure, the cooling medium can come into contact with the charging plug 110-1, which can lead to a malfunction charging the vehicle.
  • a coupling surface (FS in Fig. 3 or FS' in Fig.
  • a partition plate (not shown in Figure 2) may be provided.
  • the partition plate can be arranged between the charging connector 110-1 and the fluid connector 110-2 and can prevent the cooling medium from being radiated into the charging connector 110-1.
  • the dividing plate can be provided with indentations (not shown in Figure 2) which enable locking to take place with the electric vehicle (130 in Figure 1a) or with the charging socket. These indentations are not designed as openings, so that no cooling medium can reach the charging plug 110-1 here.
  • the depressions can be arranged on the side of the separating plate.
  • the charging plug 110-1 includes four locking devices 110-3, which are arranged on the top, bottom, right and left of the plug when looking at the electric vehicle.
  • the fluid connector 110-2 In order to avoid the collision with the charging connector 110-1 and to optimize the installation space, it is preferable for the fluid connector 110-2 to include two locking devices (not shown in FIG. 2), which are located on the right and left of the connector when looking at the electric vehicle are arranged.
  • the latching can take place via an electrical lock, which is implemented via the recess in the connector shell. This locking concept can be adopted with regard to the geometry of the recess and the locking devices of the actuation.
  • the locking means may be a slidable locking pin, locking pawl, or locking catch.
  • FIG. 3a schematically shows, as an exemplary embodiment, a configuration of the fluid connector from FIG. 2 in a side view.
  • the fluid connector 110-2 includes two ports A-1, A-2 (see Figure 3b).
  • Port A-1 connects fluid connector 110-2 to a conduit (not shown in FIG. 3a) that is connected to an external source of cooling medium (not shown in FIG. 3a), and directs cooling medium into the electric vehicle.
  • Port A-2 (see FIG. 3b) connects the fluid connector 110-2 to a duct (not shown in FIG. 3a) and discharges the cooling medium that has flowed through the electric vehicle.
  • the fluid connector 110-2 includes a coupling surface FS.
  • the coupling surface FS is inserted to a receiving surface (AM in Fig. 4) of the fluid bushing.
  • the coupling surface FS and the receiving surface prevent the cooling medium from radiating into the charging plug 110-1.
  • the coupling surface FS can have an asymmetrical shape from the point of view of the plug-in direction. Thus, it can be avoided that the fluid connector 110-2 is inserted upside down.
  • the coupling surface FS surrounds two juxtaposed female fluid connector connections AW-1, AW-2 (see Fig. 3c), each female fluid connector connection AW-1, AW-2 having a male fluid socket connection (Z-1, Z-2 in Fig. 4b) of the fluid bushing.
  • the fluid connector connection AW-1 is connected to connection A-1 and feeds cooling medium into the electric vehicle.
  • the fluid connector port AW-2 is connected to port A-2 and discharges the cooling medium that has flowed through the electric vehicle.
  • a fluid connector sealing surface arrangement OS-1, OS-2 is located on the inside of the respective female fluid connector connections AW-1, AW-2 (see FIG. 3c).
  • the fluid connector sealing surface assemblies OS-1 and OS-2 each include a groove and an annular sealing element (O-ring).
  • O-ring annular sealing element
  • the annular sealing elements can be made of elastomers such as Buna N, neoprene or silicone. The O-ring seals through mechanical deformation.
  • the annular sealing elements compress, thereby deforming the annular sealing elements .
  • the O-ring is compressed, deforming the O-ring.
  • the application of fluid pressure pushes the o-ring against the groove wall on the low pressure side, increasing the sealing force. The interference between the seal and the mating surfaces allows the O-ring to continue working without leakage.
  • the o-ring deforms into a somewhat “D” shape and the contact area between the elastomer and the fluid bushing port can double from the initial depressurized condition. Due to the elasticity of the elastomer, releasing the pressure allows the o-ring to return to its original shape and be ready for the next pressure cycle. In addition, the O-ring can seal in both directions.
  • FIG. 3b shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid connector shown in FIG. 3a in a plan view.
  • the fluid connector 110-2 includes two ports A-1, A-2 for supplying and discharging a cooling medium and a coupling surface FS, which surrounds two female fluid connector ports AW-1, AW-2 for radiating the cooling medium into the electric vehicle.
  • FIG. 3c shows schematically, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid connector shown in FIG. 3a in a sectional view along the xy plane.
  • the fluid connector 110-2 comprises two connections A-1, A-2 for supplying and removing a cooling medium and a coupling surface FS, which surrounds two female fluid connector connections AW-1, AW-2.
  • the female fluid plug connectors AW-1, AW-2 take the male part of the fluid socket on.
  • a sealing surface arrangement is represented inside the female fluid connector terminals AW-1, AW-2 by radial sealing surfaces OS-1, OS-2 to prevent the cooling medium from radiating outwards.
  • the sealing surface arrangement may include an O-ring.
  • FIG. 4a shows schematically, as an exemplary embodiment, a configuration of the socket arrangement from FIG. 1a in a side view.
  • the socket assembly 120 includes a charging socket 120-1, a socket latch 120-2 and a fluid socket 120-3.
  • the charging socket 120-1 is connected to the charging plug (110-1 in Fig. 2) in order to charge the electric vehicle (130 in Fig. 1a).
  • the receptacle latch 120-2 receives the latch (110-3 in FIG. 2) and latches the receptacle assembly 120 to the plug assembly (110 in FIG. 2).
  • FIG. 4a shows only a socket locking device for the charging socket 120-1, alternatively the fluid socket 120-3 can also contain a socket locking device which accommodates locking devices of the fluid plug (110-2 in FIG. 2).
  • charging socket 120-1 is shown in Figure 4b.
  • the fluid socket 120-3 is connected to the fluid plug (110-2 in FIG. 2) in order to supply the cooling medium to the electric vehicle.
  • the fluid socket 120-3 includes a receiving surface AM surrounding two male fluid socket ports Z-1, Z-2 (see Figure 4b).
  • the receiving surface AM receives the coupling surface (FS in Fig. 3) of the fluid connector, thus the fluid connector (110-2 in Fig. 2) is physically separated from the charging connector (110-1 in Fig. 2).
  • Male fluid socket ports Z-1 and Z-2 form a male connector geometry and mate with the female fluid connector ports (AW-1, AW-2 in Figure 3c) of the fluid connector.
  • the male fluid socket connections Z-1, Z-2 are approximately straight tubes through which the cooling medium flows into/out of the electric vehicle.
  • a fluid bushing sealing surface arrangement OB-1, OB-2 is located on the outside of the respective male fluid bushing connections Z-1, Z-2.
  • the sealing surface assemblies OB-1 and OB-2 each comprise a groove and an annular sealing element (O-ring). However, any other alternative seal known to those skilled in the art may be used.
  • the fluid sleeve 120-3 also has an outlet (not shown in FIG. 4a) for discharging cooling medium. An undesired residual cooling medium, which remains in the fluid bushing after cooling, can be removed through the outlet.
  • the charging socket 120-1 can also have an outlet (not shown in FIG.
  • the socket assembly 120 may further include a recess (not shown in Figure 4a) that receives a separator plate.
  • the electric vehicle (130 in FIG. 1 ) may further include a charging controller.
  • the charging controller can determine the charging mode of the electric vehicle. For example, the charge controller determines whether a fast charge mode is required. Based on the determined charging mode, the charging controller sends a signal to the charging station to notify the charging mode.
  • the charging controller may also receive a signal from the charging station to provide information about the charging station, such as B.
  • the socket arrangement 120 also includes a sensor (not shown in FIG. 4a ) that is configured to detect a plug status.
  • the sensor can be an electrical current sensor.
  • the socket/plug assembly may include an electrically conductive rod which may be pushed into the socket/plug assembly.
  • the plug assembly and socket assembly are mated, the rod is pushed into the socket assembly/plug assembly.
  • the position of the wand changes an electrical resistance so that the sensor receives a signal representing the mating status (fully inserted, partially inserted, not inserted) based on the position of the wand.
  • the charge controller receives this signal and determines the plug status based on the signal.
  • the senor can be a pressure sensor or an optical sensor.
  • the sensor can be installed on the charging socket 120-1 and/or the fluid socket 120-3.
  • the determination of the correct mating status can be determined independently for the fluid socket 120-3 and the charging socket 120-1.
  • the plug status can be determined via the penetration depth of a locking device (110-3 in FIG. 2) of the respective charging plug.
  • the penetration depth can be determined by measuring a current applied to the respective locking devices. When the interlocks are properly inserted, the resistance will change, consequently the measurement current will also change.
  • an optical sensor can be used to determine the correct seating of the charging connector/fluid connector.
  • the determination of the correct fit of the charging connector/fluid connector can be based on the penetration depth of the coupling surface.
  • the penetration depth of the coupling surface can be determined by measuring a current applied to the receiving surface or by an optical sensor.
  • the charge controller 120-2 may determine that the charge plug/fluid plug is properly plugged in only when the charge plug/fluid plug is plugged in for a predetermined time.
  • FIG. 4b schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the socket arrangement shown in FIG. 4a in a plan view.
  • the socket Assembly 120 includes a charging socket 120-1, a socket latch 120-2 (not shown in Figure 4b) and a fluid socket 120-3.
  • a Type 2 connector for communication and transmission of alternating current (AC) is located in the upper part of the charging socket 120-1.
  • Two additional power pins for direct current (DC) are located in the lower part of the charging socket 120-1.
  • the fluid socket 120-3 includes a receiving surface AM surrounding two male fluid socket ports Z-1, Z-2.
  • the male fluid socket connections Z-1 and Z-2 are each surrounded by a fluid socket sealing surface arrangement OB-1, OB-2.
  • the fluid bushing face assemblies OB-1 and OB-2 each include a groove and an annular sealing element (O-ring).
  • O-ring annular sealing element
  • the width of fluid socket 120-3 is no wider than charge socket 120-1.
  • the charging socket 120-1 shown in FIG. 4b is based on the standard combined charging system. However, the charging socket 120-1 can also be based on other standards, such as CHAdeMO, Type 2, Type 1 or Tesla supercharger.
  • FIG. 4c schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid bushing illustrated in FIG. 4a in a sectional view along the xy plane.
  • the fluid socket 120-3 includes a receiving surface AM surrounding two male fluid socket ports Z-1, Z-2.
  • the male fluid bushing connections Z-1 and Z-2 are each surrounded by a fluid bushing sealing surface arrangement OB-1, OB-2.
  • FIG. 5a schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid plug shown in FIG. 3a and the configuration of the fluid socket shown in FIG. 4a in a sectional view along the xy plane in the non-inserted state.
  • the coupling surface FS of the fluid plug 110-2 is located in front of the receiving surface AM of the fluid socket 120-3.
  • Distance L1 indicates the distance from fluid connector sealing surface assembly OS-1 and OS-2 to the outlet of fluid connector 110-2.
  • Distance L2 indicates the distance from fluid bushing face assembly OB-1 and OB-2 to the inlet of fluid bushing 120-3. In order to avoid that the sealing surface arrangements generate friction at the same time, the distance of L1 and L2 is different.
  • FIG. 5b schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid plug shown in FIG. 3a and the configuration of the fluid socket shown in FIG. 4a in a sectional view along the xy plane in the inserted state.
  • the coupling surface FS is located in the receiving surface AM, the female fluid connector connections AW-1, AW-2 of the fluid connector 110-2 receive the male fluid socket connections Z-1, Z-2 of the fluid socket 120-3.
  • Fluid socket face assemblies OB-1 and OB-2 are on the outside of the respective male fluid socket terminals Z-1, Z-2, and fluid socket face assemblies OS-1 and OS-2 are on the inside of the respective female fluid connectors -Connectors AW-1, AW-2.
  • the sealing surface arrangements OB-1 (OB-2) and OS-1 (OS-2) are distributed over the plug-in direction, so that the plug-in forces are reduced. Alternatively, the sealing surface assemblies can be placed either only on the fluid socket 120-3 or on the fluid plug 110-2.
  • FIG. 6a schematically shows, as a further exemplary embodiment, a configuration of the fluid connector from FIG. 2 in a sectional view along the xy plane.
  • the fluid connector 110-2 includes two ports AT, A-2' (see Figure 6b).
  • the port AT connects the fluid connector 110-2 to a channel (not shown in FIG. 6a) that is connected to an external source of cooling medium (not shown in FIG. 6a), and guides cooling medium into the electric vehicle.
  • the port A-2' (see Figure 6b) connects the fluid connector 110-2 to a duct (not shown in Figure 6a) and discharges the cooling medium that has flowed through the electric vehicle.
  • the fluid connector 110-2 includes a coupling surface FS'.
  • the coupling surface FS' is inserted to a receiving surface (AM' in Fig. 6b) of the fluid bushing.
  • the coupling surface FS' and the receiving surface prevent the cooling medium from radiating into the charging plug 110-1.
  • the coupling surface FS' can have an asymmetrical shape from the point of view of the plug-in direction. This can prevent the fluid plug 110-2” from being inserted the wrong way round.
  • the coupling surface FS" surrounds two juxtaposed male fluid connector connections AS-1, AS-2, with each male fluid connector connection AS-1, AS-2 being replaced by a female connection (W-1, W-2 in Fig. 6b) the fluid bushing is received.
  • the fluid connector connection AS-1 is connected to connection AT and feeds cooling medium into the electric vehicle.
  • the fluid connector port AS-2 is connected to port A-2' and lets the cooling medium that has flowed through the electric vehicle exit.
  • a fluid connector sealing surface arrangement OS-1', OS-2' is located on the outside of the respective male fluid connector connections AS-1, AS-2.
  • the fluid connector sealing surface assemblies OS-T and OS-2' each include a groove and an annular sealing element (O-ring). However, any other alternative seal known to those skilled in the art may be used.
  • An adjustable protective structure S encloses the male fluid connector connections AS-1, AS-2 so that the connections AS-1, AS-2 cannot be damaged, for example if the connector assembly is dropped (110 in FIG. 2).
  • the adjustable protective structure S is a bellows that can be compressed in the mating direction.
  • the adjustable protective structure S is attached with the fluid connector 110-2' and detached with the connections AS-1, AS-2.
  • FIG. 6b schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid connector and a fluid socket illustrated in FIG. 6a in a sectional view along the xy plane in the inserted state.
  • the coupling surface FS' is located in the receiving surface AM'.
  • the male fluid plug connections AS-1, AS-2 of the fluid plug 110-2' are received by the female fluid socket connections W-1, W-2.
  • the fluid socket face assemblies OB-T and OB-2' are on the inside of the respective female fluid socket terminals W-1, W-2 and the fluid socket face assemblies OS-T and OS-2' are on the outside of the respective ones male fluid connector connections AS-1, AS-2.
  • the sealing surface arrangements OB-(OB-2') and OS-1 (OS-2') are distributed over the plug-in direction so that the plug-in forces are reduced.
  • the sealing surface arrangements can be arranged either only on the fluid socket 120-3' or on the fluid plug 110-2".
  • the adjustable protective structure S is vertically compressed by the fluid socket 120-3". Consequently, only the male fluid connector ports AS-1, AS-2 of the fluid connector 110-2” are inserted into the respective female fluid connector ports W-1, W-2.
  • the charging controller determines whether the fluid socket 120-3” and the charging socket 120-1 with the corresponding plug (charging plug/fluid plug) are correctly plugged in.
  • FIG. 7a schematically shows, as a further exemplary embodiment, a configuration of the fluid connector from FIG. 2 in a sectional view along the xy plane.
  • the fluid connector 110-2 includes two connections AT, A-2” (see FIG. 7b).
  • the port AT connects the fluid connector 110-2 to a channel (not shown in FIG. 7a) that is connected to an external source of cooling medium (not shown in FIG. 7a), and feeds cooling medium into the electric vehicle.
  • the port A-2' (see Fig. 7b) connects the fluid plug 110-2 to a duct (not shown in Fig. 7a) and discharges the cooling medium that has flowed through the electric vehicle.
  • the fluid connector 110-2 includes a coupling surface FS'.
  • the coupling surface FS' is inserted to a receiving surface (AM' in Fig. 7b) of the fluid bushing.
  • the coupling surface FS' and the receiving surface prevent the cooling medium from radiating into the charging plug 110-1.
  • the coupling surface FS' can have an asymmetrical shape from the point of view of the plug-in direction. This can prevent the fluid plug 110-2” from being inserted the wrong way round.
  • the coupling surface FS" surrounds two juxtaposed male fluid connector connections AS-1, AS-2, with each male fluid connector connection AS-1, AS-2 being followed by a female connection (W-1, W-2 in Fig. 7b) the fluid bushing is received.
  • the fluid connector connection AS-1 is connected to connection AT and feeds cooling medium into the electric vehicle.
  • the fluid connector port AS-2 is connected to port A-2' and discharges the cooling medium that has flowed through the electric vehicle.
  • a fluid connector sealing surface arrangement OS-1', OS-2' is located on the outside of the respective male fluid connector connections AS-1, AS-2
  • Sealing surface arrangement OS-T and OS-2' each comprise a groove and an annular sealing element (O-ring).
  • O-ring annular sealing element
  • An adjustable protective structure S encloses the fluid connector connections AS-1, AS-2, so that the connections AS-1, AS-2 cannot be damaged, for example if the connector arrangement falls down (110 in FIG. 2).
  • the adjustable protective structure S' includes a spring F and a sleeve H. The spring F is located between the sleeve H and the fluid connector 110-2' and is attached to the sleeve H and the fluid connector 110-2'.
  • FIG. 7b schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid connector and a fluid socket illustrated in FIG. 7a in a sectional view along the xy plane in the inserted state.
  • the coupling surface FS' is located in the receiving surface AM'.
  • the male fluid connector terminals AS-1, AS-2 of the fluid connector 110-2' are received by the female fluid connector terminals W-1, W-2.
  • Fluid female face assemblies OB-T and OB-2' are on the inside of the respective female female female connectors W-1, W-2 and fluid male face assemblies OS-1 and OS-2 are on the outside of the respective male ones Fluid plug connections AS-1, AS-2.
  • the sealing surface arrangements OB-1'(OB-2') and OS-1 (OS-2') are distributed over the plug-in direction, so that the plug-in forces are reduced.
  • the sealing surface assemblies either only on the fluid sleeve 120-3 'or on the fluid connector 110-2".
  • the sleeve H of the adjustable protective structure S' is stopped and the spring F of the adjustable protective structure S' is vertically compressed by the fluid socket 120-3'. Consequently, only the male fluid connector terminals AS-1, AS-2 of the fluid connector 110-2' are inserted into the respective female fluid connector terminals W-1, W-2.
  • the charging controller determines whether the fluid socket 120-3' and the charging socket 120-1 with the corresponding plug (charging plug/fluid plug) are correctly plugged in.
  • FIG. 8a schematically shows, as a further exemplary embodiment, a configuration of the charging socket from FIG. 1a in a side view.
  • the socket assembly 120 includes a charging socket 120-1, a socket latch 120-2 and a fluid socket 120-3'.
  • the charging socket 120-1 is connected to the charging plug (110-1 in FIG. 2) in order to charge the electric vehicle (130 in FIG. 1a).
  • the receptacle latch 120-2 receives the latch (110-3 in FIG. 2) and latches the receptacle assembly 120 to the plug assembly (110 in FIG. 2).
  • Fig. 4a shows only a socket locking device for the charging socket 120-1, alternatively the fluid socket 120-3' can also contain a socket locking device which receives locking devices of the fluid plug (110-2 in Fig. 2).
  • Fluid bushing 120-3' includes a receiving surface AM' surrounding female fluid bushing terminals W-1, W-2 (see Figure 8b).
  • the receiving surface AM' receives the coupling surface (FS in Fig. 6 or 7) of the fluid connector, thus the fluid connector (110-2 in Fig. 2) is physically separated from the charging connector (110-1 in Fig. 2).
  • a sealing surface arrangement OB-1, OB-2 is located on the inside of the respective female fluid socket connections W-1, W-2.
  • the sealing surface assemblies OB-1 and OB-2 each comprise a groove and an annular sealing element (O-ring). However, any other alternative seal known to those skilled in the art may be used.
  • the fluid sleeve 120-3' also has an outlet (not shown in FIG. 8a) for discharging cooling medium. An undesired residual cooling medium, which remains in the fluid bushing after cooling, can be removed through the outlet.
  • the charging socket 120-1 can also have an outlet (not shown in FIG. 8a) for emptying cooling medium, the outlet of the fluid socket 120-3' and the outlet of the charging socket 120-1 not being connected to one another. The independent arrangement of the outlets makes it possible to prevent the discharged coolant flow from one outlet from being routed into the other outlet.
  • the socket assembly 120 may further include a recess (not shown in Figure 8a) that receives a separator plate.
  • the electric vehicle (130 in Fig. 1) can also be a Include charge control.
  • the charging controller can determine the charging mode of the electric vehicle. For example, the charge controller determines whether a fast charge mode is required. Based on the determined charging mode, the charging controller sends a signal to the charging station to notify the charging mode. The charging controller may also receive a signal from the charging station to provide information about the charging station, such as B. the type of charging station to get.
  • the socket arrangement 120 also includes a sensor (not shown in FIG. 8a ) which is set up to detect a plug status.
  • the sensor can be an electrical current sensor.
  • the socket/plug assembly may include an electrically conductive rod which may be pushed into the socket/plug assembly. When the plug assembly and socket assembly are mated, the rod is pushed into the socket assembly/plug assembly.
  • the position of the wand changes an electrical resistance so that the sensor receives a signal representing the mating status (fully inserted, partially inserted, not inserted) based on the position of the wand.
  • the charge controller receives this signal and determines the plug status based on the signal.
  • the sensor can be a pressure sensor or an optical sensor.
  • the sensor can be installed on the charging socket 120-1 and/or the fluid socket 120-3'. The determination of correct insertion can be determined independently for the fluid socket 120-3' and the charge socket 120-1.
  • the plug status can be determined via the penetration depth of a locking device (110-3 in FIG. 2) of the respective charging plug. The penetration depth can be determined by measuring a current applied to the respective locking devices.
  • the resistance will change, therefore the measuring current will also change.
  • an optical sensor can be used to determine the correct seating of the charging connector/fluid connector.
  • the determination of the correct fit of the charging connector/fluid connector can be based on the penetration depth of the coupling surface. The penetration depth of the coupling surface can be determined by measuring a current applied to the receiving surface or by an optical sensor.
  • the charging controller can determine that the charging connector/fluid connector is correctly inserted only if the charging connector/fluid connector has been inserted for a predetermined time
  • FIG. 8b schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the charging socket illustrated in FIG. 8a in a plan view.
  • the charging socket 120 comprises a charging socket 120-1, a socket locking device 120-2 (not shown in FIG. 4b) and a fluid socket 120-3'.
  • a type 2 plug is located in the upper part of the charging socket 120-1 for communication and transmission of alternating current (AC).
  • AC alternating current
  • DC direct current
  • the fluid socket 120-3' includes a receiving surface AM' which surrounds two female fluid socket ports W-1, W-2.
  • a fluid socket sealing surface arrangement OB-T, OB-2' is arranged on the inside.
  • the width of the fluid socket 120-3' is preferably no wider than the charging socket 120-1, so the width of an outlet flap of the electric vehicle (130 in FIG. 1) can be left unchanged with a greater length.
  • the charging socket 120-1 shown in FIG. 8b is based on the standard combined charging system. However, the charging socket 120-1 can also be based on other standards such as CHAdeMO, Type-2, Type-1 or Teslasupercharger.
  • FIG. 8c schematically shows, as an exemplary embodiment, the configuration of the fluid bushing illustrated in FIG. 8a in a sectional view along the xy plane.
  • the fluid bushing 120-3' includes a receiving surface AM surrounding two female fluid bushing ports W-1, W-2, each port W-1, W-2 having a fluid bushing sealing surface assembly OB-T, OB -2' is arranged on the inside.

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Abstract

Steckeranordnung zum Laden und Kühlen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs, wobei die Steckeranordnung umfasst: einen Ladestecker zum Anschluss an eine elektrische Energieversorgung; und einen Fluidstecker, wobei der Fluidstecker umfasst: eine Koppelfläche, die zwei Fluidstecker-Anschlüsse zur Zu- und Abfuhr des Kühlmediums in das Elektrofahrzeug umgibt.

Description

Beschreibung
„Eine Steckeranordnung, eine Buchsen-Anordnung und ein Ladesystem“
Die Erfindung betrifft eine Steckeranordnung, eine Buchsen-Anordnung und ein Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs.
Elektrofahrzeuge werden von einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben, die in wiederaufladbaren Batterien gespeicherte Energie nutzen. Die Batterien des Elektrofahrzeugs können beispielsweise an einer Ladestation aufgeladen werden. Die Ladestation kann über ein Ladekabel mit dem Elektrofahrzeug verbunden werden. Um das Ladekabel mit dem Elektrofahrzeug zu koppeln, kann eine Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle verwendet werden, die einen Stecker (meist an der Ladesäule) und eine Buchse oder Steckdose (meist am Fahrzeug) enthält. Die Batterien des Elektrofahrzeugs können mit Wechselstrom, Drehstrom und/oder Gleichstrom geladen werden. Beim Laden mit Wechselstrom kann das Elektroauto einphasig über ein Ladekabel an eine Haushaltssteckdose (Schukosteckdose) und damit an das Stromnetz angeschlossen werden. Bei der Drehstromladung kann das Fahrzeug über ein Ladekabel an einer Ladestation an das Drehstromnetz angeschlossen werden. Beim Gleichstromladen wird über ein Ladekabel Gleichstrom in das Elektrofahrzeug geleitet. Gleichstromladen ermöglicht sehr hohe Ladeleistungen. Das führt zu wünschenswert kurzen Ladezeiten.
Beim Schnellladen mit sehr hohen Ladeleistungen können sich die Batterien stark erwärmen und sich in unerwünschter weise verändern (Verformungen, Alterungen, thermische Belastung benachbarter Bauteile etc.). Elektrofahrzeuge, bzw. die Batteriekomponeneten können daher beim Laden extern gekühlt werden. Bekannt sind externe Kühlsysteme, die das Elektrofahrzeug an entsprechenden Ladestationen mit Kühlwasser versorgen. Um die Wärme von den Fahrzeugkomponenten, insbesondere von den Battreiekomponenten an das Kühlmedium zu übertragen, kommen dabei Wärmeüberträger im Elektrofahrzeug zum Einsatz die mit der externen Kühlung koppelbar sind.
DE 11 2012 003 109 T5 zeigt ein Ladesystem für eine Elektrofahrzeugbatterie. Das Ladesystem umfasst ein Elektrofahrzeug und eine Schnellladestation. Die Schnellladestation kann eine hochleistungsfähige Ladequelle zum Schnellladen der Batterie des Elektrofahrzeugs umfassen sowie eine Kühlmittelquelle, um während des Schellladevorgangs der Batterie an der hochleistungsfähigen Ladequelle über interne Kanäle Kühlmittel zu den erwärmten Batteriekomponentenleiten zu können und über das Kühlmittel die Wärme von dort abzuführen.
DE 10 2017217 506 A1 betrifft ein Fahrzeug, das über ein Ladekabel mit einer Kühlvorrichtung einer Ladesäule verbunden ist. Das Fahrzeug umfasst einen Energiespeicher, welcher zur Speicherung von zum Betrieb eines Traktionsmotors des Kraftfahrzeugs benötigter elektrischer Energie dient. Das Ladekabel dient dabei der Übertragung von elektrischer Energie von der Ladesäule an das Fahrzeug. Weiterhin koppelt das Ladekabel die Kühlvorrichtung der Ladesäule an den Wärmetauscher des Energiespeichers des Fahrzeugs. Dazu umfasst das Ladekabel eine elektrisch leitfähige Ader zu der konzentrisch in ihrem Inneren ein erster Kühlkanal angeordnet ist. Zwischen der elektrisch leitfähigen Ader und einer Außenhülle des Ladekabels verläuft ein zweiter Kühlkanal.
Bei den bekannten Lösungen kann jedoch die hochintegrierte Anordnung von elektrischen Leitungen und Fluidkanälen problematische sein (Sicherheitsaspekte, Funktionssicherheit, Dichtigkeit).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vorteilhafte Geometrie für den Stecker/ Buchse für die Elektrofahrzeug-Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle bereitzustellen, bei der die bekannten Nachteile wenigstens teilweise ausgeräumt sind.
Diese Aufgabe wird durch die Steckeranordnung nach Anspruch 1 , die Buchsen-Anordnung nach Anspruch 7 und das Ladesystem nach Anspruch 14 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steckeranordnung zum Laden und Kühlen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs. Die Steckeranordnung kann einen Ladestecker zum Anschluss an eine elektrische Energieversorgung und einen Fluidstecker umfassen. Der Fluidstecker kann eine Koppelfläche, die zwei Fluidstecker-Anschlüsse zur Zu- und Abfuhr des Kühlmediums in das Elektrofahrzeug umgibt, umfassen.
Die Steckeranordnung kann ein kombinierter Stecker für Strom und Kühlmedium beim Schnellladen eines Elektrofahrzeuges sein. Der Fluidstecker kann unter dem Ladestecker angeordnet sein. Dies ist vorteilhaft, da vermieden werden kann, dass das Kühlmedium an den Ladestecker gelangt, selbst wenn sich die Steckeranordnung in einem nicht gesteckten Zustand befindet.
Beim externen Kühlen wird üblicherweise Wasser mit einem hohen Druck verwendet. Hierdurch könnte im Fehlerfall das Strahlwasser auf den gesteckten Ladestecker treffen. Die Fluidstecker- Anschlüsse sind dabei durch die Koppelfläche von Stromanschlüssen des Ladesteckers getrennt, so dass kein Strahlwasser von dem Fluidstecker auf den elektrischen Kontakt gelangen kann. So kann durch die Steckeranordnung nicht nur Spritzwasser vermieden werden, sondern es kann auch verhindert werden, dass Strahlwasser den elektrischen Kontakt der Ladestecker erreicht.
Der Ladestecker kann ferner Verriegelungseinrichtungen umfassen. Die Verriegelungseinrichtungen können in Steckrichtung oben, unten, rechts und links am Stecker angeordnet sein. Der Fluidstecker kann auch Verriegelungseinrichtungen umfassen. Die im Elektrofahrzeug verbaute Aktuatorik nimmt dabei einen nicht unerheblichen Bauraum neben der Buchse im Elektrofahrzeug ein. Aus diesem Grunde ist es bevorzugt, dass sich die Verriegelungseinrichtungen des Fluidsteckers ebenfalls rechts und links neben dem Stecker befinden. Die Verrastung kann über eine elektrische Sperre erfolgen, welche über die Vertiefung in der Steckerhülle realisiert ist. Dieses Konzept der Verriegelung kann bezüglich der Geometrie der Aussparung sowie der Verriegelungseinrichtungen der Betätigung übernommen werden. Die Verriegelungseinrichtung kann ein verschiebbarere Verriegelungs-Stift, Verriegelungsklinke oder Verriegelungs-Schnapper sein.
In manchen Ausführungsformen können die zwei Fluidstecker-Anschlüsse weibliche Anschlüsse sein, die jeweils eine Fluidstecker-Dichtflächenanordnung an ihrer Innenseite aufweisen.
Die Fluidstecker-Anschlüsse können im weiblichen Gegenstück über eine radiale Dichtfläche innerhalb des Fluidsteckers dargestellt werden, um sie vor Beschädigung zu schützen. Vorteilhaft ist dabei, dass die Fluidstecker-Anschlüsse nicht von außen, z.B. beim Herunterfallen des Fluidsteckers beschädigt werden können.
Die Fluidstecker-Dichtflächenanordnung verhindert, dass das Kühlmedium austritt. ln manchen Ausführungsformen, können die zwei Fluidstecker-Anschlüsse männliche Anschlüsse sein, die jeweils eine Fluidstecker-Dichtflächenanordnung an ihrer Außenseite aufweisen.
Die Fluidstecker-Dichtflächenanordnung kann verhindern, dass das Kühlmedium austritt.
In manchen Ausführungsformen kann der Fluidstecker eine verstellbare Schutzstruktur aufweisen, die in Steckerrichtung offen ist und die zwei männliche Fluidstecker-Anschlüsse umschließt.
Die verstellbare Schutzstruktur kann ein Faltenbalg sein, der in Steckrichtung zusammengedrückt werden kann. Alternativ kann die verstellbare Schutzstruktur eine verschiebliche Hülse und eine Feder umfassen, wobei die Feder zwischen der Hülse und dem Fluidstecker angeordnet ist und die Hülse in einer Ruhelage hält, in der diese Fluidstecker- Anschlüsse umgibt. Vorteilhaft ist dabei, dass die Fluidstecker-Anschlüsse nicht von außen, z.B. durch Herunterfallen des Fluidsteckers beschädigt werden können.
In manchen Ausführungsformen kann die Fluidstecker-Dichtflächenanordnung einen O-Ring umfassen.
Aufgrund seines kreisförmigen Querschnitts kann ein O-Ring den Fluidstecker radial abdichten. Der O-Ring kann in eine Nut eingelegt werden. Der O-Ring kann ein Gummikörper aufweisen. Die anfängliche Abdichtung wird durch Anpressen des Gummikörpers des O-Ring bei der Montage in der Nut erreicht. Wenn der O-Ring zwischen zwei Oberflächen gepresst wird, nimmt er den Zwischenraum ein und blockiert den Weg, durch den die Flüssigkeit entweichen könnte. Durch die Anwendung von Druck wird der O-Ring gegen die Wand der Nut gepresst, wodurch er sich in die entgegengesetzte Richtung ausdehnt und dem O-Ring hilft, gegen die Wände der Nut abzudichten. Es können daher sehr hohe Drücke abgedichtet werden.
In manchen Ausführungsformen kann die Umfangskontur der Koppelfläche so ausgebildet sein, dass der Fluidstecker mit seiner entsprechend ausgebildeten Umfangskontur der Koppelfläche nur in einer bestimmten Lage eingesteckt werden kann.
Beispielsweise kann die Koppelfläche aus Sicht der Steckrichtung eine asymmetrische Form aufweisen. So kann vermieden werden, dass der Fluidstecker falsch angeschlossen wird. Ein zweiter Aspekt betrifft eine Buchsen-Anordnung zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs. Die Buchsen-Anordnung kann eine Ladebuchse zum Anschluss eines Ladesteckers und eine Fluidbuchse zum Anschluss eines Fluidsteckers mit einer Aufnahmefläche, die zwei Fluidbuchse-Anschlüsse umgibt, umfassen.
Die Buchsen-Anordnung kann eine kombinierte Buchse für Strom und Kühlmedium beim Schnellladen eines Elektrofahrzeuges sein. Die Fluidbuchse kann unter der Ladebuchse angeordnet sein. Bevorzugterweise ist die Breite der Fluidbuchse nicht breiter als die Ladebuchse, somit kann die Breite einer Verschlussklappe eines herkömmlichen Elektrofahrzeugs unverändert gelassen werden.
In manchen Ausführungsformen kann die Ladebuchse einen Sensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, einen Steckstatus zu erfassen.
Der Steckstatus kann einen vollständig eingeführten Status, einen teilweise eingeführten Status und einen nicht eingeführten Status umfassen. Eine Erfassung des Steckstatus kann auf mehrere Arten erfolgen. Beispielsweise kann der Steckstatus anhand eines Tests der Eindringtiefe der Verriegelung festgestellt werden. Der Test der Eindringtiefe der Verriegelung kann durch einen mechanischen Kontakt einer Verriegelungseinrichtung festgestellt werden.
Die Verriegelungseinrichtung kann ein verschiebbarere Verriegelungs-Stift, Verriegelungsklinke oder Verriegelungs-Schnapper sein, der sich an der Steckeranordnung oder an der Buchsen- Anordnung befindet. Anhand der Stellung der Verriegelungseinrichtung kann der Einsteckstatus bestimmt werden. Um die Stellung des Verriegelungsstifts zu bestimmen, kann der Sensor ein mechanischer Sensor, ein Drucksensor, ein Strommesssensor oder ein optischer Sensor sein. Die Steckstatusfeststellung kann vorteilhaft sein, da das Kühlmedium nur bei vollständig eingestecktem Stecker freigegeben werden darf.
In manchen Ausführungsformen können die zwei Anschlüsse männliche Anschlüsse sein, die jeweils eine Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung an ihrer Außenseite aufweisen.
Die Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung kann verhindern, dass das Kühlmedium nach außen gelangt.
In manchen Ausführungsformen können die zwei Fluidbuchse-Anschlüsse weibliche Anschlüsse sein, die jeweils eine Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung an ihrer Innenseite aufweisen. Die Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung kann verhindern, dass das Kühlmedium nach außen gelangt.
In manchen Ausführungsformen kann die Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung einen O-Ring umfassen.
In manchen Ausführungsformen kann die Umfangskontur der Aufnahmefläche so ausgebildet sein, dass die Fluidbuchse mit seiner entsprechend ausgebildeten Umfangskontur der Aufnahmefläche nur in einer bestimmten Lage eingesteckt werden kann.
Beispielsweise kann die Aufnahmefläche aus Sicht der Steckrichtung eine asymmetrische Form aufweisen. So kann vermieden werden, dass der Fluidstecker falsch angeschlossen wird.
In manchen Ausführungsformen kann die Fluidbuchse ferner einen Auslass zum Entleerung von Kühlmedium aufweisen.
Der Auslass kann den technischen Effekt haben, dass ein unerwünschtes Restkühlmedium, das nach dem Abkühlen in der Fluidbuchse verbleibt, entfernt werden kann. Durch den Auslass kann das unerwünschte Restkühlmedium aus dem Elektrofahrzeug abgeleitet werden.
Ein dritter Aspekt betrifft ein Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs. Das Ladesystem kann ein Elektrofahrzeug und eine Ladesäule umfassen, wobei die Ladesäule eine Steckeranordnung nach einer der Ausführungsformen umfasst und das Elektrofahrzeug eine Buchsen-Anordnung nach einer der Ausführungsformen umfasst.
In manchen Ausführungsformen kann die Steckeranordnung eine Fluidstecker- Dichtflächenanordnung und die Buchsen-Anordnung eine Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung umfassen. Dabei kann der Abstand von der Fluidstecker-Dichtflächenanordnung bis zum Auslass des Fluidsteckers und der Abstand von der Fluidbuchse-Dichtflächenanordnung bis zum Einlass der Fluidbuchse unterschiedlich sein.
Die verteilte Anordnung der Fluidstecker-Dichtflächenanordnung und der Fluidbuchsen- Dichtflächenanordnung ist vorteilhaft, da während des Einsteckvorgangs zunächst die Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung/ Fluidstecker-Dichtflächenanordnung und danach die Fluidstecker-Dichtflächenanordnung/ Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung verformt wird. So kann die Steckkraft beim Einstecken reduziert werden. Darüber hinaus ist die Anordnung der Dichtflächenanordnung an Fluidstecker und Fluidbuchse vorteilhaft, da sie einen doppelten Schutz bietet. Aufgrund des doppelten Schutz kann das Ladesystem dafür sorgen, dass das Kühlmedium den Ladestecker nicht erreicht, selbst wenn einer der Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung oder Fluidstecker-Dichtflächenanordnung beschädigt wird. Alternativ, kann sich die Dichtflächenanordnung nur am Fluidstecker oder an der Fluidbuchse befinden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1a schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration einer Elektrofahrzeug- Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle in einer Seitenansicht zeigt;
Fig. 1b schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 1a dargestellte Konfiguration der Elektrofahrzeug-Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle in einer Draufsicht zeigt;
Fig. 2 schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration der Steckeranordnung aus Fig. 1a in einer Seitenansicht zeigt;
Fig. 3a schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration des Fluidsteckers aus Fig. 2 in einer Seitenansicht zeigt;
Fig. 3b schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers in einer Draufsicht zeigt;
Fig. 3c schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene zeigt;
Fig. 4a schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration der Ladebuchse aus Fig. 1a in einer Seitenansicht zeigt;
Fig. 4b schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration der Ladebuchse in einer Draufsicht zeigt;
Fig. 4c schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration der Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene zeigt; Fig. 5a schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers und die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration der Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene im nicht eingesteckten Zustand zeigt;
Fig. 5b schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers und die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration der Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene im eingesteckten Zustand zeigt;
Fig. 6a schematisch, als ein weiteres Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration des Fluidsteckers aus Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene zeigt;
Fig. 6b schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 6a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers und einer Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene im eingesteckten Zustand zeigt;
Fig. 7a schematisch, als ein weiteres Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration des Fluidsteckers aus Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene zeigt;
Fig. 7b schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 7a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers und einer Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene im eingesteckten Zustand zeigt;
Fig. 8a schematisch, als ein weiteres Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration der Ladebuchse aus Fig. 1a in einer Seitenansicht zeigt;
Fig. 8b schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 8a dargestellte Konfiguration der Ladebuchse in einer Draufsicht zeigt; und
Fig. 8c schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 8a dargestellte Konfiguration der Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene zeigt.
Fig. 1a zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration einer Elektrofahrzeug-Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle in einer Seitenansicht. Die Elektrofahrzeug- Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle 100 kann ein Teil eines Ladesystems sein. Das Ladesystem kann ein kombiniertes Ladestecksystem (Combined Charging System), CHAdeMO, Typ-2, Typ- 1 oder Teslasupercharger sein. Ein kombiniertes Ladesystem (CCS) kann über die Elektrofahrzeug-Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle 100 mit Wechselstrom (AC) und/oder Gleichstrom (DC) ein Elektrofahrzeug 130 aufladen. Die Elektrofahrzeug-Ladesäulen-Fahrzeug- Schnittstelle 100 umfasst eine Steckeranordnung 110 und eine Buchsen-Anordnung 120. Die Steckeranordnung 110 ist durch eine Ladekabel mit einer Ladestation verbunden (nicht in Fig. 1a gezeigt). Die Ladestation kann öffentlich oder nicht öffentlich zugänglich sein, im einfachsten Fall kann sie aus einer Steckdose zum Aufladen des Elektrofahrzeugs über Kabelverbindung und einen Ladegerät bestehen. Fig. 1a zeigt einen Zustand, in dem die Steckeranordnung 110 mit der Buchsen-Anordnung 120 gesteckt ist. Eine ausführlichere Erklärung der Steckeranordnung 110 ist in Figur 2 dargestellt. Die Buchsen-Anordnung 120 befindet sich im Elektrofahrzeug 130 und wird mit der Steckeranordnung 110 verbunden, um das Elektrofahrzeug 130 aufzuladen. Eine ausführlichere Erklärung der Buchsen-Anordnung 120 ist in den Figuren 4 und 8 dargestellt.
Fig. 1b zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 1a dargestellte Konfiguration der Elektrofahrzeug-Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle in einer Draufsicht. Wie bereits erläutert, umfasst die Elektrofahrzeug-Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle 100 eine Steckeranordnung 110 und eine Buchsen-Anordnung 120, wobei sich die Buchsen-Anordnung 120 im Elektrofahrzeug 130 befindet und mit der Steckeranordnung 110 verbunden wird.
Fig. 2 zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration der Steckeranordnung aus Fig. 1a in einer Seitenansicht. Die Steckeranordnung 110 umfasst einen Ladestecker 110- 1, einen Fluidstecker 110-2. Der Ladestecker 110-1 kann ein CCS2 (mit Typ-2-Stecker) sein. Alternativ kann der Ladestecker 110-1 ein Typ-2-Stecker, ein Ty p-1 -Stecker, ein CHAdeMO- Stecker oder ein Teslasupercharger-Stecker sein. Das Elektrofahrzeug (130 in Fig. 1a) wird durch Strom aufgeladen, der durch den Ladestecker 110-1 übertragen wird. Wenn ein Elektrofahrzeug schnell und mit hoher Ladeleistung geladen wird, kann die im Elektrofahrzeug befindliche Elektrofahrzeugbatterie erwärmt werden. Um ein Elektrofahrzeug mit einem besonders hohen Wirkungsgrad zu betreiben, ist es bevorzugt, die Temperatur des Elektromotors, der Leistungselektronik und der Batterie des Elektrofahrzeugs in einem wirkungsgradoptimalen Temperaturbereich zu halten. Daher wird ein Kühlmedium über den Fluidstecker 110-2 dem Elektrofahrzeug zugeführt. Eine ausführlichere Erklärung des Fluidsteckers 110-2 ist in der Figuren 3, 6 und 7 dargestellt. Das Kühlmedium kann ein flüssiges Medium sein, das Wasser enthält. Das Kühlmedium wird mit hohem Druck in das Elektrofahrzeug eingestrahlt. Durch die Einstrahlung mit einem hohen Druck kann das Kühlmedium mit dem Ladestecker 110-1 in Berührung kommen, was zu einer Störung beim Laden des Fahrzeugs führen könnte. Um zu verhindern, dass das Kühlmedium in den Ladestecker 110-1 in Berührung kommt, ist am Ladestecker eine Koppelfläche (FS in Fig. 3 oder FS‘ in Fig. 6 oder 7) und an der Buchsen-Anordnung eine Aufnahmefläche (AM in Fig. 4 oder AM' in Fig. 8) vorgesehen. Alternativ kann eine Trennplatte (nicht in Fig. 2 gezeigt) vorgesehen werden. Die Trennplatte kann zwischen dem Ladestecker 110-1 und dem Fluidstecker 110-2 angeordnet werden und kann das Abstrahlen des Kühlmediums in den Ladestecker 110-1 verhindern. Die Trennplatte kann mit Vertiefungen (in Fig. 2 nicht dargestellt) versehen werden, welche es ermöglichen, dass eine Verriegelung mit dem Elektrofahrzeug (130 in Fig. 1a) bzw. mit der Ladebuchse erfolgt. Diese Vertiefungen sind dabei nicht als Durchbruch ausgeführt, so dass hier kein Kühlmedium auf die Ladestecker 110-1 gelangen kann. Die Vertiefungen können dabei seitlich der Trennplatte angeordnet sein. Der Ladestecker 110-1 umfasst vier Verriegelungseinrichtungen 110-3, die beim Blick auf das Elektrofahrzeug oben, unten, rechts und links am Stecker angeordnet sind. Um die Kollision mit dem Ladestecker 110-1 zu vermeiden und den Einbauraum zu optimieren, ist es bevorzugt, dass der Fluidstecker 110-2 zwei Verriegelungseinrichtungen (nicht in Fig. 2 gezeigt) umfasst, die beim Blick auf das Elektrofahrzeug rechts und links am Stecker angeordnet sind. Die Verrastung kann über eine elektrische Sperre erfolgen, welche über die Vertiefung in der Steckerhülle realisiert ist. Dieses Konzept der Verriegelung kann bezüglich der Geometrie der Aussparung sowie der Verriegelungseinrichtungen der Betätigung übernommen werden. Die Verriegelungseinrichtung kann ein verschiebbarere Verriegelungs-Stift, Verriegelungsklinke oder Verriegelungs-Schnapper sein.
Fig. 3a zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration des Fluidsteckers aus Fig. 2 in einer Seitenansicht. Der Fluidstecker 110-2 umfasst zwei Anschlüsse A-1 , A-2 (siehe Fig. 3b). Der Anschluss A-1 verbindet den Fluidstecker 110-2 mit einem Kanal (nicht in Fig. 3a gezeigt), der mit einer externen Kühlmediumquelle (nicht in Fig. 3a gezeigt) verbunden ist, und führt Kühlmedium in das Elektrofahrzeug. Der Anschluss A-2 (siehe Fig. 3b) verbindet den Fluidstecker 110-2 mit einem Kanal (nicht in Fig. 3a gezeigt) und lässt das Kühlmedium, das durch das Elektrofahrzeug geflossen ist, austreten. Ferner umfasst der Fluidstecker 110-2 eine Koppelfläche FS. Die Koppelfläche FS wird zu einer Aufnahmefläche (AM in Fig. 4) der Fluidbuchse eingeführt. Die Koppelfläche FS und die Aufnahmefläche verhindern im gesteckten Zustand ein Einstrahlen des Kühlmediums in den Ladestecker 110-1. Die Koppelfläche FS kann aus der Sicht der Steckrichtung eine asymmetrische Form haben. So kann vermieden werden, dass der Fluidstecker 110-2 verkehrt herum eingeführt wird. Die Koppelfläche FS umgibt zwei neben geordnete weibliche Fluidstecker-Anschlüsse AW-1, AW-2 (siehe Fig. 3c), wobei jeder weibliche Fluidstecker-Anschluss AW-1 , AW-2 einen männlichen Fluidbuchse-Anschluss (Z-1 , Z-2 in Fig. 4b) der Fluidbuchse aufnimmt. Der Fluidstecker-Anschluss AW-1 ist mit Anschluss A- 1 verbunden und führt Kühlmedium in das Elektrofahrzeug. Der Fluidstecker-Anschluss AW-2 ist mit Anschluss A-2 verbunden und lässt das Kühlmedium, das durch das Elektrofahrzeug geflossen ist, austreten. An der Innenseite der jeweiligen weiblichen Fluidstecker-Anschlüsse AW-1, AW-2 befindet sich jeweils eine Fluidstecker-Dichtflächenanordnung OS-1 , OS-2 (siehe Fig. 3c). Die Fluidstecker-Dichtflächenanordnung OS-1 und OS-2 umfassen jeweils eine Nut und ein ringförmiges Dichtelement (O-Ring). Es kann jedoch jede andere dem Fachmann bekannte alternative Dichtung verwendet werden. Die ringförmigen Dichtelemente können aus Elastomeren wie Buna N, Neopren oder Silikon hergestellt werden. Der O-Ring dichtet durch mechanische Verformung. Wenn sich die weiblichen Fluidstecker-Anschlüsse AW-1 , AW-2 an der jeweiligen männlichen Fluidbuchse-Anschluss (Z-1 , Z-2 in Fig. 4b) aufgenommen werden, drücken sich die ringförmigen Dichtelementen zusammen, wodurch die ringförmigen Dichtelementen verformt werden. Wenn die weiblichen Fluidstecker-Anschlüsse AW-1 , AW-2 an den entsprechenden männlichen Fluidbuchse-Anschluss (Z-1, Z-2 in Abb. 4b) aufnimmt, wird der O-Ring zusammengedrückt, wodurch der O-Ring verformt wird. Bei geringem oder keinem Druck sorgt die natürliche Elastizität der Elastomermischung für die Abdichtung und verhindert, dass Flüssigkeit vorbeiströmt. Das Aufbringen von Flüssigkeitsdruck drückt den O-Ring gegen die Nutwand auf der Niederdruckseite und erhöht die Dichtkraft. Die Interferenz zwischen der Dichtung und den Passflächen lässt den O-Ring leckagefrei Weiterarbeiten. Bei höheren Drücken verformt sich der O-Ring zu einer etwas „D“-Form, und die Kontaktfläche zwischen Elastomer und Fluidbuchse-Anschluss kann sich vom anfänglichen drucklosen Zustand aus verdoppeln. Aufgrund der Elastizität des Elastomers kann der O-Ring durch Druckablassen in seine ursprüngliche Form zurückkehren und für den nächsten Druckzyklus bereit sein. Außerdem kann der O-Ring in beide Richtungen abdichten.
Fig. 3b zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers in einer Draufsicht. Der Fluidstecker 110-2 umfasst zwei Anschlüsse A-1 , A-2 zur Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmediums und eine Koppelfläche FS, die zwei weibliche Fluidstecker-Anschlüsse AW-1, AW-2 zur Einstrahlung des Kühlmediums in das Elektrofahrzeug umgibt.
Fig. 3c zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene. Wie bereits erläutert, umfasst der Fluidstecker 110-2 zwei Anschlüsse A-1 , A-2 zur Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmediums und eine Koppelfläche FS, die zwei weibliche Fluidstecker-Anschlüsse AW-1, AW-2 umgibt. Die weiblichen Fluidstecker-Anschlüsse AW-1, AW-2 nehmen die männliche Teile der Fluidbuchse auf. Eine Dichtflächenanordnung wird im Inneren der weiblichen Fluidstecker-Anschlüsse AW-1, AW-2 durch radiale Dichtflächen OS-1, OS-2 dargestellt, um zu verhindern dass das Kühlmedium nach außen strahlt. Die Dichtflächenanordnung kann ein O-Ring umfassen.
Fig. 4a zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration der Buchsen- Anordnung aus Fig. 1a in einer Seitenansicht. Die Buchsen-Anordnung 120 umfasst eine Ladebuchse 120-1, eine Buchse-Verriegelungseinrichtung 120-2 und eine Fluidbuchse 120-3. Die Ladebuchse 120-1 wird mit den Ladestecker (110-1 in Fig. 2) verbunden, um das Elektrofahrzeug (130 in Fig. 1a) zu laden. Die Buchse-Verriegelungseinrichtung 120-2 nimmt die Verriegelungseinrichtung (110-3 in Fig. 2) auf und verriegelt die Buchsen-Anordnung 120 mit der Steckeranordnung (110 in Fig. 2). Fig. 4a zeigt nur eine Buchse- Verriegelungseinrichtung für die Ladebuchse 120-1, alternativ kann die Fluidbuchse 120-3 auch eine Buchse-Verriegelungseinrichtung enthalten, die Verriegelungseinrichtungen des Fluidsteckers (110-2 in Fig. 2) aufnimmt. Eine ausführlichere Erklärung der Ladebuchse 120-1 ist in der Figur 4b dargestellt. Die Fluidbuchse 120-3 wird mit den Fluidstecker (110-2 in Fig. 2) verbunden, um das Kühlmedium dem Elektrofahrzeug zuzuführen. Die Fluidbuchse 120-3 umfasst eine Aufnahmefläche AM, welche zwei männliche Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1, Z-2 (siehe Fig. 4b) umgibt. Die Aufnahmefläche AM nimmt die Koppelfläche (FS in Fig. 3) des Fluidsteckers auf, somit wird der Fluidstecker (110-2 in Fig. 2) mit den Ladestecker (110-1 in Fig. 2) physikalisch getrennt. Die männlichen Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1 und Z-2 bilden eine männliche Steckergeometrie und kommen mit den weiblichen Fluidstecker-Anschlüssen (AW-1, AW-2 in Fig. 3c) des Fluidsteckers in Verbindung. Die männlichen Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1, Z-2 sind annähernd gerade Rohre, durch die das Kühlmedium in das/aus dem Elektrofahrzeug fließt. An der Außenseite der jeweiligen männlichen Fluidbuchse-Anschlüssen Z-1, Z-2 befindet sich jeweils eine Fluidbuchse-Dichtflächenanordnung OB-1 , OB-2. Die Dichtflächenanordnungen OB-1 und OB-2 umfassen jeweils eine Nut und ein ringförmiges Dichtelement (O-Ring). Es kann jedoch jede andere dem Fachmann bekannte, alternative Dichtung verwendet werden. Die Fluidbuchse 120-3 weist ferner einen Auslass (nicht in Fig. 4a gezeigt) zum Entleeren von Kühlmedium auf. Durch den Auslass kann ein unerwünschtes Restkühlmedium, das nach dem Abkühlen in der Fluidbuchse verbleibt, entfernt werden. Die Ladebuchse 120-1 kann auch eine Auslass (nicht in Fig. 4a gezeigt) zum Entleeren von Kühlmedium aufweisen, wobei der Auslass der Fluidbuchse 120-3 und der Auslass der Ladebuchse 120-1 nicht miteinander verbunden sind. Durch die unabhängige Anordnung der Auslässe kann verhindert werden, dass der abgelassene Kühlmittelstrom des einen Auslasses nicht in den anderen Auslass geleitet wird. Die Buchsen-Anordnung 120 kann ferner eine Vertiefung (nicht in Fig. 4a gezeigt) umfassen, die eine Trennplatte aufnimmt. Das Elektrofahrzeug (130 in Fig. 1) kann ferner eine Ladesteuerung umfassen. Die Ladesteuerung kann den Lademodus des Elektrofahrzeugs bestimmen. Zum Beispiel bestimmt die Ladesteuerung, ob ein Schnelllademodus erforderlich ist. Basierend auf dem ermittelten Lademodus sendet die Ladesteuerung ein Signal an die Ladestation, um den Lademodus mitzuteilen. Die Ladesteuerung kann unter Umständen auch ein Signal von der Ladestation empfangen, um Informationen über die Ladestation, wie z. B. den Typ der Ladestation, zu erhalten. Die Buchsen-Anordnung 120 umfasst ferner einen Sensor (nicht in Fig. 4a gezeigt), der dazu eingerichtet ist, einen Steckstatus zu erfassen. Der Sensor kann zum Beispiel ein elektrischer Stromsensor sein. Handelt es sich bei dem Sensor um einen elektrischen Stromsensor, kann die Buchsen-Anordnung/Steckeranordnung einen elektrisch leitenden Stab umfassen, der in die Buchsen-Anordnung/Steckeranordnung eingedrückt werden kann. Wenn die Steckeranordnung und die Buchsen-Anordnung miteinander verbunden sind, wird der Stab in die Buchsen-Anordnung/Steckeranordnung eingedrückt. Die Stellung des Stabes verändert einen elektrischen Widerstand, so dass der Sensor auf der Grundlage der Stellung des Stabes ein Signal erhält, das den Steckstatus darstellt (vollständig eingeführt, teilweise eingeführt, nicht eingeführt). Die Ladesteuerung empfängt dieses Signal und legt auf der Grundlage des Signals den Steckstatus fest. Alternativ kann der Sensor ein Drucksensor oder ein optischer Sensor sein. Der Sensor kann an der Ladebuchse 120-1 und/oder der Fluidbuchse 120-3 installiert werden. Die Bestimmung des korrekten Einsteckstatus kann für die Fluidbuchse 120-3 und die Ladebuchse 120-1 unabhängig voneinander bestimmt werden. Ferner kann die Bestimmung des Steckstatus über die Eindringtiefe einer Verriegelungseinrichtung (110-3 in Fig. 2) des jeweiligen Ladesteckers ermittelt werden. Die Eindringtiefe kann durch Messung eines an den jeweiligen Verriegelungseinrichtungen angelegten Stroms ermittelt werden. Wenn die Verriegelungseinrichtungen richtig eingesetzt sind, ändert sich der Widerstand, folglich ändert sich auch der Messstrom. Alternativ kann ein optischer Sensor verwendet werden, um den korrekten Sitz des Ladesteckers/ Fluidsteckers zu bestimmen. Ferner kann die Bestimmung des korrekten Sitzes des Ladesteckers/ Fluidsteckers auf der Eindringtiefe der Koppelfläche basieren. Die Eindringtiefe der Koppelfläche kann durch Messung eines an die Aufnahmefläche angelegten Stroms bestimmt oder durch einen optischen Sensor erfasst werden. Darüber hinaus kann die Ladesteuerung 120-2 feststellen, dass der Ladestecker/Fluidstecker nur dann korrekt eingesteckt ist, wenn der Ladestecker/Fluidstecker für eine vorbestimmte Zeit eingesteckt ist.
Fig. 4b zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration der Buchsen-Anordnung in einer Draufsicht. Wie bereits erläutert, umfasst die Buchsen- Anordnung 120 eine Ladebuchse 120-1, eine Buchse-Verriegelungseinrichtung 120-2 (nicht in Fig. 4b gezeigt) und eine Fluidbuchse 120-3. Im oberen Teil der Ladebuchse 120-1 befindet sich ein Typ-2-Stecker für die Kommunikation und die Übertragung von Wechselstrom (AC). Im unteren Teil der Ladebuchse 120-1 befinden sich zwei zusätzliche Leistungspins für den Gleichstrom (DC). Diese Konfiguration ermöglicht es, das Elektrofahrzeug (130 in Fig. 1a) mit Wechselstrom und/oder Gleichstrom zu laden. Die Fluidbuchse 120-3 umfasst eine Aufnahmefläche AM, welche zwei männliche Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1, Z-2 umgibt. Die männliche Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1 und Z-2 werden jeweils von einer Fluidbuchse- Dichtflächenanordnung OB-1, OB-2 umschlossen. Die Fluidbuchse-Dichtflächenanordnung OB- 1 und OB-2 umfassen jeweils eine Nut und ein ringförmiges Dichtelement (O-Ring). Es kann jedoch jede andere dem Fachmann bekannte alternative Dichtung verwendet werden. Bevorzugterweise ist die Breite der Fluidbuchse 120-3 nicht breiter als die Ladebuchse 120-1. Die in Fig. 4b gezeigte Ladebuchse 120-1 basiert auf dem standardmäßigen kombinierten Ladestecksystem (Combined Charging System). Die Ladebuchse 120-1 kann jedoch auch auf anderen Standards, wie z.B. CHAdeMO, Typ-2, Typ-1 oder Teslasupercharger, basieren.
Fig. 4c zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration der Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene. Wie bereits erläutert umfasst, die Fluidbuchse 120-3 eine Aufnahmefläche AM, welche zwei männliche Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1, Z-2 umgibt. Die männlichen Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1 und Z-2 werden jeweils von einer Fluidbuchse-Dichtflächenanordnung OB-1, OB-2 umschlossen.
Fig. 5a zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers und die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration der Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene im nicht eingesteckten Zustand. Die Koppelfläche FS des Fluidsteckers 110-2 befindet sich vor der Aufnahmefläche AM der Fluidbuchse 120-3. Der Abstand L1 zeigt den Abstand von der Fluidstecker-Dichtflächenanordnung OS-1 und OS-2 bis zum Auslass des Fluidsteckers 110-2 an. Der Abstand L2 zeigt den Abstand von der Fluidbuchse-Dichtflächenanordnung OB-1 und OB-2 bis zum Einlass der Fluidbuchse 120-3 an. Um es zu vermeiden, dass die Dichtflächenanordnungen gleichzeitig eine Reibung erzeugen, ist der Abstand von L1 und L2 unterschiedlich. In anderen Worten, während des Einsteckvorgangs wird zunächst die Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung/ Fluidstecker-Dichtflächenanordnung verformt und danach die Fluidstecker-Dichtflächenanordnung/ Fluidbuchsen- Dichtflächenanordnung verformt. So kann die Steckkraft beim Einstecken reduziert werden. Fig. 5b zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 3a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers und die in Fig. 4a dargestellte Konfiguration der Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene im eingesteckten Zustand. Die Koppelfläche FS befindet sich in der Aufnahmefläche AM, die weiblichen Fluidstecker-Anschlüsse AW-1 , AW-2 des Fluidsteckers 110-2 nehmen die männlichen Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1, Z-2 der Fluidbuchse 120-3 auf. Die Verrastung der Steckeranordnung (110 in Fig. 1) und der Buchsen-Anordnung (120 in Fig. 1) kann über eine elektrische Sperre erfolgen, welche über die Steckerhülle (Buchse-Verriegelungseinrichtung) in einer Steckerhülle realisiert ist (nicht in Fig. 5b gezeigt). Die Bestimmung, ob die Fluidbuchse 120-3 und die Ladebuchse 120-1 mit dem entsprechenden Stecker (Ladestecker/Fluidstecker) korrekt eingesteckt sind erfolgt durch die Ladesteuerung. Die Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnungen OB-1 und OB-2 befinden sich auf der Außenseite der jeweiligen männlichen Fluidbuchse-Anschlüsse Z-1, Z-2 und die Fluidstecker- Dichtflächenanordnungen OS-1 und OS-2 befinden sich auf der Innenseite der jeweiligen weiblichen Fluidstecker-Anschlüsse AW-1, AW-2. Die Dichtflächenanordnungen OB-1 (OB-2) und OS-1 (OS-2) sind dabei über die Steckrichtung verteilt angeordnet, so dass die Steckkräfte reduziert werden. Alternativ können die Dichtflächenanordnungen entweder nur auf der Fluidbuchse 120-3 oder auf dem Fluidstecker 110-2 angeordnet werden.
Fig. 6a zeigt schematisch, als ein weiteres Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration des Fluidsteckers aus Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene. Der Fluidstecker 110-2 umfasst zwei Anschlüsse A-T, A-2‘ (siehe Fig. 6b). Der Anschluss A-T verbindet den Fluidstecker 110-2 mit einem Kanal (nicht in Fig. 6a gezeigt), der mit einer externen Kühlmediumquelle (nicht in Fig. 6a gezeigt) verbunden ist, und führt Kühlmedium in das Elektrofahrzeug. Der Anschluss A-2‘ (siehe Fig. 6b) verbindet den Fluidstecker 110-2 mit einem Kanal (nicht in Fig. 6a gezeigt) und lässt das Kühlmedium, das durch das Elektrofahrzeug geflossen ist, austreten. Ferner umfasst der Fluidstecker 110-2 eine Koppelfläche FS‘. Die Koppelfläche FS‘ wird zu einer Aufnahmefläche (AM‘ in Fig. 6b) der Fluidbuchse eingeführt. Die Koppelfläche FS‘ und die Aufnahmefläche verhindern im gesteckten Zustand ein Einstrahlen des Kühlmediums in den Ladestecker 110-1. Die Koppelfläche FS‘ kann aus der Sicht der Steckrichtung eine asymmetrische Form haben. So kann vermieden werden, dass der Fluidstecker 110-2“ verkehrt herum eingeführt wird. Die Koppelfläche FS“ umgibt zwei neben geordnete männliche Fluidstecker-Anschlüsse AS-1, AS-2, wobei jeder männliche Fluidstecker- Anschluss AS-1 , AS-2 von einen weiblichen Anschluss (W-1 , W-2 in Fig. 6b) der Fluidbuchse aufgenommen wird. Der Fluidstecker-Anschluss AS-1 ist mit Anschluss A-T verbunden und führt Kühlmedium in das Elektrofahrzeug. Der Fluidstecker-Anschluss AS-2 ist mit Anschluss A- 2‘ verbunden und lässt das Kühlmedium, das durch das Elektrofahrzeug geflossen ist, austreten. An der Außenseite der jeweiligen männlichen Fluidstecker-Anschlüsse AS-1 , AS-2 befindet sich jeweils eine Fluidstecker-Dichtflächenanordnung OS-1', OS-2'. Die Fluidstecker- Dichtflächenanordnung OS-T und OS-2‘ umfassen jeweils eine Nut und ein ringförmiges Dichtelement (O-Ring). Es kann jedoch jede andere dem Fachmann bekannte alternative Dichtung verwendet werden. Eine verstellbare Schutzstruktur S umschließt die männlichen Fluidstecker-Anschlüsse AS-1, AS-2, somit die Anschlüsse AS-1, AS-2 nicht beschädigt werden können, beispielsweise bei Herunterfallen der Steckeranordnung (110 in Fig. 2). Die verstellbare Schutzstruktur S ist ein Faltenbalg, der in Steckrichtung zusammengedrückt werden kann. Die verstellbare Schutzstruktur S ist mit dem Fluidstecker 110-2‘ befestigt und mit dem Anschlüssen AS-1 , AS-2 gelöst.
Fig. 6b zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 6a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers und einer Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene im eingesteckten Zustand. Die Koppelfläche FS‘ befindet sich in der Aufnahmefläche AM‘. Die männlichen Fluidstecker-Anschlüsse AS-1, AS-2 des Fluidsteckers 110-2‘ werden von den weiblichen Fluidbuchse-Anschlüssen W-1, W-2 aufgenommen. Die Fluidbuchsen- Dichtflächenanordnungen OB-T und OB-2‘ befinden sich auf der Innenseite der jeweiligen weiblichen Fluidbuchse-Anschlüssen W-1 , W-2 und die Fluidstecker-Dichtflächenanordnungen OS-T und OS-2‘ befinden sich auf der Außenseite der jeweiligen männlichen Fluidstecker- Anschlüsse AS-1, AS-2. Die Dichtflächenanordnungen OB- (OB-2‘) und OS-1 (OS-2‘) sind dabei über die Steckrichtung verteilt angeordnet, so dass die Steckkräfte reduziert werden. Alternativ können die Dichtflächenanordnungen entweder nur auf der Fluidbuchse 120-3‘ oder auf dem Fluidstecker 110-2“ angeordnet werden. Wenn der Fluidstecker 110-2“ in die Fluidbuchse 120-3“ eingeführt wird, wird die verstellbare Schutzstruktur S durch die Fluidbuchse 120-3“ vertikal zusammengedrückt. Folglich werden nur die männlichen Fluidstecker- Anschlüsse AS-1, AS-2 des Fluidsteckers 110-2“ in die jeweiligen weiblichen Fluidbuchse- Anschlüssen W-1 , W-2 eingeführt. Die Bestimmung, ob die Fluidbuchse 120-3“ und die Ladebuchse 120-1 mit dem entsprechenden Stecker (Ladestecker/Fluidstecker) korrekt eingesteckt sind erfolgt durch die Ladesteuerung.
Fig. 7a zeigt schematisch, als ein weiteres Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration des Fluidsteckers aus Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene. Der Fluidstecker 110-2 umfasst zwei Anschlüsse A-T, A-2“ (siehe Fig. 7b). Der Anschluss A-T verbindet den Fluidstecker 110-2 mit einem Kanal (nicht in Fig. 7a gezeigt), der mit einer externen Kühlmediumquelle (nicht in Fig. 7a gezeigt) verbunden ist, und führt Kühlmedium in das Elektrofahrzeug. Der Anschluss A-2‘ (siehe Fig. 7b) verbindet den Fluidstecker 110-2 mit einem Kanal (nicht in Fig. 7a gezeigt) und lässt das Kühlmedium, das durch das Elektrofahrzeug geflossen ist, austreten. Ferner umfasst der Fluidstecker 110-2 eine Koppelfläche FS‘. Die Koppelfläche FS‘ wird zu einer Aufnahmefläche (AM‘ in Fig. 7b) der Fluidbuchse eingeführt. Die Koppelfläche FS‘ und die Aufnahmefläche verhindern im gesteckten Zustand ein Einstrahlen des Kühlmediums in den Ladestecker 110-1. Die Koppelfläche FS‘ kann aus der Sicht der Steckrichtung eine asymmetrische Form haben. So kann vermieden werden, dass der Fluidstecker 110-2“ verkehrt herum eingeführt wird. Die Koppelfläche FS“ umgibt zwei neben geordnete männliche Fluidstecker-Anschlüsse AS-1, AS-2, wobei jeder männliche Fluidstecker- Anschluss AS-1 , AS-2 von einer weiblichen Anschluss (W-1 , W-2 in Fig. 7b) der Fluidbuchse aufgenommen wird. Der Fluidstecker-Anschluss AS-1 ist mit Anschluss A-T verbunden und führt Kühlmedium in das Elektrofahrzeug. Der Fluidstecker-Anschluss AS-2 ist mit Anschluss A- 2‘ verbunden und lässt das Kühlmedium, das durch das Elektrofahrzeug geflossen ist, austreten. An der Außenseite der jeweiligen männlichen Fluidstecker-Anschlüsse AS-1 , AS-2 befindet sich jeweils eine Fluidstecker-Dichtflächenanordnung OS-1', OS-2'. Die Fluidstecker-
Dichtflächenanordnung OS-T und OS-2‘ umfassen jeweils eine Nut und ein ringförmiges Dichtelement (O-Ring). Es kann jedoch jede andere dem Fachmann bekannte alternative Dichtung verwendet werden. Eine verstellbare Schutzstruktur S umschließt die Fluidstecker- Anschlüsse AS-1 , AS-2, somit die Anschlüsse AS-1 , AS-2 nicht beschädigt werden können, beispielsweise bei Herunterfallen der Steckeranordnung (110 in Fig. 2). Die verstellbare Schutzstruktur S‘ umfasst eine Feder F und eine Hülse H. Die Feder F befindet sich zwischen der Hülse H und dem Fluidstecker 110-2' und ist an der Hülse H und dem Fluidstecker 110-2' befestigt.
Fig. 7b zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 7a dargestellte Konfiguration des Fluidsteckers und einer Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene im eingesteckten Zustand. Die Koppelfläche FS' befindet sich in der Aufnahmefläche AM'. Die männlichen Fluidstecker-Anschlüsse AS-1, AS-2 des Fluidsteckers 110-2' werden von den weiblichen Fluidbuchse-Anschlüssen W-1, W-2 aufgenommen. Die Fluidbuchsen- Dichtflächenanordnungen OB-T und OB-2‘ befinden sich auf der Innenseite der jeweiligen weiblichen Fluidbuchse-Anschlüsse W-1, W-2 und die Fluidstecker-Dichtflächenanordnungen OS-1 und OS-2 befinden sich auf der Außenseite der jeweiligen männlichen Fluidstecker- Anschlüsse AS-1, AS-2. Die Dichtflächenanordnungen OB-1‘ (OB-2‘) und OS-1 (OS-2‘) sind dabei über die Steckrichtung verteilt angeordnet, so dass die Steckkräfte reduziert werden. Alternativ können die Dichtflächenanordnungen entweder nur auf der Fluidbuchse 120-3' oder auf dem Fluidstecker 110-2“ angeordnet werden. Wenn der Fluidstecker 110-2' in die Fluidbuchse 120-3' eingeführt wird, wird die Hülse H der verstellbaren Schutzstruktur S‘ gestoppt und die Feder F der verstellbaren Schutzstruktur S‘ durch die Fluidbuchse 120-3' vertikal zusammengedrückt. Folglich werden nur die männliche Fluidstecker-Anschlüsse AS-1, AS-2 des Fluidsteckers 110-2' in die jeweiligen weiblichen Fluidbuchse-Anschlüsse W-1 , W-2 eingeführt. Die Bestimmung ob die Fluidbuchse 120-3' und die Ladebuchse 120-1 mit dem entsprechenden Stecker (Ladestecker/Fluidstecker) korrekt eingesteckt sind, erfolgt durch die Ladesteuerung.
Fig. 8a zeigt schematisch, als ein weiteres Ausführungsbeispiel, eine Konfiguration der Ladebuchse aus Fig. 1a in einer Seitenansicht. Die Buchsen-Anordnung 120 umfasst eine Ladebuchse 120-1, eine Buchse-Verriegelungseinrichtung 120-2 und eine Fluidbuchse 120-3'. Die Ladebuchse 120-1 wird mit den Ladestecker (110-1 in Fig. 2) verbunden um das Elektrofahrzeug (130 in Fig. 1a) zu laden. Die Buchse-Verriegelungseinrichtung 120-2 nimmt die Verriegelungseinrichtung (110-3 in Fig. 2) auf und verriegelt die Buchsen-Anordnung 120 mit der Steckeranordnung (110 in Fig. 2). Fig. 4a zeigt nur eine Buchse- Verriegelungseinrichtung für die Ladebuchse 120-1, alternativ kann die Fluidbuchse 120-3' auch eine Buchse-Verriegelungseinrichtung enthalten, die Verriegelungseinrichtungen des Fluidsteckers (110-2 in Fig. 2) aufnimmt. Eine ausführlichere Erklärung der Ladebuchse 120-1 ist in der Figure 8b dargestellt. Die Fluidbuchse 120-3' umfasst eine Aufnahmefläche AM', welche weibliche Fluidbuchse-Anschlüsse W-1, W-2 (siehe Fig. 8b) umgibt. Die Aufnahmefläche AM' nimmt die Koppelfläche (FS in Fig. 6 oder 7) des Fluidsteckers auf, somit wird der Fluidstecker (110-2 in Fig. 2) mit den Ladestecker (110-1 in Fig. 2) physikalisch getrennt. An der Innenseite der jeweiligen weiblichen Fluidbuchse-Anschlüsse W-1, W-2 befindet sich jeweils eine Dichtflächenanordnung OB-1 , OB-2. Die Dichtflächenanordnung OB-1 und OB-2 umfassen jeweils eine Nut und ein ringförmiges Dichtelement (O-Ring). Es kann jedoch jede andere dem Fachmann bekannte alternative Dichtung verwendet werden. Die Fluidbuchse 120-3' weist ferner einen Auslass (nicht in Fig. 8a gezeigt) zum Entleeren von Kühlmedium auf. Durch den Auslass kann ein unerwünschtes Restkühlmedium, das nach dem Abkühlen in der Fluidbuchse verbleibt, entfernt werden. Die Ladebuchse 120-1 kann auch eine Auslass (nicht in Fig. 8a gezeigt) zum Entleeren von Kühlmedium aufweisen, wobei der Auslass der Fluidbuchse 120-3' und der Auslass der Ladebuchse 120-1 nicht miteinander verbunden sind. Durch die unabhängige Anordnung der Auslässe kann verhindert werden, dass der abgelassene Kühlmittelstrom des einen Auslasses nicht in den anderen Auslass geleitet wird. Die Buchsen-Anordnung 120 kann ferner eine Vertiefung (nicht in Fig. 8a gezeigt) umfassen, die eine Trennplatte aufnimmt. Das Elektrofahrzeug (130 in Fig. 1) kann ferner eine Ladesteuerung umfassen. Die Ladesteuerung kann den Lademodus des Elektrofahrzeugs bestimmen. Zum Beispiel bestimmt die Ladesteuerung, ob ein Schnelllademodus erforderlich ist. Basierend auf dem ermittelten Lademodus sendet die Ladesteuerung ein Signal an die Ladestation, um den Lademodus mitzuteilen. Die Ladesteuerung kann unter Umständen auch ein Signal von der Ladestation empfangen, um Informationen über die Ladestation, wie z. B. den Typ der Ladestation, zu erhalten. Die Buchsen-Anordnung 120 umfasst ferner einen Sensor (nicht in Fig. 8a gezeigt) der dazu eingerichtet ist, einen Steckstatus zu erfassen. Der Sensor kann zum Beispiel ein elektrischer Stromsensor sein. Handelt es sich bei dem Sensor um einen elektrischen Stromsensor, kann die Buchsen-Anordnung/Steckeranordnung einen elektrisch leitenden Stab umfassen, der in die Buchsen-Anordnung/Steckeranordnung eingedrückt werden kann. Wenn die Steckeranordnung und die Buchsen-Anordnung miteinander verbunden sind, wird der Stab in die Buchsen-Anordnung/Steckeranordnung eingedrückt. Die Stellung des Stabes verändert einen elektrischen Widerstand, so dass der Sensor auf der Grundlage der Stellung des Stabes ein Signal erhält, das den Steckstatus darstellt (vollständig eingeführt, teilweise eingeführt, nicht eingeführt). Die Ladesteuerung empfängt dieses Signal und legt auf der Grundlage des Signals den Steckstatus fest. Alternativ, kann der Sensor ein Drucksensor oder ein optischer Sensor sein. Der Sensor kann an der Ladebuchse 120-1 und/oder der Fluidbuchse 120-3‘ installiert werden. Die Bestimmung der korrekten Einsteckung kann für die Fluidbuchse 120-3‘ und die Ladebuchse 120-1 unabhängig voneinander bestimmt werden. Ferner kann die Bestimmung des Steckstatus über die Eindringtiefe einer Verriegelungseinrichtung (110-3 in Fig. 2) des jeweiligen Ladesteckers ermittelt werden. Die Eindringtiefe kann durch Messung eines an den jeweiligen Verriegelungseinrichtungen angelegten Stroms ermittelt werden. Wenn die Verriegelungseinrichtung richtig eingesetzt sind, ändert sich der Widerstand, daher ändert sich auch der Messstrom. Alternativ kann ein optischer Sensor verwendet werden, um den korrekten Sitz des Ladesteckers/ Fluidsteckers zu bestimmen. Ferner kann die Bestimmung des korrekten Sitzes des Ladesteckers/ Fluidsteckers auf der Eindringtiefe der Koppelfläche basieren. Die Eindringtiefe der Koppelfläche kann durch Messung eines an die Aufnahmefläche angelegten Stroms bestimmt oder durch einen optischen Sensor erfasst werden. Darüber hinaus kann die Ladesteuerung feststellen, dass der Ladestecker/Fluidstecker nur dann korrekt eingesteckt ist, wenn der Ladestecker/Fluidstecker für eine vorbestimmte Zeit eingesteckt ist
Fig. 8b zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 8a dargestellte Konfiguration der Ladebuchse in einer Draufsicht. Wie bereits erläutert, umfasst die Ladebuchse 120 eine Ladebuchse 120-1, eine Buchse-Verriegelungseinrichtung 120-2 (nicht in Fig. 4b gezeigt) und eine Fluidbuchse 120-3‘. Im oberen Teil der Ladebuchse 120-1 befindet sich ein Typ-2-Stecker für die Kommunikation und die Übertragung von Wechselstrom (AC). Im unteren Teil befinden sich zwei zusätzliche Leistungspins für den Gleichstrom (DC). Diese Konfiguration ermöglicht es, das Elektrofahrzeug (130 in Fig. 1a) mit Wechselstrom und/oder Gleichstrom zu laden. Die Fluidbuchse 120-3‘ umfasst eine Aufnahmefläche AM‘, welche zwei weibliche Fluidbuchse- Anschlüsse W-1, W-2 umgibt. In jedem weiblichen Fluidbuchse-Anschluss W-1, W-2 ist eine Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung OB-T, OB-2‘ an der Innenseite angeordnet.
Bevorzugterweise ist die Breite der Fluidbuchse 120-3‘ nicht breiter als die Ladebuchse 120-1, somit kann die Breite einer Verlussklappe des Elektrofahrzeugs (130 in Fig. 1) bei größerer Länge unverändert gelassen werden. Die in Fig. 8b gezeigte Ladebuchse 120-1 basiert auf dem standardmäßigen kombinierten Ladestecksystem (Combined Charging System). Die Ladebuchse 120-1 kann jedoch auch auf anderen Standards, wie z.B. CHAdeMO, Typ-2, Typ-1 oder Teslasupercharger, basieren.
Fig. 8c zeigt schematisch, als ein Ausführungsbeispiel, die in Fig. 8a dargestellte Konfiguration der Fluidbuchse in einer Schnittansicht entlang der xy-Ebene. Wie bereits erläutert, umfasst die Fluidbuchse 120-3' eine Aufnahmefläche AM, welche zwei weibliche Fluidbuchse-Anschlüsse W-1, W-2 umgibt, wobei in jeden Anschluss W-1 , W-2 eine Fluidbuchsen- Dichtflächenanordnung OB-T, OB-2‘ an der Innenseite angeordnet ist.
Bezugszeichenliste
100 Elektrofahrzeug-Ladesäulen-Fahrzeug-Schnittstelle
110 Steckeranordnung
110-1 Ladestecker
110-2 Fluidstecker
110-3 Verriegelungseinrichtung
120 Buchsen-Anordnung
120-1 Ladebuchse
120-2 Buchse-Verriegelungseinrichtung
120-3 Fluidbuchse
130 Elektrofahrzeug
S Verstellbare Schutzstruktur
F Feder
H Hülse
FS Koppelfläche
AM Aufnahmefläche
A-1 , A-2 Anschluss
AS-1, AS-2 männlicher Fluidstecker-Anschluss
AW-1, AW-2 weiblicher Fluidstecker-Anschluss
W-1, W-2 weiblicher Fluidbuchse- Anschluss
Z-1, Z-2 männlicher Fluidbuchse- Anschluss
OS-1, OS- 2 innenseitige Fluidstecker-Dichtflächenanordnung
OS-T, OS-2‘ außenseitige Fluidstecker-Dichtflächenanordnung
OB-1, OB- 2 außenseitige Fluidbuchse-Dichtflächenanordnung
OB-T, OB-2‘ innenseitige Fluidbuchse-Dichtflächenanordnung

Claims

Patentansprüche Steckeranordnung (110) zum Laden und Kühlen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs (130), wobei die Steckeranordnung (110) umfasst:
- einen Ladestecker (110-1) zum Anschluss an eine elektrische Energieversorgung; und
- einen Fluidstecker (110-2; 110-2'), wobei der Fluidstecker (110-2; 110-2') umfasst: eine Koppelfläche (FS), die zwei Fluidstecker-Anschlüsse (AW-1 , AW-2; AS-1, AS-2) zur
Zu- und Abfuhr des Kühlmediums in das Elektrofahrzeug (130) umgibt. Steckeranordnung (110) nach Anspruch 1 , wobei die zwei Fluidstecker-Anschlüsse (AW- 1, AW-2) weibliche Anschlüsse sind, die jeweils eine Fluidstecker-Dichtflächenanordnung (OS-1, OS-2) an ihrer Innenseite aufweisen. Steckeranordnung (110) nach Anspruch 1 , wobei die zwei Fluidstecker-Anschlüsse (AS-1 , AS-2) männliche Anschlüsse sind, die jeweils eine Fluidstecker-Dichtflächenanordnung (OS-1‘, OS-2‘) an ihrer Außenseite aufweisen. Steckeranordnung (110) nach Anspruch 3, wobei der Fluidstecker (110-2') eine verstellbare Schutzstruktur (S; S') aufweist, die in Steckerrichtung offen ist und die zwei männliche Fluidstecker-Anschlüsse (AS-1, AS-2) umschließt. Steckeranordnung (110) nach Anspruch 2 bis 4, wobei die Fluidstecker- Dichtflächenanordnung (OS-1, OS-2; OS-1‘, OS-2‘) einen O-Ring umfasst. Steckeranordnung (110) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umfangskontur der Koppelfläche (FS) so ausgebildet ist, dass der Fluidstecker (110-2; 110-2') mit seiner entsprechend ausgebildeten Umfangskontur der Koppelfläche (FS) nur in einer bestimmten Lage eingesteckt werden kann Buchsen-Anordnung (120) zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs (130), wobei die Buchsen-Anordnung (120) umfasst: eine Ladebuchse (120-1) zum Anschluss eines Ladesteckers (110-1); und
- 22 - eine Fluidbuchse (120-3; 120-3‘) zum Anschluss eines Fluidsteckers (110-2; 110-2“) mit einer Aufnahmefläche (AM) die zwei Fluidbuchse-Anschlüsse (Z-1 , Z-2; W-1 , W-2) umgibt. Buchsen-Anordnung (120) nach Anspruch 7, wobei die Ladebuchse einen Sensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, einen Steckstatus zu erfassen. Buchsen-Anordnung (120) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zwei Anschlüsse (Z-1 ,Z-2) männliche Anschlüsse sind, die jeweils eine Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung (OB-1 , OB-2) an ihrer Außenseite aufweisen. Buchsen-Anordnung (120) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zwei Fluidbuchse- Anschlüsse (W-1 , W-2) weibliche Anschlüsse sind, die jeweils eine Fluidbuchsen- Dichtflächenanordnung (OB-T, OB-2‘) an ihrer Innenseite aufweisen. Buchsen-Anordnung (120) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Fluidbuchsen- Dichtflächenanordnung (OB-1 , OB-2; OB-1 ‘, OB-2‘) einen O-Ring umfasst. Buchsen-Anordnung (120) nach Anspruch 7 bis 11 , wobei die Umfangskontur der Aufnahmefläche (AM) so ausgebildet ist, dass die Fluidbuchse (120-3; 120-3“) mit seiner entsprechend ausgebildeten Umfangskontur der Aufnahmefläche nur in einer bestimmten Lage eingesteckt werden kann. Buchsen-Anordnung (120) nach den Ansprüchen 7 bis 12, wobei die Fluidbuchse (120-3; 120-3“) ferner einen Auslass zum Entleerung von Kühlmedium aufweist. Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs (130), wobei das Ladesystem umfasst: ein Elektrofahrzeug (130) mit eine Buchsen-Anordnung (120) nach Anspruch 5; und eine Ladesäule mit eine Steckeranordnung (110) nach Anspruch 1. Ladesystem nach Anspruch 14, wobei die Steckeranordnung (110) eine Fluidstecker- Dichtflächenanordnung (OS-1 , OS-2; OS-1“, OS-2“) und die Buchsen-Anordnung (120) eine Fluidbuchsen-Dichtflächenanordnung (OB-1 , OB-2; OB-1“, OB-2“) umfasst, wobei der Abstand (L1) von der Fluidstecker-Dichtflächenanordnung (OS-1 , OS-2; OS-1“, OS-2“) bis zum Auslass des Fluidsteckers (110-2; 110-2') und der Abstand (L“) von der Fluidbuchse- Dichtflächenanordnung (OB-1, OB-2; OB-1‘, OB-2‘) bis zum Einlass der Fluidbuchse (120- 3; 120-3‘) unterschiedlich ist.
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