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WO2024165263A1 - Ladestecker-anschlussvorrichtung - Google Patents

Ladestecker-anschlussvorrichtung Download PDF

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Publication number
WO2024165263A1
WO2024165263A1 PCT/EP2024/050576 EP2024050576W WO2024165263A1 WO 2024165263 A1 WO2024165263 A1 WO 2024165263A1 EP 2024050576 W EP2024050576 W EP 2024050576W WO 2024165263 A1 WO2024165263 A1 WO 2024165263A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connection
charging
region
charging plug
charging socket
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2024/050576
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Krzysztof Murgott
Martin Zott
Benjamin Reil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
Priority to DE112024000785.6T priority Critical patent/DE112024000785A5/de
Publication of WO2024165263A1 publication Critical patent/WO2024165263A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/6608—Structural association with built-in electrical component with built-in single component
    • H01R13/6625—Structural association with built-in electrical component with built-in single component with capacitive component
    • 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
    • B60L53/00—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
    • 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
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/38—Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/719—Structural association with built-in electrical component specially adapted for high frequency, e.g. with filters
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2105/00—Three poles
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    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a charging plug connection device for a battery-electric vehicle with a multi-pin charging socket for connecting a multi-pin charging plug for charging a battery of the vehicle.
  • the invention relates to a signal filter in the charging socket.
  • One object of the invention is therefore to find a cost-effective and space-efficient solution for how the vehicle electronics of battery-electric vehicles can be effectively protected against voltage fluctuations or voltage peaks in the supply network.
  • the object is solved by the subject matter of the independent claims.
  • Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.
  • the invention is based on the integration of the EMC filter elements, in particular a film capacitor, directly into the charging socket of the battery-electric vehicle.
  • the shielding and damping measures of the EMC filter elements such as the filter capacitors and ferrites, can be located on the current-carrying components within the charging unit.
  • a film capacitor for example a Y2 film capacitor, can be connected between the phases (L1, L2, L3) or the neutral conductor (N) and the protective conductor (PE).
  • L1, L2, L3 the neutral conductor
  • PE protective conductor
  • the connection of the filter elements is particularly low-impedance through the use of lead frames.
  • the space-neutral integration of the filter elements means that an optimal filter effect is achieved at the vehicle interface.
  • This arrangement means that continuous shielding of the high-voltage cables and additional filter elements in different control units can be eliminated. This makes it possible to implement a cost-effective and automatable solution, so that the increasing quantities in the field of electromobility can be taken into account.
  • the invention enables the automated assembly of charging sockets without restricting the mechanical play of the contact elements.
  • the simple mechanical structure and automation in assembly enable cost and effort advantages to be achieved, especially with large quantities.
  • the solution presented here avoids the use of external filter components.
  • shielding of cables can be saved, and the protective conductor (PE) can be made shorter.
  • PE protective conductor
  • By locating the signal attenuation and filtering measures at the source of the interference development effort in the overall system can be reduced, material costs can be saved and the installation space required for the signal attenuation and filtering measures can be reduced.
  • additional functions can be implemented in the charging socket through the installation space-neutral integration of the signal attenuation and filtering measures.
  • the invention is based on the concept of integrating film capacitors on a stamped grid, which is integrated into the charging socket.
  • a ferrite core can be integrated into the AC connection to achieve better attenuation.
  • Each individual film capacitor is connected to a stamped and bent sheet using a soldering process or another joining process. The subsequent assembly is held in place in a component carrier using latches.
  • the stamped grid with the film capacitors connects the phases (L1, L2, L3) and the neutral conductor (N) to the protective conductor (PE).
  • contact is made using a suitable joining process with the stamped grid of the AC strand.
  • two film capacitors can be used for the DC strand.
  • the signal filters or the respective film capacitors are interposed on the current conductors L1, L2, L3, N and the protective conductor PE and connected electrically and mechanically.
  • a ferrite core can be integrated in the plug collar to improve the attenuation properties.
  • a TVS (“Transient Voltage Suppressor”) diode or a varistor can be used.
  • the current conductor and the protective conductor can be contacted alternatively via a contact tulip or a circuit board.
  • the charging socket is used to connect a multi-pin charging plug for charging the vehicle's battery.
  • the CCS (“Combined Charging System”) is usually used to charge the battery.
  • the charging socket, also referred to as an "inlet”, of the CCS can be connected to a Type 1 plug, the American standard, or a Type 2 plug, which is common in Europe.
  • the plug face of the CCS vehicle inlet or charging socket is usually designed so that both a DC and an AC charging plug can be connected.
  • the Combined Charging System is referred to as Combo Type 2.
  • the combo plug consists of two parts, the upper one is a seven-pin type 2 plug, which has the same contacts as a three-phase plug, i.e. three phases L1, L2, L3, a neutral conductor (N) and a protective conductor (PE), and additionally has two smaller contact pins that serve as signal conductors.
  • the two small contacts are occupied by the Control Pilot (CP) and the Proximity Pilot (PP), which control the charging process and the Check the condition of the charging cable and activate the immobilizer as soon as the car is connected to the charging station.
  • the lower part of the CCS plug is intended for charging with direct current.
  • the combo plug is standardized according to IEC 62196-3.
  • a charging plug connection device for a battery-electric vehicle comprising: a multi-pole charging socket for connecting a multi-pole charging plug for charging a battery of the vehicle, wherein the charging socket has a reference conductor connection and one or more current conductor connections; and at least one film capacitor integrated into the charging socket, which is electrically connected between the reference conductor connection and one of the current conductor connections, and is designed to dampen voltage peaks occurring on the current conductor connections of the charging socket.
  • Such a charging plug connection device provides a cost-effective and space-efficient solution to effectively protect the vehicle electronics against voltage fluctuations or voltage peaks in the supply network.
  • the reference conductor connection can be the protective conductor PE and the current conductor connections can be the three phases L1, L2, L3 and the neutral conductor.
  • the reference conductor connection can be the protective conductor PE and the current conductor connections can be the two DC connections.
  • four filter elements consisting of the respective film capacitors and line impedances or an additionally installed ferrite core can be used. It goes without saying that not all four filter elements have to be installed here, only three, two or one single filter element can be installed. When charging with direct current, two filter elements can be installed or optionally just one.
  • the multi-pole charging socket comprises an AC charging socket which has three AC phase connections, a neutral conductor connection and a protective conductor connection; and wherein a film capacitor is connected between a respective AC phase connection and the protective conductor connection and a further film capacitor is connected between the neutral conductor connection and the protective conductor connection.
  • the charging plug connection device comprises a stamped sheet that is electrically conductively attached to the protective conductor connection, the three AC phase connections and the neutral conductor connection, wherein the stamped sheet electrically conductively attaches the one film capacitor between the respective AC phase connection and the protective conductor connection and the further film capacitor electrically conductively between the neutral conductor connection and the protective conductor connection in the charging socket.
  • punched sheet can be manufactured by machine and can be easily attached to the current-carrying conductor connections and the protective conductor connection, for example via soldering, welding or other suitable joining processes.
  • the punched sheet is mounted orthogonally to a connection direction of the multi-pin charging plug in the charging socket.
  • the punched sheet covers all connections of the charging socket, i.e. the three AC phase connections, the neutral conductor connection and the protective conductor connection
  • the punched sheet can be punched out so that a corresponding area is provided for each connection of the charging socket.
  • each of the film capacitors has two electrical connection wires which are soldered to corresponding contact lugs via soldering points, wherein the contact lugs are electrically contacted on the stamped sheet.
  • the punched sheet comprises regions separated from one another, wherein a first region of the punched sheet is electrically conductively attached to a first AC phase connection, a second region of the punched sheet is electrically conductively attached to a second AC phase connection, a third region of the punched sheet is electrically conductively attached to a third AC phase connection of the three AC phase connections, a fourth region of the punched sheet is electrically conductively attached to the neutral conductor connection, and a fifth region of the punched sheet is electrically conductively attached to the protective conductor connection.
  • each area of the punched sheet can be punched out accordingly by means of automated machine production in order to establish contact with the respective phase connection, the neutral conductor or the protective conductor.
  • the separate regions of the stamped sheet are electrically and mechanically connected to one another via the respective film capacitors.
  • the first region, the second region, the third region and the fourth region of the stamped sheet each have a first end that is connected to a corresponding film capacitor and a second end that is provided for electrical contact with a battery charging electronics of the vehicle.
  • the punching sheet can consist of straight pieces, each of which has a first end and a second end. These straight pieces can, for example, run parallel to one another. Such a punching sheet can be easily punched out.
  • the stamped sheet has bent sections at the respective second ends of the first region, the second region, the third region and the fourth region, which are bent towards the connection direction of the multi-pin charging plug and run parallel to one another.
  • the charging plug connection device comprises a component carrier for carrying the charging socket and the film capacitors integrated into the charging socket, wherein the component carrier has latches which fix the stamped sheet with the film capacitors attached thereto to the component carrier.
  • the charging plug connection device comprises a ferrite core which is integrated into the charging socket and, together with the at least one film capacitor, forms an electrical filter for dampening the voltage peaks occurring on the current conductor connections of the charging socket.
  • the ferrite core, together with the film capacitors forms a filter element that efficiently dampens the voltage peaks that occur.
  • the ferrite core forms an additional inductance with which a damping characteristic can be set.
  • Fig. 1 is a 3D representation of a film capacitor 100 according to an embodiment for use in a charging plug connection device according to the invention
  • Fig. 2 is a plan view of a charging plug connection device 200 according to an embodiment with a multi-pole charging socket 210 and four horizontally arranged film capacitors 100;
  • Fig. 3a is a plan view of a charging plug connection device 300 according to an embodiment with a multi-pole charging socket 210 and four vertically arranged film capacitors 100;
  • Fig. 3b is a 3D representation of the charging plug connection device 300 from Figure 3a;
  • Fig. 4 is a 3D representation of a charging plug connection device 400 according to an embodiment with a multi-pole charging socket 210 and housing 410 for an AC plug 411 with ferrite core 412;
  • Fig. 5 is a 3D representation of a charging plug connection device 500 according to an embodiment with multi-pole charging socket 210, component carrier 230 and housing 410 for an AC plug 411 with ferrite core 412.
  • the figures are merely schematic representations and serve only to explain the invention. Identical or equivalent elements are provided with the same reference numerals throughout.
  • Fig. 1 shows a 3D representation of a film capacitor 100 according to an embodiment for use in a charging plug connection device according to the invention.
  • the film capacitor 100 has two electrical connecting wires 130, 131, which are soldered to corresponding contact lugs 120, 121 via soldering points 110, 111.
  • the contact lugs can be punched out of a sheet and can be easily attached to a punched sheet 220, as described below for Figures 2 to 5, in order to electrically and mechanically attach the film capacitor 100 thereto.
  • the film capacitor 100 is an electrical capacitor with insulating plastic films as a dielectric.
  • the plastics are drawn into extremely thin films, provided with electrodes and wound or assembled from individual layers to form a capacitor.
  • the film capacitor 100 has a high dielectric strength, which results from the thickness of the plastic film, which represents the dielectric.
  • a ceramic capacitor or an electrolytic capacitor or a varistor or a suppressor diode can be used as a filter element.
  • Fig. 2 shows a plan view of a charging plug connection device 200 according to an embodiment with a multi-pole charging socket 210 and four horizontally arranged film capacitors 100.
  • the charging plug connection device 200 comprises a multi-pin charging socket 210 for connecting a multi-pin charging plug for charging a battery of a battery-electric vehicle and four film capacitors 100 integrated into the charging socket 210 as filter elements.
  • the charging socket 210 has a reference conductor connection PE and four current conductor connections L1, L2, L3, N.
  • a first film capacitor 100 is electrically connected between the reference conductor connection PE and a first current conductor connection L1.
  • a second film capacitor 100 is electrically connected between the reference conductor connection PE and a second current conductor connection L2.
  • a third film capacitor 100 is electrically connected between the reference conductor connection PE and a third current conductor connection L3.
  • a fourth film capacitor 100 is electrically connected between the reference conductor connection PE and a fourth current conductor connection N.
  • the four film capacitors 100 are designed to dampen voltage peaks occurring on the current conductor terminals L1, L2, L3, N of the charging socket 210.
  • the multi-pole charging socket 210 comprises an AC charging socket, which has three AC phase connections L1, L2, L3, a neutral conductor connection N and a protective conductor connection PE.
  • a film capacitor 100 here the first, second and third film capacitors, is connected between a respective AC phase connection L1, L2, L3 and the protective conductor connection PE and another film capacitor 100, here the fourth film capacitor 100, is connected between the neutral conductor connection N and the protective conductor connection PE.
  • the four film capacitors 100 are connected horizontally between the reference conductor connection or protective conductor connection PE and the four current conductor connections.
  • the charging plug connection device 200 further comprises a stamped sheet 220 which is electrically conductively attached to the protective conductor connection PE, the three AC phase connections L1, L2, L3 and the neutral conductor connection N.
  • the stamped sheet 220 electrically conductively attaches the respective film capacitor 100 between the respective AC phase connection L1, L2, L3 and the protective conductor connection PE and the fourth film capacitor 100 between the neutral conductor connection N and the protective conductor connection PE in the charging socket 210.
  • the punched sheet 220 is mounted orthogonally to a connection direction 201 of the multi-pin charging plug in the charging socket 210.
  • This connection direction which is explicitly shown in Figures 4 and 5, runs upwards out of the drawing plane.
  • Each of the film capacitors 100 can be designed as shown and described in Figure 1. It can have two electrical connecting wires 130, 131 which are soldered to corresponding contact lugs 120, 121 via soldering points 110, 111, as shown in Figure 1.
  • the contact lugs can be electrically contacted on the stamped sheet 220.
  • the punched sheet 220 comprises separate regions 221, 222, 223, 224, 225.
  • a first region 221 of the punched sheet 220 is electrically conductively attached to a first AC phase connection L1.
  • a second region 222 of the punched sheet 220 is electrically conductively attached to a second AC phase connection L2.
  • a third region 223 of the punched sheet 220 is electrically conductively attached to a third AC phase connection L3.
  • a fourth region 224 of the punched sheet 220 is electrically conductively attached to the neutral conductor connection N.
  • a fifth region 225 of the punched sheet 220 is electrically conductively attached to the protective conductor connection PE.
  • the separated regions 221, 222, 223, 224, 225 of the stamped sheet 220 are electrically and mechanically connected to one another via the respective film capacitors 100.
  • the first region 221, the second region 222, the third region 223 and the fourth region 224 of the stamped sheet 220 each have a first end that is connected to a corresponding film capacitor 100 and each have a second end that is provided for electrical contact with the battery charging electronics of the vehicle.
  • the stamping sheet 220 has bent sections 226 at the respective second ends of the first region 221, the second region 222, the third region 223 and the fourth region 224, which are bent towards the connection direction 201 of the multi-pin charging plug and run parallel to one another.
  • the charging plug connection device 200 comprises a component carrier 230 for carrying the charging socket 210 and the film capacitors 100 integrated into the charging socket 210.
  • the component carrier 230 has locking mechanisms 231 which fix the stamped sheet 220 with the film capacitors 100 attached thereto to the component carrier 230.
  • the charging plug connection device 200 can further comprise a ferrite core 412 (not shown here), as shown in Figures 4 and 5, which can be integrated into the charging socket 210 and, together with the film capacitors 100, forms an electrical filter for dampening the voltage peaks occurring on the current conductor connections L1, L2, L3, N of the charging socket 210.
  • a ferrite core 412 (not shown here), as shown in Figures 4 and 5, which can be integrated into the charging socket 210 and, together with the film capacitors 100, forms an electrical filter for dampening the voltage peaks occurring on the current conductor connections L1, L2, L3, N of the charging socket 210.
  • Fig. 3a shows a plan view of a charging plug connection device 300 according to an embodiment with a multi-pole charging socket 210 and four vertically arranged film capacitors 100.
  • the charging plug connection device 300 corresponds to the charging plug connection device 200 described above for Figure 2 with the difference that the film capacitors 100 are arranged vertically here and that no DC connections 501, 502 are present in this embodiment.
  • Figure 3a shows a charging plug connection device 300 for a battery-electric vehicle, with: a multi-pole charging socket 210 for connecting a multi-pole charging plug for charging a battery of the vehicle, wherein the charging socket 210 has a reference conductor connection or protective conductor connection PE and several current conductor connections L1, L2, L3, N; and at least one film capacitor 100 integrated into the charging socket (210) (here in Figure 3a there are four film capacitors), which is electrically connected between the reference conductor connection PE and one of the current conductor connections L1, L2, L3, N, and is designed to dampen voltage peaks occurring on the current conductor connections L1, L2, L3, N of the charging socket 210.
  • Fig. 3b shows a 3D representation of the charging plug connection device 300 from Figure 3a.
  • the multi-pole charging socket 210 comprises an AC charging socket which has three AC phase connections L1, L2, L3, a neutral conductor connection N and a protective conductor connection PE.
  • One film capacitor 100 is connected between a respective AC phase connection L1, L2, L3 and the protective conductor connection PE and another film capacitor 100 is connected between the neutral conductor connection N and the protective conductor connection PE.
  • a punched sheet 220 is electrically connected to the protective conductor connection PE, the three AC phase connections L1, L2, L3 and the neutral conductor connection N.
  • the punched sheet 220 electrically connects the one film capacitor 100 between the respective AC phase connection L1, L2, L3 and the protective conductor connection PE and the other film capacitor 100 between the neutral conductor connection N and the protective conductor connection PE in the charging socket 210.
  • the punched sheet 220 is here mounted orthogonally to a connection direction 201 (see Figures 4 and 5) of the multi-pin charging plug in the charging socket 210.
  • the film capacitors 100 are designed as illustrated in Figure 1.
  • the punched sheet 220 has separate regions 221, 222, 223, 224, 225.
  • a first region 221 of the punched sheet 220 is connected to the first AC phase connection L1
  • a second region 222 of the punched sheet 220 is connected to the second AC phase connection L2
  • a third region 223 of the punched sheet 220 is electrically conductively attached to the third AC phase connection L3
  • a fourth region 224 of the punched sheet 220 is electrically conductively attached to the neutral conductor connection N.
  • a fifth region 225 of the punched sheet 220 is electrically conductively attached to the protective conductor connection PE.
  • Fig. 4 shows a 3D representation of a charging plug connection device 400 according to an embodiment with multi-pole charging socket 210 and housing 410 for an AC plug 411 with ferrite core 412.
  • the charging plug connection device 400 corresponds to the charging plug connection device 200 described above for Figure 2 with the difference that the film capacitors 100 are arranged vertically here and that no DC connections 501, 502 are present in this embodiment.
  • the charging plug connection device 400 comprises a housing 410 in which the AC plug 411 is mounted.
  • the AC plug 411 comprises the three phases L1, L2 and L3 as well as the neutral conductor N, which are contacted within the housing 410 with the respective bent sections 226 of the corresponding areas 221, 222, 223 and 224 of the stamped sheet by a suitable joining method, for example soldering.
  • the contact points are within the AC plug housing 410 and therefore not visible from the outside.
  • a ferrite core 412 is integrated into the charging socket 210 and, together with the film capacitors 100, forms an electrical filter for damping the voltage peaks occurring on the current conductor connections L1, L2, L3, N of the charging socket 210.
  • the ferrite core 412 is attached around the AC plug 411 and ensures sufficient inductance to form an attenuation element together with the film capacitors, which, with its LC characteristic, ensures suitable damping of occurring voltage peaks or voltage fluctuations.
  • connection direction 201 for connecting the charging plug to the charging socket 210 is illustrated by the arrow emerging from the drawing.
  • Fig. 5 shows a 3D representation of a charging plug connection device 500 according to an embodiment with multi-pole charging socket 210, component carrier 230 and housing 410 for an AC plug 411 with ferrite core 412.
  • the charging plug connection device 500 corresponds to the charging plug connection device 400 described above for Figure 4, with the difference that in this embodiment the DC connections 501, 502 are present for direct current charging of the battery.
  • a component carrier 230 is provided for carrying the charging socket 210 and the film capacitors 100 integrated into the charging socket 210.
  • the component carrier 230 has locking mechanisms 231 which fix the punched sheet 220 with the film capacitors 100 attached thereto to the component carrier 230.

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Abstract

Die Offenbarung betrifft eine Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500 für ein batterie-elektrisches Fahrzeug, mit: einer mehrpoligen Ladedose (210) zum Anschluss eines mehrpoligen Ladesteckers zum Aufladen einer Batterie des Fahrzeugs, wobei die Ladedose (210) einen Referenzleiteranschluss (PE) und einen oder mehrere Stromleiteranschlüsse (L1, L2, L3, N) aufweist; und zumindest einem in die Ladedose (210) integrierten Folienkondensator (100), der elektrisch zwischen den Referenzleiteranschluss (PE) und einen der Stromleiteranschlüsse (L1, L2, L3, N) geschaltet ist, und ausgebildet ist, auftretende Spannungsspitzen auf den Stromleiteranschlüssen (L1, L2, L3, N) der Ladedose (210) zu dämpfen.

Description

LADESTECKER-ANSCHLUSSVORRICHTUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestecker-Anschlussvorrichtung für ein batterieelektrisches Fahrzeug mit einer mehrpoligen Ladedose zum Anschluss eines mehrpoligen Ladesteckers zum Aufladen einer Batterie des Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Signalfilter in der Ladedose.
Stand der Technik
Aufgrund steigender Stromstärken und Spannungen im Bereich der Elektromobilität ergeben sich in den Leitungs- und Stecksystemen erhöhte Störsignalabstrahlungen. Auftretende Spannungsschwankungen im Versorgungsnetz stören die Fahrzeugelektronik. Gegenmaßnahmen sind hoch komplexe Schirmungen an der Leitung und zusätzliche EMV- Filterungskomponenten auf den Leiterplatten, um auftretende Spannungsspitzen abzumildern. Allerdings sind solche Schirm- und Dämpfungsmaßnahmen aufwendig zu realisieren, verursachen Entwicklungsaufwände und benötigen zusätzlichen Bauraum im Fahrzeug.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine aufwands- und kostengünstige sowie bauraumeffiziente Lösung zu finden, wie die Fahrzeugelektronik von batterie-elektrischen Fahrzeugen wirkungsvoll gegen auftretende Spannungsschwankungen bzw. Spannungsspitzen des Versorgungsnetzes geschützt werden kann. Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Die Erfindung beruht auf der Integration der EMV Filterelemente, insbesondere eines Folienkondensators direkt in die Ladedose des batterie-elektrischen Fahrzeugs. Durch den Einsatz von Stanzgittern können die Schirm- und Dämpfungsmaßnahmen der EMV- Filterelemente, wie beispielsweise der Filterkondensatoren und Ferrite, innerhalb der Ladeeinheit auf den stromführenden Bauteilen verortet werden. Als EMV-Filterelement kann ein Folienkondensator, zum Beispiel ein Y2-Folienkondensator, zwischen den Phasen (L1 , L2, L3) oder dem Neutralleiter (N) und dem Schutzleiter (PE) verschaltet werden. Für die CCS2 (Combined Charging System Typ 2) Ländervariante ergeben sich somit beispielweise vier Folienkondensatoren. Die Anbindung der Filterelemente erfolgt dabei besonders nieder- impedant durch die Verwendung von Stanzgittern.
Durch die bauraum-neutrale Integration der Filterelemente wird bereits an der KFZ- Schnittstelle eine optimale Filterwirkung erreicht. Durch diese Anordnung können zum einen die durchgängige Schirmung der Hochvoltleitungen als auch weitere Filterelemente in unterschiedlichen Steuergeräten eingespart werden. Damit ist eine kostengünstige und automatisierbare Lösung realisierbar, so dass den steigenden Stückzahlen im Bereich der Elektromobilität Rechnung getragen werden kann.
Die Erfindung ermöglicht die automatisierte Montage von Ladedosen, ohne dabei das mechanische Spiel der Kontaktelemente einzuschränken. Durch den einfachen mechanischen Aufbau und die Automatisierung in der Montage können so Kosten- und Aufwandsvorteile vor allem bei hohen Stückzahlen erzielt werden. Mit der hier vorgestellten Lösung kann der Einsatz von externen Filterkomponenten vermieden werden. Zudem kann eine Schirmung von Leitungen eingespart werden, der Schutzleiter (PE) kann kürzer ausgeführt werden. Durch die Verortung der Signaldämpfungs- und Filtermaßnahmen an der Quelle der auftretenden Störungen kann im Gesamtsystem Entwicklungsaufwand reduziert werden, Materialkosten können eingespart werden und der benötigte Bauraum für die Signaldämpfungs- und Filtermaßnahmen kann geringer ausfallen. Zudem können durch die bauraum-neutrale Integration der Signaldämpfungs- und Filtermaßnahmen zusätzliche Funktionen in der Ladedose realisiert werden. Die Erfindung basiert auf dem Konzept, Folienkondensatoren auf einem Stanzgitter zu integrieren, welches in die Ladedose integriert wird. Optional kann ein Ferritkern in den AC- Anschluss integriert werden, um eine bessere Dämpfung zu erzielen. Jeder einzelne Folienkondensator wird mit einen Stanzbiegeblech über einen Lötprozess oder einen anderen Fügeprozess verbunden. Der folgende Zusammenbau wird in einen Komponententräger über Verrastungen festgehalten. In einer Ausführungsform verbindet das Stanzgitter mit den Folienkondensatoren die Phasen (L1 , L2, L3) und den Neutralleiter (N) mit dem Schutzleiter (PE). Das Kontaktieren erfolgt in einer Ausführungsform über ein passendes Fügeverfahren mit dem Stanzgitter des AC Strangs. In einer weiteren Ausführungsform können zwei Folienkondensatoren für den DC Strang verwendet werden. In einer Ausführungsform werden die Signalfilter bzw. die jeweiligen Folienkondensatoren auf die Stromleiter L1 , L2, L3, N und den Schutzleiter PE zwischengeschaltet und elektrisch und mechanisch verbunden. Optional kann im Steckerkragen ein Ferritkern integriert sein, um die Dämpfungseigenschaften zu verbessern. Alternativ oder zusätzlich zum Folienkondensator kann auch eine TVS („Transient Voltage Suppressor“) Diode oder ein Varistor eingesetzt werden. Die Kontaktierung der Stromleiter und des Schutzleiters kann alternativ über eine Kontakttulpe oder eine Leiterplatte erfolgen.
In dieser Offenbarung werden Ladestecker-Anschlussvorrichtungen mit mehrpoligen Ladedosen für ein batterie-elektrisches Fahrzeug oder einfach „Elektrofahrzeug“ beschrieben. Die Ladedose dient zum Anschluss eines mehrpoligen Ladesteckers zum Aufladen der Batterie des Fahrzeugs. Zum Laden der Batterie wird üblicherweise das CCS („Combined Charging System“) verwendet. Die Ladedose, auch als „Inlet“ bezeichnet, des CCS kann mit einem Typ- 1 -Stecker, dem amerikanischen Standard, oder einem Typ-2-Stecker, der in Europa gängig ist, verbunden werden. Das Steckgesicht des CCS-Fahrzeug-Inlets bzw. der Ladedose ist meist so konzipiert, dass sich sowohl ein Gleichstrom- als auch ein Wechselstrom-Ladestecker anschließen lassen. In Verbindung mit einem Typ-2-Stecker wird das Combined Charging System als Combo Typ 2 bezeichnet. Der Combo-Stecker besteht quasi aus zwei Teilen, der obere besteht aus einem siebenpoligen Stecker des Typs 2, der über die gleichen Kontakte wie ein Drehstromstecker, d.h. drei Phasen L1 , L2, L3, einen Nullleiter (N) und einen Schutzleiter (PE), verfügt und zusätzlich über zwei kleinere Kontaktpins, die als Signalleiter dienen. Die beiden kleinen Kontakte sind vom Control Pilot (CP) und dem Proximity Pilot (PP) belegt, die den Ladevorgang steuern beziehungsweise den Zustand des Ladekabels überprüfen und die Wegfahrsperre aktivieren, sobald das Auto mit der Ladestation verbunden ist. Der untere Teil des CCS-Steckers ist für das Laden mit Gleichstrom vorgesehen. Der Combo-Stecker ist nach IEC 62196-3 standardisiert.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die oben beschriebene Aufgabe gelöst durch eine Ladestecker-Anschlussvorrichtung für ein batterie-elektrisches Fahrzeug, mit: einer mehrpoligen Ladedose zum Anschluss eines mehrpoligen Ladesteckers zum Aufladen einer Batterie des Fahrzeugs, wobei die Ladedose einen Referenzleiteranschluss und einen oder mehrere Stromleiteranschlüsse aufweist; und zumindest einem in die Ladedose integrierten Folienkondensator, der elektrisch zwischen den Referenzleiteranschluss und einem der Stromleiteranschlüsse geschaltet ist, und ausgebildet ist, auftretende Spannungsspitzen auf den Stromleiteranschlüssen der Ladedose zu dämpfen.
Eine solche Ladestecker-Anschlussvorrichtung stellt eine aufwands- und kostengünstige sowie bauraumeffiziente Lösung bereit, um die Fahrzeugelektronik wirkungsvoll gegen auftretende Spannungsschwankungen bzw. Spannungsspitzen des Versorgungsnetzes zu schützen.
Durch die Integration des Folienkondensators in die Ladedose wird bereits an der KFZ- Schnittstelle eine optimale Filterwirkung erreicht. Durch diese Anordnung können zum einen die durchgängige Schirmung der Hochvoltleitungen als auch weitere Filterelemente in unterschiedlichen Steuergeräten eingespart werden. Damit ist eine kostengünstige und automatisierbare Lösung realisierbar, so dass den steigenden Stückzahlen im Bereich der Elektromobilität Rechnung getragen werden kann.
Eine solche Lösung kann sowohl zum Wechselstromladen als auch zum Gleichstromladen verwendet werden. Beispielsweise kann beim Wechselstromladen der Referenzleiteranschluss der Schutzleiter PE sein und die Stromleiteranschlüsse können die drei Phasen L1, L2, L3 und der Nullleiter sein. Beim Gleichstromladen kann der Referenzleiteranschluss der Schutzleiter PE sein und die Stromleiteranschlüsse können die beiden DC-Anschlüsse sein. Beim Wechselstromladen können somit vier Filterelemente bestehend aus den jeweiligen Folienkondensatoren und Leitungsimpedanzen oder einem zusätzlich eingebauten Ferritkern genutzt werden. Es versteht sich, dass nicht alle vier Filterelemente hier eingebaut werden müssen, es können auch nur drei, zwei oder ein einzelnes Filterelement eingebaut werden. Beim Gleichstromladen können zwei Filterelemente eingebaut werden oder optional nur eines.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung umfasst die mehrpolige Ladedose eine AC Ladedose, die drei AC Phasenanschlüsse, einen Neutralleiteranschluss und einen Schutzleiteranschluss aufweist; und wobei jeweils ein Folienkondensator zwischen einen jeweiligen AC Phasenanschluss und den Schutzleiteranschluss geschaltet ist und ein weiterer Folienkondensator zwischen den Neutralleiteranschluss und den Schutzleiteranschluss geschaltet ist.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass die AC Ladedose effizient vor Spannungsschwankungen bzw. Spannungsspitzen auf der AC-Leitung geschützt werden kann, wenn alle vier stromführenden Leitungen über Filterelemente bzw. Folienkondensatoren verfügen, mit denen auftretende Spannungsunregelmäßigkeiten über den Schutzleiter abgeführt werden können.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung umfasst die Ladestecker-Anschlussvorrichtung ein Stanzblech, das an dem Schutzleiteranschluss, den drei AC Phasenanschlüssen und dem Neutralleiteranschluss elektrisch leitend befestigt ist, wobei das Stanzblech den jeweils einen Folienkondensator elektrisch leitend zwischen dem jeweiligen AC Phasenanschluss und dem Schutzleiteranschluss und den weiteren Folienkondensator elektrisch leitend zwischen dem Neutralleiteranschluss und dem Schutzleiteranschluss in der Ladedose befestigt.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass das Stanzblech maschinell herstellbar ist und sich leicht an die stromführenden Leiteranschlüsse und den Schutzleiteranschluss befestigen lässt, beispielsweise über Lötverfahren, Schweißverfahren oder andere passende Fügeverfahren.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung ist das Stanzblech orthogonal zu einer Anschlussrichtung des mehrpoligen Ladesteckers in der Ladedose angebracht.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass das Stanzblech alle Anschlüsse der Ladedose, d.h. die drei AC Phasenanschlüsse, den Neutralleiteranschluss und den Schutzleiteranschluss kontaktieren kann. Das Stanzblech kann entsprechend ausgestanzt sein, dass ein entsprechender Bereich für jeden Anschluss der Ladedose vorgesehen ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung weist jeder der Folienkondensatoren zwei elektrische Anschlussdrähte auf, die über Lötstellen an entsprechende Kontaktfahnen gelötet sind, wobei die Kontaktfahnen an dem Stanzblech elektrisch kontaktiert sind.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass hier handelsübliche Folienkondensatoren verwendet werden können, die mittels der Lötstellen und der Kontaktfahnen leicht an dem Stanzbleich befestigt und somit in die Ladedose integriert werden können.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung umfasst das Stanzblech voneinander getrennte Bereiche, wobei ein erster Bereich des Stanzblechs an einem ersten AC Phasenanschluss, ein zweiter Bereich des Stanzblechs an einem zweiten AC Phasenanschluss, ein dritter Bereich des Stanzblechs an einem dritten AC Phasenanschluss der drei AC Phasenanschlüsse, ein vierter Bereich des Stanzblechs an dem Neutralleiteranschluss und ein fünfter Bereich des Stanzblechs an dem Schutzleiteranschluss elektrisch leitend befestigt ist.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass jeder Bereich des Stanzblechs mittels maschineller automatisierbarer Herstellung entsprechend ausgestanzt werden kann, um die Kontaktierung mit dem jeweiligen Phasenanschluss, dem Neutralleiter oder dem Schutzleiter herzustellen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung sind die voneinander getrennten Bereiche des Stanzblechs über die jeweiligen Folienkondensatoren elektrisch und mechanisch miteinander verbunden.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass die einzelnen Bereiche des Stanzblechs und die daran befestigten Folienkondensatoren einen fertigen Blechzusammenbau bilden, der sich leicht, d.h. mittels maschineller automatisierbarer Fertigungsverfahren, in die Ladedose einsetzen lässt. Der Herstellungsaufwand für die Ladestecker-Anschlussvorrichtung lässt sich damit reduzieren. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung weisen der erste Bereich, der zweite Bereich, der dritte Bereich und der vierte Bereich des Stanzblechs jeweils ein erstes Ende auf, das mit einem entsprechenden Folienkondensator verbunden ist, und jeweils ein zweites Ende, das zur elektrischen Kontaktierung mit einer Batterieladeelektronik des Fahrzeugs vorgesehen ist.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass das Stanzblech aus geraden Stücken bestehen kann, die jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen. Diese geraden Stücke können beispielsweise parallel zueinander verlaufen. Ein solches Stanzbleich lässt sich leicht ausstanzen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung weist das Stanzblech an den jeweiligen zweiten Enden des ersten Bereichs, des zweiten Bereichs, des dritten Bereichs und des vierten Bereichs gebogene Abschnitte auf, die zur Anschlussrichtung des mehrpoligen Ladesteckers hin gebogen sind und parallel zueinander verlaufen.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass durch die gebogenen Abschnitte der Ladestrom über das Stanzblech in Richtung des Fahrzeuginterieurs, d.h. zur Batterie hin, geführt werden kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung, umfasst die Ladestecker-Anschlussvorrichtung einen Komponententräger zum Tragen der Ladedose und der in die Ladedose integrierten Folienkondensatoren, wobei der Komponententräger Verrastungen aufweist, welche das Stanzblech mit den daran befestigten Folienkondensatoren an dem Komponententräger fixieren.
Dies bietet den technischen Vorteil, dass sich das Stanzblech über die Verrastungen leicht in den Komponententräger einbauen lässt, so dass sich die Ladestecker-Anschlussvorrichtung einfach und unkompliziert herstellen lässt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Ladestecker-Anschlussvorrichtung umfasst die Ladestecker-Anschlussvorrichtung einen Ferritkern, der in die Ladedose integriert ist und zusammen mit dem zumindest einen Folienkondensator ein elektrisches Filter zum Dämpfen der auf den Stromleiteranschlüssen der Ladedose auftretenden Spannungsspitzen ausbildet. Dies bietet den technischen Vorteil, dass der Ferritkern zusammen mit den Folienkondensatoren ein Filterelement ausbildet, das ein effizientes Dämpfen der auftretenden Spannungsspitzen bewirkt. Der Ferritkern bildet neben den vorhandenen Leitungs- Induktivitäten eine zusätzliche Induktivität aus, mit welcher sich eine Dämpfungscharakteristik einstellen lässt.
Kurze Figurenbeschreibung
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine 3D-Darstellung eines Folienkondensators 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Ladestecker- Anschlussvorrichtung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ladestecker-Anschlussvorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit mehrpoliger Ladedose 210 und vier horizontal angeordneten Folienkondensatoren 100;
Fig. 3a eine Draufsicht auf eine Ladestecker-Anschlussvorrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit mehrpoliger Ladedose 210 und vier vertikal angeordneten Folienkondensatoren 100;
Fig. 3b eine 3D-Darstellung der Ladestecker-Anschlussvorrichtung 300 aus Figur 3a;
Fig. 4 eine 3D-Darstellung einer Ladestecker-Anschlussvorrichtung 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit mehrpoliger Ladedose 210 und Gehäuse 410 für einen AC-Stecker 411 mit Ferritkern 412; und
Fig. 5 eine 3D-Darstellung einer Ladestecker-Anschlussvorrichtung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit mehrpoliger Ladedose 210, Komponententräger 230 und Gehäuse 410 für einen AC-Stecker 411 mit Ferritkern 412. Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Fig. 1 zeigt eine 3D-Darstellung eines Folienkondensators 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Ladestecker- Anschlussvorrichtung.
Der Folienkondensator 100 weist zwei elektrische Anschlussdrähte 130, 131 auf, die über Lötstellen 110, 111 an entsprechende Kontaktfahnen 120, 121 gelötet sind. Die Kontaktfahnen können aus einem Blech ausgestanzt sein und lassen sich leicht an einem Stanzblech 220, wie unten zu den Figuren 2 bis 5 beschrieben, elektrisch kontaktieren, um den Folienkondensator 100 daran elektrisch und mechanisch zu befestigen.
Der Folienkondensator 100 ist ein elektrischer Kondensator mit isolierenden Kunststofffolien als Dielektrikum. Die Kunststoffe sind zu extrem dünnen Folien gezogen, mit Elektroden versehen und gewickelt oder aus Einzellagen geschichtet zu einem Kondensator zusammengefügt. Der Folienkondensator 100 weist eine hohe Spannungsfestigkeit auf, welche sich aus der Dicke der Kunststofffolie, die das Dielektrikum darstellt, ergibt.
Alternativ kann auch ein Keramikkondensator oder ein Elektrolytkondensator oder ein Varistor oder eine Suppressor-Diode (TVS-Diode) als Filterelement eingesetzt werden.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ladestecker-Anschlussvorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit mehrpoliger Ladedose 210 und vier horizontal angeordneten Folienkondensatoren 100.
Die Ladestecker-Anschlussvorrichtung 200 umfasst eine mehrpolige Ladedose 210 zum Anschluss eines mehrpoligen Ladesteckers zum Aufladen einer Batterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs und vier in die Ladedose 210 integrierte Folienkondensatoren 100 als Filterelemente. Die Ladedose 210 weist einen Referenzleiteranschluss PE und vier Stromleiteranschlüsse L1 , L2, L3, N auf. Ein erster Folienkondensator 100 ist elektrisch zwischen den Referenzleiteranschluss PE und einen ersten Stromleiteranschluss L1 geschaltet. Ein zweiter Folienkondensator 100 ist elektrisch zwischen den Referenzleiteranschluss PE und einen zweiten Stromleiteranschluss L2 geschaltet. Ein dritter Folienkondensator 100 ist elektrisch zwischen den Referenzleiteranschluss PE und einen dritten Stromleiteranschluss L3 geschaltet. Ein vierter Folienkondensator 100 ist elektrisch zwischen den Referenzleiteranschluss PE und einen vierten Stromleiteranschluss N geschaltet. Die vier Folienkondensatoren 100 sind ausgebildet, auftretende Spannungsspitzen auf den Stromleiteranschlüssen L1 , L2, L3, N der Ladedose 210 zu dämpfen.
Die mehrpolige Ladedose 210 umfasst eine AC Ladedose, welche drei AC Phasenanschlüsse L1 , L2, L3, einen Neutralleiteranschluss N und einen Schutzleiteranschluss PE aufweist. Jeweils ein Folienkondensator 100, hier der erste, zweite und dritte Folienkondensator, ist zwischen einen jeweiligen AC Phasenanschluss L1 , L2, L3 und den Schutzleiteranschluss PE geschaltet und ein weiterer Folienkondensator 100, hier der vierte Folienkondensator 100, ist zwischen den Neutralleiteranschluss N und den Schutzleiteranschluss PE geschaltet.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die vier Folienkondensatoren 100 horizontal zwischen den Referenzleiteranschluss bzw. Schutzleiteranschluss PE und den vier Stromleiteranschlüssen geschaltet.
Die Ladestecker-Anschlussvorrichtung 200 umfasst ferner ein Stanzblech 220, das an dem Schutzleiteranschluss PE, den drei AC Phasenanschlüssen L1 , L2, L3 und dem Neutralleiteranschluss N elektrisch leitend befestigt ist. Das Stanzblech 220 befestigt den jeweiligen Folienkondensator 100 elektrisch leitend zwischen dem jeweiligen AC Phasenanschluss L1 , L2, L3 und dem Schutzleiteranschluss PE und den vierten Folienkondensator 100 elektrisch leitend zwischen dem Neutralleiteranschluss N und dem Schutzleiteranschluss PE in der Ladedose 210.
Das Stanzblech 220 ist hier orthogonal zu einer Anschlussrichtung 201 des mehrpoligen Ladesteckers in der Ladedose 210 angebracht. Diese Anschlussrichtung, die in den Figuren 4 und 5 explizit dargestellt ist, verläuft hier aus der Zeichnungsebene nach oben hinaus.
Jeder der Folienkondensatoren 100 kann so ausgeführt sein, wie in Figur 1 dargestellt und beschrieben. Er kann zwei elektrische Anschlussdrähte 130, 131 aufweisen, die über Lötstellen 110, 111 an entsprechende Kontaktfahnen 120, 121 gelötet sind, wie in Figur 1 dargestellt. Die Kontaktfahnen können an dem Stanzblech 220 elektrisch kontaktiert sein.
Das Stanzblech 220 umfasst voneinander getrennte Bereiche 221 , 222, 223, 224, 225. Ein erster Bereich 221 des Stanzblechs 220 ist elektrisch leitend an einem ersten AC Phasenanschluss L1 befestigt. Ein zweiter Bereich 222 des Stanzblechs 220 ist elektrisch leitend an einem zweiten AC Phasenanschluss L2 befestigt. Ein dritter Bereich 223 des Stanzblechs 220 ist elektrisch leitend an einem dritten AC Phasenanschluss L3 befestigt. Ein vierter Bereich 224 des Stanzblechs 220 ist elektrisch leitend an dem Neutralleiteranschluss N befestigt. Ein fünfter Bereich 225 des Stanzblechs 220 ist elektrisch leitend an dem Schutzleiteranschluss PE befestigt. Die voneinander getrennten Bereiche 221 , 222, 223, 224, 225 des Stanzblechs 220 sind über die jeweiligen Folienkondensatoren 100 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden.
Der erste Bereich 221 , der zweite Bereich 222, der dritte Bereich 223 und der vierte Bereich 224 des Stanzblechs 220 weisen jeweils ein erstes Ende auf, das mit einem entsprechenden Folienkondensator 100 verbunden ist, und weisen jeweils ein zweites Ende auf, das zur elektrischen Kontaktierung mit der Batterieladeelektronik des Fahrzeugs vorgesehen ist.
Das Stanzblech 220 weist an den jeweiligen zweiten Enden des ersten Bereichs 221 , des zweiten Bereichs 222, des dritten Bereichs 223 und des vierten Bereichs 224 gebogene Abschnitte 226 auf, die zur Anschlussrichtung 201 des mehrpoligen Ladesteckers hin gebogen sind und parallel zueinander verlaufen.
Die Ladestecker-Anschlussvorrichtung 200 umfasst einen Komponententräger 230 zum Tragen der Ladedose 210 und der in die Ladedose 210 integrierten Folienkondensatoren 100. Der Komponententräger 230 weist Verrastungen 231 auf, welche das Stanzblech 220 mit den daran befestigten Folienkondensatoren 100 an dem Komponententräger 230 fixieren.
Die Ladestecker-Anschlussvorrichtung 200 kann ferner einen hier nicht dargestellten Ferritkern 412 umfassen, wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt, der in die Ladedose 210 integriert sein kann und zusammen mit den Folienkondensatoren 100 ein elektrisches Filter zum Dämpfen der auf den Stromleiteranschlüssen L1 , L2, L3, N der Ladedose 210 auftretenden Spannungsspitzen ausbildet.
Fig. 3a zeigt eine Draufsicht auf eine Ladestecker-Anschlussvorrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit mehrpoliger Ladedose 210 und vier vertikal angeordneten Folienkondensatoren 100.
Die Ladestecker-Anschlussvorrichtung 300 entspricht der oben zu Figur 2 beschriebenen Ladestecker-Anschlussvorrichtung 200 mit dem Unterschied, dass die Folienkondensatoren 100 hier vertikal angeordnet sind und dass in dieser Ausgestaltung keine DC-Anschlüsse 501 , 502 vorhanden sind. D.h., Figur 3a zeigt eine Ladestecker-Anschlussvorrichtung 300 für ein batterie-elektrisches Fahrzeug, mit: einer mehrpoligen Ladedose 210 zum Anschluss eines mehrpoligen Ladesteckers zum Aufladen einer Batterie des Fahrzeugs, wobei die Ladedose 210 einen Referenzleiteranschluss bzw. Schutzleiteranschluss PE und mehrere Stromleiteranschlüsse L1 , L2, L3, N aufweist; und zumindest einem in die Ladedose (210) integrierten Folienkondensator 100 (hier in Figur 3a sind vier Folienkondensatoren vorhanden), der elektrisch zwischen den Referenzleiteranschluss PE und einen der Stromleiteranschlüsse L1 , L2, L3, N geschaltet ist, und ausgebildet ist, auftretende Spannungsspitzen auf den Stromleiteranschlüssen L1 , L2, L3, N der Ladedose 210 zu dämpfen.
Fig. 3b zeigt eine 3D-Darstellung der Ladestecker-Anschlussvorrichtung 300 aus Figur 3a.
Wie auch in Figur 3a zu sehen, umfasst die mehrpolige Ladedose 210 eine AC Ladedose, die drei AC Phasenanschlüsse L1 , L2, L3, einen Neutralleiteranschluss N und einen Schutzleiteranschluss PE aufweist. Jeweils ein Folienkondensator 100 ist zwischen einen jeweiligen AC Phasenanschluss L1 , L2, L3 und den Schutzleiteranschluss PE geschaltet und ein weiterer Folienkondensator 100 ist zwischen den Neutralleiteranschluss N und den Schutzleiteranschluss PE geschaltet.
Ein Stanzblech 220 ist an dem Schutzleiteranschluss PE, den drei AC Phasenanschlüssen L1 , L2, L3 und dem Neutralleiteranschluss N elektrisch leitend befestigt. Das Stanzblech 220 befestigt den jeweils einen Folienkondensator 100 elektrisch leitend zwischen dem jeweiligen AC Phasenanschluss L1 , L2, L3 und dem Schutzleiteranschluss PE und den weiteren Folienkondensator 100 elektrisch leitend zwischen dem Neutralleiteranschluss N und dem Schutzleiteranschluss PE in der Ladedose 210.
Das Stanzblech 220 ist hier orthogonal zu einer Anschlussrichtung 201 (siehe Figuren 4 und 5) des mehrpoligen Ladesteckers in der Ladedose 210 angebracht.
Die Folienkondensatoren 100 sind so ausgeführt, wie in Figur 1 illustriert.
Das Stanzblech 220 weist voneinander getrennte Bereiche 221 , 222, 223, 224, 225 auf. Ein erster Bereich 221 des Stanzblechs 220 ist an dem ersten AC Phasenanschluss L1 , ein zweiter Bereich 222 des Stanzblechs 220 an dem zweiten AC Phasenanschluss L2, ein dritter Bereich 223 des Stanzblechs 220 an dem dritten AC Phasenanschluss L3 und ein vierter Bereich 224 des Stanzblechs 220 ist an dem Neutralleiteranschluss N elektrisch leitend befestigt. Ein fünfter Bereich 225 des Stanzblechs 220 ist an dem Schutzleiteranschluss PE elektrisch leitend befestigt.
Fig. 4 zeigt eine 3D-Darstellung einer Ladestecker-Anschlussvorrichtung 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit mehrpoliger Ladedose 210 und Gehäuse 410 für einen AC-Stecker 411 mit Ferritkern 412.
Die Ladestecker-Anschlussvorrichtung 400 entspricht der oben zu Figur 2 beschriebenen Ladestecker-Anschlussvorrichtung 200 mit dem Unterschied, dass die Folienkondensatoren 100 hier vertikal angeordnet sind und dass in dieser Ausgestaltung keine DC-Anschlüsse 501 , 502 vorhanden sind.
Zusätzlich umfasst die Ladestecker-Anschlussvorrichtung 400 ein Gehäuse 410, in dem der AC-Stecker 411 angebracht ist. Der AC-Stecker 411 umfasst die drei Phasen L1 , L2 und L3 sowie den Neutralleiter N, welche innerhalb des Gehäuses 410 mit den jeweiligen gebogenen Abschnitten 226 der entsprechenden Bereiche 221 , 222, 223 und 224 des Stanzblechs durch ein geeignetes Fügeverfahren, beispielsweise Löten, kontaktiert sind. Die Kontaktpunkte sind innerhalb des AC-Stecker Gehäuses 410 und daher nicht von außen sichtbar.
Ein Ferritkern 412 ist in die Ladedose 210 integriert und bildet zusammen mit den Folienkondensatoren 100 ein elektrisches Filter zum Dämpfen der auf den Stromleiteranschlüssen L1 , L2, L3, N der Ladedose 210 auftretenden Spannungsspitzen aus. Der Ferritkern 412 ist um den AC-Stecker 411 herum angebracht und sorgt für eine ausreichende Induktivität, um zusammen mit den Folienkondensatoren ein Dämpfungsglied zu bilden, das mit seiner LC-Charakteristik für eine geeignete Dämpfung auftretender Spannungsspitzen bzw. Spannungsschwankungen sorgt.
Die Anschlussrichtung 201 zum Anschließen des Ladesteckers an die Ladedose 210 ist durch den aus der Zeichnung herausgehend dargestellten Pfeil illustriert. Fig. 5 zeigt eine 3D-Darstellung einer Ladestecker-Anschlussvorrichtung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit mehrpoliger Ladedose 210, Komponententräger 230 und Gehäuse 410 für einen AC-Stecker 411 mit Ferritkern 412.
Die Ladestecker-Anschlussvorrichtung 500 entspricht der oben zu Figur 4 beschriebenen Ladestecker-Anschlussvorrichtung 400 mit dem Unterschied, dass in dieser Ausgestaltung die DC-Anschlüsse 501 , 502 zum Gleichstromladen der Batterie vorhanden sind.
Zudem ist ein Komponententräger 230 zum Tragen der Ladedose 210 und der in die Ladedose 210 integrierten Folienkondensatoren 100 vorgesehen.
Der Komponententräger 230 weist Verrastungen 231 auf, welche das Stanzblech 220 mit den daran befestigten Folienkondensatoren 100 an dem Komponententräger 230 fixieren.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Folienkondensator
110, 111 Lötstellen
120, 121 Kontaktfahnen
130, 131 Anschlussdrähte des Folienkondensators
200 Ladestecker-Anschlussvorrichtung in einer ersten Ausführung
201 Einführrichtung bzw. Anschlussrichtung des Ladesteckers in die Ladedose
L1 erster Stromleiteranschluss bzw. erster Phasenanschluss
L2 zweiter Stromleiteranschluss bzw. zweiter Phasenanschluss
L3 dritter Stromleiteranschluss bzw. dritter Phasenanschluss
N vierter Stromleiteranschluss bzw. Neutralleiteranschluss
PE Referenzleiteranschluss bzw. Schutzleiteranschluss
210 mehrpolige Ladedose
220 Stanzblech
221 erster Bereich des Stanzblechs
222 zweiter Bereich des Stanzblechs
223 dritter Bereich des Stanzblechs
224 vierter Bereich des Stanzblechs
225 fünfter Bereich des Stanzblechs
226 gebogene Abschnitte des Stanzblechs
230 Komponententräger
300 Ladestecker-Anschlussvorrichtung in einer zweiten Ausführung
400 Ladestecker-Anschlussvorrichtung in einer dritten Ausführung
410 AC-Stecker Gehäuse
411 AC-Stecker
412 Ferritkern
500 Ladestecker-Anschlussvorrichtung in einer vierten Ausführung
501 erster Stromleiteranschluss bzw. erster DC Anschluss
502 zweiter Stromleiteranschluss bzw. zweiter DC Anschluss

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) für ein batterie-elektrisches Fahrzeug, mit: einer mehrpoligen Ladedose (210) zum Anschluss eines mehrpoligen Ladesteckers zum Aufladen einer Batterie des Fahrzeugs, wobei die Ladedose (210) einen Referenzleiteranschluss (PE) und einen oder mehrere Stromleiteranschlüsse (L1, L2, L3, N) aufweist; und zumindest einem in die Ladedose (210) integrierten Folienkondensator (100), der elektrisch zwischen den Referenzleiteranschluss (PE) und einen der Stromleiteranschlüsse (L1 , L2, L3, N) geschaltet ist, und ausgebildet ist, auftretende Spannungsspitzen auf den Stromleiteranschlüssen (L1, L2, L3, N) der Ladedose (210) zu dämpfen.
2. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach Anspruch 1, wobei die mehrpolige Ladedose (210) eine AC Ladedose umfasst, die drei AC
Phasenanschlüsse (L1, L2, L3), einen Neutralleiteranschluss (N) und einen Schutzleiteranschluss (PE) aufweist; und wobei jeweils ein Folienkondensator (100) zwischen einen jeweiligen AC Phasenanschluss (L1, L2, L3) und den Schutzleiteranschluss (PE) geschaltet ist und ein weiterer Folienkondensator (100) zwischen den Neutralleiteranschluss (N) und den Schutzleiteranschluss (PE) geschaltet ist.
3. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach Anspruch 2, mit: einem Stanzblech (220), das an dem Schutzleiteranschluss (PE), den drei AC
Phasenanschlüssen (L1, L2, L3) und dem Neutralleiteranschluss (N) elektrisch leitend befestigt ist, wobei das Stanzblech (220) den jeweils einen Folienkondensator (100) elektrisch leitend zwischen dem jeweiligen AC Phasenanschluss (L1, L2, L3) und dem Schutzleiteranschluss (PE) und den weiteren Folienkondensator (100) elektrisch leitend zwischen dem Neutralleiteranschluss (N) und dem Schutzleiteranschluss (PE) in der Ladedose (210) befestigt.
4. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach Anspruch 3, wobei das Stanzblech (220) orthogonal zu einer Anschlussrichtung (201) des mehrpoligen Ladesteckers in der Ladedose (210) angebracht ist.
5. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach Anspruch 3 oder 4, wobei jeder der Folienkondensatoren (100) zwei elektrische Anschlussdrähte (130,
131) aufweist, die über Lötstellen (110, 111) an entsprechende Kontaktfahnen (120, 121) gelötet sind, wobei die Kontaktfahnen an dem Stanzblech (220) elektrisch kontaktiert sind.
6. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Stanzblech (220) voneinander getrennte Bereiche (221, 222, 223, 224, 225) umfasst, wobei ein erster Bereich (221) des Stanzblechs (220) an einem ersten AC Phasenanschluss (L1), ein zweiter Bereich (222) des Stanzblechs (220) an einem zweiten AC Phasenanschluss (L2), ein dritter Bereich (223) des Stanzblechs (220) an einem dritten AC Phasenanschluss (L3) der drei AC Phasenanschlüsse (L1, L2, L3), ein vierter Bereich (224) des Stanzblechs (220) an dem Neutralleiteranschluss (N) und ein fünfter Bereich (225) des Stanzblechs (220) an dem Schutzleiteranschluss (PE) elektrisch leitend befestigt ist.
7. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach Anspruch 6, wobei die voneinander getrennten Bereiche (221, 222, 223, 224, 225) des Stanzblechs (220) über die jeweiligen Folienkondensatoren (100) elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind.
8. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der erste Bereich (221), der zweite Bereich (222), der dritte Bereich (223) und der vierte Bereich (224) des Stanzblechs (220) jeweils ein erstes Ende aufweisen, das mit einem entsprechenden Folienkondensator (100) verbunden ist, und jeweils ein zweites Ende aufweisen, das zur elektrischen Kontaktierung mit einer Batterieladeelektronik des Fahrzeugs vorgesehen ist.
9. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach Anspruch 8, wobei das Stanzblech (220) an den jeweiligen zweiten Enden des ersten Bereichs (221), des zweiten Bereichs (222), des dritten Bereichs (223) und des vierten Bereichs (224) gebogene Abschnitte (226) aufweist, die zur Anschlussrichtung (201) des mehrpoligen Ladesteckers hin gebogen sind und parallel zueinander verlaufen.
10. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, mit: einem Komponententräger (230) zum Tragen der Ladedose (210) und der in die Ladedose (210) integrierten Folienkondensatoren (100), wobei der Komponententräger (230) Verrastungen (231) aufweist, welche das Stanzblech (220) mit den daran befestigten Folienkondensatoren (100) an dem Komponententräger (230) fixieren.
11. Ladestecker-Anschlussvorrichtung (200, 300, 400, 500) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit: einem Ferritkern (412), der in die Ladedose (210) integriert ist und zusammen mit dem zumindest einen Folienkondensator (100) ein elektrisches Filter zum Dämpfen der auf den Stromleiteranschlüssen (L1, L2, L3, N) der Ladedose (210) auftretenden Spannungsspitzen ausbildet.
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