B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochstromstecker gemäß Anspruch 1 .

Hochstromstecker kommen auf Grund der vorhandenen Wärmeentwicklung an ihre physikalischen Grenzen, da einerseits der durch Normierung der

Schnittstellen vorgegebene Bauraum und auch der Leitungsquerschnitt limitiert sind. Es sollen demnach immer höhere Ströme durch immer kleinere Steckverbinder geführt werden.

Darüber hinaus besteht die Forderung eines sicheren Betriebs und einer sicheren Verbindung der Hochstromstecker mit den daran angeschlossenen Bauteilen, damit eine sichere und einwandfrei funktionierende

Steckverbindung gewährleistet ist.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei zunehmender Wärme ein

Verstärkungseffekt durch Eigenerwärmung (Stichwort: Derating-Stromkurve) verursacht werden kann. Die Hochstromstecker beziehungsweise daraus hergestellte

Steckverbindungen müssen mechanische Stabilität, eine sichere elektrische Stromübertragung und eine einwandfrei e elektrische Isolierung

gewährleisten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Hochstromstecker mit einer minimierten Gefahr von Überhitzung vorzusehen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, an erhöhten Erwärmungsstellen (Überhitzungsabschnitte), die zur überproportionalen Aufheizung neigen, gezielt Wärme abzuführen und dadurch die Stromübertragungskapazität des Hochstromsteckers zu optimieren. Es hat sich erfindungsgemäß

herausgestellt, dass durch geschickte Materialauswahl mit einer Kombination von Eigenschaften und entsprechende Konstruktion des Hochstromsteckers sowie Identifizierung von möglichen Wärmequellen eine Überhitzung effektiv vermieden werden kann.

Überhitzungsabschnitte liegen insbesondere an Verbindungen der im

Hochstromstecker vorgesehenen Leitungen zu dem Kabelsatz, wie

beispielsweise an Crimpungen, Kaltverschweißungen oder Kontaktstellen zum Gegenstecker. Für die Materialauswahl des Trägers zur Aufnahme der Leiter im Hochstromstecker oder zumindest von bestimmten Abschnitten des Trägers in Überhitzungsbereichen ist erfindungsgemäß die Auswahl der Werkstoffe anhand folgender Eigenschaften vorgesehen : - gute elektrische Isolation,

- gute Wärmeleistung, also hohe Wärmleitfähigkeit und/oder

Temperaturl eitfähigkeit und

- kostengünstig herstellbar.

Die Isolierabschnitte weisen somit zumindest im Bereich der

Überhitzungsabschnitte bis zum Wärmesenkungsmittel eine

Wärmeleitfähigkeit von λ ₀ > 0 ,5 W/mK, insbesondere λ ₀ > 1 ,0 W/mK, vorzugsweise λ ₀ > 2 W/mK, noch bevorzugter λ ₀ > 5 W/mK. Für die

Temperaturleitfähigkeit der Isolierabschnitte ist a > 0,3 x 1 0 ^"6 m ² /s, insbesondere > 0,8 x 1 0 ^"6 m ² /s, vorzugswei se > 1 ,5 x 10 ^"6 m ² /s noch

bevorzugter > 5 x 1 0 ^"6 m ² /s.

Mit Vorteil kann dies erfindungsgemäß erreicht werden, indem der

Isolierabschnitt, insbesondere der überwiegende, vorzugsweise voll ständige, Teil des Trägers, zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, aus wärmeleitender Keramik oder wärmeleitendem Kunststoff besteht. Die beiden vorgenannten Materialien weisen die obengenannten Eigenschaften, nämlich insbesondere gute Isolierung und gute Wärmeleitfähigkeit beziehungsweise Temperaturleitfähigkeit auf.

Indem der Isolierabschnitt flächig kontaktierend, insbesondere luftdicht, an den Leitern anliegt, wird die durch den Stromfluss und lokal höhere

Widerstände entstehende Wärme besonders effektiv abgeleitet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das, insbesondere passiv ausgelegte, Wärmesenkungsmittel eine

Wärmeleitfähigkeit λ ₀ > 2 W/mK und/oder eine Temperaturleitfähigkeit a > 1 ,5 x 1 0 ^"6 m ² /s aufweist. Da das Wärmesenkungsmittel die durch den Träger beziehungsweise die Isolierabschnitte von den Problempunkten abgeleitete Wärme noch effektiver und insbesondere durch großes Volumen an die Umgebung ableitet, wird die Entstehung weiterer Problempunkte, beispielsweise an der Grenzfläche des Trägers oder an der Außenkontur des Trägers, vermieden.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Wärmesenkungsmittel als den Träger umgebendes Gehäuse, insbesondere aus Aluminium, gebildet ist.

Die Ableitung der Wärme kann durch Vorsehen von Kühlrippen an den oder als Wärmesenkungsmittel weiter verbessert werden.

Ein riesiges Wärmeaufnahmepotential wird geschaffen, indem das

Wärmesenkungsmittel einen Wärmekopplungsanschluss zum Anschluss an die Fahrzugkarosserie umfasst. Die Fahrzeugkarosserie wird insbesondere beim Betrieb des Fahrzeugs automatisch durch den Fahrtwind gekühlt und bietet eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit und ein großes Volumen zur Aufnahme der Wärme.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wärmesenkungsmittel Fluidkühlmittel, insbesondere ein am oder im Träger vorgesehenes Schlauchsystem, umfasst. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Fluidkühlmittel an den im Fahrzeug vorgesehenen

Kühlkreislauf angeschlossen sind.

Eine Alternative besteht erfindungsgemäß darin, ein aktives Kühlelement, insbesondere mit einem Kaltleiter, am oder im Träger integriert vorzusehen.

Das aktive Kühlel ement kann vorteilhafterweise eine integrierte Steuerung aufweisen und/oder an die Leiter zum Betrieb des aktiven Kühlelements angeschlossen sein. Durch die aktive Kühlung der Problemzonen

(Überhitzungsabschnitte) wird zwar einerseits Strom verbraucht, andererseits sinkt aber durch die Kühlung der Gesamtwiderstand des Hochstromsteckers, so dass weniger Energie durch Wärmeverlust verbraucht wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei spiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:

Figur 1 : eine perspektivische Schnittansicht des erfindungsgemäßen

Hochstromsteckers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Figur 2 : eine perspektivische Schnittansicht des Hochstromsteckers gemäß

Figur 1 .

In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit den gleichen

Funktionen mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Figur 1 ist ein Hochstromstecker 1 mit drei parallel zueinander und rechtwinklig angewinkelt im Hochstromstecker 1 verlaufenden Leitern 2, 3 , 4 gezeigt. Die Leiter 2 , 3 , 4 sind links an einen Leitungssatz 14 angeschlossen. Am gegenüberliegenden Ende des Hochstromsteckers 1 sind an den Leitern 2, 3 , 4 elektrische Kontakte 5 , 6, 7 angeschlossen. Die elektrischen Leiter 2, 3 , 4 sind in einem aus zwei miteinander verrastbaren Hälften bestehenden Träger 8 aufgenommen. Der Träger 8 verleiht den Leitern 2, 3 , 4 und den Kontakten 5 , 6, 7 mechanische Stabilität.

Weiterhin ist der Träger aus einem wärmeleitenden Kunststoff gebildet, der gleichzeitig Isolationseigenschaften hat. Durch j eweils zwischen den Leitern 2, 3 , 4 verlaufende Isolierabschnitte 1 1 , 12 wird ein Kurzschluss zwischen den Leitern 2, 3 , 4 verhindert. S obald die Kontakte 5 , 6, 7 in korrespondierende, nicht dargestellte Buchsen eingesteckt sind und Strom an einem oder mehreren Leitern 2, 3 , 4 anliegt, besteht insbesondere bei hohen Strömen ein Überhitzungsrisiko in

Überhitzungsabschnitten 1 0 der Leiter 2, 3 , 4. Denn im

Überhitzungsabschnitt 1 0 weisen di e Leiter 2 , 3 , 4 einen höheren Wi derstand auf. Die insbesondere in den Überhitzungsabschnitten 10 im Übermaß entstehende Wärme wird durch die hohe Leitfähigkeit des Trägers 8 in dem Bereich der Isolierabschnitte 1 1 , 12 direkt an der Wärmequelle abgeführt. Hierzu ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der gesamte Träger 8 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit beziehungsweise mit einer hohen Temperaturleitfähigkeit, nämlich aus wärmeleitendem, insbesondere überwiegend aus Graphit bestehendem, Kunststoff ausgebildet.

Besonders vorteilhaft als Material ist eine wärmeleitende, insbesondere überwiegend aus Aluminiumoxid und/oder Aluminiumnitrid bestehende, Keramik.

Erfindungsgemäß ist es denkbar, nur die zwischen den Leitern 2, 3 , 4 verlaufenden Isolierabschnitte 1 1 , 1 2, insbesondere aus einem separaten Material und/oder einem separaten Bauteil, mit hoher Wärmeleitfähigkeit und/oder Temperaturleitfähi gkeit auszubilden. Durch die direkte

Kontaktierung der Überhitzungsabschnitte 1 0 mit den Isolierabschnitten 1 1 , 12, insbesondere spalt- oder luftfrei, wird ein perfekter Wärmeübergang und somit eine im Vergleich zu einer Wärmekonvektion wesentlich effektiverer Wärmestrom erreicht.

Die durch die Isolierabschnitte 1 1 , 12 von den Überhitzungsabschnitten 1 0 abgeleitete Wärme wird durch den Träger hindurch zu einem in Figur 2 abschnittsweise dargestellten Gehäuse 9 aus Aluminium abgeführt. Das Gehäuse 9 bildet dabei eine Wärmesenke (Wärmesenkungsmittel). Die Wärmesenkungsmittel weisen erfindungsgemäß eine höhere

Wärmeleitfähigkeit und/oder eine höhere Temperaturleitfähigkeit als die Isolierabschnitte 1 1 , 12 auf, so dass ein effektives Ableiten der im

Überhitzungsabschnitt 10 gebildeten Wärme gewährleistet ist und eine Überhitzung an anderer Stelle vermieden beziehungsweise ausgeschlossen wird.

Das Gehäuse 9 umgibt den Träger 8 insbesondere vollständig. Zur

Vergrößerung der Oberfläche sind am Träger 8 an dessen Außenkontur Kühlrippen 1 3 vorgesehen, die ebenfalls als Wärmesenkungsmittel dienen.

Hochstromstecker

B e z u g s z e i ch e n l i s t e

Hochstromstecker

Leiter

Leiter

Leiter

Kontakt

Kontakt

Kontakt

Träger

Gehäuse

Überhitzungsabschnitte

Isolierabschnitt

Isolierabschnitt

Kühlrippen

Leitungssatz