DE102019218029A1 - Charging device for an electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Eine derartige Ladevorrichtung mit wenigstens einem ersten Steckverbinder, der unter Ausbildung einer fahrzeugseitigen oder stationären Ladesteckverbindung lösbar und elektrisch leitfähig mit einem komplementären zweiten Steckverbinder verbindbar ist, ist bekannt.Erfindungsgemäß ist eine dem ersten Steckverbinder zugeordnete elektrische Heizeinrichtung vorgesehen, mittels derer die Ladevorrichtung wenigstens im Bereich des ersten Steckverbinders beheizbar ist.Einsatz im Bereich der ElektromobilitätSuch a charging device with at least one first connector, which can be detachably and electrically conductively connected to a complementary second connector, forming a vehicle-side or stationary charging connector, is known. According to the invention, an electrical heating device assigned to the first connector is provided, by means of which the charging device at least in the area of the first connector can be heated. Use in the field of electromobility
Description
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit wenigstens einem ersten Steckverbinder, der unter Ausbildung einer fahrzeugseitigen oder stationären Ladesteckverbindung lösbar und elektrisch leitfähig mit einem komplementären zweiten Steckverbinder verbindbar ist.The invention relates to a charging device for an electric vehicle with at least one first connector, which can be releasably and electrically conductively connected to a complementary second connector while forming a vehicle-side or stationary charging connector.
Eine derartige Ladevorrichtung ist im Bereich der Elektromobilität allgemein bekannt und zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Betriebsenergie vorgesehen. Die allgemein bekannte Ladevorrichtung weist einen ersten Steckverbinder auf, der zur lösbaren und elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem komplementären zweiten Steckverbinder vorgesehen ist. In einem miteinander verbundenen Zustand bilden der erste Steckverbinder und der zweite Steckverbinder eine Ladesteckverbindung aus. Die Ladesteckverbindung wird mittels eines manuellen Zusammensteckens der beiden Steckverbinder hergestellt. Beim Aufladen des Elektrofahrzeugs wird ein Ladestrom ausgehend von einer stationären Ladestation, die beispielsweise als Ladesäule oder sogenannte Wall-Box gestaltet sein kann, über die Ladesteckverbindung auf eine fahrzeugseitige Batterie übertragen. Die allgemein bekannte Ladevorrichtung kann fest an dem Elektrofahrzeug, fest an der stationären Ladestation oder fest an einem Ladekabel zur Überleitung des Ladestroms zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug angeordnet sein.Such a charging device is generally known in the field of electromobility and is intended for charging an electric vehicle with electrical operating energy. The generally known charging device has a first plug connector which is provided for releasable and electrically conductive connection to a complementary second plug connector. In an interconnected state, the first connector and the second connector form a charging connector. The charging connector is established by manually plugging the two connectors together. When charging the electric vehicle, a charging current is transmitted from a stationary charging station, which can be designed, for example, as a charging column or so-called wall box, via the charging connector to a battery on the vehicle. The generally known charging device can be arranged fixedly on the electric vehicle, fixedly on the stationary charging station or fixedly on a charging cable for transferring the charging current between the charging station and the electric vehicle.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ladevorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine verbesserte Handhabung beim Aufladen des Elektrofahrzeugs ermöglicht.The object of the invention is to provide a charging device of the type mentioned at the outset which enables improved handling when charging the electric vehicle.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine den ersten Steckverbinder zugeordnete elektrische Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels derer die Ladevorrichtung wenigstens im Bereich des ersten Steckverbinders beheizbar ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird einem Festfrieren der Ladesteckverbindung entgegengewirkt. Ein solches Festfrieren kann insbesondere dann auftreten, wenn das Elektrofahrzeug bei niedriger Umgebungstemperatur und hoher Luftfeuchtigkeit oder Niederschlag unter freiem Himmel aufgeladen wird. Im festgefrorenen Zustand kann die Ladesteckverbindung nicht ohne Weiteres oder gar nicht gelöst werden. Dies erschwert die Handhabung der Ladevorrichtung und kann zu Verzögerungen beim Aufladen des Elektrofahrzeugs führen. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Heizeinrichtung wird dem entgegengewirkt und eine verbesserte Handhabung der Ladevorrichtung ermöglicht. Der erste Steckverbinder kann als weiblicher Steckverbinder oder als männlicher Steckverbinder gestaltet sein. Der zweite Steckverbinder ist nicht von der Ladevorrichtung umfasst und kann entsprechend komplementär zu dem ersten Steckverbinder als männlicher oder als weiblicher Steckverbinder gestaltet sein. Der erste Steckverbinder kann - in einem betriebsfertig montierten Zustand - fest an dem Elektrofahrzeug und insoweit fahrzeugseitig angeordnet sein. In diesem Fall ist der zweite Steckverbinder an einem Ladekabel angeordnet, und die Ladesteckverbindung ist zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Ladekabel ausgebildet und im Sinne der Erfindung als fahrzeugseitige Ladesteckverbindung aufzufassen. Alternativ kann der erste Steckverbinder - in einem betriebsfertig montierten Zustand - fest an einer stationären Ladestation angeordnet sein. In diesem Fall ist der zweite Steckverbinder an einem Ladekabel angeordnet, und die Ladesteckverbindung ist zwischen der Ladestation und dem Ladekabel ausgebildet und im Sinne der Erfindung stationär. Weiter alternativ kann der erste Steckverbinder - in einem betriebsfertig montierten Zustand - fest an einem Ladekabel zur Überleitung des Ladestroms auf das Elektrofahrzeug angeordnet sein. In diesem Fall kann der zweite Steckverbinder an dem Elektrofahrzeug oder an einer Ladestation angeordnet sein. Die dem ersten Steckverbinder zugeordnete Heizeinrichtung kann dementsprechend fest an dem Elektrofahrzeug, der Ladestation oder dem Ladekabel angeordnet sein. Im Betrieb der Heizeinrichtung ist die Ladevorrichtung wenigstens im Bereich des ersten Steckverbinders beheizt, so dass einem Festfrieren der Ladesteckverbindung zuverlässig entgegengewirkt ist. Die Heizeinrichtung kann zum Beheizen des besagten Bereichs der Ladevorrichtung per Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung eingerichtet sein. Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung wenigstens ein elektrisch betriebenes Heizelement auf.This object is achieved in that an electrical heating device is provided which is assigned to the first connector and by means of which the charging device can be heated at least in the area of the first connector. The solution according to the invention counteracts freezing of the charging connector. Such freezing can occur in particular when the electric vehicle is charged in the open air at a low ambient temperature and high humidity or precipitation. In the frozen state, the charging connector cannot be released easily or not at all. This makes handling of the charging device difficult and can lead to delays in charging the electric vehicle. The heating device provided according to the invention counteracts this and enables improved handling of the charging device. The first connector can be designed as a female connector or as a male connector. The second connector is not encompassed by the charging device and can be designed as a male or female connector in a correspondingly complementary manner to the first connector. The first plug connector can - in a ready-to-use assembled state - be arranged fixedly on the electric vehicle and to that extent on the vehicle side. In this case, the second connector is arranged on a charging cable, and the charging plug connection is formed between the electric vehicle and the charging cable and is to be understood as a vehicle-side charging plug connection within the meaning of the invention. As an alternative, the first plug connector - in a ready-to-use assembled state - can be arranged in a fixed manner on a stationary charging station. In this case, the second connector is arranged on a charging cable, and the charging plug connection is formed between the charging station and the charging cable and is stationary within the meaning of the invention. As a further alternative, the first plug connector - in a ready-to-use assembled state - can be arranged fixedly on a charging cable for transferring the charging current to the electric vehicle. In this case, the second connector can be arranged on the electric vehicle or on a charging station. The heating device assigned to the first connector can accordingly be arranged permanently on the electric vehicle, the charging station or the charging cable. When the heating device is in operation, the charging device is heated at least in the area of the first plug connector, so that freezing of the charging plug connection is reliably counteracted. The heating device can be set up to heat said area of the charging device by conduction and / or thermal radiation. The heating device preferably has at least one electrically operated heating element.
In Ausgestaltung der Erfindung weist die Heizeinrichtung wenigstens ein elektrisch betriebenes Heizelement auf, dass im Bereich des ersten Steckverbinders angeordnet ist. Das wenigstens eine Heizelement fungiert als Heizwiderstand und wandelt bei aktivierter Heizeinrichtung elektrische Energie in thermische Energie zur Beheizung der Ladevorrichtung im Bereich des ersten Steckverbinders um. Das wenigstens eine Heizelement kann insbesondere als kompakter Heizkörper, beispielsweise als Heizspule, Heizwendel oder Heizstab, gestaltet sein. Alternativ kann das wenigstens eine Heizelement flächig gestaltet und beispielsweise eine elektrisch leitfähige Folie oder Beschichtung sein.In an embodiment of the invention, the heating device has at least one electrically operated heating element that is arranged in the area of the first plug connector. The at least one heating element functions as a heating resistor and, when the heating device is activated, converts electrical energy into thermal energy for heating the charging device in the area of the first connector. The at least one heating element can in particular be designed as a compact heating element, for example as a heating coil, heating coil or heating rod. Alternatively, the at least one heating element can be designed to be flat and, for example, be an electrically conductive film or coating.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Heizelement unter Ausbildung einer Flächenheizung flächenhaft erstreckt. Die auf diese Weise ausgebildete Flächenheizung weist im Vergleich zu ihrer flächenhaften Erstreckung eine vergleichsweise geringe Bauhöhe auf. Hierdurch kann Bauraum eingespart und ein besonders platzsparender Aufbau der Ladevorrichtung erreicht werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die Ladevorrichtung fest an dem Elektrofahrzeug angeordnet ist. In diesem Fall ist die Flächenheizung vorzugsweise im Bereich einer fahrzeugseitigen Lademulde, in welcher der erste Steckverbinder angeordnet ist, oder an einem zum öffenbaren Verschließen der Lademulde vorgesehenen Klappenelement angeordnet.In a further embodiment of the invention, the at least one heating element extends over a large area with the formation of a surface heating system. The surface heating formed in this way has a comparatively low overall height compared to its two-dimensional extension. As a result, installation space can be saved and a particularly space-saving construction of the charging device can be achieved. This embodiment of the invention is particularly advantageous if the charging device is fixedly arranged on the electric vehicle. In this case, the surface heating is preferably arranged in the area of a vehicle-side loading recess in which the first connector is arranged, or on a flap element provided for the openable closure of the loading recess.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Heizelement einer aus Indiumzinnoxid gebildete Beschichtung. Solche Beschichtungen werden auch als ITO-Beschichtung bezeichnet. Indiumzinnoxid ist transparent und weist elektrisch leitfähige Eigenschaften auf. Die aus Indiumzinnoxid gebildete Beschichtung kann mittels grundsätzlich bekannter Beschichtungs- oder Druckverfahren gebildet sein. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Ladevorrichtung fest an dem Elektrofahrzeug angeordnet ist. In diesem Fall kann die Beschichtung unmittelbar fahrzeugseitig im Bereich einer Lademulde oder auf ein der Lademulde zugeordnetes Klappenelement aufgebracht sein. Dies ermöglicht eine besonders bauraumsparende und kostengünstige Ausbildung der Heizeinrichtung.In a further embodiment of the invention, the at least one heating element is a coating formed from indium tin oxide. Such coatings are also referred to as ITO coatings. Indium tin oxide is transparent and has electrically conductive properties. The coating formed from indium tin oxide can be formed by means of basically known coating or printing processes. This configuration is particularly advantageous when the charging device is permanently arranged on the electric vehicle. In this case, the coating can be applied directly on the vehicle side in the area of a loading recess or on a flap element assigned to the loading recess. This enables a particularly space-saving and inexpensive design of the heating device.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Heizeinrichtung verbundene Steuereinrichtung vorgesehen, mittels derer die Heizeinrichtung manuell und/oder in Abhängigkeit wenigstens einer Umgebungstemperatur und/oder in Abhängigkeit eines Verbindungszustands des ersten Steckverbinders mit dem zweiten Steckverbinder aktivierbar und/oder deaktivierbar ist. Die Steuereinrichtung kann an dem Elektrofahrzeug, der stationären Ladestation oder dem Ladekabel angeordnet sein. Mittels der Steuereinrichtung ist die Heizeinrichtung bei Bedarf manuell durch einen Anwender aktivierbar und/oder deaktivierbar. Zu diesem Zweck kann eine der Steuereinrichtung zugeordnete Betätigungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Schalters, eines Tasters oder dergleichen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung zur Aktivierung und/oder Deaktivierung der Heizeinrichtung in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur eingerichtet sein. In diesem Fall ist vorzugsweise eine der Steuereinrichtung zugeordnete Sensoreinrichtung zur Erfassung der Umgebungstemperatur vorgesehen. Unterschreitet die Umgebungstemperatur einen bestimmten Grenzwert, beispielsweise den Gefrierpunkt, wird die Heizeinrichtung mittels der Steuereinrichtung selbsttätig aktiviert. Alternativ oder zusätzlich wird die Heizeinrichtung mittels der Steuereinrichtung deaktiviert, sobald die Umgebungstemperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung zur Aktivierung und/oder Deaktivierung der Heizeinrichtung in Abhängigkeit des Verbindungszustands der Ladevorrichtung eingerichtet sein. In diesem Fall ist vorzugsweise eine Sensoreinrichtung zur Erfassung des Verbindungszustands vorgesehen. Hierdurch kann die Heizeinrichtung beispielsweise immer dann aktiviert werden, wenn der erste Steckverbinder und der zweite Steckverbinder zusammengesteckt sind. Eine Deaktivierung kann dementsprechend stattfinden, wenn der Verbindungszustand zwischen dem ersten Steckverbinder und dem zweiten Steckverbinder aufgehoben ist.In a further embodiment of the invention, a control device connected to the heating device is provided, by means of which the heating device can be activated and / or deactivated manually and / or depending on at least one ambient temperature and / or depending on a connection state of the first connector with the second connector. The control device can be arranged on the electric vehicle, the stationary charging station or the charging cable. If necessary, the heating device can be activated and / or deactivated manually by a user by means of the control device. For this purpose, an actuating device assigned to the control device, for example in the form of a switch, a button or the like, can be provided. Alternatively or additionally, the control device can be set up to activate and / or deactivate the heating device as a function of the ambient temperature. In this case, a sensor device assigned to the control device is preferably provided for detecting the ambient temperature. If the ambient temperature falls below a certain limit value, for example the freezing point, the heating device is automatically activated by means of the control device. Alternatively or additionally, the heating device is deactivated by means of the control device as soon as the ambient temperature exceeds a certain limit value. As an alternative or in addition, the control device can be set up to activate and / or deactivate the heating device as a function of the connection state of the charging device. In this case, a sensor device for detecting the connection state is preferably provided. As a result, the heating device can, for example, always be activated when the first connector and the second connector are plugged together. A deactivation can accordingly take place when the connection state between the first connector and the second connector is canceled.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Steckverbinder und die Heizeinrichtung - in einem betriebsfertig montierten Zustand - fahrzeugseitig im Bereich einer Lademulde des Elektrofahrzeugs angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die Ladevorrichtung dementsprechend zur fahrzeugseitigen Montage vorgesehen.In a further embodiment of the invention, the first plug connector and the heating device - in a ready-to-use assembled state - are arranged on the vehicle side in the area of a charging recess of the electric vehicle. In this embodiment of the invention, the loading device is accordingly provided for on-vehicle assembly.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Heizelement an einem Klappenelement, das zum öffenbaren Verschließen der Lademulde vorgesehen ist, und/oder an einem die Lademulde bildenden Karrosserieabschnitt des Elektrofahrzeugs angeordnet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Heizelement unter Ausbildung einer Flächenheizung flächenhaft erstreckt ist. Hierdurch kann eine flächige Beheizung des Klappenelements oder des die Lademulde bildenden Karrosserieabschnitts erreicht werden. Dies ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung.In a further embodiment of the invention, the at least one heating element is arranged on a flap element, which is provided for the openable closure of the charging recess, and / or on a body section of the electric vehicle that forms the charging recess. It is particularly advantageous here if the at least one heating element is extended over a large area with the formation of a surface heating system. In this way, surface heating of the flap element or of the body section forming the loading recess can be achieved. This is a particularly preferred embodiment of the invention.
Die Erfindung betrifft zudem ein Elektrofahrzeug mit einer Ladevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7. Das Elektrofahrzeug kann insbesondere als Elektroautomobil, Elektrorad, Pedelec oder Elektromotorrad gestaltet sein. Vorzugsweise ist das Elektrofahrzeug ein elektrisch betriebener Personenkraftwagen.The invention also relates to an electric vehicle with a charging device according to
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Steckverbinder und die Heizeinrichtung - in einem betriebsfertig montierten Zustand - fest an einer stationären Ladestation angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die Ladevorrichtung zur Montage an der stationären Ladestation vorgesehen.In a further embodiment of the invention, the first connector and the heating device - in a ready-to-use assembled state - are fixedly arranged on a stationary charging station. In this embodiment of the invention, the charging device is intended for mounting on the stationary charging station.
Die Erfindung betrifft zudem eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug mit einer Ladevorrichtung nach Anspruch 9. Die Ladestation kann insbesondere in Gestalt einer Ladesäule zur Aufstellung im öffentlichen Raum oder auf einer Privatfläche gestaltet sein. Alternativ kann die Ladestation eine zur Wandmontage vorgesehene sogenannte Wall-Box sein.The invention also relates to a charging station for an electric vehicle with a charging device according to claim 9. The charging station can in particular be designed in the form of a charging column for installation in public space or on a private area. Alternatively, the charging station can be a so-called wall box intended for wall mounting.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Steckverbinder und die Heizeinrichtung - in einem betriebsfertig montierten Zustand - an einem Ladekabel angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die Ladevorrichtung dementsprechend zur Montage an einem Ladekabel vorgesehen.In a further embodiment of the invention, the first plug connector and the heating device are arranged on a charging cable - in an assembled state ready for operation. In this embodiment of the invention, the charging device is accordingly provided for mounting on a charging cable.
Die Erfindung betrifft zudem ein Ladekabel für ein Elektrofahrzeug mit einer Ladevorrichtung nach Anspruch 11. Das Ladekabel kann als transportables Ladekabel gestaltet und zum Mitführen in dem Elektrofahrzeug vorgesehen sein. Alternativ kann das Ladekabel ein stationäres Ladekabel sein, das einer stationären Ladestation zugeordnet und fest mit derselben verbunden ist.The invention also relates to a charging cable for an electric vehicle with a charging device according to
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
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1 zeigt in schematisch stark vereinfachter und teilweise abgeschnittener perspektivischer Heckansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs, das mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung versehen ist, -
2 in schematisch stark vereinfachter Blockdiagrammdarstellungdie Ladevorrichtung nach 1 , -
3 ,4 jeweils in schematischer Perspektivdarstellung eine Vorderseite (3 ) und eine Rückseite (4 ) einer Lademulde desElektrofahrzeugs nach 1 , -
5 in schematisch stark vereinfachter Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladestation in Form einer stationären Ladesäule, die mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung versehen ist und -
6 in schematisch stark vereinfachter und teilweise abgeschnittener Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladekabels, das mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung versehen ist.
-
1 shows in a schematically greatly simplified and partially cut-off perspective rear view an embodiment of an electric vehicle according to the invention, which is provided with an embodiment of a charging device according to the invention, -
2 in a schematically greatly simplified block diagram representation, the charging device according to1 , -
3rd ,4th each in a schematic perspective view a front side (3rd ) and a back (4th ) a charging recess of theelectric vehicle 1 , -
5 in a greatly simplified schematic representation, an embodiment of a charging station according to the invention in the form of a stationary charging column, which is provided with a further embodiment of a charging device according to the invention and -
6th in a schematically greatly simplified and partially cut-away representation, an embodiment of a charging cable according to the invention, which is provided with a further embodiment of a charging device according to the invention.
Gemäß
Ungeachtet der vorliegenden heckseitigen Anordnung der Lademulde
Die Lademulde
Der erste Steckverbinder
Der erste Steckverbinder
Insbesondere dann, wenn das Elektroauto
Um dem entgegenzuwirken, weist die Ladevorrichtung
Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Heizeinrichtung
Der die Lademulde
Zum Ausbilden der Ladesteckverbindung
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Heizelement
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das flächenhaft erstreckte Heizelement
Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Beschichtung
Im aktivierten Zustand der Heizeinrichtung
Wie weiter anhand
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist das wenigstens eine Heizelement im Bereich des Klappenelements
Anhand
Die Ladestation
Anhand
Claims (12)
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US62/893,401 | 2019-08-29 |
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DE102007004953A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Tesa Ag | heating element |
DE102016122009A1 (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-17 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Charging device for an electrically driven vehicle |
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2019
- 2019-11-22 DE DE102019218029.9A patent/DE102019218029A1/en active Pending
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