DE102012202368A1

DE102012202368A1 - Ladestecker

Info

Publication number: DE102012202368A1
Application number: DE201210202368
Authority: DE
Inventors: Andreas Rucker
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: DE102012202368B4

Abstract

Ladevorrichtung zum Laden eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs an einer externen Ladequelle mittels eines Ladekabels, bei welcher das Ladekabel einen Kabelstrang und einen Ladestecker umfasst und das Hybrid- oder Elektrofahrzeug eine Ladebuchse umfasst und zum Laden des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zwischen dem Ladestecker und der Ladebuchse eine Stecker-Buchse-Verbindung herstellbar ist, wobei der Ladestecker in einer vorgegebenen Steckrichtung relativ zur Ladebuchse führbar ist, um eine Stecker-Buchse-Verbindung herzustellen, der Ladestecker ein Kabelverbindungselement aufweist, durch welches der Kabelstrang in einer vorgegebenen Kabelrichtung in den Ladestecker hineingeführt ist und die Steckrichtung und die Kabelrichtung im Wesentlichen räumlich senkrecht aufeinander stehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs an einer fahrzeugexternen Ladequelle mit einem Ladekabel, bei welcher das Ladekabel einen Kabelstrang und einen Ladestecker umfasst und das Hybrid- oder Elektrofahrzeug eine Ladebuchse umfasst und zum Laden des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zwischen dem Ladestecker und der Ladebuchse eine Stecker-Buchse-Verbindung herstellbar ist.
Fahrzeuge mit einem elektrifiziertem Antriebsstrang, also vornehmlich Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, verfügen in der Regel über eine fahrzeugseitige Ladevorrichtung, die ein Laden eines Energiespeichers des Fahrzeugs an einer äußeren Energiequelle ermöglicht. Dabei dominieren die aktuelle Fahrzeugentwicklung technologisch zwei Ladevarianten, nämlich kabelgebundenes Laden mit einem Ladekabel zwischen dem Fahrzeug und der Energiequelle, meist einer Ladestation, und berührungsloses, induktives Laden.
Fahrzeuge, die kabelgebunden ladbar sind, werden auch als Plug-In Fahrzeuge bezeichnet. Zum Laden wird eine Ladeverbindung zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug über das Ladekabel aufgebaut. An dem Ladekabel befindet sich ein Stecker und fahrzeugseitig ein Gegenstück, üblicherweise in Form einer Buchse, so dass nach dem Stand der Technik zum Laden eine Stecker-Buchse-Verbindung hergestellt wird.
In der Schrift DE 20 2011 050 446 U1 sind beispielsweise elektrische Steckvorrichtungselemente für ein Elektrofahrzeug beschrieben.
Bei reversiblen Steckvorrichtungselementen für Plug-In-Fahrzeuge kann es sich um Kraftsteckvorrichtungen nach der internationalen Norm IEC 62196 handeln.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Ladevorrichtung zum Laden eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs an einer externen Ladequelle mittels eines Ladekabels anzugeben, bei welcher das Ladekabel einen Kabelstrang und einen Ladestecker umfasst und das Hybrid- oder Elektrofahrzeug eine Ladebuchse umfasst und zum Laden des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zwischen dem Ladestecker und der Ladebuchse eine Stecker-Buchse-Verbindung herstellbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist der Ladestecker in einer vorgegebenen Steckrichtung relativ zur Ladebuchse führbar, um eine Stecker-Buchse-Verbindung herzustellen, wobei der Ladestecker ein Kabelverbindungselement aufweist, durch welches der Kabelstrang in einer vorgegebenen Kabelrichtung in den Ladestecker hineingeführt ist und die Steckrichtung und die Kabelrichtung im Wesentlichen räumlich senkrecht aufeinander stehen.
Die Kabelrichtung wird dabei von dem Kabelverbindungselement vorgegeben. Dies bedeutet, dass die Kabelrichtung im Wesentlichen in der Ebene befindlich ist, die senkrecht auf der Steckrichtung steht. Damit ist der große Vorteil verbunden, dass bei einer Unterbringung der Ladedose im Bereich der Außenhaut des Fahrzeugs der Ladestecker bei hergestellter Stecker-Buchse-Verbindung einen geringen Platzbedarf außerhalb der Fahrzeugaußenhaut bzw. der äußeren Abmaße des Fahrzeugs beansprucht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Ladestecker ein erstes Kontaktstück umfasst, die Ladebuchse ein zweites Kontaktstück umfasst, das erste Kontaktstück bei hergestellter Stecker- Buchse-Verbindung mit dem zweiten Kontaktstück einen elektrischen Berührkontakt und einen mechanischen Berührkontakt aufweist, der Ladestecker ein Kontaktgehäuse umfasst, das Kontaktstück mit dem Kontaktgehäuse verbunden ist und das Kontaktgehäuse als ein Griffstück des Ladestecker dient.
Ein Nutzer des Ladesteckers kann zum Laden des Fahrzeugs eine Stecker-Buchse-Verbindung herstellen, indem der Nutzer den Ladestecker am Kontaktgehäuse greift und durch eine Kraftsteckvorrichtung in Form des Stecker-Buchse-Systems eine reversible Kopplung des Ladesteckers mit der Ladebuchse herstellt.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung weist der Ladestecker ein Verriegelungselement auf, die Ladedose weist eine Verriegelungsaufnahme für das Verriegelungselement auf und das Verriegelungselement sowie die Verriegelungsaufnahme arretieren bei hergestellter Stecker-Buchse-Verbindung den Ladestecker und die Ladedose in Richtung entgegen der Steckrichtung. Ferner weist das Kontaktgehäuse einen Entriegelungstaster auf, durch den bei Betätigen dieses Entriegelungstasters bei hergestellter Stecker-Buchse-Kopplung die Arretierung des Ladesteckers und der Ladedose entgegen der Steckrichtung aufhebbar ist.
Auf diese Weise ist gewährleistbar, dass bei hergestellter Ladeverbindung und ohne Betätigung des Entriegelungsschalters eine Arretierung der Stecker-Buchse-Kopplung besteht. Bei Betätigung des Entriegelungsschalters ist die Arretierung aufhebbar und der Ladestecker und die Ladedose sind entgegen der Steckrichtung entkoppelbar.
Weiterhin ist es sinnvoll, wenn das Kabelverbindungselement gegen das Kontaktgehäuse oder das Kontaktgehäuse teilweise beweglich gelagert ist und bei einer Bewegung des Kabelverbindungselements die Kabelrichtung im Wesentlichen räumlich senkrecht auf der Steckrichtung steht.
Dies bedeutet, dass das Kabelverbindungselement relativ zum Kontaktstück beweglich gelagert ist. Die Beweglichkeit des Kabelverbindungselements ist derart ausgestaltet, dass bei einer Bewegung des Kabelverbindungselements die resultierende Mitbewegung des durch das Kabelverbindungselement in den Stecker geführten Kabelstrangs die Kabelrichtung im Wesentlichen stets senkrecht auf der Steckrichtung verbleibt, d.h. das Kabelverbindungselement lediglich in einer Ebene senkrecht zur Steckrichtung bewegbar ist.
Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:
Alle gängigen Ladestecker für das kabelgebunden Laden von elektrifizierten Fahrzeugen weisen eine ähnliche Bauform auf. Ein solcher Ladestecker verfügt äußerlich erkennbar über wenige Bauteile und wird im Wesentlichen durch ein Kontaktstück, ein Kontaktgehäuse, ein Griffstück und ein Kabeleingangsstück für den Kabelstrang des Ladekabels gebildet.
Bei einer hergestellten Stecker-Buchse-Verbindung zwischen dem Ladestecker und der passenden Ladebuchse am elektrifizierten Fahrzeug sind außerhalb der Fahrzeugaußenhaut der Kabelstrang des Ladekabels, das Kabeleingangsstück des Ladesteckers, das Griffstück des Ladesteckers und zumindest teilweise das Kontaktgehäuse befindlich, falls die Ladedose fahrzeugseitig im Wesentlichen in die Außenhaut integriert ist.
Der Raumbedarf dieser Komponenten, die beim Laden des Fahrzeugs gleichsam eines Anbauteiles des Fahrzeugs das räumliche Abmaß des Fahrzeugs hinsichtlich Breite und/oder Länge und/oder Höhe vergrößern, ist bei der Auswahl des Stellplatzes für das Laden des Fahrzeugs zu berücksichtigen.
Insbesondere Stellplätze, mit denen eine beengte Raumsituation einhergeht, können den für die Ladeverbindung verfügbaren Raum für die Stecker-Buchse-Verbindung in der äußeren Fahrzeugumgebung limitieren. Solche raumlimitierte Stellplätze treten beispielsweise häufig in Parkgaragen und Parkhäusern infolge der baulichen Erfordernisse etwa durch Stützpfeiler etc., bei Duplex-Stellplätzen, bei automatisierten Parksystemen mit Fördertechnik oder auch bei Stellplätzen auf Fährschiffen auf.
Vorgeschlagen wird ein Flachladestecker mit minimiertem Platzbedarf außerhalb der Fahrzeugaußenhaut bei hergestellter Stecker-Buchse-Verbindung und bei in der Fahrzeugaußenhaut integrierter Ladedose.
Die Ausdehnung des Ladesteckers in Steckrichtung des Steckers ist minimiert. Erreicht wird dies durch Entfall des Griffstücks sowie durch eine gewinkelte Führung des Kabelstrangs. Das Handling des Steckers durch den Nutzer erfolgt durch Anfassen des Steckers am Kontaktgehäuse, das durch die äußere Form des Kontaktgehäuses ergonomisch unterstützt sein kann. Ferner führt das Kabeleingangsstück den Kabelstrang des Ladekabels in einer Ebene senkrecht zur Steckrichtung in den Ladestecker.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen 2 und 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigen schematisch
1 Ladestecker nach dem Stand der Technik
2 Flachladestecker mit einfacher Kabelführung
3 Flachladestecker mit gewinkelter Kabelführung
In 1 ist ein Ladestecker nach dem Stand der Technik zum Laden eines Plug-In-Fahrzeugs an einer äußeren Ladequelle mit einem Ladekabel abgebildet. Der Stecker, der am Kabelstrang (6) des Ladekabels angebracht ist, verfügt über ein Kontaktstück (2) mit elektrischen Kontakten, das nach dem Prinzip eines Stecksystems mit einer fahrzeugseitigen Ladedose mit elektrischen Kontakten in einer vorgegebenen Steckrichtung (siehe Pfeil mit Bezeichnung „Steckrichtung“) koppelbar ist.
Die Kopplung besteht in einem mechanischen Ineinandergreifen des mit der Ladedose mechanisch kompatiblen Ladesteckers. Das mechanische Ineinandergreifen der kompatiblen Komponenten Stecker und Buchse rechtfertigt auch die Bezeichnung der Stecker-Buchse-Verbindung als Kraftsteckverbindung. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können bei dem Ladestecker die elektrischen Kontakten männlich oder weiblich angeordnet sein, wobei die Ladedose die entsprechend komplementäre Anordnung aufweist.
Eine Arretierung einer solchen Stecker-Buchse-Verbindung ist durch einen Verriegelungselement (1) gewährleistbar, das bei hergestellter Kopplung mit einem Verriegelungsstift oder Verriegelungszahn in eine Verriegelungsaufnahme greift. Dies ist beispielsweise durch einen Federmechanismus realisierbar.
Nach 1 ist das Kontaktstück mit einem Kontaktgehäuse (3), das auch als Steckergehäuse bezeichnet wird, verbunden oder zumindest teilweise in das Steckergehäuse integriert.
Das Steckergehäuse ist mit einem Griffstück (4) verbunden oder geht in das Griffstück über. Das Griffstück ermöglicht es dem Anwender des Ladesteckers auf besonders komfortable und ergonomische Weise die Kraftsteckverbindung herzustellen.
An dem Griffstück ist ein Entriegelungstaster (7) befindlich, durch dessen Betätigung die Arretierung des Verriegelungsstiftes in der Verriegelungsaufnahme gegen den Federmechanismus aufgehoben werden kann.
An dem Griffstück ist nach 1 ein Kabelverbindungselement angebracht. Über das Kabelverbindungselement ist der Ladestecker mit dem Kabelstrang des Ladekabels verbunden. Das Kabelverbindungselement kann auch die Funktion einer Zugentlastung übernehmen. Das Kabelverbindungselement umgreift den Kabelstrang. Dies bewirkt, dass der Kabelstrang in einer vorgegebenen Richtung, die auch als Kabelrichtung bezeichnet wird, in den Ladestecker hineingeführt wird. Die Kabelrichtung und die Ebene (A–A‘), zu welcher die Steckrichtung das Lot bildet, bilden miteinander zumindest einen spitzen Winkel.
Die 2 und 3 geben Ausführungsformen der Erfindung wieder. Die Bezugszeichen zu den 2 und 3 entsprechen den Bezugszeichen der 1.
2 und 3 zeigen ein an einem Kontaktgehäuse (3‘ und 3‘‘) befindliches Kabelverbindungselement (5‘). Am Kontaktgehäuse ist ein Entriegelungstaster (7‘) zur Dearretierung des Verriegelungsstifts (1) in der Verriegelungsaufnahme der Ladedose.
Das Kabelverbindungselement führt den Kabelstrang (6) in einer Richtung in den Ladestecker, die im Wesentlichen in der Ebene befindlich ist, zu der die Steckrichtung das Lot bildet. Dies geht explizit aus den Sichten der 2b) und der 3b) hervor. Bei hergestellter Stecker-Buchse-Verbindung bedeutet dies, dass, falls die Ladedose in der Fahrzeugaußenhaut integriert ist und die Steckrichtung im Bereich der Ladedose im Wesentlichen senkrecht auf der Außenhaut des Fahrzeugs steht, die Kabelrichtung im Wesentlichen parallel zu diesem Bereich der Außenhaut des Fahrzeugs ausgerichtet ist. Dies ist beispielsweise dann gegeben, wenn die Ladedose im Bereich des vorderen oder hinteren Kotflügels in das Fahrzeug integriert ist.
Die Anordnung des Kabelverbindungselements gemäß 2 und 3 stellt sicher, dass sowohl zur Herstellung der Stecker-Buchse-Kopplung als auch bei hergestellter Kopplung der vom Ladestecker und vom Kabelstrang eingenommen Raum außerhalb des Fahrzeugs minimiert ist. Die Minimierung des Raumbedarfs ist durch Entfall eines Griffstücks und zusätzlich durch eine kompakte Gestaltung des Kontaktgehäuses unterstützt. Hilfsweise kann das Kontaktgehäuse abgerundet sein und/oder oberflächenmechanisch angedeutete Fingermulden aufweisen, um die manuelle Greifbarkeit und Handhabbarkeit zu erleichtern.
Vorteilhaft ist, dass der Ladestecker infolge des durch seine Ausgestaltung minimierten Raumbedarfs in für das Laden des Fahrzeugs beengten Raumsituationen besonders geeignet ist oder ein Laden des Fahrzeugs erst ermöglicht. Deshalb kann ein Stecker nach 2 und 3 auch als Flachladestecker bezeichnet werden. Möglich Einsatzgebiete sind Fährschiffe, automatisierte Parkhäuser oder baulich besonders beengte Stellplätze.
Eine weitere Ausführungsform nach 3 besteht darin, dass das Kabelverbindungselement und der Kabelstrang am Kontaktgehäuse drehbar gelagert sind, so dass der in das Kabelverbindungselement eingehende Kabelstrang in der Ebene A–A‘, d.h. senkrecht zur Steckrichtung, beweglich ist. Dies kann in besonders beengten Verhältnissen spezifische verwinkelte Kabelführung in der Nähe des Ladesteckers ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202011050446 U1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm IEC 62196 [0005]

Claims

Ladevorrichtung zum Laden eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs an einer externen Ladequelle mit einem Ladekabel, bei welcher das Ladekabel einen Kabelstrang (6) und einen Ladestecker umfasst und das Hybrid- oder Elektrofahrzeug eine Ladebuchse umfasst und zum Laden des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zwischen dem Ladestecker und der Ladebuchse eine Stecker-Buchse-Verbindung herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Ladestecker in einer vorgegebenen Steckrichtung relativ zur Ladebuchse führbar ist, um eine Stecker-Buchse-Verbindung herzustellen, – der Ladestecker ein Kabelverbindungselement (5‘) aufweist, durch welches der Kabelstrang in einer vorgegebenen Kabelrichtung in den Ladestecker hineingeführt ist, – die Steckrichtung und die Kabelrichtung im Wesentlichen räumlich senkrecht zueinander stehen.
Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Ladestecker ein erstes Kontaktstück (2) umfasst, – die Ladebuchse ein zweites Kontaktstück umfasst, – das erste Kontaktstück bei hergestellter Stecker-Buchse-Verbindung mit dem zweiten Kontaktstück einen elektrischen Berührkontakt und einen mechanischen Berührkontakt aufweist, – der Ladestecker ein Kontaktgehäuse (3‘) umfasst, – das Kontaktstück mit dem Kontaktgehäuse verbunden ist, – das Kontaktgehäuse als ein Griffstück des Ladesteckers dient.
Ladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – der Ladestecker ein Verriegelungselement (1) aufweist, – die Ladedose eine Verriegelungsaufnahme für das Verriegelungselement aufweist, – das Verriegelungselement und die Verriegelungsaufnahme bei hergestellter Stecker-Buchse-Verbindung den Ladestecker und die Ladedose in Richtung entgegen der Steckrichtung arretieren, – das Kontaktgehäuse einen Entriegelungstaster (7) aufweist, und – durch Betätigen des Entriegelungstasters bei hergestellter Stecker-Buchse-Verbindung die Arretierung des Ladesteckers und der Ladedose entgegen der Steckrichtung aufhebbar ist.
Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kabelverbindungselement gegen das Kontaktgehäuse oder das Kontaktgehäuse teilweise beweglich gelagert ist, – bei einer Bewegung des Kabelverbindungselements die Kabelrichtung im Wesentlichen räumlich senkrecht auf der Steckrichtung steht.