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Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs. Die Ladevorrichtung umfasst eine Steckdose, in welche ein Stecker einführbar ist, und ein Deckelelement, welches aus einer Geschlossenstellung in eine Freigabestellung bewegbar ist. In der Geschlossenstellung ist die Steckdose mittels des Deckelelements verdeckt. In der Freigabestellung ist die Steckdose für den Stecker zugänglich. Ein Betätigungselement dient dem Betätigen einer Entriegelungseinrichtung, welche zum Entriegeln des in die Steckdose eingeführten Steckers ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ladevorrichtung und ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.
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Die
WO 2014/202162 A1 beschreibt eine Ladedose, welche als Anschlussvorrichtung für eine elektrische Anlage eines Fahrzeugs ausgebildet ist. Eine Verschlussklappe der Ladedose kann mittels eines separaten Öffnungselements entriegelt werden. Anschließend lässt sich die Verschlussklappe manuell öffnen beziehungsweise schließen. Neben einem Steckbereich mit Kontakthülsen, in welche Kontaktstifte eines fahrzeugexternen Steckers eingeführt werden können, sind zwei Taster angeordnet. Einer der Taster ist als Sofortladetaste ausgebildet, und der andere Taster ist als Timerladetaste ausgebildet. Wenn der Stecker in die Ladedose eingesteckt ist, wird der Stecker automatisch verriegelt, sodass der Stecker nicht von der Ladedose entfernt werden kann. Durch Betätigen der Sofortladetaste kann der Ladevorgang unterbrochen und der Stecker entriegelt werden. Wird jedoch nach begonnenem Ladevorgang die Timerladetaste betätigt, so wird der laufende Ladevorgang nicht unterbrochen und der Stecker nicht entriegelt. Wird demgegenüber bei aktiviertem Timer der Stecker in die Ladedose gesteckt, so unterbricht eine manuelle Betätigung der Timerladetaste den Ladevorgang und die Verriegelungseinheit wird entriegelt, sodass der Stecker von der Ladedose abgezogen werden kann.
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Die Bedienung einer derartigen Ladevorrichtung erweist sich als vergleichsweise kompliziert. Erst nach dem Lesen einer Bedienungsanleitung ist es einem Nutzer des Kraftfahrzeugs möglich festzustellen, welchen Taster er zu drücken hat, um das Entriegeln des Steckers zu bewirken. Dementsprechend kann es zu Fehlern bei der Bedienung der beiden Taster beziehungsweise des Doppeltasters kommen. Es kann also vorkommen, dass der Nutzer den falschen Taster betätigt und der Stecker erst nach zahlreichen Versuchen wie gewünscht entriegelt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Ladevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Bedienung vereinfacht ist, und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ladevorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Steckdose, in welche ein Stecker eingeführt werden kann. Die Ladevorrichtung umfasst ein Deckelement, welches aus einer Geschlossenstellung, in welcher die Steckdose mittels des Deckelelements verdeckt ist, in eine Freigabestellung bewegbar ist. In der Freigabestellung ist die Steckdose für den Stecker zugänglich. Die Ladevorrichtung umfasst ein Betätigungselement zum Betätigen einer Entriegelungseinrichtung, welche zum Entriegeln des in die Steckdose eingeführten Steckers ausgebildet ist. Durch das Betätigen des Betätigungselements ist zudem das Deckelelement aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung bewegbar. Das Betätigungselement ist somit als Multifunktionselement ausgebildet, welches sowohl dem Entriegeln des Steckers als auch dem Öffnen der Ladevorrichtung, also dem Bewegen des Deckelelements aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung dient.
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Die Bedienung der Ladevorrichtung ist dadurch besonders weitgehend vereinfacht. Denn der Nutzer braucht nicht zu ermitteln, welches Betätigungselement zu betätigen ist, um den Stecker zu entriegeln, und welches Betätigungselement zu betätigen ist, um das Deckelelement in die Freigabestellung zu bewegen. Vielmehr können beide Funktionen durch Betätigen desselben Betätigungselements bewirkt werden.
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Die Bedienung der Ladevorrichtung ist somit selbsterklärend und besonders weitgehend simplifiziert. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Nutzerfreundlichkeit beziehungsweise Kundenfreundlichkeit beim Bedienen der Ladevorrichtung. Zudem lässt sich eine besonders ergonomische Bedienung realisieren. Bei geschlossenem Deckelelement, also bei in die Geschlossenstellung verbrachtem Deckelelement braucht nämlich lediglich das Betätigungselement betätigt zu werden, um das Öffnen des Deckelelements, also das Verbrachtwerden des Deckelelements aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung zu bewirken.
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Als Steckdose ist vorliegend sowohl ein Steckverbindungselement zu verstehen, dessen Bauform weiblich ist, welches also nach innen weisende Kontaktöffnungen aufweist. Des Weiteren ist vorliegend als Steckdose auch ein Steckverbindungselement zu verstehen, dessen Bauform männlich ist, welches also nach außen weisende Kontaktstifte aufweist. Auch kann die Steckdose sowohl derartige Kontakthülsen oder Kontaktöffnungen als auch Kontaktstifte aufweisen.
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In analoger Weise ist unter dem Stecker vorliegend ein fahrzeugexternes Steckverbindungselement zu verstehen, über welches der elektrische Energiespeicher des Kraftfahrzeugs an eine fahrzeugexterne elektrische Energiequelle angeschlossen werden kann.
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Vorzugsweise ist durch Entkoppeln des Steckers von der Steckdose das Deckelelement aus der Freigabestellung in die Geschlossenstellung bewegbar. Dann braucht zum Schließen der Ladevorrichtung, also zum Verbringen des Deckelelements aus der Freigabestellung in die Geschlossenstellung, nicht notwendigerweise das Betätigungselement betätigt zu werden. Vielmehr bewirkt bereits das Abziehen des Steckers aus der Steckdose (beziehungsweise von der Steckdose) das Schließen der Ladevorrichtung. Dies macht die Bedienung der Ladevorrichtung besonders aufwandsarm.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn durch Betätigen des Betätigungselements das Deckelelement aus der Freigabestellung in die Geschlossenstellung bewegt werden kann, sofern bei in die Freigabestellung bewegtem Deckelelement ein Einführen des Steckers in die Steckdose unterbleibt. Mit anderen Worten kann also bei geöffneter Ladevorrichtung und nicht gestecktem Stecker durch Betätigen des Betätigungselements die Ladevorrichtung wieder geschlossen werden, das Deckelelement also in die Geschlossenstellung bewegt werden.
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Auch dadurch erhöht sich der Komfort beim Bedienen der Ladevorrichtung. Es kann nämlich beispielsweise der Fall auftreten, dass der Nutzer des Kraftfahrzeugs eine Ladestation anfährt und die Ladevorrichtung öffnet, also das Deckelelement in die Freigabestellung bewegt, indem der Nutzer das Betätigungselement betätigt. Entschließt sich der Nutzer jedoch dann, keinen Ladevorgang zu starten, so kann durch erneutes Betätigen des Betätigungselements das Deckelelement einfach wieder in die Geschlossenstellung bewegt werden.
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Das Betätigungselement kann an einer von der Steckdose entfernten Stelle im Kraftfahrzeug angeordnet sein, so wie dies bei Entriegelungsvorrichtungen zum Entriegeln einer Tankklappe eines verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bisweilen der Fall ist.
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Vorzugsweise ist jedoch das Betätigungselement neben der Steckdose angeordnet. Dann wird für den Nutzer der Funktionszusammenhang zwischen dem Betätigungselement und den mit dem Betätigungselement bewirkbaren Bedienhandlungen oder Funktionen besonders einsichtig. Auch dies ist der einfachen Bedienung der Ladevorrichtung zuträglich.
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Insbesondere kann das Betätigungselement an einem Rand einer Mulde angeordnet sein, in welcher die Steckdose angeordnet ist. Dann ist eine vorteilhaft große Nähe des Betätigungselements zu der Steckdose sichergestellt. Zugleich ist das Betätigungselement besonders gut zugänglich.
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An dem Rand des Deckelelements kann eine Aussparung ausgebildet sein. Hierbei kommt das Betätigungselement im Bereich der Aussparung zu liegen, wenn das Deckelelement in die Geschlossenstellung bewegt ist. Mit anderen Worten ist das Betätigungselement auch bei geschlossenem Deckelelement von einer Außenseite der Ladevorrichtung her gut zugänglich und entsprechend gut erreichbar.
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Alternativ kann das Deckelelement einen flexiblen Bereich aufweisen, welcher in der Geschlossenstellung des Deckelelements das Betätigungselement verdeckt. Dann kann durch diesen flexiblen Bereich hindurch das Betätigungselement betätigt werden. Bei dieser Ausgestaltung ist das Betätigungselement bei geschlossenem Deckelelement besonders gut geschützt. Dies ist einer dauerhaften Funktionstüchtigkeit des Betätigungselements zuträglich.
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Vorzugsweise umfasst die Ladevorrichtung ein Leuchtelement zum Beleuchten der Steckdose. Das Leuchtelement ist bevorzugt durch das Bewegen des Deckelelements aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung einschaltbar. Dadurch lässt sich das Einführen des Steckers in die Steckdose beziehungsweise das Koppeln des Steckers mit der Steckdose besonders einfach realisieren. Dies gilt insbesondere bei Dunkelheit beziehungsweise während der Dämmerung.
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Zum Bewegen des Deckelelements ist vorzugsweise ein Antrieb vorgesehen. Dadurch erfolgt das Bewegen des Deckelelements aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung und aus der Freigabestellung in die Geschlossenstellung automatisch. Der Antrieb kann insbesondere als elektrischer Antrieb ausgebildet sein.
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Zum Verbringen aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung beziehungsweise aus der Freigabestellung in die Geschlossenstellung kann das Deckelelement insbesondere translatorisch bewegbar ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann jedoch auch eine Schwenkbewegung des Deckelelements vorgesehen sein. Auch kann eine translatorische Bewegung des Deckelelements mit einem Hub des Deckelelements einhergehen. So lässt sich besonders gut sicherstellen, dass das Deckelelement mit an das Deckelelement angrenzenden Bereichen der Ladevorrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs bündig abschließt und nicht in Richtung des Hubs über diese Bereiche übersteht.
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Vorzugsweise umfasst die Ladevorrichtung eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines Ladezustands des elektrischen Energiespeichers. Eine solche Anzeigeeinrichtung kann neben der Steckdose angeordnet sein. Insbesondere kann die Anzeigeeinrichtung in einer Mulde angeordnet sein, in welcher sich die Steckdose befindet. So kann während des Ladevorgangs der Ladezustand vom Nutzer des Kraftfahrzeugs einfach festgestellt beziehungsweise überwacht werden.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung. Bevorzugt kann mittels des Energiespeichers elektrische Energie für ein zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs ausgebildetes Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Entsprechend kann das Kraftfahrzeug als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet sein.
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Die für die erfindungsgemäße Ladevorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs wird ein Deckelelement einer Ladevorrichtung aus einer Geschlossenstellung, in welcher eine Steckdose der Ladevorrichtung mittels des Deckelelements verdeckt ist, in eine Freigabestellung bewegt. In der Freigabestellung ist die Steckdose für einen in die Steckdose einführbaren Stecker zugänglich. Durch ein erstes Betätigen eines Betätigungselements wird das Deckelelement aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung bewegt. Durch ein weiteres Betätigen des Betätigungselements wird der in die Steckdose eingeführte Stecker entriegelt. Da dasselbe Betätigungselement sowohl zum Bewegen des Deckelelements als auch zum Entriegeln des Steckers genutzt wird, ist eine besonders einfache Bedienung der Ladevorrichtung beim Laden des elektrischen Energiespeichers gegeben.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der Ladevorrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur perspektivisch eine Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Deckelelement der Ladevorrichtung in eine Freigabestellung bewegt ist, in welcher eine Steckdose der Ladevorrichtung zugänglich ist.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Von einem Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet ist, ist in der Figur eine Ladevorrichtung 10 gezeigt. Die Ladevorrichtung 10 umfasst eine Steckdose 12, in welche zum Laden eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs ein (nicht gezeigter) Stecker eingeführt beziehungsweise eingesteckt werden kann. Im Bereich der Steckdose 12 können hierfür jeweilige Kontakthülsen 14 beziehungsweise Kontaktstifte 16 angeordnet sein. Die Steckdose 12 ist in einer Mulde 34 angeordnet, welche in dem Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Zum Verdecken der Mulde 34 und der Steckdose 12 ist ein Außenteil oder Deckelelement 18 vorgesehen.
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Vorliegend ist das Deckelelement 18 aus einer in der Figur gezeigten Freigabestellung, in welcher die Steckdose 12 für den Stecker zugänglich ist, in eine Geschlossenstellung bewegbar. In der Geschlossenstellung verdeckt das Deckelelement 18 die Steckdose 12. Zum Öffnen beziehungsweise Schließen der Ladeklappe oder Ladevorrichtung 10, also zum Bewegen des Deckelelements 18, ist vorliegend ein Betätigungselement in Form einer Taste 20 vorgesehen. Beispielsweise kann durch Drücken der Taste 20 das Deckelelement 18 aus der Geschlossenstellung in die Offenstellung beziehungsweise Freigabestellung bewegt werden. Hierfür ist ein beispielsweise elektrischer Antrieb vorgesehen, welcher durch Betätigen der Taste 20 angesteuert werden kann.
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Ein mit dem Antrieb zusammenwirkendes Kinematikmodul 22 sorgt vorliegend für eine vorwiegend translatorische Bewegung des Deckelelements 18. Am Ende der Bewegung in die Geschlossenstellung des Deckelelements 18 wird das Deckelelement 18 jedoch auch in Richtung einer Tiefe der Mulde 34 bewegt. Das Deckelelement 18 vollzieht also auch einen gewissen Hub. Jedoch kann in Varianten der Ladevorrichturig 10 das Deckelelement 18 mittels eines entsprechenden Kinematikmoduls beispielsweise aufgeschwenkt oder rotatorisch bewegt werden. Des Weiteren können auch Kombinationen solcher Bewegungen beim Bewegen des Deckelelements 18 aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung und zurück vorgesehen sein.
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Die Taste 20 ist vorliegend als Multifunktionstaste ausgebildet. Denn die Taste 20 bewirkt nicht nur das Öffnen des Deckelelements 18. Bei der Ladevorrichtung 10 sorgt nämlich eine (nicht gezeigte) Verriegelungseinrichtung dafür, dass der Stecker nicht aus der Steckdose 12 abgezogen werden kann, wenn der Stecker in die Steckdose 12 eingesteckt ist. Vorliegend bewirkt das Betätigen der Taste 20 jedoch auch das Entriegeln des in die Steckdose 12 eingeführten Steckers.
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Und der eigentliche Öffnungsvorgang und Schließvorgang des Deckelelements 18 erfolgt bevorzugt automatisch, wobei hierfür der Antrieb vorgesehen ist. Nachstehend soll von einer Ausgangssituation ausgegangen werden, in welcher das Deckelelement 18 in seine Geschlossenstellung bewegt, also die Ladeklappe beziehungsweise die Ladevorrichtung 10 geschlossen ist.
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In der in der Figur gezeigten Variante der Ladevorrichtung 10 ist an einem Rand des Deckelelements 18 eine Aussparung 24 vorgesehen. Wenn das Deckelelement 18 in seine Geschlossenstellung bewegt ist, so befindet sich die Taste 20 im Bereich dieser Aussparung 24. Entsprechend ist die Taste 20, welche neben der Steckdose 12 angeordnet ist, von außen zugänglich. Hierbei ist die Taste 20 an einem Rand 26 eines Kraftfahrzeugteils angeordnet, welches die Mulde 34 umgibt oder in welchem die Mulde 34 ausgebildet ist. Das Betätigen der Taste 20 führt in der Ausgangssituation zum automatischen Öffnen der Ladeklappe, also zum Bewegen des Deckelelements 18 in die in der Figur gezeigte Freigabestellung.
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Das Bewegen des Deckelelements 18 aus der Geschlossenstellung in die Freigabestellung bewirkt zugleich das Einschalten eines Leuchtsteins beziehungsweise Leuchtelements 28, welches vorliegend in einer die Mulde 34 begrenzenden Seitenwand 30 angeordnet ist. Das Leuchtelement 28 ist hierbei in eine Breitenrichtung der Mulde 34 gesehen in der Seitenwand 30 auf der Höhe der Steckdose 12 angeordnet. Entsprechend wird durch das aus dem eingeschalteten Leuchtelement 28 austretende Licht die Steckdose 12 beleuchtet. In der Folge lässt sich der Stecker besonders einfach in die Steckdose 12 einführen.
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Wenn der Stecker in die Steckdose 12 eingesteckt wird, so erfolgt ein automatisches Verriegeln des Steckers. Dann kann der Stecker nicht aus der Steckdose 12 abgezogen werden. Ist jedoch die Ladeklappe geöffnet, also das Deckelelement 18 in die in der Figur gezeigte Freigabestellung bewegt und wird kein Stecker in die Steckdose 12 eingesteckt, so bewirkt das Betätigen der Taste 20 das automatische Schließen der Ladeklappe. Es wird also das Deckelelement 18 aus der in der Figur gezeigten Freigabestellung wieder in die Geschlossenstellung bewegt, wenn bei in die Freigabestellung bewegtem Deckelelement 18 das Einführen des Steckers in die Steckdose 12 unterbleibt.
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Ist jedoch die Ladeklappe geöffnet, also das Deckelelement 18 in die in der Figur gezeigte Freigabestellung bewegt und der in die Steckdose 12 eingeführte Stecker verriegelt, so wird durch Drücken der Taste 20 eine Entriegelungseinrichtung betätigt, welche zum Entriegeln des in die Steckdose 12 eingeführten Steckers ausgebildet ist. Dann kann der Stecker aus der Steckdose 12 abgezogen werden.
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Vorzugsweise braucht zum anschließenden Schließen der Ladeklappe, also zum Bewegen des Deckelelements 18 aus der Freigabestellung in die Geschlossenstellung die Taste 20 nicht nochmals betätigt zu werden. Vielmehr ist insbesondere vorgesehen, dass aufgrund des Entkoppelns des Steckers von der Steckdose 12, also infolge des Abziehens des Steckers aus der Steckdose 12, das Deckelelement 18 automatisch aus der Freigabestellung in die Geschlossenstellung bewegt wird. Die Ladeklappe schließt also bevorzugt nach Steckerabzug automatisch.
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In der Mulde 34 ist vorzugsweise eine Anzeigeeinrichtung 32 angeordnet, welche zum Anzeigen eines Ladezustands des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Anzeigeeinrichtung 32 wenigstens eine LED umfassen. Hierbei kann eine Farbe, in welcher die Anzeigeeinrichtung 32 aufleuchtet, Rückschlüsse auf den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs zulassen und/oder anzeigen, ob der Stecker korrekt in die Steckdose 12 eingeführt ist. Auch der Vorgang des Ladens und der Abschluss des Ladevorgangs, also das Erreichen des maximalen beziehungsweise gewünschten Ladezustands des Energiespeichers, kann mittels der Anzeigeeinrichtung 32 angezeigt werden. Hierfür kann eine Farbkodierung zum Einsatz kommen, etwa indem die Farbe, in welcher Anzeigeeinrichtung 32 leuchtet, dem Benutzer den entsprechenden Zustand des Steckers und/oder Ladezustand des Energiespeichers anzeigt. Zusätzlich oder alternativ kann der Ladezustand des Energiespeichers anhand einer Balkenanzeige der Anzeigeeinrichtung 32 veranschaulicht werden. Hierfür kann die Anzeigeeinrichtung 32 mehrere LEDs aufweisen.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine kundenfreundliche und ergonomische Bedienung der Ladeklappe beziehungsweise der Ladevorrichtung 10 erreicht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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