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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lademodul für das Laden eines Elektrofahrzeugs sowie ein Elektrofahrzeug mit einem solchen Lademodul.
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Es ist bekannt, dass Elektrofahrzeuge Batterievorrichtungen aufweisen, um elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Elektrofahrzeuge im Sinne der vorliegenden Erfindung können dabei rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge sein, jedoch auch sogenannte Range Extender oder Hybridelektrofahrzeuge. Bei den bekannten Elektrofahrzeugen muss die Batterievorrichtung durch den Anschluss eines externen Ladesteckers geladen werden. Hierfür sind die Elektrofahrzeuge mit Lademodulen ausgestattet, welche eine entsprechende Steckdose als Ladeanschluss aufweisen, um den Ladestecker für die Übertragung der elektrischen Energie einstecken zu können.
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Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass Elektrofahrzeuge häufig im Freien geladen werden. Im Falle von widrigen Witterungsbedingungen, insbesondere im Falle von Schneefall, führt dies dazu, dass über die gesamte Ladedauer, die Ladeschale, in welcher sich üblicherweise der Ladeanschluss befindet, diesen Witterungsbedingungen ausgesetzt ist. Dies kann dazu führen, dass zum Beispiel Wasser oder Schnee in die Ladeschale in den Bereich des Ladeanschlusses während des Ladevorgangs eindringt. Bei kalten Witterungsbedingungen kann dies dazu führen, dass der Schnee teilweise anschmilzt und wieder verreist, so dass ein Entfernen des Ladesteckers nach Beendigung des Ladevorgangs nur erschwert oder sogar gar nicht mehr erfolgen kann. Bisherige Lösungen, welche einen Heizbetrieb in diesem Bereich zur Verfügung stellen sollen, sind aufwendig und kostenintensiv.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise einen Schutz gegen widrige Witterungsbedingungen an dem Lademodul gewährleisten zu können.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Lademodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lademodul beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Elektrofahrzeug und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß ist ein Lademodul für das Laden eines Elektrofahrzeugs vorgesehen. Ein solches Lademodul weist eine Ladeschale mit wenigstens einem Ladeanschluss zum Einstecken des Ladesteckers auf. Darüber hinaus ist eine Ladeklappe vorgesehen zum Abdecken einer Ladeöffnung der Ladeschale in einer Abdeckposition. Diese Ladeklappe ist mittels einer Lagervorrichtung bewegbar zwischen der Abdeckposition und wenigstens einer Öffnungsposition gelagert, wobei in der Öffnungsposition ein Zugang in die Ladeschale zum Einstecken des Ladesteckers in den Ladeanschluss möglich ist. Darüber hinaus ist ein Aufspannmittel an der Ladeklappe und an der Ladeschale befestigt mit einer Aufspannfläche, welche sich in der Öffnungsposition der Ladeklappe wenigstens abschnittsweise zwischen der Ladeschale und der Ladeklappe aufspannt. In dieser Öffnungsposition ist das Aufspannmittel auch mit einer Aufspannöffnung für ein Durchführen des Ladesteckers zum Ladeanschluss ausgestattet. Ebenfalls in der Öffnungsposition deckt die Aufspannfläche die Ladeöffnung wenigstens teilweise, insbesondere um einen eingesteckten Ladestecker herum, ab. Das Aufspannmittel ist in der Abdeckposition der Ladeklappe dabei in der Ladeschale aufgenommen.
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Erfindungsgemäß wurde also ein Schutzmechanismus entwickelt, welcher in das Lademodul integriert ist. Dabei handelt es sich um das Aufspannmittel. Das Ausspannmittel ist durch die Integration in das Lademodul immer an der gewünschten Position einsatzbereit vorhanden. Bevorzugt ist die Ausgestaltung auch so, dass quasi automatisch das Aufspannmittel sich auch in die schützende Position in der Öffnungsposition bewegt, also gemeinsam mit der Ladeklappe zwischen der Abdeckposition und der Öffnungsposition bewegt wird. Dies wird einfach und kostengünstig dadurch erzielt, dass das Aufspannmittel zum einen mit der Ladeschale und zum anderen mit der Ladeklappe befestigt ist bzw. verbunden ist.
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Wird bei einem erfindungsgemäßen Lademodul ein Ladevorgang gewünscht, so muss der Zugang zum Ladeanschluss zum Einstecken des Ladesteckers freigegeben werden. Hierfür wird die Ladeklappe von der Abdeckposition in die Öffnungsposition bewegt. Durch die Befestigung des Aufspannmittels an der Ladeklappe wird das Aufspannmittel gemeinsam mit der Ladeklappe in die Öffnungsposition bewegt. Dadurch, dass das Aufspannmittel aber zusätzlich auch an der Ladeschale befestigt ist, erfolgt durch diese Bewegung sozusagen ein Entfalten bzw. Aufspannen der Aufspannfläche des Aufspannmittels in die Öffnungsposition. In dieser Öffnungsposition deckt das Aufspannmittel nun die Ladeöffnung ab, gibt jedoch eine Aufspannöffnung für das Durchführen des Ladesteckers frei.
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Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen, bei welchen bei geöffneter Ladeklappe nun zum Beispiel Schnee in die Ladeschale eindringen konnte, ist die Ladeschale und insbesondere die Ladeöffnung, welche den Zugang zur Ladeschale bildet, nun zumindest teilweise durch die Aufspannfläche des Aufspannmittels in der Öffnungsposition der Ladeklappe abgedeckt. Damit kann wirkungsvoll verhindert werden, dass Schnee, Wasser oder andere Gegenstände in die Ladeschale eindringen können, wenn der Ladevorgang mit eingestecktem Ladestecker läuft.
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Um trotz der Abdeckung mit dem Aufspannmittel noch das Einstecken des Ladesteckers gewährleisten zu können, ist das Aufspannmittel mit einer Aufspannöffnung versehen. Bevorzugt ist dabei die Aufspannöffnung mit der äußeren Abmessung des Ladesteckers korreliert. Die Aufspannöffnung weist also einen kleineren Öffnungsquerschnitt bzw. eine kleinere freie Öffnungsfläche auf, als dies bei der Ladeöffnung der Fall ist. Damit wird es möglich, dass der Ladestecker durch die Aufspannöffnung hinein in die Ladeschale eingebracht und dort in den Ladeanschluss eingesteckt wird. Durch die reduzierte Öffnungsweite der Aufspannöffnung und die entsprechende Abdeckung des Rests der Ladeöffnung des Ladeanschlusses erfolgt quasi eine teilweise Abdeckung oder sogar eine Abdichtung um den Ladestecker herum, so dass ein wirkungsvoller Schutz gegen widrige Witterungsbedingungen gegeben ist.
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Um sicherzustellen, dass die grundsätzliche Bedienbarkeit der Ladeklappe nicht beeinträchtigt wird, ist das Aufspannmittel in der Abdeckposition wieder komplett in der Ladeschale aufgenommen. Damit ist das Aufnahmemittel immer in der richtigen Position vorhanden, ohne den Betrieb des Fahrzeugs zu stören. Für den gewünschten Ladevorgang wird das Aufspannmittel automatisch gemeinsam mit der Ladeklappe in die notwendige Schutzposition gebracht, so dass in der Öffnungsposition der Ladeklappe nun die erfindungsgemäße Schutzwirkung zur Verfügung gestellt ist. Selbstverständlich können bei einem erfindungsgemäßen Lademodul auch zwei oder mehr separate Ladeanschlüsse vorgesehen sein. So ist es auch denkbar, dass zwei oder mehr Aufspannöffnungen vorgesehen sind. Jedoch kann auch eine große Aufspannöffnung den Zugang zu zwei oder mehr Ladeanschlüssen ermöglichen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass aufgrund einer elastischen Ausgestaltungsform der Aufspannfläche um die Aufspannöffnung herum ein Zugang durch eine kleine Aufspannöffnung durch eine flexible Verformung des Materials der Aufspannfläche zu unterschiedlichen Ladeanschlüssen möglich wird.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lademodul das Aufspannmittel im Bereich der Aufspannfläche Aufspannfalten aufweist, welche sich in der Abdeckposition einfalten und in der Öffnungsposition entfalten. Aufspannfalten weisen also Faltenabschnitte mit definierten Faltenkanten auf. Ein entsprechendes Beispiel für das Aufspannmittel kann eine Blasebalgform bzw. eine Faltenbalgform bilden. Durch das vordefinierte Auffalten und Einfalten entlang der Faltenkanten wird die Bewegung des Aufspannens bzw. die Bewegung des Einfaltens in die Abdeckposition vorgegeben. Damit wird festgelegt, wie und in welcher Weise das Aufspannen bzw. das Einklappen des Aufspannmittels zur Verfügung gestellt werden soll. Ein einfaches und kostengünstiges Einfalten und Ausfalten wird dadurch möglich und insbesondere unerwünschtes Einklemmen oder Einquetschen beim Schließen des Ladedeckels vermieden.
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Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lademodul das Aufspannmittel um die Lagervorrichtung herum, insbesondere vollständig um die Ladeöffnung herum, an der Ladeschale befestigt ist. Dies führt dazu, dass das Aufspannmittel einen vollständigen oder im Wesentlichen vollständigen Schutz für die Ladeöffnung bzw. die Ladevorrichtung gewährleistet. Auch ein Spalt, welcher sich oberhalb der Lagervorrichtung zwischen dem Ladedeckel und der Ladeschale bzw. der Karosserie des Fahrzeugs ausbildet in der Öffnungsposition, wird auf diese Weise wirksam abgedeckt und gegen widrige Witterungsbedingungen geschützt.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lademodul das Aufspannmittel lösbar an der Ladeklappe und/oder lösbar an der Ladeschale verbunden ist. Damit kann zum Beispiel bei positiven oder guten Witterungsbedingungen das Aufspannmittel an der Ladeklappe und/oder an der Ladeschale gelöst werden, so dass auch in der Öffnungsposition sich das Aufspannmittel in der eingefalteten Position innerhalb der Ladeschale befindet. Ist an beiden Stellen, also an der Ladeklappe und an der Ladeschale, eine Lösbarkeit gegeben, so kann das Aufspannmittel auch reversibel, zum Beispiel in den Sommermonaten, aus dem Fahrzeug bzw. aus dem Lademodul entfernt werden. Damit kann aktiv vom Benutzer des Lademoduls bzw. des Elektrofahrzeugs ausgewählt werden, ob und in welcher Weise er die erfindungsgemäßen Vorteile des Aufspannmittels nutzen möchte oder nicht.
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Bei einem Lademodul gemäß dem voranstehenden Absatz kann es von Vorteil sein, wenn die lösbare Befestigung des Aufspannmittels zu der Ladeklappe und/oder zu der Ladeschale in der Abdeckposition der Ladeklappe automatisch geschlossen wird. Dies kann zum Beispiel durch die Verwendung von Druckknöpfen, Schnapp-Rast-Mechanismen oder von Magnetbefestigungen zur Verfügung gestellt sein. Damit wird beim Öffnen der Ladeklappe durch das automatische Schließen der Befestigung in der Abdeckposition das Aufspannmittel immer in die aufgespannte Position in Öffnungsposition der Ladeklappe mitgenommen. Es ist also ein aktives Lösen des Aufspannmittels in der entsprechenden Befestigung der Öffnungsposition notwendig, um auf den Nutzen des Aufspannmittels zu verzichten. Beim Einklappen der Ladeklappe wird in der Abdeckposition die Befestigung automatisch wieder geschlossen, so dass beim nächsten Öffnen des Ladedeckels sich das Aufspannmittel wieder gemeinsam mit der Ladeklappe in die aufgespannte Position der Öffnungsposition mitbewegen wird.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lademodul die Aufspannöffnung wenigstens abschnittsweise eine flexible Öffnungsverkleinerung, insbesondere in Form von Bürstenabschnitten, aufweist. Bei unterschiedlichen Ladestationen können unterschiedlich große Ladestecker, insbesondere unterschiedlich große Handhabungselemente der Ladestecker, eingesetzt werden. So kann es vorteilhaft sein, wenn die Aufspannöffnung an diese unterschiedlich großen Ausgestaltungen der Ladestecker angepasst ist. Um dementsprechend auch bei kleineren Ladesteckern eine wirksame Schutzfunktion zu gewährleisten, kann mit flexiblen Öffnungsverkleinerungen, zum Beispiel in Form von Bürstenabschnitten, vermieden werden, dass in unerwünschter Weise durch die Aufspannöffnung entlang eines Spaltes zwischen der Umrandung der Aufspannöffnung und der Umrandung des Ladesteckers Schnee in den Ladeanschluss eindringt. Eine Verwendung von Bürstenabschnitten als flexible Öffnungsverkleinerung ist dabei ein einfacher und kostengünstiger Weg vorzugsweise komplett um die Aufspannöffnung herum diese flexible Abdichtmöglichkeit gewährleisten zu können.
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Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lademodul das Aufspannmittel zumindest im Bereich der Aufspannfläche, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig ein Kunststoffmaterial und/oder ein Gummimaterial aufweist.
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Damit wird ein elastisches bzw. flexibles Material zur Verfügung gestellt, welches neben einem mechanischen Falten auch ein elastisches Falten bzw. ein elastisches Aufspannen des Aufspannmittels ermöglicht. Insbesondere korreliert dies mit der später noch erläuterten Vorspannkraft, welche es erlaubt, das Aufspannmittel bzw. die Aufspannfläche in der Öffnungsposition des Ladedeckels straff bzw. gespannt zu halten.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lademodul das Aufspannmittel mit einer Vorspannkraft in Richtung der Abdeckposition beaufschlagt ist. Diese Vorspannkraft kann durch eine separate Vorspannvorrichtung, zum Beispiel mithilfe von Federmitteln aufgebracht werden. Jedoch ist es auch denkbar, dass das Aufspannmittel selbst durch sein Material diese Vorspannkraft zur Verfügung stellt, welche also als Elastizität des Materials die Vorspannkraft als materialtechnische Rückschlagkraft zur Verfügung stellt. In beiden Fällen führt dies dazu, dass zum einen in der Aufspannposition und Öffnungsposition das Aufspannmittel bzw. die Aufspannfläche straff und gespannt gehalten wird. Zum anderen führt dies dazu, dass bei der Bewegung des Ladedeckels zurück in die Abdeckposition ein sicheres und vor allem definiertes Einfalten des Aufspannmittels und unterstützt durch die Vorspannkraft auch eine klemmfreie bzw. einklemmfreie Bewegung möglich wird.
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Weiter von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lademodul das Aufspannmittel einen Dichtabschnitt aufweist, für ein Abdichten eines Spalts zwischen der Ladeklappe und der Ladeschale in der Abdeckposition. Ein solcher Dichtabschnitt kann selbstverständlich auch gegenüber der Karosserie des Elektrofahrzeugs eine Abdichtung gewährleisten. Zum Beispiel ist ein solcher Dichtabschnitt als separate Dichtlippe ausgebildet, um zusätzlich ein Eindringen von Wasser oder von Luftströmung durch diesen beschriebenen Spalt in einen Freiraum zwischen der Ladeklappe und der Oberseite des Aufspannmittels vermeiden zu können.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrofahrzeug mit einer Batterievorrichtung und einem erfindungsgemäßen Lademodul zum Laden der Batterievorrichtung. Dadurch bringt ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Lademodul erläutert worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
- 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lademoduls,
- 2 die Ausführungsform der 1 mit geöffnetem Ladedeckel,
- 3 die Ausführungsform der 2 in einer anderen Ansicht,
- 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lademoduls,
- 5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lademoduls.
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Die 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lademoduls 10. In der 1 ist dabei die Ladeklappe 30 in der Abdeckposition AP des Elektrofahrzeugs 100 dargestellt. Wird nun ein Ladevorgang gewünscht, so muss die Ladeklappe 30 aus der Abdeckposition AP gemäß 1 in eine Öffnungsposition OP bewegt werden, wie sie in den 2 und 3 aus unterschiedlichen Ansichten dargestellt ist.
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Wird die Ladeklappe 30 in die Öffnungsposition OP gemäß der 2 und 3 bewegt, so führt dies dazu, dass sich ein Aufspannmittel 50 gemäß der Darstellung in diesen beiden Figuren aufspannt. Dieses Aufspannen beruht auf der Befestigung des Aufspannmittels 50 an der Ladeklappe 30 einerseits und der Ladeschale 20 andererseits. In der Ladeschale 20 ist ein Ladeanschluss 22 innerhalb einer Ladeöffnung 24 vorgesehen, in welcher der Ladestecker 200 gemäß der 2 und 3 eingesteckt werden kann. Die 2 und 3 zeigen also die Situation während eines Ladevorgangs des Elektrofahrzeugs 100. Um nun sicherzustellen, dass während dieses Ladevorgangs kein Schnee, Objekte oder Flüssigkeit in unerwünschter Weise in den Ladeanschluss 22 bzw. die Ladeschale 20 eindringt, spannt sich das Aufspannmittel 50 mit seiner Aufspannfläche 52 derart auf, dass eine zumindest teilweise Abdeckung der Ladeöffnung 24 gewährleistet wird. Es verbleibt noch eine deutlich kleinere Aufspannöffnung 54, welche von der Aufspannfläche 52 des Aufspannmittels 50 umgeben wird. Durch diese kleinere Aufspannöffnung 54 kann nun der Ladestecker 200 eingesetzt und in den Ladeanschluss 22 eingesteckt werden.
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Um ein einfaches und kostengünstiges Entfalten und Einfalten des Aufspannmittels 50 gewährleisten zu können, sind hier die einzelnen Aufspannfalten 56 vorgesehen, wobei das Material der Aufspannfläche 52 vorzugsweise Kunststoffmaterial und/oder Gummimaterial aufweist. Damit wird sichergestellt, dass einfach und kostengünstig und vor allem in leichter Ausgestaltungsweise das Einfalten in die Abdeckposition AP und das Auffalten in die Öffnungsposition OP möglich wird. Um auch in der Schließposition ein Abdichten gewährleisten zu können, ist das Aufspannmittel 50 darüber hinaus mit einem Dichtabschnitt 59 ausgestattet.
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Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lademoduls 10 in einem schematischen Querschnitt. Hier ist insbesondere auch gut die Lagervorrichtung 40 zum Aufklappen des Ladedeckels 30 zu erkennen. Ansonsten ist die Funktion identisch wie beschrieben zu Ausführungsformen der 1 bis 3.
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In 5 ist noch dargestellt, wie eine weitere Ausgestaltungsform für das Aufspannmittel 50 eine verbesserte Abdichtung um den Ladestecker 200 herum gewährleisten kann. Hier ist eine flexible Öffnungsverkleinerung 58 in Form von einzelnen Bürstenelementen vorgesehen, um das Einstecken von unterschiedlich großen Ladesteckern 200 gewährleisten zu können und trotzdem eine verbesserte Abdichtung auch im Bereich der Aufspannöffnung 54 zur Verfügung stellen zu können.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
