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Die Anmeldung betrifft eine elektrische Ladeanordnung zum Laden von Elektrofahrzeugen mit einer elektrischen Ladesteckverbindung. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung eine elektrische Ladesteckverbindung und eine Verwendung einer elektrischen Ladesteckverbindung.
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Elektrische Ladeanordnungen, beispielsweise in Form von Ladestationen, zum Laden von Elektrofahrzeugen sind bekannt. Unter einem Elektrofahrzeug ist vorliegend ein Fahrzeug zu verstehen, das zumindest teilweise elektrisch betrieben werden kann und einen wiederaufladbaren elektrischen Speicher umfasst.
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Eine elektrische Ladeanordnung kann in ihrem Gehäuse eine Mehrzahl von funktionalen elektrischen Einheiten umfassen. Hierbei kann eine erste Einheit mit einer weiteren Einheit elektrisch über eine Ladesteckverbindung verbunden sein. Die Ladesteckverbindung ermöglicht demnach im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Ladeanordnung einen elektrischen Stromfluss zwischen zwei Einheiten der Ladeanordnung. Unter einem bestimmungsgemäßen Gebrauch ist vorliegend zu verstehen, dass die elektrische Ladeanordnung betriebsbereit ist und insbesondere zumindest zum Laden eines Elektrofahrzeugs verwendet werden kann.
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Eine Ladesteckverbindung umfasst in der Regel eine Steckerbuchse mit einer Mehrzahl von ersten Kontakten und einen Stecker mit einer Mehrzahl von zweiten Kontakten, wobei die zweiten Kontakte zu den ersten Kontakten (elektrisch und mechanisch) korrespondieren. In einem unverbundenen Zustand der Ladesteckverbindung, also wenn der Stecker und die Steckerbuchse nicht miteinander (elektrisch und mechanisch) gekoppelt sind, kann dennoch an den ersten Kontakten der Steckerbuchse eine Spannung anliegen. Aufgrund der Möglichkeit, dass auch in einem unverbundenen Zustand der Ladesteckverbindung an den ersten Kontakten der Steckerbuchse eine Spannung anliegen kann, besteht im Stand der Technik ein Bedarf an einem verbesserten Nutzerschutz. Gleichzeitig sollte der Stecker mit der Steckerbuchse in einfacher Weise einführbar bzw. einsetzbar sein.
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Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Ladeanordnung mit mindestens einer elektrischen Ladesteckverbindung bereitzustellen, welche die Nutzersicherheit verbessert und gleichzeitig das Einführen des Steckers der Ladesteckverbindung in die Steckerbuchse der Ladesteckverbindung zumindest nicht erschwert.
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Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Anmeldung durch eine elektrische Ladeanordnung zum Laden von Elektrofahrzeugen nach Anspruch 1 gelöst. Die elektrische Ladeanordnung umfasst mindestens eine elektrische Ladesteckverbindung, umfassend eine Steckerbuchse mit einer Mehrzahl von ersten Kontakten und einen Stecker mit einer Mehrzahl von zweiten Kontakten, die zu den ersten Kontakten korrespondieren. Die elektrische Ladeanordnung umfasst eine über die elektrische Ladesteckverbindung mit einer elektrischen Anschlusseinheit in einem bestimmungsgemäßen Gebrauch elektrisch verbundene Ladesteuereinheit. Die Steckerbuchse weist mindestens eine verschiebbare Schutzplatte mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf, die zu Kontaktöffnungen der ersten Kontakte korrespondieren. Die Schutzplatte ist eingerichtet, in einem unverbundenen Zustand die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte zu verschließen. Die Schutzplatte ist eingerichtet, derart mit dem Stecker zusammenzuwirken, dass durch ein Einführen des Steckers in die Steckerbuchse eine Verschiebung der Schutzplatte derart bewirkt wird, dass die zweiten Kontakte durch die Öffnungen der Schutzplatte in die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte einführbar sind.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik verfügt die anmeldungsgemäße elektrische Ladeanordnung über eine elektrische Ladesteckverbindung mit einer Steckerbuchse, die eine Schutzplatte umfasst. Hierbei ist die Schutzplatte anmeldungsgemäß derart eingerichtet, dass in einem unverbundenen Zustand der Ladesteckverbindung die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte durch die Schutzplatte abgedeckt bzw. verschlossen sind. Mit anderen Worten kann anmeldungsgemäß ein so genannter Drahtschutz bereitgestellt werden. Unter einem Drahtschutz ist zu verstehen, dass im unverbundenen Zustand ein leitfähiger Draht nicht (versehentlich) in eine Kontaktöffnung eingeführt werden kann. Gleichzeitig wird anmeldungsgemäß das Einführen des Steckers in die Steckerbuchse nicht erschwert, da der Stecker mit der Schutzplatte derart zusammenwirkt, dass während des Einführvorgangs eine automatische Verschiebung der Schutzplatte bewirkt wird und dadurch die Kontaktöffnungen freigegeben werden. In die automatisch freigegebenen Kontaktöffnungen können dann die zweiten Kontakte eingeführt werden.
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Die elektrische Ladeanordnung, beispielsweise in Form einer elektrischen Ladestation, ist zum elektrischen Laden von Elektrofahrzeugen eingerichtet. Beispielsweise kann die Ladeanordnung über ein Ladekabel verfügen oder über eine Ladesteckeraufnahme zum Anschließen eines Ladekabels. Über das Ladekabel kann dann mit einem Elektrofahrzeug elektrische Leistung (bidirektional) ausgetauscht werden.
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Eine elektrische Ladeanordnung kann eine Mehrzahl von (funktionalen) elektrischen Einheiten umfassen. Eine erste Einheit ist eine elektrische Anschlusseinheit bzw. ein elektrisches Anschlussfeld. Eine elektrische Anschlusseinheit ist insbesondere zum elektrischen Anschließen bzw. Verbinden der Ladeanordnung an eine Stromquelle, insbesondere ein (öffentliches) Stromnetz, eingerichtet.
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Eine zweite Einheit ist eine Ladesteuereinheit. Die Ladesteuereinheit kann zum Weiterleiten der aus dem Stromnetz bezogenen Leistung an ein zu ladendes Fahrzeug eingerichtet sein. Zudem kann die Ladesteuereinheit beispielsweise über eine Ladesteuerung verfügen, die zumindest die Abgabe der elektrischen Leistung an das Fahrzeug steuert.
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Um im bestimmungsgemäßen Gebrauch, also zumindest in einem betriebsbereiten Zustand, einen Stromfluss von der elektrischen Anschlusseinheit zu der (elektrischen) Ladesteuereinheit zu ermöglichen, ist anmeldungsgemäß eine Ladesteckverbindung vorgesehen. Die Ladesteckverbindung (auch mains connector genannt) umfasst eine Steckerbuchse (auch female mains connector genannt) und einen Stecker (auch male mains connector genannt). Die Steckerbuchse korrespondiert insbesondere strukturell zu dem Stecker.
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Die Steckerbuchse kann eine Mehrzahl von ersten Kontakten mit einer entsprechenden Anzahl von Kontaktöffnungen umfassen. Der Stecker umfasst eine (entsprechende) Mehrzahl von zweiten Kontakten. Die zweiten Kontakte korrespondieren elektrisch und mechanisch zu den ersten Kontakten. Insbesondere sind in einem verbundenen Zustand die zweiten Kontakte in die entsprechenden Kontaktöffnungen der ersten Kontakte derart eingeführt bzw. eingesetzt, dass elektrische Leistung von den ersten Kontakten an die zweiten Kontakte (oder in umgekehrte Richtung) übertragen werden kann.
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Vorzugsweise kann die Steckerbuchse (fest) an der elektrischen Anschlusseinheit angeschlossen sein und der Stecker (fest) an der Ladesteuereinheit angeschlossen sein.
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Um in einem unverbundenen Zustand der Ladesteckverbindung eine ausreichende Sicherheit bereitzustellen, weist die Steckerbuchse insbesondere an ihrer Oberseite anmeldungsgemäß eine verschiebbare Schutzplatte auf. Die Schutzplatte ist insbesondere beweglich gelagert und kann insbesondere parallel zu der Oberfläche der Steckerbuchse, in der die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte liegen, verschoben werden. Vorzugsweise kann die Schutzplatte aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.
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Die Schutzplatte weist eine Mehrzahl von Öffnungen auf. Die Mehrzahl von Öffnungen korrespondiert insbesondere hinsichtlich der Anzahl, Lage und/oder Form zu der Anzahl, Lage und/oder Form der Kontaktöffnungen der ersten Kontakte. So kann der Durchmesser einer bestimmten Öffnung beispielsweise im Wesentlichen dem Durchmesser (oder größer) der hierzu korrespondieren Kontaktöffnung entsprechen. In einem verbundenen Zustand der Ladesteckverbindung sind die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte durch Überlagerung mit den entsprechenden Öffnungen der Schutzplatte freigegeben bzw. geöffnet.
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In einem unverbundenen Zustand der Ladesteckverbindung ist die Schutzplatte eingerichtet, vorzugsweise sämtliche Kontaktöffnungen der ersten Kontakte insbesondere vollständig zu verschließen bzw. abzudecken. Mit anderen Worten ist die Schutzplatte gegenüber dem verbundenen Zustand derart verschoben, dass die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte verschlossen sind.
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Darüber hinaus ist die Schutzplatte eingerichtet, dass durch ein Einführen, also eine Einführbewegung während des Einführvorgangs, des Steckers in die Steckerbuchse automatisch eine Verschiebung der Schutzplatte von der verschlossenen Position in die freigegebene Position aufgrund der Wirkverbindung zwischen Stecker und Schutzplatte während des Einführvorgangs bewirkt wird. Hierdurch wird insbesondere bewirkt, dass die zweiten Kontakte durch die Öffnungen der Schutzplatte in die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte einführbar sind. Eine einfache Montierung, insbesondere Herstellung, der mechanischen und elektrischen Kopplung des Steckers mit der Steckerbuchse kann anmeldungsgemäß bereitgestellt werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen elektrischen Ladeanordnung kann die Schutzplatte ein Buchsenführungsmodul aufweisen, das zu einem Steckerführungsmodul des Steckers derart korrespondiert, dass durch das Einführen des Steckers in die Steckerbuchse die Verschiebung der Schutzplatte durch eine Krafteinwirkung des Steckerführungsmoduls auf das Buchsenführungsmodul (während des Einführvorgangs) bewirkt wird. Insbesondere kann das Steckerführungsmodul während des Einführvorgangs des Steckers in die Steckerbuchse auf das Buchsenführungsmodul eine Kraft in eine (vertikale) Einführrichtung ausüben, welche durch die Wirkverbindung von Steckerführungsmodul und Buchsenführungsmodul in eine Verschieberichtung zumindest teilweise umgeleitet wird, so dass eine Verschiebung der Schutzplatte in eine quer (z.B. im Wesentliche senkrecht) zu der Einführrichtung verlaufenden Verschieberichtung bewirkt wird. Durch eine entsprechende Kraftübertragung kann durch die Einführbewegung in einfacher und insbesondere automatischer Weise eine Verschiebung der Schutzplatte bewirkt werden. Hierbei dienen die Führungsmodule gleichzeitig dazu, die zweiten Kontakte, insbesondere in Form von zweiten Kontaktstiften, in die korrespondierenden Kontaktöffnungen der ersten Kontakte zu führen.
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Grundsätzlich können ein Buchsenführungsmodul und/oder ein Steckerführungsmodul beliebig gebildet sein, so lange eine entsprechende Kraftumlenkung bereitgestellt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Ladeanordnung kann das Buchsenführungsmodul (mindestens) ein auf der Oberseite der Schutzplatte angeordneter Vorsprung sein. Vorzugsweise kann genau ein Vorsprung vorgesehen sein, der insbesondere fest mit der Schutzplatte gekoppelt ist. Insbesondere kann eine einstückig gebildete Schutzplatte mit Vorsprung bereitgestellt werden.
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Das Steckerführungsmodul kann (mindestens) eine zu dem Vorsprung korrespondierende Aufnahme sein. Vorzugsweise kann genau eine Aufnahme vorgesehen sein. Der Vorsprung kann mindestens eine erste zu mindestens einer zweiten Anschlagsfläche der Aufnahme korrespondierende Anschlagsfläche aufweisen, derart, dass durch das Einführen des Steckers in die Steckerbuchse die erste Anschlagsfläche die mindestens zweite Anschlagsfläche zumindest abschnittsweise derart kontaktiert, dass die Verschiebung der Schutzplatte zu der Einführungsrichtung bewirkt wird. Insbesondere wird eine Kraft von der zweiten Anschlagsfläche auf die erste Anschlagsfläche während des Einführvorgangs ausgeübt.
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Durch die Ausübung der Kraft wird eine Kraftumlenkung bereitgestellt, durch die eine Verschiebung der Schutzplatte in Verschieberichtung bewirkt werden kann.
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Besonders bevorzugt kann die erste Anschlagsfläche gebildet sein, indem sich der Vorsprung in Richtung des freien Endes des Vorsprungs verjüngt. Insbesondere kann eine Seitenfläche einen schrägen Verlauf aufweisen. Mit anderen Worten verläuft die erste Anschlagsfläche, insbesondere die entsprechende Seitenfläche, nicht rechtwinklig zur Verschiebeebene, sondern weist einen Winkel kleiner als 90° (z.B. zwischen 5° und 85°) hierzu auf. Indem die zweite (beispielsweise schräg oder rechtwinklig zur Verschiebeebene verlaufende) Anschlagsfläche die erste Anschlagsfläche während des Einführvorgangs (kontinuierlich) zumindest abschnittsweise kontaktiert, kann durch die mindestens eine schräg verlaufende erste Anschlagsfläche die oben beschriebene Kraftumlenkung bereitgestellt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Anschlagsfläche gebildet sein, indem sich die Aufnahme in Richtung der Aufnahmeöffnung verbreitert bzw. aufweitet. Insbesondere kann eine Seitenfläche einen schrägen Verlauf aufweisen. Mit anderen Worten verläuft die zweite Anschlagsfläche, insbesondere die entsprechende Seitenfläche, nicht rechtwinklig zur Verschiebeebene, sondern weist einen Winkel kleiner als 90° (z.B. zwischen 5° und 85°) hierzu auf. Indem diese zweite Anschlagsfläche die erste (beispielsweise schräg oder rechtwinklig zur Verschiebeebene verlaufende) Anschlagsfläche während des Einführvorgangs (kontinuierlich) zumindest abschnittsweise kontaktiert, kann durch die mindestens eine schräg verlaufende zweite Anschlagsfläche die oben beschriebene Kraftumlenkung bereitgestellt werden.
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Ein weiterer Vorteil entsprechender Anschlagsflächen ist, dass ein (bestimmtes Spiel) zwischen Stecker und Steckerbuchse bereitgestellt wird, welches die Herstellung der mechanischen und elektrischen Kopplung des Steckers mit der Steckerbuchse weiter vereinfacht.
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Es versteht sich, dass für das Bewirken der Verschiebung der Schutzplatte in Verschieberichtung der Stecker (nahezu) keine Verschiebung in Verschieberichtung während des Einführvorgangs durchführen darf. Entsprechende Fixierungsmittel (z.B. Anschlagsmittel, die eine Bewegung in Verschieberichtung verhindern) können in der Ladeanordnung vorgesehen sein.
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Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Ladeanordnung vorgesehen sein, dass sämtliche Kontaktöffnungen der ersten Kontakte in der gleichen Ebene liegen. Indem sämtliche Kontaktöffnungen der ersten Kontakte in der gleichen Ebene liegen, können diese in einfacher Weise durch eine Schutzplatte (im unverbundenen Zustand) abgedeckt werden. Insbesondere kann als Schutzplatte in diesem Falle eine Schutzplatte mit einer planaren Unterseite verwendet werden. Die Ebene der Kontaktöffnungen kann hierbei parallel zur Verschiebeebene der Schutzplatte verlaufen.
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Grundsätzlich kann die Anzahl der ersten Kontakte und/oder der zweiten Kontakte beliebig sein. Für eine kompakte Übertragung einer Vielzahl von elektrischen Parametern kann gemäß einer weiteren Ausführungsform die Mehrzahl der ersten Kontakte zumindest fünf erste Kontakte, bevorzugt zumindest sieben erste Kontakte, insbesondere bevorzugt neun erste Kontakte, umfassen. Es versteht sich hierbei, dass die Mehrzahl der zweiten Kontakte jeweils eine entsprechende Anzahl an zweiten Kontakten aufweisen kann.
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Um eine vollständige Abdeckung der Kontaktöffnungen der ersten Kontakte zu erreichen, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Ladeanordnung der Verschiebungsweg l der Schutzplatte (in der Verschieberichtung) zumindest größer als der maximale Durchmesser (dmax) der Kontaktöffnungen der ersten Kontakte sein. Mit anderen Worten ist der Verschiebungsweg zumindest größer als der Durchmesser der Kontaktöffnung, die den größten Durchmesser aufweist. Es versteht sich, dass dies insbesondere für den Fall vorgesehen sein kann, wenn die jeweiligen Durchmesser der Öffnungen der Schutzplatte im Wesentlichen den jeweils entsprechenden Durchmessern der Kontaktöffnungen entsprechen. Für den Fall, dass die Durchmesser der Öffnungen größer als die Durchmesser der Kontaktöffnungen sind, ist eine entsprechende Vergrößerung des Verschiebungswegs erforderlich. Für eine kompakte Realisierung der anmeldungsgemäßen Ladesteckverbindung ist jedoch bevorzugt, dass die jeweiligen Durchmesser der Öffnungen der Schutzplatte im Wesentlichen den jeweils entsprechenden Durchmessern der Kontaktöffnungen entsprechen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen elektrischen Ladeanordnung kann mindestens ein Rückstellelement mit der Schutzplatte verbunden sein. Insbesondere kann ein Rückstellelement mit der Schutzplatte und einem festen bzw. unbeweglichen Bezugspunkt der Ladeanordnung, beispielsweise der Steckerbuchse, befestigt sein. Das Rückstellelement kann eingerichtet sein, in dem unverbundenen Zustand das Verschließen der Kontaktöffnungen der ersten Kontakte zu bewirken. Insbesondere stellt das Rückstellelement sicher, dass in dem unverbundenen Zustand die Kontaktöffnungen verschlossen sind, indem durch das Rückstellelement eine entsprechende Kraft auf die Schutzplatte ausgeübt wird. Insbesondere kann das Rückstellelement während des Ausführvorgangs des Steckers eine Kraft auf die Schutzplatte ausüben, derart, dass eine Verschiebung der Schutzplatte (in entgegengesetzter Verschieberichtung) erfolgt, so dass die Kontaktöffnungen automatisch verschlossen werden (und im unverbundenen Zustand auch bleiben).
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Vorzugsweise kann das mindestens eine Rückstellelement ein Federelement, beispielsweise eine Druckfeder und/oder eine Zugfeder, sein. In einfacher Weise kann sichergestellt werden, dass im unverbundenen Zustand der Ladesteckverbindung die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte unzugänglich sind. Die Nutzersicherheit kann weiter verbessert und die Handhabung der Ladesteckverbindung gleichzeitig vereinfacht werden.
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Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist eine elektrische Ladesteckverbindung für eine elektrische Ladeanordnung zum Laden von Elektrofahrzeugen. Die elektrische Ladesteckverbindung umfasst eine Steckerbuchse mit einer Mehrzahl von ersten Kontakten. Die elektrische Ladesteckverbindung umfasst einen Stecker mit einer Mehrzahl von zweiten Kontakten, die zu den ersten Kontakten korrespondieren. Die Steckerbuchse weist mindestens eine verschiebbare Schutzplatte mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf, die zu Kontaktöffnungen der ersten Kontakte korrespondieren. Die Schutzplatte ist eingerichtet, in einem unverbundenen Zustand die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte zu verschließen. Die Schutzplatte ist eingerichtet, derart mit dem Stecker zusammenzuwirken, dass durch ein Einführen des Steckers in die Steckerbuchse eine Verschiebung der Schutzplatte derart bewirkt wird, dass die zweiten Kontakte durch die Öffnungen der Schutzplatte in die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte einführbar sind.
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Vorzugsweise kann die elektrische Ladesteckverbindung eine zuvor beschriebene elektrische Ladesteckverbindung sein, die insbesondere in einer zuvor beschriebenen elektrischen Ladeanordnung installiert werden kann.
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Die Ladesteckverbindung kann insbesondere für Ströme von mehr als 10 A ausgelegt sein.
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Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist eine Verwendung einer zuvor beschriebenen elektrischen Ladesteckverbindung in einer elektrischen Ladeanordnung zum Laden von Elektrofahrzeugen, insbesondere in einer zuvor beschriebenen elektrischen Ladeanordnung, zum elektrischen Verbinden einer elektrischen Anschlusseinheit der Ladeanordnung mit einer Ladesteuereinheit der Ladeanordnung.
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Die Merkmale der elektrischen Ladeanordnungen, elektrischen Ladesteckverbindungen und Verwendungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die anmeldungsgemäße elektrische Ladeanordnung, die anmeldungsgemäße elektrische Ladesteckverbindung und die anmeldungsgemäße Verwendung auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Ladeanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung,
- 2a eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Ladesteckverbindung gemäß der vorliegenden Anmeldung in einem unverbundenen Zustand der elektrischen Ladesteckverbindung,
- 2b eine schematische Schnittansicht des Ausführungsbeispiels einer elektrischen Ladesteckverbindung nach 2a in einem verbundenen Zustand der elektrischen Ladesteckverbindung,
- 3a eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Steckerbuchse gemäß der vorliegenden Anmeldung,
- 3b eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Schutzplatte gemäß der vorliegenden Anmeldung,
- 3c eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem auf der Steckerbuchse nach 3a eine Schutzplatte nach 3b in einer freigegebenen Position angeordnet ist, und
- 3d eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem auf der Steckerbuchse nach 3a eine Schutzplatte nach 3b in einer verschlossen Position angeordnet ist.
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Nachfolgend werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Ladeanordnung 100 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Insbesondere ist die elektrische Ladeanordnung 100 in Form einer Ladestation 100 dargestellt, die zum Laden von Elektrofahrzeugen 112 eingerichtet ist. Hierfür kann das Elektrofahrzeug 112 in bekannter Weise über ein Ladekabel 110 mit der elektrischen Ladeanordnung 100 verbunden werden.
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Um elektrische Leistung an ein Fahrzeug 112 insbesondere abgeben zu können, ist die elektrische Ladeanordnung 100 mit einer Stromquelle 108, vorliegend ein (öffentliches) Stromnetz 108, verbunden. Für einen Anschluss an das Stromnetz 108 weist die elektrische Ladeanordnung 100 eine elektrische Anschlusseinheit 106 auf. Die elektrische Anschlusseinheit 106 wird über ein Kabel mit dem Stromnetz 108 gekoppelt.
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Insbesondere für die Abgabe der elektrischen Leistung an ein Elektrofahrzeug 112 weist die elektrische Ladeanordnung 100 eine elektrische Ladesteuereinheit 104 auf. Die Ladesteuereinheit 104 kann zudem über eine (nicht gezeigte) Ladesteuerung zur Steuerung der Leistungsabgabe verfügen.
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Wie ferner aus der 1 zu erkennen ist, ist die Ladesteuereinheit 104 elektrisch (und mechanisch) mit der elektrischen Anschlusseinheit 106 im dargestellten bestimmungsgemäßen Gebrauch der elektrischen Ladeanordnung 100 über eine elektrische Ladesteckverbindung 102 gekoppelt.
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Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur schematisch dargestellte Ladesteckverbindung 102 umfasst eine Steckerbuchse mit einer Mehrzahl von ersten Kontakten und einen Stecker mit einer Mehrzahl von zweiten Kontakten, die zu den ersten Kontakten korrespondieren, wobei die Steckerbuchse mindestens eine verschiebbare Schutzplatte mit einer Mehrzahl von Öffnungen aufweist, die zu Kontaktöffnungen der ersten Kontakte korrespondieren, wobei die Schutzplatte eingerichtet ist, in einem unverbundenen Zustand die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte zu verschließen, und wobei die Schutzplatte eingerichtet ist, derart mit dem Stecker zusammenzuwirken, dass durch ein Einführen des Steckers in die Steckerbuchse eine Verschiebung der Schutzplatte derart bewirkt wird, dass die zweiten Kontakte durch die Öffnungen der Schutzplatte in die Kontaktöffnungen der ersten Kontakte einführbar sind. Eine nähere Beschreibung von beispielhaften anmeldungsgemäßen Ladesteckverbindungen 102 erfolgt nachfolgend.
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Die 2a und 2b zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Ladesteckverbindung 202 gemäß der vorliegenden Anmeldung in einem unverbundenen Zustand der Ladesteckverbindung 202 (2a) und in einem verbundenen Zustand der Ladesteckverbindung 202 ( 2b). Die dargestellte Ladesteckverbindung 202 kann beispielsweise in der elektrischen Ladeanordnung 100 gemäß der 1 eingesetzt werden.
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Die Ladesteckverbindung 202 umfasst einen Stecker 218 und eine zu dem Stecker 218 korrespondierende Steckerbuchse 216. Hierunter ist zu verstehen, dass der Stecker 218 elektrisch und mechanisch mit der Steckerbuchse 216 koppelbar ist.
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Der Stecker 218 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Kontakten 222, insbesondere in Form von zweiten Kontaktstiften 222. Beispielhaft sind vorliegend vier zweite Kontakte 222 dargestellt. Es versteht sich, dass auch mehr oder weniger Kontakte 222 vorgesehen sein können. Darüber hinaus umfasst der Stecker 218 ein Steckerführungsmodul 232, welches gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorliegend als Aufnahme 232 gebildet ist Die Aufnahme 232 weist mindestens eine zweite Anschlagsfläche 236 auf, die vorliegend durch eine Seitenwand der Aufnahme 232 gebildet ist. Insbesondere kann die Anschlagsfläche 236 eine Anschlagskante 237 aufweisen, um eine korrespondierende erste Anschlagsfläche 234 während des Einführvorgangs zumindest abschnittsweise zu kontaktieren. Die Funktion des dargestellten Steckerführungsmoduls 232 wird nachfolgend noch näher beschrieben.
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Die Steckerbuchse 216 umfasst eine Mehrzahl von ersten Kontakten 220, die jeweils eine Kontaktöffnung 224 aufweisen. Die ersten Kontakte 220 korrespondieren hierbei zu den zweiten Kontakten 222. Mit anderen Worten können die zweiten Kontaktstifte 222 in die ersten Kontakte 220 eingesetzt werden, um einen Stromfluss von den ersten Kontakten 220 zu den zweiten Kontakten 222 (oder in umgekehrter Richtung) zu ermöglichen. Darüber hinaus weist die Steckerbuchse 216 eine verschiebbare Schutzplatte 226 auf. Die Schutzplatte 226 ist insbesondere beweglich an der Oberseite der Steckerbuchse 216 gelagert, dass sie in eine Verschieberichtung 240 verschiebbar ist. Beispielsweise kann die Steckerbuchse 216 über eine Nut zur Führung der Schutzplatte 226 verfügen.
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Die verschiebbare Schutzplatte 226 (auch shutter genannt) weist eine Mehrzahl von Öffnungen 228 auf. Die Öffnungen 228 der Schutzplatte 226 korrespondieren zu den Kontaktöffnungen 224 der ersten Kontakte 220. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Lage der Öffnungen 228 zueinander zu der Lage der Kontaktöffnungen 224 zueinander korrespondiert, die Anzahl der Öffnungen 228 der Anzahl der Kontaktöffnungen 224 entspricht (es versteht sich, dass auch mehr Öffnungen vorgesehen sein können) und die Form, insbesondere der Durchmesser, der Öffnungen 228, im Wesentlichen identisch mit der Form, insbesondere dem Durchmesser, der Kontaktöffnungen 224 ist.
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Wie ferner aus den 2a und 2b zu entnehmen ist, weist die Steckerbuchse 216, insbesondere die Schutzplatte 226, ein Buchsenführungsmodul 230 auf. Das Buchsenführungsmodul 230 korrespondiert (von seiner Form und Lage bzw. Position auf der Oberseite der Schutzplatte 226) zu dem Steckerführungsmodul 232 des Steckers 218. Das Buchsenführungsmodul 230 ist vorliegend gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung als Vorsprung 230 gebildet, der an der Oberfläche der Schutzplatte 226 angeordnet ist. Der Vorsprung 230 erstreckt sich hierbei von der Oberfläche der Schutzplatte 226 parallel zur Einführrichtung 238.
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Der Vorsprung 230 weist eine erste Anschlagsfläche 230 auf. Hierbei ist die erste Anschlagsfläche 234 insbesondere durch eine Verjüngung, beispielsweise eine Abschrägung, des Vorsprungs 230 in Richtung des freien Endes des Vorsprungs 230 gebildet. Die Anschlagsfläche 234 ist insbesondere durch eine schräg ausgebildete Seitenfläche des Vorsprungs gebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass der Winkel zwischen der Verschiebeebene (oder hier die Oberfläche der Schutzplatte 226) kleiner als 90° ist (z.B. zwischen 5° und 85°, insbesondere zwischen 15° und 75°).
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Darüber hinaus ist mindestens ein Rückstellelement 242 an der Schutzplatte 226 befestigt. Vorliegend ist das Rückstellelement 242 ein Federelement, welches insbesondere zwischen der Steckerbuchse 216 und der Schutzplatte 226 angeordnet und an den entsprechenden Elementen befestigt ist. Das Rückstellelement 242 ist eingerichtet, eine Kraft auf die Schutzplatte 226 in entgegengesetzter Verschieberichtung 240 auszuüben. Hierdurch kann in automatischer Weise erreicht werden, dass in dem unverbundenen Zustand (2a) die ersten Kontakte 220 bzw. deren Kontaktöffnungen 224 verschlossen sind.
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Die Funktionsweise der Lagesteckverbindung 202 wird nachfolgend näher beschrieben.
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Um von dem unverbundenen Zustand der Lagesteckverbindung 202 in den verbundenen Zustand der Lagesteckverbindung 202 zu gelangen, wird der Stecker 218 während eines Einführvorgangs in Einführrichtung, beispielsweise von einem Nutzer, bewegt. Durch dieses Einführen greift der Vorsprung 230 in die Aufnahme 232 ein. Hierbei kann der Stecker 218 gegenüber der Steckerbuchse (durch nicht gezeigte Mittel) zunächst derart ausgerichtet sein, dass die zweite Anschlagsfläche 236 abschnittsweise die erste Anschlagsfläche 234 kontaktiert. Mit anderen Worten wird während des Einführvorgangs eine Wirkverbindung zwischen Stecker 218 und Schutzplatte 226 hergestellt. So kann vorzugsweise ein erster Kontakt durch das Einführen im Bereich der Anschlagskante 237 der zweiten Anschlagsfläche 236 und dem Anschlagsbereich 235 der ersten Anschlagsfläche 234 erfolgen. Durch das weitere Einführen des Steckers 218 in Einführrichtung 238 wird aufgrund der Ausbildung der ersten Anschlagsfläche 234 als Schräge eine Verschiebung der Schutzplatte 226 in Verschieberichtung 240 bewirkt. Insbesondere wird eine Kraftumlenkung von der Einführrichtung 238 in die Verschieberichtung 240 durch die dargestellte Zusammenwirkung von Stecker 218 und Steckerbuchse 216 bereitgestellt. Die Anschlagsflächen 234, 236 können derart aufeinander abgestimmt sein, dass ein bestimmter (gewünschte) Verschiebeweg l erreicht wird. Mit anderen Worten ist das Buchsenführungsmodul 230 insbesondere derart auf das Steckerführungsmodul 232 abgestimmt, dass die Schutzplatte 226 (genau) so weit in Verschieberichtung 240 durch das Einführen des Steckers 218 verschoben wird, dass die Kontaktöffnungen 224 durch die Öffnungen 228 der Schutzplatte zugänglich sind. Insbesondere sind die Kontaktöffnungen 224 derart zugänglich bzw. freigegeben, dass die zweiten Kontakte 222 in die ersten Kontakte eingeführt bzw. eingesetzt werden können. Dieser verbundene Zustand ist hierbei in der 2b dargestellt.
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Es versteht sich, dass die durch das Einführen des Steckers 218 ausgeübte Kraft die von dem Rückstellelement 242 ausgeübte Kraft übersteigen muss. Es versteht sich ferner, dass für das Bewirken der Verschiebung der Schutzplatte 226 in Verschieberichtung 240 der Stecker 218 während des Einführens (nahezu) keine Verschiebung in Verschieberichtung 240 durchführen darf. Entsprechende (nicht gezeigte) Fixierungsmittel, z.B. Anschlagsflächen, die eine entsprechende Bewegung verhindern, können in der Ladeanordnung und/oder der Ladesteckverbindung vorgesehen sein. Schließlich versteht es sich, dass gemäß anderen Varianten der Anmeldung andere Formen von Vorsprüngen, Aufnahmen etc. vorgesehen sein können.
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Bei einer Trennung des Steckers 218 von der Steckerbuchse 216 wird der Stecker 218 insbesondere durch ein manuelles Ausführen aus der Steckerbuchse 216 von der selbigen getrennt. Das angeordnete Rückstelleelement 242 bewirkt eine automatische Verschließung der Kontaktöffnungen 224.
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Die 3a zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Steckerbuchse 316 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Die gezeigte Steckerbuchse 316 ist insbesondere ein Bestandteil einer anmeldungsgemäßen elektrischen Ladesteckverbindung (z.B. gemäß 2a und 2b). Wie zu erkennen ist, weist die dargestellte Steckerbuchse 316 eine Mehrzahl (vorliegend neun) von Kontaktöffnungen 324 einer entsprechenden Anzahl von ersten Kontakten 320 auf.
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Die Kontaktöffnungen 324 liegen alle in der gleichen Ebene, die insbesondere parallel zu einer Verschiebeebene verläuft. Ferner ist vorliegend die Außenform der Steckerbuchse 316 beispielhaft rechteckförmig gebildet. Die Kontaktöffnung 324 mit dem größten Durchmesser im Vergleich zu den acht anderen dargestellten Kontaktöffnungen 324 weist einen Durchmesser von dmax auf.
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Die 3b zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Schutzplatte 326 für eine Steckerbuchse 316. Die im Wesentlichen planar ausgebildete Schutzplatte 326 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 328 (vorliegend neun) auf, die in zuvor beschriebener Weise zu den Kontaktöffnungen 324 der Steckerbuchse 316 korrespondieren. Es versteht sich, dass der jeweilige Durchmesser der Öffnungen 328 vorzugsweise im Wesentlichen gleich oder alternativ größer als der jeweilige Durchmesser der Kontaktöffnungen 324 gebildet sein kann. Ferner weist die Oberseite der Schutzplatte 326 einen (zuvor beschriebenen) Vorsprung 330 mit einer (zuvor beschriebenen) Anschlagsfläche 334 auf.
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Die 3c und 3d zeigen die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele einer Steckerbuchse 316 und einer dazu korrespondierenden Schutzplatte 326 schematisch in einem zusammengebauten Zustand. Zur besseren Übersicht wurde auf die Darstellung eines Steckers verzichtet.
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Insbesondere zeigt die 3c eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem auf der Steckerbuchse 316 nach 3a eine Schutzplatte 324 nach 3b in einer freigegebenen Position angeordnet ist. Mit anderen Worten sind in dieser Position sämtliche Kontaktöffnungen 324 der ersten Kontakte 320 durch die Öffnungen 328 der Schutzplatte 326 zugänglich. Hierdurch können (nicht gezeigte) zweite Kontakte in die Kontaktöffnungen 324 eingesetzt werden.
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Die 3d zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem auf der Steckerbuchse 316 nach 3a eine Schutzplatte 326 nach 3b in einer verschlossen Position angeordnet ist. Mit anderen Worten sind sämtliche Kontaktöffnungen 324 der ersten Kontakte 320 durch die Schutzplatte 326 abgedeckt bzw. verschlossen. Ein hoher Sicherheitslevel kann hierdurch bereitgestellt werden.
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Um zu erreichen, dass sämtliche Kontaktöffnungen 324 der ersten Kontakte 320 in einem unverbundenen Zustand vollständig durch die Schutzplatte 326 in der geschlossenen Position abgedeckt sind, ist es erforderlich, dass der Verschiebeweg l größer als der maximale Durchmesser dmax ist. Es versteht sich, dass dies insbesondere für den Fall vorgesehen sein kann, wenn die jeweiligen Durchmesser der Öffnungen 328 der Schutzplatte 326 im Wesentlichen den jeweils entsprechenden Durchmessern der Kontaktöffnungen 324 entsprechen. Für den Fall, dass die Durchmesser der Öffnungen 328 größer als die Durchmesser der Kontaktöffnungen 324 sind, ist eine entsprechende Vergrößerung des Verschiebungswegs l (durch eine entsprechende Konfiguration der Führungsmodule, z.B. der Anschlagsflächen) erforderlich.
