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Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Verbinden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer Ladestation für elektrische Energie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, welche insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet sind, weisen in der Regel einen, insbesondere als Traktionsbatterie ausgebildeten, Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie auf. Die Größe des Energiespeichers beziehungsweise der Batterie bestimmt die Reichweite des Kraftfahrzeugs. Diese ist zusätzlich zu der aufzubringenden Ladezeit, welche benötigt wird um den Energiespeicher mit elektrischer Energie zu füllen, ein wesentlicher Faktor bei der Akzeptanz beziehungsweise dem Wandel hin zur Elektromobilität.
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Es gibt diverse Ansätze, die im Verhältnis zu einem mit einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeug geringere Reichweite zu verbessern oder die lange Ladezeit besonders kurz zu gestalten. Dabei hängt die Ladezeit von der Ladegeschwindigkeit ab. Wird beispielsweise die elektrische Energie von einer Ladestation mit besonders hoher Leistung bereitgestellt, so kann die Ladegeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von einer maximalen Empfangsleistung des Kraftfahrzeugs für die elektrische Energie abhängen. Dabei ist der im Wesentlichen limitierende Faktor die durch einen Stromfluss erzeugte Wärme, welche insbesondere durch Verlustleistung beispielsweise an Kontaktwiderständen entstehen kann. Erhitzt die erzeugte Wärme beispielsweise Bauteile von am Ladevorgang beteiligten Komponenten, kann dies zu einer Überhitzung führen, sodass die Ladegeschwindigkeit verringert werden muss.
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So zeigt die
DE 10 2017 010 038 A1 eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Ladespule zum induktiven Übertragen von elektrischer Energie zum Laden des Energiespeichers, wobei die Ladespule zumindest bereichsweise in einem Material eingebettet ist, mittels welchem zum passiven Kühlen der Ladespule Wärme von dieser aufnehmbar ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Ladevorrichtung bereitzustellen, mittels welcher ein elektrischer Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer besonders großen Ladegeschwindigkeit geladen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ladevorrichtung zum Verbinden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer Ladestation für elektrische Energie mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
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Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Verbinden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, welches insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet ist, mit einer Ladestation, welche insbesondere beispielsweise als Ladesäule einer Ladeinfrastruktur ausgebildet ist, für elektrische Energie. Die Ladevorrichtung umfasst einen Ladestrang mit wenigstens einer Leitung, welche insbesondere aus Kupfer ausgebildet sein kann, zum Führen eines Ladestroms. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Ladevorrichtung wenigstens ein Verbindungselement, über welches der Ladestrang mit einem korrespondierenden Verbindungselement zwischen dem elektrischen Energiespeicher und der Ladestation verbindbar ist. Der Ladestrang kann insbesondere als Ladekabel ausgebildet sein und die wenigstens eine Leitung ist insbesondere eine Ader des Kabels. Das Verbindungselement ist beispielsweise eine Ladebuchse, sodass das korrespondierende Verbindungselement vorteilhafterweise als in die Ladebuchse passender Ladestecker ausgebildet ist. Der Kraftwagen ist insbesondere ein elektrisch betreibbarer Kraftwagen, mit einer elektrischen Maschine, welche durch den elektrischen Energiespeicher mit Energie versorgt werden kann, welcher insbesondere als Traktionsbatterie und/oder Hochvoltspeicher ausgebildet ist. Das Verbindungselement wird auch als Ladeschnittstelle bezeichnet.
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Um während eines Ladevorgangs des Kraftfahrzeugs, bei welchem elektrische Energie von der Ladestation durch den Ladestrom zum elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs fließt, mit einer besonders hohen Ladegeschwindigkeit durchführen zu können, ist erfindungsgemäß wenigstens ein Latentwärmespeicher an dem Ladestrang und/oder an dem wenigstens einen Verbindungselement vorgesehen, mittels welchem beim Ladevorgang erzeugte Wärme aufnehmbar ist. Der Latentwärmespeicher ist dazu ausgebildet, ihm zugeführte Wärme, insbesondere verborgen, sogenannte latente, zu speichern. Das heißt, der Latentwärmespeicher kann Wärmeenergie aufnehmen, ohne dabei selbst seine Temperatur zu ändern. Dies geschieht in der Regel dadurch, dass der Latentwärmespeicher wenigstens ein Phasenwechselmaterial umfasst, welches seinen Aggregatszustand und/oder eine andere Phase, insbesondere durch einen Phasenübergang, unter Aufnahme der zugeführten Wärmeenergie ändert. Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Latentwärmespeicher an dem Ladestrang und/oder dem Verbindungselement angeordnet, welche beide jeweils insbesondere beim Ladevorgang Wärme erzeugen.
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Mit anderen Worten umfasst derer Latentwärmespeicher ein Phasenwechselmaterial, welches die abgegebene Wärme besonders vorteilhaft aufnehmen kann, da die Energie der Wärme zur Änderung des Aggregatszustands des Phasenwechselmaterials verwendet wird. Dadurch wird eine übermäßige Erhitzung des Phasenwechselmaterials aber zusätzlich auch der eigentlichen beispielsweisen Kupferleitung beziehungsweise Leitung verhindert. Das Phasenwechselmaterial kann, insbesondere je nach seinem Volumen beziehungsweise dem Volumen des Latentwärmespeichers, in Abhängigkeit von der aufzunehmenden Energie nur eine begrenzte Menge Wärme aufnehmen, welche auch beispielsweise nach Beendigung des Ladevorgangs wieder abgegeben werden kann beziehungsweise wird. Dabei kann bei der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung der Latentwärmespeicher beispielsweise in Abhängigkeit der Speichergröße beziehungsweise der Speicherkapazität des elektrischen Energiespeichers dimensioniert werden, wobei die Speicherkapazität beispielsweise abhängig von dem Fahrzeugtyp des Kraftwagens ist. Beispielsweise kann bei einem Kleinwagen die Speicherkapazität des Energiespeichers kleiner gewählt werden, als bei einem Mittelklassewagen oder Oberklassewagen. So kann erfindungsgemäße der Latentwärmespeicher derart dimensioniert werden, dass die hohe Ladegeschwindigkeit besonders vorteilhaft, bei besonders günstigen Materialeinsatz, realisiert werden kann. So kann ein Benutzer des Kraftfahrzeugs in einer gewünschten Zeit, welche insbesondere besonders kurz ausfallen kann, sein Kraftfahrzeug laden.
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Dadurch, dass der Latentwärmespeicher Wärme aufnehmen kann, ohne selbst seine Temperatur zu ändern, wird während des Ladevorgangs ein Erreichen einer Grenztemperatur zumindest eines an dem Ladevorgang beteiligten Bauteils, wie beispielsweise dem Verbindungselement, verzögert, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass die Ladegeschwindigkeit besonders hoch beziehungsweise die Ladezeit besonders gering gehalten werden kann. So kann durch den Latentwärmespeicher eine passive Kühlung der Ladevorrichtung ausgebildet werden.
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So ist es beispielsweise möglich, besonders hohe Ladeströme zu verwenden, wodurch die Ladezeit besonders kurz ausfällt, da die Verlustleistung, insbesondere an einem Kontaktwiderstand, welcher zwischen den Verbindungselementen und dem korrespondierenden Verbindungselement auftreten kann, besonders gering gehalten werden kann. Da die jeweilige Grenztemperatur erst besonders spät erreicht wird, ist eine frühzeitige Drosselung der Leistung des Ladevorgangs vermeidbar.
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Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise bei einer DC-Schnellladevorrichtung die Grenztemperatur an einer Ladedose, welche durch das Verbindungselement darstellbar ist, bei etwa 90° Celsius erreicht wird, wodurch der Ladevorgang in etwa zehn Minuten länger dauern kann. Daher liegt ein Augenmerk der Erfindung darauf, die entstehende Wärme möglichst schnell und gleichmäßig von dem jeweiligen Bauteil, also beispielsweise der Ladedose, abzuführen und an eine Umgebung weiterreichen zu können, was durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung realisiert ist, wobei insbesondere in einer Ausführungsform der Ladestrang und das Verbindungselement zwischen der Ladestation und dem Kraftfahrzeug angeordnet sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind der Ladestrang und das Verbindungselement Komponenten des Kraftfahrzeugs. Das heißt, die Ladevorrichtung ist in das Kraftfahrzeug integriert. Dabei verbindet beispielsweise der Ladestrang den elektrischen Energiespeicher mit einem insbesondere als Ladebuchse ausgebildeten Verbindungselement, welches beispielsweise an einer Außenhaut des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Ladevorrichtung unabhängig von der Ladestation als Teil des Kraftfahrzeugs mitgeführt wird, sodass quasi jede beliebige Ladestation, beispielsweise mittels eines Softwareupdates, für die erfindungsgemäße Ladevorrichtung eine besonders vorteilhafte Ladegeschwindigkeit bereitstellen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind der Ladestrang und das Verbindungselement Komponenten der Ladestation. Mit anderen Worten ist die Ladevorrichtung Teil der Ladestation, so ist der Ladestrang beispielsweise als Ladekabel der Ladestation ausgebildet, welches an einem Ende das Verbindungselement in Form eines beispielsweise als Typ-2-Stecker ausgebildeten Ladesteckers aufweist, welcher in eine korrespondierende Ladebuchse eines Kraftfahrzeugs einsteckbar ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Ladevorrichtung, welche zum passiven Kühlen ausgebildet ist, für jedes Elektrofahrzeug, welches durch die Ladestation aufgeladen werden soll, verfügbar ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Leitung zumindest teilweise von einer Isolierung umgeben, an deren leitungsabgewandter Seite in wenigstens einem Teilbereich der Latentwärmespeicher angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Leitung beziehungsweise Ader durch die Isolierung als eine Art Kabel ausgebildet, wobei an der Außenseite der Isolierung, also außen am Kabel, zumindest in einem Teilbereich der Latentwärmespeicher angeordnet ist. Dabei ist die Isolierung vorzugsweise aus einem Kautschuk, insbesondere aus einem Silikonkautschuk, ausgebildet, der besonders gute Isoliereigenschaften bei beispielsweise einer besonders hohen Flexibilität der Leitung beziehungsweise des, insbesondere als Kabel ausgebildeten, Ladestrangs hat. Die Leitung beziehungsweise Ader des Ladestrangs ist vorzugsweise beispielsweise ein Kupferkabel und die Isolierung, welche das Kupferkabel ummantelt beziehungsweise die Kupferader ummantelt, leitet die durch den Ladevorgang erzeugte Wärme an den Latentwärmespeicher, sodass die durch die Wärme freiwerdende Energie in diesem gespeichert und somit das Erreichen der Grenztemperatur des Ladestrangs oder wenigstens eines an ihm angrenzenden Verbindungselements verzögert werden kann. Dadurch lassen sich besonders vorteilhaft eine hohe Ladegeschwindigkeit und somit ein Schnellladekonzept realisieren.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umschließt der Teilbereich die Leitung außenumfangsseitig in wenigstens eine Richtung und ist entlang der Längserstreckungsrichtung des Ladestrangs ausgedehnt. Dabei kann die Ausdehnung entlang der Längserstreckungsrichtung kurz oder lang sein. So ergibt sich bei einer einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweisenden Leitung des Ladestrangs beispielsweise ein im Wesentlichen ringförmiger Teilbereich, wenn die Länge entlang der Längserstreckungsrichtung beziehungsweise die Ausdehnung entlang der Längserstreckungsrichtung kurz ist. Ist die Ausdehnung entlang der Längserstreckungsrichtung groß, so ist der Latentwärmespeicher im Wesentlichen schlauchartig um die Leitung angeordnet. Durch das Umschließen wenigstens eines Teilbereichs der Leitung durch den Latentwärmespeicher ist zumindest an dem Teilbereich eine besonders effiziente Kühlung beziehungsweise ein Konstanthalten der Temperatur durch den Latentwärmespeicher gegeben. Ist der Latentwärmespeicher derart ausgebildet, dass er sich im Weitesten über die gesamte Länge der Längserstreckungsrichtung erstreckt, kann ein Großteil des Ladestrangs besonders vorteilhaft gekühlt werden. Dahingegen sind mehrere Teilbereiche ausgebildet, welche ringförmig sind, kann durch eine Aneinanderreihung der Ringelemente beispielsweise eine besonders einfache Herstellung und/oder eine besonders hohe Flexibilität des Ladestrangs realisiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Teilbereich durch wenigstens eine Trennwand unterbrochen, welche insbesondere auch aus dem Material der Isolierung der Leitung ausgebildet sein kann. Dabei kann die wenigstens eine Trennwand, wenn die Leitung einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist, beispielsweise radial nach außen ausgebildet sein, sodass sich beispielsweise durch die Trennwand außenumfangsseitig einzelne Kammern entlang der Leitung realisieren lassen, welche jeweils als Latentwärmespeicher mit dem Phasenwechselmaterial füllbar sind. Mittels der wenigstens einen Trennwand in dem Teilbereich, welcher beispielsweise den Latentwärmespeicher unterbricht, kann beispielsweise eine mechanische zumindest des Ladestrangs der Ladevorrichtung besonders vorteilhaft realisiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Teilbereich, welcher den Latentwärmespeicher umfasst, helixartig um die wenigstens eine Leitung. Das heißt, der Latentwärmespeicher ist schraubenlinienartig um die wenigstens eine Leitung gewickelt, wodurch dieser beispielsweise besonders einfach ausbildbar ist, wobei gleichzeitig ein besonders großer Teil der Leitung mit einem Latentwärmespeicher versehen werden kann.
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Dabei gilt für die genannten Ausführungsformen des Teilbereichs entlang der Leitung, dass diese im Falle, dass der Ladestrang nur eine Leitung enthält, jeweils dieser um eine Leitung einzeln angeordnet ist. Umfasst der Ladestrang hingegen mehrere Leitungen, kann die jeweils genannte Ausführungsform beziehungsweise eine Kombination derer jeweils um eine Einzelleitung ausgeführt oder aber in beliebigen Kombinationen um mehrere Leitungen zusammengefasst ausgeführt sein, wodurch sich eine besonders flexible Ausgestaltung des Ladestrangs umgibt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement als Ladebuchse oder als Ladestecker ausgeführt. Dabei ist im ersten Fall das korrespondierende Verbindungselement als Ladestecker beispielsweise ein Typ-2-Stecker und im zweiten Fall als Ladebuchse ausgebildet, wobei sich diese beispielsweise insbesondere an dem Kraftfahrzeug oder an der Ladesäule befinden kann. Durch die Ausbildung als Ladebuchse und Ladestecker kann auf besonders einfache und vorteilhafte Weise eine Verbindung zwischen der Ladevorrichtung und dem Kraftfahrzeug oder zwischen der Ladevorrichtung und der Ladestation oder zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladestation durch die Ladevorrichtung realisiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Latentwärmespeicher an wenigstens einem Kontaktelement des Verbindungselements angeordnet. Mit anderen Worten ist der Latentwärmespeicher in, insbesondere thermischer, Verbindung mit dem Kontaktelement des Verbindungselements, wobei das Kontaktelement beispielsweise für den Fall, dass das Verbindungselement ein Ladestecker ist, ein Kontaktstift des Ladesteckers sein kann. Für den Fall beispielsweise, dass das Verbindungselement als Ladebuchse ausgeführt ist, ist das Kontaktelement beispielsweise die für den Kontaktstecker beziehungsweise Kontaktstift korrespondierende Aufnahmebuchse. Durch das Platzieren beziehungsweise Anordnen des Latentwärmespeichers an einem Kontaktelement des Verbindungselements kann insbesondere an einer der Stellen, an welchen die größte Wärmeentwicklung aufgrund des Kontaktwiderstands erwartbar ist, besonders vorteilhaft eine Wärmemenge aufgenommen werden, sodass durch die passive „Kühlung“ eines der thermisch am belastetsten Bereichen der Ladevorrichtung temperierbar beziehungsweise auf Temperatur haltbar ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Latentwärmespeicher wenigstens ein Phasenwechselmaterial, welches Paraffin und/oder Karbon aufweist. Das Phasenwechselmaterial des Latentwärmespeichers ist somit zumindest teilweise aus Paraffin ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist das Phasenwechselmaterial zumindest teilweise aus Karbon ausgebildet. Dabei ist beispielsweise durch das Paraffin eine Temperatur für den Phasenwechsel, welcher die latente Wärme speichert beziehungsweise aufnimmt, von zirka 55° Celsius realisierbar, was eine besonders vorteilhafte Verwendung für die Ladevorrichtung ermöglicht. Darüber hinaus ist die Kombination von Paraffin und Karbon, welches somit ein Komposite eines Phasenwechselmaterials darstellen kann, beispielsweise durch das enthaltene Graphit eine besonders vorteilhafte Wärmeleitfähigkeit möglich, wodurch beispielsweise ein besonders guter Wärmekontakt zwischen zu kühlender Komponente aus Verbindungselement und/oder Ladestrang und Latentwärmespeicher realisiert werden kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 einen schematischen Aufbau einer Ladevorrichtung zum Verbinden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer Ladestation, mit einem Ladestrang und einem Verbindungselement;
- 2 einen schematischen Aufbau des Verbindungselements der Ladevorrichtung ausgeführt als Ladestecker;
- 3 einen schematischen Aufbau des Ladenstrangs der Ladevorrichtung; und
- 4 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Ladestrangs der Ladevorrichtung.
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1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Ladevorrichtung 10 zum Verbinden eines elektrischen Energiespeichers 14 eines Kraftfahrzeugs 16 mit einer Ladestation 24, mit einem Ladestrang 12 und einem Verbindungselement 20. Dabei weist der Ladestrang 12 wenigstens eine Leitung 18 auf, welche insbesondere aus Kupfer ausgebildet ist und eine Seele beziehungsweise eine Ader des insbesondere als Ladekabel ausgebildeten Ladestrangs 12 darstellt. Dabei dient die Leitung 18 zum Führen eines Ladestroms. Ferner weist die Ladevorrichtung 10 wenigstens ein Verbindungselement 20 auf, über welches der Ladestrang 12 mit einem korrespondierenden Verbindungselement 22 zwischen dem Energiespeicher 14 und der Ladestation 24 verbindbar ist.
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Um einen Ladevorgang, bei welchem elektrische Energie mittels eines Ladestroms von der Ladestation 24 in den elektrischen Energiespeicher 14 des Kraftfahrzeugs 16 eingespeichert wird, besonders schnell, das heißt mit einer besonders hohen Ladegeschwindigkeit, durchführen zu können, ist wenigstens ein Latentwärmespeicher 26 an dem Ladestrang 12 und/oder an dem wenigstens einen Verbindungselement 20 vorgesehen, mittels welchem beim Ladevorgang erzeugte Wärme aufnehmbar ist.
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Dabei sind der Ladestrang 12 und das Verbindungselement 20 vorteilhafterweise Komponenten des Kraftfahrzeugs 16, so ist beispielsweise das Verbindungselement 20 vorteilhafterweise, wie in der 1 zu sehen, als Ladebuchse, insbesondere des Kraftfahrzeugs 16 ausgebildet.
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In anderer Ausgestaltung der Erfindung können der Ladestrang 12 und das Verbindungselement 20 jeweils auch Komponente der Ladestation 24 sein. Alternativ ist die Ladevorrichtung 10 weder Komponente des Kraftfahrzeugs 16 noch der Ladestation 24, sondern eigenständig ausgebildet und dient der Verbindung zwischen Kraftfahrzeug 16 und Ladestation 24. Dabei ist das Kraftfahrzeug 16 vorteilhafterweise ein elektrisch angetriebener Personenkraftwagen und die Ladestation 24 kann vorteilhafterweise beispielsweise als Ladesäule des Ladeinfrastrukturelements ausgebildet sein oder im einfachen Fall auch als eine konventionelle Steckdose.
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Der wenigstens eine Latentwärmespeicher 26 umfasst wenigstens ein Phasenwechselmaterial, welches Paraffin und/oder Karbon umfasst. Bei dem Phasenwechselmaterial handelt es sich um ein Material, das in einem vorgegebenen Bereich seinen Aggregatszustand ändert, wobei Energie, insbesondere in Form von zugeführter Wärme, nicht zur Temperaturerhöhung des Phasenwechselmaterials beiträgt, sondern dafür aufgebracht wird, den Aggregatszustand oder einen sonstigen Phasenzustand des Phasenwechselmaterials zu ändern, sodass das Phasenwechselmaterial und somit der Latentwärmespeicher 26 trotz zugeführter Wärme erst einmal seine Temperatur beibehält. Durch das Paraffin können beispielsweise Phasenwechseltemperaturen von um die 55° Celsius realisierbar sein, was sich besonders vorteilhaft für einen Ladevorgang des Kraftfahrzeugs 16 eignet. Enthält das Phasenwechselmaterial zusätzlich Karbon, kann beispielsweise dessen mechanische Stabilität besonders vorteilhaft ausgebildet sein.
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In vorteilhafter Weise ist wenigstens an einem Kontaktelement 28 des Verbindungselements 20 der Latentwärmespeicher angeordnet. Dabei kann das Kontaktelement 28, wenn das Verbindungselement 20 beispielsweise, wie in 3 zu sehen, als Ladestecker ausgebildet ist, ein Kontaktstift sein. Dabei bietet sich beispielsweise auch an, den Ladestecker Typ-2-Stecker-kompatibel auszubilden. Dabei kann, wenn das Verbindungselement 20 als Ladebuchse ausgebildet ist, das korrespondierende Verbindungselement 22 als Stecker ausgebildet sein oder umgekehrt.
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2 zeigt eine Ausführungsform der Ladevorrichtung 10, bei welcher das Verbindungselement 20 als Ladestecker ausgeführt ist, an welchem der Latentwärmespeicher 26 angeordnet ist.
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3 zeigt den Ladestrang 12 der Ladevorrichtung 10, welcher im Wesentlichen kabelförmig ausgebildet ist, sodass die Leitung 18 insbesondere eine Kupferader des kabelartigen Ladestrangs ausbildet. Dadurch kann der Ladestrom besonders vorteilhaft geführt werden. Die Leitung 18 ist von einer Isolierung 30 umgeben, welche im Ausführungsbeispiel wiederum von einem Füllmaterial 32 sowie einem Schirmgeflecht 34 umgeben sein kann, worauf schließlich eine Außenisolierung 36 folgt. Insoweit kann der gezeigte Ladestrang 12 als konventionelles Kabel ausgebildet sein, welches beispielsweise nachträglich mittels einer Nachrüstlösung mit dem Latentwärmespeicher 26 und einer zusätzlichen weiteren Außenisolierung 38 versehen werden kann. Dadurch ist beispielsweise auf besonders vorteilhafte Weise der Ladestrang 12, insbesondere kostengünstig, herstellbar. Vorteilhafterweise sind sowohl die Isolierung 30 als auch die Außenisolierung 36 sowie die weitere Außenisolierung 38 jeweils aus Silikonkautschuk ausgebildet, welcher besonders gute elektrische Isoliereigenschaften bei gleichzeitiger Flexibilität des Ladestrangs 12 gewährleisten kann.
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Der in 3 gezeigte Ladestrang ist somit derart aufgebaut, dass die Leitung 18 zumindest teilweise von einer Isolierung 30 umgeben ist, an deren der Leitung 18 abgewandten Seite in wenigstens einem Teilbereich der Latentwärmespeicher 26 angeordnet ist. Dabei ist der Teilbereich der Leitung 18 derart ausgebildet, dass er die insbesondere kreisförmig ausgebildete Leitung 18 außenumfangsseitig in wenigstens eine Richtung umschließt, das heißt der Teilbereich ist ringförmig oder schlauchförmig um die Leitung ausgebildet, wobei er je nach seiner Ausdehnung entlang der Längserstreckungsrichtung 40 des Ladestrangs 12 ringförmig oder stabförmig ausgebildet ist. Alternativ kann der Teilbereich weder schlauchförmig noch ringförmig, sondern helixartig um die Leitung 18 ausgebildet sein.
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4 zeigt den Ladestrang 12 in einer weiteren Ausführungsform in seinem Querschnitt, wobei hier zu erkennen ist, dass der Teilbereich, welcher den Latentwärmespeicher 26 ausbildet, ringförmig um die Leitung 18 ausgebildet ist, wobei dieser durch Trennwände 42 unterbrochen sein kann, sodass sich beispielsweise einzelne Kammern 44 des Latentwärmespeichers 26 ausbilden. So kann dieser beispielsweise mechanisch besonders stabil ausgebildet sein.
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Der Ladestrang 12 mit seiner als eigentlichem Stromleiter aus Kupfer umfassenden Leitung ist dabei mit der insbesondere flüssigkeitsdichten Isolierung 30, insbesondere aus Kautschuk beziehungsweise Silikonkautschuk versehen. Dies wird von einem Phasenwechselmaterial, welches den Latentwärmespeicher 26 im Wesentlichen ausbildet, umgeben, wobei abhängig vom Ladekonzept beziehungsweise der Größe beziehungsweise Kapazität des zu befüllenden elektrischen Energiespeichers 14 des Kraftfahrzeugs 16 abhängig in seiner Dicke beziehungsweise seinem Volumen variieren kann. So kann beispielsweise, wenn die Ladegeschwindigkeit aufgrund einer besonders großen Kapazität des elektrischen Energiespeichers 14 besonders hoch ausfallen soll, das Volumen und die Wärmeaufnahmekapazität des Latentwärmespeichers 26 entsprechend gewählt werden.
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Schließlich wird der Latentwärmespeicher 26 von einer weiteren Isolierung der Außenisolierung 38 umschlossen. Ein Vorteil des so angeordneten Latentwärmespeichers 26 ist eine besonders kompakte Bauform und ein einfacher Aufbau.
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Wie bereits genannt, bietet sich für bereits vorhandene Kabel durch die Ummantelung mit dem Latentwärmespeicher 26 die Möglichkeit, den Ladestrang 12 besonders einfach für die Ladevorrichtung 10 herzustellen. Der Latentwärmespeicher 26 kann auch derart insbesondere an den Verbindungselementen 20 angeordnet werden, dass besonders vorteilhaft das korrespondierende Verbindungselement 20, welches beispielsweise zu einer vorhandenen Ladeinfrastruktur weiterverwendet werden kann, wodurch beispielsweise Anschaffungskosten der Ladevorrichtung 10 besonders gering ausfallen können.
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Insgesamt bietet die gezeigte Ladevorrichtung 10 den Vorteil, dass die Ladezeit aufgrund der Verzögerung des Erreichens einer Grenztemperatur beispielsweise des Verbindungselements 20 besonders gering gehalten werden kann. Ferner können durch die Ladevorrichtung 10 besonders schnelle Ladekonzepte realisierbar sein. Darüber hinaus können Teile einer bereits vorhandenen Ladeinfrastruktur weiterverwendet werden, da beispielsweise an jeweiligen Grundkomponenten wie dem korrespondierenden Verbindungselement 22 keine oder nur geringe Änderungen vorzunehmen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ladevorrichtung
- 12
- Ladestrang
- 14
- elektrischer Energiespeicher
- 16
- Kraftfahrzeug
- 18
- Leitung
- 20
- Verbindungselement
- 22
- korrespondierendes Verbindungselement
- 24
- Ladestation
- 26
- Latentwärmespeicher
- 28
- Kontaktelement
- 30
- Isolierung
- 32
- Füllmaterial
- 34
- Schirmgeflecht
- 36
- Außenisolierung
- 38
- weitere Außenisolierung
- 40
- Längserstreckungsrichtung
- 42
- Trennwand
- 44
- Kammer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017010038 A1 [0004]
