-
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, umfassend ein Steckkontaktelement, welches zum Laden des Energiespeichers mit einem Anschlusselement eines Ladekabels des Fahrzeugs durch eine Steckverbindung elektrisch verbindbar ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs.
-
Bei zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist es erforderlich, einen elektrischen Energiespeicher beziehungsweise eine Batterie des Fahrzeugs zu laden. Vorliegend richtet sich das Interesse insbesondere auf das konduktive Laden des elektrischen Energiespeichers beziehungsweise das leitungsgebunden Laden. Bei dem konduktiven Laden wird ein Ladekabel des Fahrzeugs mit einem Steckkontaktelement der Ladevorrichtung elektrisch verbunden.
-
Hierzu beschreibt die
DE 10 2011 121 303 A1 ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Energiespeicher, der über ein fahrzeugseitig fest installiertes Ladekabel mit einem Anschlussstecker, das zum Verbinden mit einer externen Stromquelle aus seiner Aufbewahrungsstellung aus dem Fahrzeug herausziehbar ist, aufladbar ist. Dabei kann das Ladekabel in der Aufbewahrungsstellung schraubenförmig gewickelt und gegen seine Eigenelastizität ist, welche Eigenelastizität das Ladekabel in die Aufbewahrungsstellung zurückzieht, herausziehbar sein.
-
Ferner offenbart die
DE 10 2016 212 890 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs. In einem ersten Schritt fährt das Fahrzeug in das Leitsystem ein, wobei mindestens zwei Räder des Fahrzeugs in einem zweiten Schritt durch das Leitsystem ausgerichtet und fixiert werden.
-
In einem dritten Schritt ermittelt die Ladevorrichtung eine erste Position einer Fahrzeugachse und positioniert die Messvorrichtung in einer Achsmitte der Fahrzeugachse. In einem vierten Schritt ermittelt die Ladevorrichtung eine zweite Position einer Ladebuchse des Fahrzeugs und verfährt den Laderoboter in einem fünften Schritt auf die zweite Position der Ladebuchse. In einem sechsten Schritt führt der Laderoboter den Ladestecker in die Ladebuchse ein und beginnt schließlich in einem siebten Schritt den Ladevorgang der Traktionsbatterie.
-
Zudem gibt es für das automatisierte Laden von Fahrzeugen Konzepte, bei denen vom Fahrzeugboden ein Ladekabel auf eine Ladeplatte herabgelassen wird und anschließend der Steckkontakt beziehungsweise die Steckverbindung magnetisch hergestellt wird. Hierbei ist die Herausforderung, dass das Ladekabel auf die Ladeplatte herabgelassen werden muss, um anschließend magnetisch in den Steckkontakt hineingezogen zu werden.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein konduktives Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, welches automatisch durchgeführt wird, einfacher und zuverlässiger erfolgen kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ladevorrichtung, durch ein Fahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs umfasst ein Steckkontaktelement, welches zum Laden des Energiespeichers mit einem Anschlusselement eines Ladekabels des Fahrzeugs durch eine Steckverbindung elektrisch verbindbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Ladevorrichtung zwei Führungseinrichtungen zum Führen des Anschlusselements während einer Bewegung des Fahrzeugs entlang einer vorbestimmten Parkrichtung aufweist. Ferner sind die Führungseinrichtungen derart zueinander angeordnet, dass ein Abstand zwischen den Führungsschienen entlang der Parkrichtung abnimmt.
-
Die Ladevorrichtung kann einem Parkbereich beziehungsweise einem Parkplatz zugeordnet sein, auf welcher das Fahrzeug zum Laden des elektrischen Energiespeichers beziehungsweise einer Batterie des Fahrzeugs abgestellt werden kann. Dabei kann das Anschlusselement des Ladekabels, welches beispielsweise als Stecker ausgebildet sein kann, mit dem Steckkontaktelement der Ladevorrichtung elektrisch verbunden werden. Das Steckkontaktelement der Ladevorrichtung kann beispielsweise als Buchse ausgebildet sein beziehungsweise eine Buchse aufweisen. Mit anderen Worten kann zum Laden des elektrischen Energiespeichers eine Steckverbindung zwischen den Stecker des Ladekabels und der Büchse der Ladevorrichtung bereitgestellt werden. Dem Steckkontaktelement kann ein Elektromagnet zugeordnet sein, welcher dazu dient, das Anschlusselement des Ladekabels zu dem Steckkontaktelement zu bewegen und/oder eine magnetische Verbindung zwischen dem Anschlusselement und dem Steckkontaktelement bereitzustellen. Zudem kann das Ladekabel an einem Unterboden des Fahrzeugs befestigt sein beziehungsweise von dem Unterboden des Fahrzeugs herabgelassen werden.
-
Auf dem Parkbereich können die Führungseinrichtungen der Ladevorrichtung angeordnet sein. Die jeweiligen Führungseinrichtungen können als Führungsschienen ausgebildet sein und dazu dienen, das Ladekabel beziehungsweise den Stecker oder das Anschlusselement des Ladekabels zu führen, wenn das Fahrzeug entlang der Parkrichtung bewegt wird. Dabei sind die Führungseinrichtungen so zueinander angeordnet, dass der Abstand zwischen den Führungseinrichtungen entlang der Parkrichtung geringer wird. Mit anderen Worten wird also sich verjüngende Führung bereitgestellt, welche beispielsweise trichterförmig ausgeführt sein kann. Durch die Führungseinrichtungen kann das Ladekabel beziehungsweise das Anschlusselement des Ladekabels zu dem Steckkontaktelement der Ladevorrichtung geführt werden. Im Anschluss daran kann dann ein automatischer Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers gestartet werden. Somit wird ein alternativer Mechanismus bereitgestellt, bei dem die Positionstoleranz für das Fahrzeug im Vergleich zu bekannten Technologien erhöht wird. Dadurch ist es für den Fahrer beziehungsweise Nutzer des Fahrzeugs nicht mehr erforderlich, dass sich dieser Gedanken über die Positionierung machen muss. Der Fahrer kann das Fahrzeug auf der Parkfläche parken, um den automatischen Ladevorgang zu starten.
-
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst einen elektrischen Energiespeicher und ein Ladekabel mit einem Anschlusselement. Dabei ist das Ladekabel in einem Bereich eines Unterbodens des Fahrzeugs angeordnet und das Ladekabel ist elastisch ausgebildet. Zudem umfasst das Fahrzeug eine Stelleinrichtung zum Bewegen des Ladekabels zwischen einer Verstaustellung und einer Ladestellung. Das Ladekabel kann also zum Durchführen des Ladevorgangs mittels der Stelleinrichtung von der Verstaustellung in die Ladestellung bewegt werden. Das Bewegen des Ladekabels erfolgt dabei insbesondere automatisch in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. Bei dem Verfahren wird ein Anschlusselement eines Ladekabels des Fahrzeugs mit einem Steckkontaktelement einer Ladevorrichtung elektrisch durch eine Steckverbindung verbunden. Dabei ist vorgesehen, dass das Anschlusselement mit zwei Führungseinrichtungen der Ladevorrichtung während einer Bewegung des Fahrzeugs entlang einer vorbestimmten Parkrichtung geführt wird, wobei die Führungseinrichtungen derart zueinander angeordnet sind, dass ein Abstand zwischen den Führungsschienen entlang der Parkrichtung abnimmt.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs sowie einer Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs; und
- 2 eine weitere schematischer Darstellung, welche die Ladevorrichtung sowie einen Teil des Fahrzeugs zeigt, wobei die Ladevorrichtung zwei Führungseinrichtungen aufweist.
-
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1 sowie eine Ladevorrichtung 2 in einer Draufsicht. Die Ladevorrichtung 2 dient zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 3 beziehungsweise einer Batterie des Fahrzeugs 1. Dabei ist die Ladevorrichtung 2 einem Parkbereich 4 beziehungsweise einem Parkplatz zugeordnet, auf welchem das Fahrzeug 1 abgestellt werden kann. Die Ladevorrichtung 2 kann zumindest teilweise unterhalb eines Bodens 5 des Parkbereichs 4 angeordnet sein. Die Ladevorrichtung 2 umfasst ein Steckkontaktelement 6, welches mit einem Ladekabel 7 des Fahrzeugs 1 durch eine Steckverbindung verbunden werden kann. Das Fahrzeug 1 wird entlang einer vorbestimmten Parkrichtung 8 auf dem Parkbereich 4 bewegt. Die Ladevorrichtung 2 umfasst zwei Führungseinrichtungen 9, welche in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind. Dabei sind die zwei Führungseinrichtungen 9 derart zueinander angeordnet, dass sich ein Abstand d zwischen den Führungseinrichtungen 9 entlang der Parkrichtung 9 verringert. Durch die Führungseinrichtungen 2 wird quasi eine sich verjüngende Führung bereitgestellt. In einem Bereich 10, an welchem sich die Führungseinrichtungen 9 berühren, ist das Steckkontaktelement 6 angeordnet.
-
2 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung einen Teil des Fahrzeugs 1 sowie die Ladevorrichtung 2. Hierbei sind die beiden Führungseinrichtungen 9 der Ladevorrichtung 2 zu erkennen, welche auf dem Boden 5 des Parkbereichs 4 angeordnet sind. Dabei weisen die jeweiligen Führungseinrichtungen 9 eine solche Höhe in Fahrzeughochrichtung z beziehungsweise senkrecht zum Boden 5 auf, dass die Führungseinrichtungen 9 von dem Fahrzeug 1 ohne Beschädigung des Fahrzeugs 1 überfahren werden können. Vorliegend sind die Führungseinrichtungen 9 derart ausgebildet, dass diese einen deutlichen Abstand zu einem Unterboden 11 des Fahrzeugs 1 aufweisen. Darüber hinaus sind die Führungseinrichtungen 9 derart zueinander angeordnet, dass der größte Abstand d zwischen den Führungselemente 9 geringer ist als ein Abstand zwischen den Rädern 12 des Fahrzeugs 1.
-
Wie in 2 zu erkennen ist, kann das Ladekabel 7 von dem Unterboden 11 des Fahrzeugs 1 herabgelassen werden. Das Ladekabel 7 umfasst ein Anschlusselement 13, welches als Stecker ausgebildet sein kann. Dieses Anschlusselement 13 kann mit dem Steckkontaktelement 6 der Ladevorrichtung 2 zum Laden des elektrischen Energiespeichers 3 verbunden werden. Zudem kann dem die Ladevorrichtung 2 beziehungsweise das Steckkontaktelement 6 einen Elektromagneten aufweisen, welcher dazu dient, magnetisch den Steckkontakt zwischen dem Anschlusselement 13 des Ladekabels 7 und dem Steckkontaktelement 6 herzustellen.
-
Zudem weisen die jeweiligen Führungseinrichtungen 9 einen Wandbereich 14 auf, welcher senkrecht zum Boden 5 des Parkbereichs 4 beziehungsweise zu der Fahrbahnoberfläche angeordnet ist. Der Wandbereich 14 beziehungsweise die Wand der jeweiligen Führungseinrichtungen 9 weist eine derartige Erstreckung in Fahrzeughochrichtung z auf, dass das herabgelassen Ladekabel 7 beziehungsweise das Anschlusselement 13 bei der Bewegung des Fahrzeugs 1 entlang der Parkrichtung 8 nicht über die Führungseinrichtungen 9 hinweg geleitet wird, sondern an den Führungseinrichtungen 9 entlang geführt werden. Wie in dem vorliegenden Beispiel gezeigt, können die Führungseinrichtungen 9 zudem einen Vorsprungsbereich 15 aufweisen, welcher im Wesentlichen senkrecht zu den Wandbereich 14 ausgerichtet ist. Dabei sind die Führungseinrichtungen 9 derart ausgestaltet beziehungsweise zueinander angeordnet, dass die Vorsprungsbereiche 15 einander zugewandt sind. Durch die Vorsprungsbereiche 15 kann die Führung des Ladekabel 7 beziehungsweise des Anschlusselements 13 verbessert werden.
-
Bei der Auffahrt des Fahrzeugs 1 auf dem Parkbereich 4 beziehungsweise den Parkplatz wird das Ladekabel 7 soweit herabgelassen, dass es gerade den Boden 5 berührt. Zum Herablassen des Ladekabel 7 weist das Fahrzeug 1 eine Stelleinrichtung 16 auf, mittels welcher das Ladekabel zwischen einer Verstaustellung und der vorliegend dargestellten Ladestellung bewegt werden kann. Das Herabgelassen des Ladekabels 7 kann manuell durch den Fahrer getriggert werden oder auf Basis eines Kommunikationsaufbaus zwischen dem Fahrzeug 1 und der Ladevorrichtung 2 erfolgen. Der Kommunikationsaufbau kann drahtlos, beispielsweise über WiFi, Bluetooth oder dergleichen erfolgen. Dabei kann es ferner vorgesehen sein, dass das Ladekabel 7 elastisch ausgeführt ist. Beispielsweise kann das Ladekabel 7 als Spiralkabel ausgeführt sein.
-
Fährt das Fahrzeug 1 nun weiter entlang der Parkrichtung 8, wird das herabgelassene Ladekabel 7 durch die sich entlang der Parkrichtung 8 hin verjüngenden Führungseinrichtungen 9 zu dem Steckkontaktelement 6 geführt. Sobald das Anschlusselement 13 des Ladekabels 7 das Steckkontaktelement 6 erreicht, wird ein Trigger ausgelöst beziehungsweise ein Signal ausgegeben, wodurch das Fahrzeug 1 an der Weiterfahrt gehindert wird. Beispielsweise kann durch das Signal eine Betätigung der Bremse und/oder das Einlegen einer Parkstufe ausgelöst werden. Ferner kann dem Fahrer eine Meldung ausgegeben werden, dass die Ladeposition erreicht ist. Dieser Trigger kann entweder über die Kommunikation mittels RFID zwischen dem Ladekabel 7 und Steckkontaktelement 6 erfolgen oder über einen mechanischen Taster, der vom dem Anschlusselement 7 des Ladekabels 7 an der vordersten Stelle der Verjüngung bei dem Steckkontaktelement 6 betätigt wird, ausgelöst werden. Ferner kann über diesen Trigger der Elektromagnet im Steckkontaktelement 6 aktiviert werden, sodass das Anschlusselement 13 des Ladekabels 7 in das Steckkontaktelement 6 hineingezogen wird und die Steckverbindung hergestellt wird. Außerdem kann der Fahrer eine Meldung darüber halten, dass der Ladevorgang gestartet wurde.
-
Beim Ausparken des Fahrzeugs 1 beziehungsweise nach dem Ende des Ladevorgangs kann die Steckverbindung über den Elektromagneten wieder gelöst werden und der Fahrer kann das Fahrzeug 1 von der Ladeposition wegbewegen. Nach etwa 1 m zurückgelegter Strecke kann das Ladekabel 7 wieder mittels der Stelleinrichtung 16 eingezogen und verstaut werden.
-
Hierdurch ist es nicht erforderlich, dass sich der Fahrer beziehungsweise der Kunde aufgrund der hohen Positioniertoleranz Gedanken über die Positionierung macht. Der Fahrer kann das Fahrzeug 1 einfach auf seinem Parkplatz beziehungsweise dem Parkbereich 4 parken, um den automatischen Ladevorgang zu starten. Ferner erhält das Fahrzeug 1 eine Information, wenn die Ladeposition erreicht ist. Zudem kann das Fahrzeug 1 im richtigen Moment für den Ladevorgang gestoppt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Ladevorrichtung
- 3
- elektrischer Energiespeicher
- 4
- Parkbereich
- 5
- Boden
- 6
- Steckkontaktelement
- 7
- Ladekabel
- 8
- Parkrichtung
- 9
- Führungseinrichtung
- 10
- Bereich
- 11
- Unterboden
- 12
- Rad
- 13
- Anschlusselement
- 14
- Wandelement
- 15
- Vorsprungselement
- 16
- Stelleinrichtung
- d
- Abstand
- z
- Fahrzeughochrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011121303 A1 [0003]
- DE 102016212890 A1 [0004]
