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Die Erfindung betrifft ein Ladesystem zum konduktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wobei das Ladesystem einen fahrzeugseitigen Ladeanschluss und eine Ladevorrichtung aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum konduktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 221 128 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs. In einem ersten Schritt wird ein Parameter einer ersten Ladekoppelungseinrichtung des Elektrofahrzeugs erfasst und in einem zweiten Schritt ein eines vorbestimmten Wirkungsgrades ermöglichten Abstand zwischen der ersten Ladekopplungseinrichtung des Elektrofahrzeugs und einer zweiten Ladekoppelungseinrichtung einer Ladesäulenvorrichtung basierend auf dem erfassten Parameter ermittelt und in einem weiteren Schritt wird die zweite Ladekoppelungseinrichtung an die erste Ladekoppelungseinrichtung bis zu dem ermittelten Abstand angenähert, um das Elektrofahrzeug aufzuladen.
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Die Druckschrift
DE 10 2011 082 092 A1 offenbart eine Ladevorrichtung zur automatisierten Herstellung und Trennung einer Ladeverbindung bei einem Plug-in-Fahrzeug, wobei die Ladevorrichtung das Plug-in-Fahrzeug, eine Ladeelektrik, eine Ladestation und ein Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers des Fahrzeugs über eine kabelgebundene Ladeverbindung umfasst. Die Ladeelektrik umfasst eine Buchse sowie das Ladekabel mit einem Stecker. Die Ladevorrichtung ist derart beschaffen, dass die Buchse einen Einführtrichter oder mehrere Einführtrichter aufweist, dass der Stecker einen Einführstift oder mehrere Einführstifte aufweist und die Ladeelektrik bei hergestellter Ladeverbindung austauschbar. Die Informationen können zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug bei nicht hergestellter Ladeverbindung ausgetauscht werden. Der Stecker und ein an den Stecker anschließender Verstärkungsabschnitt des Ladekabels sind durch einen von der Ladestation umfassten Führungsmechanismus in einer vorgegebenen Raumrichtung in Form einer Koppelbewegung über eine maximal vorgegebene Koppellänge bewegbar. Der Stecker und ein an den Stecker anschließender Verstärkungsabschnitt des Ladekabels sind durch einen von der Ladestation umfassten Führungsmechanismus entgegen der vorgegebenen Raumrichtung von einer Koppelbewegung über die Koppellänge bewegbar.
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Eine Herausforderung beim automatisierten konduktiven Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs ist die Herstellung eines Steckkontakts, damit eine Energieübertragung über eine Kabelverbindung stattfinden kann. Hierbei treten vor allem bei den Toleranzen in der Fahrzeugpositionierung sowie beim Vorgang des exakten Positionierens der beiden Stecker Probleme auf.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ladesystem und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchen ein konduktiver Ladevorgang eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs verbessert werden kann und dadurch effizienter durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Ladesystem und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Ladesystem zum konduktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs. Das Ladesystem umfasst einen fahrzeugseitigen Ladeanschluss und eine Ladevorrichtung, welche ein Ladekabel und einen Ladestecker aufweist. Das Ladesystem weist ebenfalls mehrere aufblasbare Stabelemente auf, welche in einem nicht aufgeblasenen Zustand in einer Verstaueinheit des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses positioniert sind. Ebenso weist das Ladesystem ein Gewebenetzgebilde auf, welches zwischen den aufblasbaren Stabelementen ausgebildet ist, und eine Kompressoreinheit des Ladesystems, mit welcher bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs die mehreren aufblasbaren Stabelemente aufblasbar sind, wobei die mehreren Stabelemente in einem aufgeblasenen Zustand aus dem Stauraum zumindest teilweise herausragen und dadurch das Gewebenetzgebilde aufgespannt sind. Dadurch kann insbesondere bei einem konduktiven Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs einfacher und effizienter durchgeführt werden. Insbesondere können die mehreren aufblasbaren Stabelemente jederzeit und auf einfachste Weise mithilfe der Kompressoreinheit aufgeblasen werden. Dadurch kann das Gewebenetzgebilde zwischen den mehreren aufgeblasenen Stabelementen aufgespannt werden, wodurch der Ladestecker der Ladevorrichtung in Richtung des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses bewegt beziehungsweise geführt werden kann. Dadurch kann ein automatisierter konduktiver Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs problemlos durchgeführt werden. Insbesondere kann die Ladevorrichtung an einer Decke beziehungsweise Gebäudedecke befestigt werden, sodass das Ladekabel und der darauf gesteckte Ladestecker oberhalb des darunter geparkten elektrisch betreibbaren Fahrzeugs herabgelassen werden kann.
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Durch das Anbringen der Ladevorrichtung oberhalb des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs kann insbesondere der bodenseitige Bereich um das elektrisch betreibbare Fahrzeug von herumstehenden Komponenten freigehalten werden. So kann der Bereich insbesondere für andere Komponenten verwendet werden. Insbesondere können dadurch mögliche Stolperstellen für einen Nutzer des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs reduziert werden. Das Ladekabel kann im ungenutzten Zustand oberhalb des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs in einer Aufrolleinheit verstaut werden. Beispielsweise kann der Nutzer das Ladekabel manuell von oben herab ziehen und den konduktiven Ladevorgang selbstständig durchführen.
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Insbesondere kann es sich bei dem Ladesystem um eine Ladeinfrastruktur handeln, mit welcher ein konduktiver Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs durchgeführt werden kann. Bei dem elektrischen Energiespeicher handelt es sich insbesondere um eine Fahrzeugbatterie oder um eine Traktionsbatterie. Der fahrzeugseitige Ladeanschluss kann beispielsweise als Stecker oder als Ladedose ausgebildet sein. Die Ladevorrichtung ist insbesondere an einer Gebäudedecke beziehungsweise an einer Vorrichtung angebracht, sodass das Ladekabel von oberhalb des geparkten elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach unten herabgelassen werden kann. Bei den aufblasbaren Stabelementen handelt es sich insbesondere um aufblasbare Streben, welche jeweils Hohlräume aufweisen. Die aufblasbaren Stabelemente sind insbesondere mit einem flexiblen Material ausgebildet, sodass sie im nicht aufgeblasenen Zustand in der Verstaueinheit platzsparend zusammengefaltet beziehungsweise verstaut werden können. Bei der Verstaueinheit handelt es sich insbesondere um einen Behälter, welcher am fahrzeugseitigen Ladeanschluss ausgebildet ist. Insbesondere kann die Verstaueinheit um den fahrzeugseitigen Ladeanschluss ausgebildet sein. Bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang kann insbesondere ein Ladedeckel der Verstaueinheit geöffnet werden, sodass die aufgeblasenen Stabelemente aus der Verstaueinheit herausbewegt werden können. Die aufblasbaren Stabelemente sind über ein Gewebenetzgebilde untereinander beziehungsweise miteinander verbunden, sodass die aufgeblasenen Stabelemente im aufgeblasenen Zustand mithilfe des aufgespannten Gewebenetzgebildes eine feste Wand bilden. Bei dem Gewerbenetzgebilde handelt es sich insbesondere um ein Maschennetz oder um einen festen Vorhang. Das Gewebenetzgebilde ist ebenso wie die aufblasbaren Stabelemente aus einem flexiblen Material ausgebildet. Der fahrzeugseitige Ladeanschluss beziehungsweise das Ladesystem weisen die Kompressoreinheit auf, welche beispielsweise ein Kompressor ist. Sobald ein konduktiver Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs bevorsteht, werden die mehreren aufblasbaren Stabelemente insbesondere mit Luft aufgeblasen. Dabei wird insbesondere die Verstaueinheit beziehungsweise der Ladedeckel der Verstaueinheit geöffnet, sodass die aufgeblasenen Stabelemente aus der Verstaueinheit zumindest teilweise, insbesondere komplett, herausragen.
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Beispielsweise ist der fahrzeugseitige Ladeanschluss vor einer A-Säule oder hinter der C-Säule des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs angebracht.
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Nach Beendigung des konduktiven Ladevorgangs werden mithilfe der Kompressoreinheit die aufblasbaren Stabelemente wieder leergepumpt, sodass sich die aufblasbaren Stabelemente und das Gewebenetzgebilde wieder in Richtung der Verstaueinheit bewegen und nach vollständiger Leerpumpung der aufblasbaren Stabelemente diese sich wieder in der Verstaueinheit platzieren.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum konduktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wobei ein Ladestecker einer Ladevorrichtung für einen konduktiven Ladevorgang gekoppelt wird. Mehrere aufblasbare Stabelemente werden in einem nicht aufgeblasenen Zustand in einer Verstaueinheit des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses positioniert und die mehreren aufblasbaren Stabelemente werden bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang aufgeblasen. Dabei bewegen sich die mehreren Stabelemente aus der Verstaueinheit während des Aufblasens und ein Gewebenetzgebilde, das zwischen den aufblasbaren Stabelementen ausgebildet ist, wird beim Bewegen der mehreren Stabelemente aus der Verstaueinheit aufgespannt. Dadurch kann insbesondere ein elektrisch betreibbares Fahrzeug mit einem verbesserten automatisierten konduktiven Ladevorgang geladen werden. Bei den aufblasbaren Stabelementen handelt es sich um aufblasbare Streben, welche einen Hohlraum beziehungsweise einen Hohlkanal aufweisen. Mithilfe einer Kompressoreinheit können die Stabelemente bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang automatisch aufgeblasen werden, sodass sich diese aus der Verstaueinheit herausbewegen, sodass die aufblasbaren Stabelemente zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus der Verstaueinheit herausragen und das Gewebenetzgebilde aufspannen, sodass sich ein zumindest grobmaschiges Netz um den fahrzeugseitigen Ladeanschluss bildet. Beispielsweise kann dadurch ein Führungstrichter gebildet werden, mit welchem ein herabgelassenes Ladekabel und ein daran befestigter Ladestecker in Richtung des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses von einer an einer Decke befindlichen Ladevorrichtung herabgelassen werden kann. Mithilfe des Führungstrichters kann der herabgelassene Ladestecker in Richtung des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses bewegt werden und dadurch auf einfachere Weise der Steckkontakt zwischen dem fahrzeugseitigen Ladeanschluss und dem Ladestecker gebildet werden. Beim Beenden des konduktiven Ladevorgangs kann die Luft aus den aufblasbaren Stabelementen wieder abgepumpt beziehungsweise heraus abgesaugt werden, sodass sich die Stabelemente und das Gewebenetzgebilde wieder in die Verstaueinheit nach unten zusammenfalten und dorthin wieder platziert werden können.
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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.
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Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ladesystems und eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs;
- 2 eine beispielhafte Darstellung des Ladesystems von 1 während eines konduktiven Ladevorgangs; und
- 3 eine beispielhafte Darstellung des Ladesystems von 2 nach einem durchgeführten konduktiven Ladevorgang.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt ein Ladesystem 1 zum konduktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers 2 eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 3. Bei dem Ladesystem 1 handelt es sich insbesondere um eine konduktive Ladevorrichtung. Mithilfe des Ladesystems 1 kann insbesondere der elektrische Energiespeicher 2 des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 3 geladen werden. Bei dem elektrischen Energiespeicher 2 handelt es sich beispielsweise um eine Fahrzeugbatterie oder um eine Traktionsbatterie des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 3. Das elektrisch betreibbare Fahrzeug 3 weist einen fahrzeugseitigen Ladeanschluss 4 auf, welcher beispielsweise als Ladedose ausgebildet ist. Der fahrzeugseitige Ladeanschluss 4 kann sich beispielsweise vor einer A-Säule oder hinter einer C-Säule des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 3 befinden.
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Für einen bevorstehenden konduktiven Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 3 wird das elektrisch betreibbare Fahrzeug 3 an einer Parkposition positioniert. Insbesondere wird das elektrisch betreibbare Fahrzeug 3 unterhalb einer Ladevorrichtung 5 platziert. Die Ladevorrichtung 5 kann insbesondere an einer Gebäudedecke 6 befestigt werden. Die Gebäudedecke 6 kann beispielsweise Teil eines Unterstandes oder einer Garage sein. Das Ladesystem 1 und insbesondere der fahrzeugseitige Ladeanschluss 4 weisen eine Verstaueinheit 7 auf, welche insbesondere unterhalb des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses 4 ausgebildet ist. Der fahrzeugseitige Ladeanschluss 4 wird bei einem nicht durchzuführenden konduktiven Ladevorgang durch einen Ladedeckel 8 geschlossen gehalten. Bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang wird der Ladedeckel 8 geöffnet. Bei dem Ladedeckel 8 handelt es sich insbesondere um einen Ladedosendeckel.
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Die 2 zeigt das Ladesystem 1 bei einem bevorstehenden konduktiven Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 3. Das Ladesystem 1 umfasst mehrere aufblasbare Stabelemente 9, welche in einem nicht aufgeblasenen Zustand in der Verstaueinheit 4 platzsparend positioniert beziehungsweise platziert werden. Insbesondere sind die aufblasbaren Stabelemente 9 als flexible aufblasbare Streben ausgebildet, welche Lufträume aufweisen. Im nicht aufgeblasenen Zustand befinden sich die aufblasbaren Stabelemente 9 zusammengefaltet in der Verstaueinheit 7 des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses 4. Sobald das elektrisch betreibbare Fahrzeug 3 unterhalb der Ladevorrichtung 5 platziert ist, wird insbesondere der Ladedeckel 8 geöffnet und die aufblasbaren Stabelemente 9 werden mithilfe einer Kompressoreinheit 10 des Ladesystems 1 aufgeblasen. Bei der Kompressoreinheit 10 handelt es sich insbesondere um einen Kompressor oder um eine Luftpumpe. Sobald die aufblasbaren Stabelemente 9 mithilfe des Kompressors 10 insbesondere mit Druckluft beaufschlagt werden, richten sich die einzelnen Stabelemente 9 senkrecht beziehungsweise leicht geschrägt aus der Verstaueinheit 7 nach oben heraus. Dabei sind die aufgeblasenen Stabelemente 9 insbesondere teilweise beziehungsweise vollständig aus der Verstaueinheit 7 herausgeragt. Die aufblasbaren Stabelemente 9 sind mit einem Gewebenetzgebilde 11 miteinander verbunden. Bei dem Gewebenetzgebilde 11 handelt es sich beispielsweise um einen flexiblen Vorhang oder um ein Maschennetz. Sobald die Stabelemente 9 aufgeblasen sind, wird das Gewebenetzgebilde 11 aufgespannt, sodass sich eine aufgespannte Wand um den fahrzeugseitigen Ladeanschluss 4 bildet.
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Für den konduktiven Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 wird ein Ladekabel 12 und ein am Ladekabel 12 befestigter Ladestecker 13 von der Ladevorrichtung 5 in Richtung des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses 4 herabgelassen. Mithilfe der aufgeblasenen Stabelemente 9 und dem dadurch aufgespannten Gewebenetzgebilde 11 wird ein Führungstrichter gebildet, mit welchem der Ladestecker 13 in Richtung des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses 4 geführt werden kann. Insbesondere wird der Ladestecker 13 mithilfe seiner Gewichtskraft beziehungsweise der Gravitationskraft automatisch innerhalb des Führungstrichters in Richtung des Ladeanschlusses 4 bewegt.
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Der Ladestecker 13 und/oder der fahrzeugseitige Ladeanschluss 4 sind mit einem elektromagnetischen System ausgestattet, wodurch ein automatischer Steckkontakt des Ladesteckers 13 mit dem fahrzeugseitigen Ladeanschluss 4 hergestellt werden kann. Dadurch kann der elektrische Energiespeicher 2 automatisch geladen werden.
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Beispielsweise weist die Ladevorrichtung 5 eine Steuerungseinheit 14 auf, mit welcher das Ladekabel 12 automatisch aufgerollt oder abgerollt werden kann. Insbesondere kann mithilfe der Steuerungseinheit 14 das Ladekabel 12 automatisch nach unten abgerollt werden, wenn der fahrzeugseitige Ladeanschluss 4 des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 3 unterhalb der Ladevorrichtung 5 positioniert ist. Dadurch kann der konduktive Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 automatisch durchgeführt werden.
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Insbesondere ist der gebildete Führungstrichter, welcher mit den aufgeblasenen Stabelementen 9 und dem aufgespannten Gewebenetzgebilde 11 gebildet ist, konzentrisch um den fahrzeugseitigen Ladeanschluss 4 angeordnet, sodass der fahrzeugseitige Ladeanschluss 4 von dem Führungstrichter vollständig umschlossen wird. Dadurch kann erreicht werden, dass der herabgelassene Ladestecker 13 in den Führungstrichter hineinbewegt wird, sodass der Ladestecker 13 mit dem fahrzeugseitigen Ladeanschluss 4 gekoppelt werden kann.
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Die 3 zeigt eine Darstellung des Ladesystems 1, sobald der konduktive Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 2 beendet worden ist. Sobald der elektrische Energiespeicher 2 geladen worden ist, werden mithilfe der Kompressoreinheit 10 die aufblasbaren Stabelemente 9 wieder leergepumpt, sodass diese sich wieder nach unten zusammengefaltet in Richtung der Verstaueinheit 7 bewegen. Ebenso kann die Luft aus den aufgeblasenen Stabelementen 9 mithilfe von Ventilen entweichen. Nachdem die aufgeblasenen Stabelemente 9 wieder in der Verstaueinheit 7 positioniert sind und ebenso dadurch das Gewebenetzgebilde 11 in der Verstaueinheit 7 verstaut ist, wird mithilfe des elektromagnetischen Systems der durchgeführte Steckkontakt des Ladesteckers 13 mit dem fahrzeugseitigen Ladeanschluss 4 wieder gelöst. Anschließend wird mithilfe der Steuerungseinheit 14 beziehungsweise der Ladevorrichtung 5 das Ladekabel 12 automatisch wieder aufgerollt. Sobald der Ladestecker 13 von dem fahrzeugseitigen Ladeanschluss 4 wieder entkoppelt ist, wird der Ladedeckel 8 wieder geschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladesystem
- 2
- elektrisch Energiespeicher
- 3
- elektrisch betreibbares Fahrzeug
- 4
- Fahrzeugseitiger Ladeanschluss
- 5
- Ladevorrichtung
- 6
- Gebäudedecke
- 7
- Verstaueinheit
- 8
- Ladedeckel
- 9
- aufblasbare Stabelemente
- 10
- Kompressoreinheit
- 11
- Gewebenetzgebilde
- 12
- Ladekabel
- 13
- Ladestecker
- 14
- Steuerungseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012221128 A1 [0002]
- DE 102011082092 A1 [0003]
