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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschließen eines Ladesystems, wie sie u.a. an einem e-Fahrzeug in Form von Personen- und Lastwagen heute üblicherweise vorgesehen ist, um eine Batterie in dem e-Fahrzeug zum Aufladen mit dem Ladesystem der betreffenden externen Ladestation zu verbinden.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass e-Fahrzeuge der vorstehend genannten Art aktuell noch deutlich häufiger geladen werden müssen, als mit Verbrennungskraftmaschinen angetriebene Fahrzeuge getankt werden müssen. Einer Vorrichtung zum Anschließen eines Ladesystems kommt im alltäglichen Gebrauch eines e-Fahrzeugs eine hohe Bedeutung zu, da eine zuverlässige Benutzung eines e-Fahrzeugs vor allem eine ausreichende Ladung der in dem e-Fahrzeug in der Regel fest verbauten wiederaufladbaren Batterien und damit auch ein entsprechend häufiges Anschließen des e-Fahrzeugs mittels einer Vorrichtung der genannten an ein bekanntes Ladesystem voraussetzt.
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Das Laden eines e-Fahrzeugs wird aktuell wie folgt vorbereitet: An dem betreffenden e-Fahrzeug wird eine Klappe geöffnet. Darunterliegend sind i.d.R. zwei Anschluss-Buchsen angeordnet, die ihrerseits noch durch eine gemeinsame Schutzkappe abgedeckt sein können. Diese Anschlussbuchsen sind einem jeweiligen Standard entsprechend ausgebildet und werden einem jeweiligen externen Ladesystem entsprechend ausgewählt und über besondere Elektroleitungen bzw. Ladekabel angeschlossen. Aufgrund der zum Laden der Batterien erforderlichen Spannungsebene und der über eine längere Zeit hinweg fließenden sehr hohen elektrischen Ströme weisen derartige Ladekabel bei thermischer Auslegung auf eine Erwärmung durch die beim Lade auftretenden ohmsche Verluste ein Gewicht ca. 1 kg pro Meter Länge auf. Übliche Kabellängen liegen bei 2 m bis 8 m oder sogar darüber hinaus. Da gerade mehrere verschiedene Standards von Anschlussbuchsen unterstützende Ladesysteme nicht über eigene, ortsfeste Anschlusskabel verfügen, muss mindestens ein entsprechendes Ladekabel in dem zu ladenden e-Fahrzeug selbst mitgeführt werden. Regelmäßig muss dann also ein mehrere Kilogramm schweres Ladekabel z.B. aus einem Kofferraum des zu ladenden e-Fahrzeugs geholt und in eine entsprechende Buchse am e-Fahrzeug sowie einem Ladesystem einer betreffenden Ladestation hineingesteckt werden. Nach dem Verbinden kann der Ladevorgang nach Abschluss u.a. einer Systemanmeldung zur nachfolgenden Zahlung starten.
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Die Länge derartiger Ladekabel als Zubehör eines e-Fahrzeugs liegt also bei 2 bis 8 m, mit Verlängerungskabelstücken können aber auch bis zu 40 m erreicht werden. Die Hochspannung von 400V und mehr sowie die während des Ladeprozesses fließenden hohen Ströme machen eine starke und sichere elektrische Isolierung sowie große Querschnittsflächen der Kupfer-Leitungen erforderlich, woraus sich ein entsprechendes hohes Eigengewicht dieser Ladekabel ergibt. Schon aus Platzgründen bleibt für solche Ladekabel nur ein Kofferraum in dem betreffenden e-Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine Vorrichtung zum Anschließen eines Ladesystems zu schaffen, durch die eine wesentliche Erleichterung bei zuverlässiger Handhabung erzielbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass in der Vorrichtung mindestens ein Ladekabel vorgesehen ist, das an dem e-Fahrzeug in einer jeweils erforderlichen Länge entnehmbar ist. Damit weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anschließen eines Ladesystems also mindestens ein Ladekabel auf, das mit dem e-Fahrzeug verbunden und in einer jeweils erforderlichen Länge aus dem e-Fahrzeug heraus entnehmbar bzw. ab- oder herausziehbar mitgeführt ist. Im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Stand der Technik ist es erfindungsgemäß damit nicht mehr notwendig, ein Ladekabel erst z.B. aus einem Kofferraum herauszuholen, ggf. durch Verlängerungsstücke auf eine erforderliche Gesamtlänge zu bringen und auch an dem betreffenden e-Fahrzeug anzuschließen sowie zusätzlich gegen unbefugtes Entfernen zu sichern. Das Ladekabel ist mit dem e-Fahrzeug fest verbunden und kann somit nicht während oder nach Abschluss eines Ladevorgangs als wertvolles Bauteil leicht und schnell gestohlen werden. Über diesen vorteilhaften Diebstahlschutz hinaus kann eine jeweilige Länge des Ladekabels in einer für den Fachmann offensichtlichen Weise leicht den jeweiligen örtlichen Erfordernissen eines Einsatzfalls angepasst werden, wie auch nachfolgend noch beispielhaft angegeben.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Demnach ist ein Ladekabel innerhalb des e-Fahrzeugs in einem aufgewickelten Zustand gespeichert. Bevorzugt wird eine Speicherung auf einer flachen Trommel unter Nutzung eines möglichst großen Biegeradius. Diese Art der Speicherung ist platzsparend und verhindert eine zu starke Verbiegung des Ladekabels, wie auch ein Verknoten innerhalb des e-Fahrzeugs. Beide Fehlerzustände können neben einer mechanischen Fehlfunktion bei einer Entnahme, wie auch einer Rückführung des Ladekabels in das e-Fahrzeug, aber auch zu elektrischen Isolationsdefekten mit entsprechender Gefährdung durch elektrischen Schlag und/oder Brand führen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist diese Trommel elektrisch angetrieben. Damit kann ein Ladekabel von Hand von der Trommel in einer jeweils erforderlichen Länge abgezogen werden, wobei ein Antrieb gemäß einer Weiterbildung vorteilhafterweise dazu ausgebildet ist, dass ein Aufwickeln nach dem Abschluss eines Ladevorgangs durch einen elektrischen Antrieb zumindest unterstützt wird, oder gar vollautomatisch vorgenommen wird. Eine Voraussetzung für das Aufwickeln des Ladekabels besteht aus Sicherheitsgründen aber darin, dass das Ladekabel aus dem Ladesystem der betreffenden Ladestation zuvor entnommen worden ist, bzw. ein an einem freien Ende des Ladekabels angeordneter Stecker aus einer entsprechenden Anschlussdose des Ladesystems der Ladestation heraus- bzw. abgezogen worden ist. Für das Aufwickeln ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass der Fahrer an dem abgesteckten Ladekabel nur kurz ziehen muss, damit das elektrisch unterstütze Aufwickeln des Ladekabels beginnt. Zum Abschluss ist der Ladestecker unterstützend zum elektrischen Aufwickeln langsam z.B. bis zu einer Einzugsmulde oder sonstigen Fixierung des Ladesteckers einer Endposition hin zu führen bzw. in einer entsprechenden Position von Hand zu halten.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Unterstützung eines Abziehens bzw. Abwickelns des Ladekabels von der betreffenden Trommel unter Verwendung einer entsprechenden Regelung des Antriebs mechanisch unterstützt. Damit wird insbesondere vermieden, dass ein Anwender das Ladekabel aus eigener Kraft von der Trommel abziehen muss, das Ladekabel ist in kontrollierter Weise und jeweils erforderlichen Länge aus dem e-Fahrzeug ausfahrbar. Zudem wird damit auch eine in dem Ladekabel auftretende mechanische Zugspannung sehr stark gesenkt, was ein Isolationsmaterial des Ladekabels schon und damit eine Lebensdauer des Ladekabels erhöht.
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Vorzugsweise sind die Kabel in der Mulde unter der Klappe in einer Art Findung-, Auffang- oder Führungstrichter geführt, in dem dann bei vollständig aufgewickelten bzw. eingezogenem Ladekabel ein entsprechender Stecker als Kopf an einem freien Ende des betreffenden Ladekabels gelagert und in der Lage fixiert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuerung der vorzugsweise zwei elektrisch angetriebenen Trommeln so ausgebildet, dass nach einem Öffnen der Klappe die jeweiligen Stecker beide ein Stück aus ihren Führungstrichtern in der Mulde herausgefahren werden, so dass ein jeweiliges Kabel an seinem Stecker noch leichter von Hand gegriffen und entnommen werden kann.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein Findung-, Auffang- oder Führungstrichter zum Führen des Ladekabels sowie zur fixierenden Aufnahme des zugehören Steckers an der Klappe angeordnet. Mit dem Öffnen der Klappe werden die jeweiligen Stecker damit für eine händische Entnahme schon quasi angereicht. Ein durch eine Position des jeweiligen Findung-, Auffang- oder Führungstrichters an der Klappe eingerichteter Abstand beeinflusst dann auch maßgeblich einen Mindestanstand des Ladekabels zu einer Außenhaut des e-Fahrzeugs. Hierdurch kann ein Berührungskontakt des Ladekabels mit der Außenhaut des e-Fahrzeugs sicher unterbunden werden, was eine erhöhte Sicherheit auch gegen Verschmutzung oder Beschädigungen der beteiligten Elemente bewirkt.
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In einer Weiterbildung ist ein Führungstrichter des betreffenden Ladekabels an der Klappe verschieblich angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, dass der Führungstrichter an der Klappe in deren geöffneter Endstellung zu einem freien Ende der Klappe hin verfahrbar ausgebildet ist. Hierdurch wird eine erleichterte und bequemere Entnahme eines der Stecker von Hand aus dem jeweiligen Führungstrichter heraus realisiert und zudem ein noch größerer Abstand der Stecker in dem jeweiligen Findungstrichter zu einer Fahrzeug-Außenhaut eingestellt.
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Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
- 1: in dreidimensionaler Ansicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Klappe an einem e-Fahrzeug unter Erweiterung um eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Anschließen eines Ladesystems in einer Ausgangssituation nach dem Öffnen der Klappe
- 2: eine Schnittdarstellung von 1 in einer Ebene A-A und
- 3: eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels analog der 2 in einer Ebene A'-A' einer Ansicht gemäß 1.
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Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Ohne Beschränkung der Erfindung wird nachfolgend nur ein Einsatz einer Vorrichtung zum Anschließen eines Ladesystems an einem e-Fahrzeug zur normalen Personentransport dargestellt und beschrieben. Es ist aber für den Fachmann offensichtlich, dass in gleicher Weise auch eine Anpassung auf autonome FlurförderFahrzeuge oder personengeführte Lastwagen etc. möglich ist.
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1 stellt eine aus dem Stand der Technik bekannte Klappe 1 mit darunterliegend in einer Mulde 2 an einem nicht weiter dargestellten e-Fahrzeug 3 angeordneten Ladebuchsen 4a, 4b in einer dreidimensionalen Ansicht dar. Diese bekannte Anordnung mit zwei Standard-Anschlussbuchsen 4a, 4b ist um eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum Anschließen eines Ladesystems erweitert worden. Dazu sind neben den zwei Anschlussbuchsen 4a, 4b durch die Vorrichtung 5 zusätzlich zwei Ladekabel 6a, 6b vorgesehen, von denen in der hier dargestellten Ausgangssituation nach dem Öffnen der Klappe 1 am e-Fahrzeug 3 im Wesentlichen nur die Stecker 7a, 7b zu sehen sind. Bei dem Stecker 7a handelt es sich um den männlichen „Typ 2“-Stecker, bei dem Stecker 7b um einen bekannten, sog. „SchuKo“-Stecker für ein 230V 50Hz Niederspannungsnetz, wie es in zentraleuropäischen Haushalten weit verbreitet vorgesehen ist. Ohne weitere Adapter kann ein so ausgerüstetes e-Fahrzeug 3 damit also zum Laden direkt in einer privaten Garage an ein 230V Hausnetz, wie auch an einem Ladesystem einer Ladestation bzw. einer öffentlich zugänglichen Ladesäule mit einem Typ 2-Steckersystem angeschlossen werden.
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Bei geschlossener Klappe 1 sind die Stecker 7a, 7b in der Mulde 2 unter der Klappe 1 jeweils in einer Art Findung-, Auffang- oder Führungstrichter 8a, 8b gelagert und in ihrer Lage fixiert. Insbesondere beim Einziehen eines der Ladekabel 6a, 6b dient der zugehörige Findung-, Auffang- oder Führungstrichter 8a, 8b einer schonenden Führung.
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In dem passiven Zustand bei geschlossener Klappe 1 sind die zugehören Ladekabel 6a, 6b innerhalb des e-Fahrzeugs 3 in nicht weiter dargestellter Weise in einem aufgewickelten Zustand gespeichert. Dazu ist für jedes der Ladekabel 6a, 6b eine flache Trommel vorgesehen, auf der ein Kabel aufgewickelt ist. Jede Trommel verfügt über einen elektrischen Antrieb.
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Hier werden also für zwei Ladekabel 6a, 6b dementsprechend zwei Trommeln voneinander unabhängig elektrisch angetrieben. Ein jeweiliger Antrieb ist derart ausgebildet, dass ein Aufwickeln des betreffenden Ladekabels 6a, 6b nach dem Abschluss eines Ladevorgangs und nach einem Lösen des betreffenden Steckers 7a, 7b aus einem Ladesystem einer betreffenden Ladestation mit angemessener Geschwindigkeit durchgeführt wird. Ein Schlagen des Ladekabels 6a, 6b wird damit sicher vermieden.
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Die Klappe 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über einen Schalter im Bereich eines Armaturenbretts des e-Fahrzeugs 3 zum elektrisch angetriebenen Öffnen betätigbar. In einer geöffneten Endstellung der Klappe 1 werden beide Stecker 7a, 7b ein Stück herausgefahren, wie in der Skizze von 2 durch einen Pfeil angedeutet, so dass ein jeweiliges Ladekabel 6a, 6b an seinem Stecker 7a, 7b von Hand entnommen werden kann. Zudem bemerkt eine Elektronik das händische Herausziehen und unterstützt das Abwickeln das Kabels aus dem Auto heraus, nach Beendigung des Aufladevorgangs wird das Kabel dann auch unter motorischer Unterstützung wieder eingeholt/im Auto aufgewickelt, so dass Handarbeit hier weitgehend entfällt. Ohne weiteren externen Eingriff wird bei vollständig aufgewickelten bzw. eingezogenem Ladekabel der entsprechende Stecker 7a, 7b in dem zugehörigen Findung-, Auffang- oder Führungstrichter 8a, 8b fixiert. Daraufhin wird die Klappe 1 zur Abdichtung und Sicherung der Mulde 2 gegen Umwelteinflüsse geschlossen. Intern wird damit ein Abschluss eines Ladevorgangs quittiert.
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In einer alternativen Ausführungsform ist je Ladekabel 6a, 6b an der Innenseite der Klappe 1 eine Führung mit Findungstrichter 8a, 8b angeordnet, wie in 3 in einem geschlossenen Zustand angedeutet. In dem jeweiligen Findungstrichter 8a, 8b ist der betreffende Stecker 7a, 7b bei aufgewickeltem Ladekabel 6a, 6b fixiert. Ein Radius R unterstützt im Bereich der Mulde 2 das Führen der Ladekabel 6a, 6b. Nach einem Öffnen der Klappe 1 werden die Stecker 7a, 7b ohne weitere Maßnahmen in ihren Findungstrichtern 8a, 8b an der Klappe 1 zur sicheren Entnahme angereicht. In der wieder durch eine Pfeil angedeuteten Art und Weise können die Stecker 7a, 7b durch leichten Vorschub der Ladekabel 6a, 6b auch ein Stück aus den Findungstrichtern 8a, 8b herausgeschoben und damit zur besseren Entnahme von Hand angereicht werden, wobei die Stecker 7a, 7b über die Findungstrichter 8a, 8b weiterhin in ihrer Lage ausreichend gesichert bleiben.
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Eine weitere Verbesserung und noch bequemere Entnahme wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch erreicht, dass die Findungstrichter 8a, 8b an der Klappe 1 verschieblich angeordnet sind, wie durch den Doppelpfeil V einer Verschiebelinie in 3 angedeutet. Der Führungstrichter 8a, 8b ist so an der Klappe 1 in deren geöffneter Endstellung zu einem freie Ende 9 der Klappe 1 hin verfahrbar ausgebildet, um eine erleichterte und bequemere Hand-Entnahme eines der Stecker 7a, 7b aus dem jeweiligen Führungstrichter 8a, 8b heraus zu realisieren. Auch wird nach Abschluss eines Ladevorgangs ein Einlegen des betreffenden Steckers 7a, 7b in den betreffenden Führungstrichter 8a, 8b erleichtert, was ein Schleifen des Steckers 7a, 7b über einen Boden nach Entfernen aus einem Ladesystem einer externen Ladestation verhindert. Auch werden eine übermäßige Biegebeanspruchung des Ladekabels 6a, 6b sowie eine Berührung des Ladekabels 6a, 6b mit einer Fahrzeug-Außenhaut beim automatischen Einziehen des Ladekabels 6a, 6b sicher verhindert.
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Zum Ansteuern das Aufwickeln des Ladekabels ist neben der Bedingung einer Beendigung des Ladevorgangs mit Entnahme des Ladesteckers aus der externen Ladestation vorgesehen, dass der Fahrer an dem abgesteckten Ladekabel nur kurz ziehen muss, damit das elektrisch unterstütze Aufwickeln des Ladekabels beginnt. Zum Abschluss ist der Ladestecker unterstützend von Hand zu dem elektrischen Aufwickeln langsam bis zur Führungstrichter 8a, 8b an der Mulde 2 hin zu führen bzw. in einer entsprechenden Position von Hand zu halten. Damit sind im Rahmen der Bedienung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von Hand nur sehr leichte, schnell, sicher und einfach durchzuführende Arbeiten zu verrichten. Neben einer hohen Benutzer-Bequemlichkeit wird durch die vorstehend beschriebenen Merkmale der Ausführungsbeispiele zugleich ein hoher Schutz vor Verschmutzung wie auch vor Beschädigung beschaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klappe
- 2
- Mulde
- 3
- e-Fahrzeug
- 4a
- Ladebuchse
- 4b
- Ladebuchse
- 5
- Vorrichtung
- 6a
- Ladekabel
- 6b
- Ladekabel
- 7a
- Stecker, Typ 2-Stecker
- 7b
- Stecker, SchuKo-Stecker
- 8a
- Findung-, Auffang- oder Führungstrichter für Ladekabel (6a) mit Stecker (7a)
- 8b
- Findung-, Auffang- oder Führungstrichter für Ladekabel (6b) mit Stecker (7b)
- 9
- freies Ende der Klappe (1)
- V
- Verschiebe-Linie
- R
- Radius im Bereich der Mulde (2)
