DE102019209961A1 - Ladekabel für ein elektrofahrzeug, elektrofahrzeug und verfahren zum laden eines elektrofahrzeugs - Google Patents

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Stefan Hoffmann
Frank Wolf
Manfredo AGRESTI
Johannes Heichel
Humayun Yousofzy
Uwe Meinz
Balaji Sevanan Kari
Marco Favilli
Ingmar Langer
Eduardo Rates Garcia
Dennis Fleischmann
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Kia Motors Corp
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Abstract

Ein Ladekabelsystem für ein Elektrofahrzeug umfasst eine Ladekabelgruppe mit einem elektrischen Kabel und einer an ein erstes Ende des elektrischen Kabels gekoppelten Verbindervorrichtung, welche ein Verbindergehäuse und eine in dem Verbindergehäuse angeordnete erste elektrische Kontaktanordnung aufweist, eine Kabellagereinrichtung zum Lagern des elektrischen Kabels und eine Aufnahmevorrichtung mit einem Aufnahmegehäuse, welches eine erste Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Verbindervorrichtung und einen benachbart zu der ersten Aufnahmeöffnung angeordneten Buchsenabschnitt zur Aufnahme eines DC-Steckerabschnitts eines Ladesteckers aufweist, wobei die erste Aufnahmeöffnung einen korrespondierend zu einer äußeren Kontaktfläche des Verbindergehäuses ausgebildeten Querschnitt definiert, wobei die Verbindervorrichtung in einer Verstauposition, in welcher das Verbindergehäuse in der ersten Aufnahmeöffnung aufgenommen ist, und in einer gelösten Position, in welcher die Verbindervorrichtung die erste Aufnahmeöffnung freigibt, positionierbar ist, wobei der Buchsenabschnitt eine zweite Aufnahmeöffnung definiert, in welcher eine zweite elektrische Kontaktanordnung angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladekabelsystem für ein Elektrofahrzeug, ein Elektrofahrzeug und Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen.
  • Hintergrund
  • Elektrofahrzeuge wie Elektroautos weisen einen elektrischen Motor auf, welcher durch eine wiederaufladbare elektrische Energiespeichervorrichtung, wie eine wiederaufladbare Batterie, versorgt wird. Typischerweise werden Ladekabel zum Laden der Batterie des Fahrzeugs verwendet, wobei ein an einem Ende des Ladekabels vorgesehener Verbinder mit einer externen, bordunabhängigen elektrischen Energiequelle verbunden wird.
  • Das Ladekabel kann beispielsweise in der Kabine des Fahrzeugs aufbewahrt werden, zum Beispiel im Kofferraum. Zum ordentlichen aufbewahren des Kabels in der Kabine offenbart die US 2013/0020984 A1 eine Tragetasche für das Ladekabel, welche lösbar an einer in der Kabine vorgesehenen Montagehalterung angebracht werden kann.
  • Die WO 2014/20926 A1 beschreibt eine Kabeltrommel zum Lagern eines in einer bordunabhängigen Ladestation vorgesehenen Ladekabels. Die US 6 725 986 B2 beschreibt einen automatischen Kabelaufroller für einen Staubsauger.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist eine der Ideen der vorliegenden Erfindung, verbesserte Lösungen zur Aufbewahrung und zur Handhabung von Ladekabeln von Elektrofahrzeugen zu finden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladekabelsystem gemäß Anspruch 1, ein Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 12, ein Verfahren zum Laden gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren zum Laden gemäß Anspruch 14.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche und der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Ladekabelsystem für ein Elektrofahrzeug vorgesehen. Das System umfasst eine Ladekabelgruppe mit einem elektrischen Kabel und einer an ein erstes Ende des elektrischen Kabels gekoppelten Verbindervorrichtung, welche ein Verbindergehäuse und eine in dem Verbindergehäuse angeordnete erste elektrische Kontaktanordnung aufweist. Das elektrische Kabel kann zwei oder mehr Leiter aufweisen, welche in einem Isolationsmantel untergebracht sind. Die Leiter sind mit den elektrischen Kontaktstrukturen oder -terminals, z.B. Kontaktpins, der ersten Kontaktanordnung elektrisch Verbunden. Das Verbindergehäuse stellt eine Montagestruktur für die elektrische Kontaktanordnung bereit, erstreckt sich in einer Längsrichtung und definiert einen Innenraum zur Unterbringung der ersten elektrischen Kontaktstruktur. Die Kontaktstrukturen der ersten elektrischen Kontaktstruktur können gemäß IEC 62196 angeordnet sein, z.B. in einer sogenannten Typ 1 oder Typ 2 Anordnung. Alternativ können die Kontaktstrukturen der ersten elektrischen Kontaktanordnung gemäß dem chinesischen Standard GB/T 20234.2 angeordnet sein.
  • Das System weist ferner eine Kabellagereinrichtung zum Lagern des elektrischen Kabels auf, wobei das elektrische Kabel an die Kabellagereinrichtung gekoppelt ist. Zum Beispiel kann die Kabellagereinrichtung eine Kabeltrommel oder eine andere Aufnahme aufweisen, welche es erlaubt, zumindest einen Abschnitt der Länge des elektrischen Kabels zu Lagern und zumindest einen Abschnitt der Länge des elektrischen Kabels herauszuziehen. Optional kann die Kabellagereinrichtung einen Aufrollmechanismus zum automatischen Zurückziehen des elektrischen Kabels aufweisen.
  • Das System weist eine Aufnahmevorrichtung mit einem Aufnahmegehäuse auf. Das Aufnahmegehäuse weist eine erste Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Verbindervorrichtung und einen benachbart zu der ersten Aufnahmeöffnung angeordneten Buchsenabschnitt zur Aufnahme eines DC-Steckerabschnitts eines Ladesteckers auf. Die erste Aufnahmeöffnung definiert einen korrespondierend zu einer äußeren Kontaktfläche des Verbindergehäuses ausgebildeten Querschnitt, wobei die Verbindervorrichtung in einer Verstauposition positionierbar, in welcher das Verbindergehäuse in der ersten Aufnahmeöffnung aufgenommen ist. Die Verbindervorrichtung ist ferner in einer gelösten Position positionierbar, in welcher die Verbindervorrichtung die erste Aufnahmeöffnung freigibt. Der Buchsenabschnitt definiert eine zweite Aufnahmeöffnung, in welcher eine zweite elektrische Kontaktanordnung angeordnet ist.
  • Die erste Aufnahmeöffnung ist durch eine innere Oberfläche des Aufnahmegehäuses definiert, wobei erste Aufnahmeöffnung sich in einer Aufnahmelängsrichtung erstreckt und eine Querschnittsform definiert, z.B. in Form eines Kreissegments. Die Querschnittsform entspricht einer Querschnittsform, die durch eine äußere Kontaktfläche des Verbindergehäuses definiert ist, wobei die äußere Kontaktfläche einen Teil der äußeren Oberfläche des Verbindergehäuses bildet. Damit kann das Verbindergehäuse in die erste Aufnahmeöffnung in eine Verstauposition eingeführt werden, in welcher die äußere Kontaktfläche in Kontakt mit der inneren Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung ist.
  • Der Buchsenabschnitt des Aufnahmegehäuses ist in Bezug auf eine sich quer zu der Aufnahmelängsrichtung erstreckende Aufnahmeradialrichtung benachbart zu der ersten Aufnahmeöffnung ausgebildet. Der Buchsenabschnitt weist eine zweite Aufnahmeöffnung auf. Die zweite elektrische Kontaktanordnung weist elektrische Kontaktstrukturen oder -terminals, z.B. Kontaktpins, auf, welche in der zweiten Aufnahmeöffnung angeordnet sind. Die Kontaktstrukturen der zweiten elektrischen Kontaktanordnung können insbesondere gemäß IEC 62196 angeordnet sein, um eine DC-Verbindung eines sogenannten Combo-2 Steckers zu bilden. Alternativ können die Kontaktstrukturen der zweiten elektrischen Kontaktanordnung gemäß dem chinesischen Standard angeordnet GB/T 20234.3 sein.
  • Eine der Erfindung zugrundeliegenden Ideen ist es, eine mit einem elektrischen Kabel verbundene Verbindervorrichtung bereitzustellen, welche in einem Aufnahmegehäuse verstaut und aus diesem herausgezogen werden kann, während ein Buchsenabschnitt, welcher eine elektrische Steckdose für einen DC-Stecker bildet, ortsfest, z.B. einstückig mit dem Aufnahmegehäuse ausgebildet ist. Insbesondere weist das Aufnahmegehäuse eine erste Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen und Halten der Verbindervorrichtung in deren Verstauposition auf. Zum Laden einer elektrischen Energiespeichervorrichtung eines Fahrzeugs mit einem ersten Ladeprogramm, z.B. mit einem Wechselstrom kann die Verbindervorrichtung zusammen mit einem Abschnitt des elektrischen Kabels aus der ersten Aufnahmeöffnung herausgezogen und mit einer Ladestation verbunden werden. Durch Herausziehen der Verbindervorrichtung aus der ersten Aufnahmeöffnung gibt die Verbindervorrichtung die erste Aufnahmeöffnung frei und wird somit in seine losgelöste Position bewegt. Zum Laden der elektrischen Energiespeichervorrichtung mit einem zweiten Ladeprogramm, z.B. mit einem Gleichstrom, wird ein entsprechendes Ladekabel mit der zweiten elektrischen Kontaktanordnung verbunden, indem ein entsprechender Stecker zumindest in die mit dem Aufnahmegehäuse ausgebildete zweite Aufnahmeöffnung eingeführt wird.
  • Es ist einer der Vorteile der Erfindung, dass ein Benutzer die Verbindervorrichtung und das Kabel aus dem Aufnahmegehäuse herausziehen kann. Da das elektrische Kable mit seinem zweiten Ende mit einem Anschluss der Kabellagervorrichtung elektrisch verbunden sein kann, muss nur die elektrische Verbindung zu der Ladestation manuell durch den Benutzer hergestellt werden. Dies erleichtert die Handhabung der Ladekabelgruppe.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Verbindervorrichtung separat von dem Buchsenabschnitt aus der ersten Aufnahmeöffnung herausgenommen werden kann. Dadurch kann eine sehr kompakte Verbindervorrichtung realisiert werden, während das System trotzdem volle Flexibilität hinsichtlich DC (Gleichstrom)- oder AC (Wechselstrom)-Ladeprogrammen bietet, da die zweite Aufnahmeöffnung des Buchsenabschnitts dazu eingerichtet ist, einen DC-Stecker aufzunehmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Systems erstreckt sich das elektrische Kabel in der gelösten Position der Verbindervorrichtung durch die erste Aufnahmeöffnung hindurch und steht vorzugsweise um eine Länge von mehr als 0,3 Meter von dem Aufnahmegehäuse vor. Optional steht das Kabel um eine Länge von kleiner oder gleich 10 Meter von dem Aufnahmegehäuse vor.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Systems kann das Verbindergehäuse der Verbindervorrichtung einen Hülsenabschnitt mit einer äußeren Umfangsfläche, welche gemeinsam mit einer inneren Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung des Aufnahmegehäuses einen umfänglichen Buchsenspalt definiert, wenn die Verbindervorrichtung in der Verstauposition angeordnet ist, und einen an einem axialen Ende des Hülsenabschnitts angeordneten Passabschnitt aufweisen, welcher von der äußeren Umfangsfläche des Hülsenabschnitts vorsteht und die äußere Kontaktfläche des Verbindergehäuses zumindest teilweise ausbildet. Der Hülsenabschnitt kann sich von einem in Bezug auf die Längsrichtung ersten Ende des Verbindergehäuses erstrecken. Der Passanschnitt steht radial von der äußeren Umfangsfläche des Hülsenabschnitts ab und ist vorzugsweise kontinuierlich um den gesamten Umfang des Hülsenabschnitts herum ausgebildet. Der Passanschnitt ist beabstandet zu dem ersten Ende des Verbindergehäuses angeordnet. In der Verstauposition der Verbindervorrichtung ist eine Umfangsfläche des Passabschnitts in Kontakt mit bzw. liegt an der inneren Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung an, wobei die äußere Umfangsfläche des Hülsenabschnitts beabstandet zu der inneren Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung angeordnet ist, so dass ein Buchsenspalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Hülsenabschnitts und der ersten Aufnahmeöffnung ausgebildet ist.
  • Damit kann, wenn die Verbindervorrichtung in ihrer Verstauposition positioniert ist, ein externer Ladestecker in den Buchsenabschnitt eingeführt werden. Dadurch wird die Flexibilität des Systems weiter erhöht, da die Verbindervorrichtung einerseits in eine Buchse einer externen Ladestation eingesteckt werden kann und andererseits ein Stecker einer externen Ladestation in dem Buchsenabschnitt aufgenommen werden kann. Insbesondere können die innere Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung, die äußere Oberfläche des Hülsenabschnitts des Verbindergehäuses und die innere Oberfläche der zweiten Aufnahmeöffnung des Buchsenabschnitts des Aufnahmegehäuses derart ausgebildet sein, dass diese einen Typ 1 oder einen Typ 2 Combo Eingang zur Aufnahme eines sogenannten Combo 1 oder Combo 2 Ladesteckers eines kombinierten Ladesystems (CCS) gemäß IEC 62196 definieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Aufnahmevorrichtung eine Spannvorrichtung aufweisen, welche durch einen Anschlag des Aufnahmegehäuses abgestützt ist und die Verbindervorrichtung in eine Richtung aus der ersten Aufnahmeöffnung heraus vorspannt, wenn die Verbindervorrichtung in der Verstauposition angeordnet ist. Zum Beispiel kann die Spannvorrichtung eine Feder aufweisen, zum Beispiel eine Schraubenfeder, welche mit einem ersten Ende gegen einen an dem Aufnahmegehäuse ausgebildeten Anschlag anliegt und mit einem zweiten Ende an einem an dem Verbindergehäuse der Verbindervorrichtung ausgebildeten Anschlag anliegt. Die Spannvorrichtung kann zum Beispiel auch als eine Spann-Teleskopvorrichtung ausgebildet sein. Die Teleskopvorrichtung kann einen Zylinder und einen Kolben aufweisen, welcher in dem Zylinder geführt und in eine herausgefahrene Position relativ zu dem Zylinder vorgespannt ist, zum Beispiel durch eine Feder oder durch ein in dem Zylinder enthaltenes Gas. Die Spannvorrichtung bietet den Vorteil, dass sie den Benutzer beim Herausziehen der Verbindervorrichtung aus der ersten Aufnahmeöffnung unterstützt. Dadurch wird die Handhabung des Systems weiter vereinfacht.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das System zusätzlich einen Verriegelungsmechanismus aufweisen. Der Verriegelungsmechanismus umfasst einen Verriegelungsstift, welcher in einer Verriegelungsausnehmung des Aufnahmegehäuses zwischen einer Verriegelungsposition, in welcher der Verriegelungsstift in die erste Aufnahmeöffnung hineinragt, so dass der Verriegelungsstift mit einer an dem Verbindergehäuse ausgebildeten Verriegelungsstruktur in Eingriff bringbar ist, wenn die Verbindervorrichtung in der Verstauposition angeordnet ist, und einer zurückgezogenen Position geführt ist, einen an den Verriegelungsstift gekoppelten Aktuator zum Bewegen des Verriegelungsstifts zwischen der Verriegelungsposition und der zurückgezogenen Position und einen mit dem Aktuator verbundenen Auslöser zum Aktivieren des Aktuators.
  • Die Verriegelungs- oder Führungsausnehmung erstreckt sich entlang der Aufnahmeradialrichtung, so dass der Führungsstift entlang dieser radialen Richtung geführt werden kann. In der Verriegelungsposition steht der Verriegelungsstift von der inneren Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung des Aufnahmegehäuses vor. In der zurückgezogenen Position kann der Verriegelungsstift bündig mit der inneren Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung angeordnet sein und erlaubt allgemein eine Bewegung der Verbindervorrichtung in der ersten Aufnahmeöffnung entlang der Aufnahmelängsrichtung. Die Verriegelungsstruktur der Verbindervorrichtung kann als eine in der äußeren Oberfläche des Verbindergehäuses ausgebildete Ausnehmung realisiert sein, in welche der Verriegelungsstift ein fühlbar ist, wenn die Verbindervorrichtung in der Verstauposition in der ersten Aufnahmeöffnung angeordnet ist.
  • Der aktueller ist mechanisch an den Verriegelungsstift gekoppelt und dazu eingerichtet, den Verriegelungsstift zwischen der Verriegelungsposition und der zurückgezogenen Position zu bewegen. Der Auslöser ist funktional an den Faktor gekoppelt und dazu eingerichtet, nach Aktivierung den Aktuator dazu zu veranlassen, den Verriegelungsstift zu bewegen. Der Auslöser dient als eine Benutzerschnittstelle zur Deaktivierung des Verriegelungsmechanismus. Der Verriegelungsmechanismus verriegelt die Verbindervorrichtung in der Verstauposition, wobei die Verbindervorrichtung entwickelt werden kann, um ein Herausziehen der Verbindervorrichtung aus der ersten Aufnahmeöffnung zu erlauben. Das Herausziehen kann zusätzlich durch die optionale Spannvorrichtung unterstützt werden. Dadurch wird einerseits die Handhabung des Systems weiter verbessert. Andererseits wird die Sicherheit des Systems verbessert, da der Verriegelungsmechanismus das Risiko reduziert, dass die Verbindervorrichtung versehentlich aus der ersten Aufnahmeöffnung heraus bewegt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Systems kann der Aktuator des Verriegelungsmechanismus durch einen Bowdenzug ausgebildet sein, welcher mit einem ersten Ende mit dem Verriegelungsstift verbunden ist, wobei der Auslöser durch einen an einem zweiten Ende des Bowdenzugs angebrachten Griff ausgebildet ist. Ein Bowdenzug weist allgemein einen Zugdraht und einen den Zugdraht umgebenden Mantel auf. Der Zugdraht ist mit dem Verriegelungsstift und mit dem Griff verbunden. Der Mantel ist mit einem Ende mit dem Aufnahmegehäuse und mit einem entgegengesetzten Ende mit einem Rahmen Abschnitt verbunden, welcher in Bezug auf das Aufnahmegehäuse ortsfest angeordnet ist und optional einstückig mit dem Aufnahmegehäuse ausgebildet sein kann. Ein Bowdenzug bietet vorteilhaft einen sehr einfachen und verlässlichen Aktuatormechanismus.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Auslöser durch einen bewegbaren Aktivator gebildet sein, zum Beispiel durch einen Druckknopf, und der Aktuator kann durch mechanischen Getriebemechanismus gebildet sein, zum Beispiel durch einen Stangentrieb oder einen Kurbeltrieb, wobei der Getriebemechanismus mechanisch mit dem bewegbaren Aktivator und dem Verriegelungsstift verbunden und dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Aktivators in eine Bewegung des Verriegelungsstifts umzuwandeln. Gemäß diesem Konzept ist der Aktuator als eine Getriebeeinheit ausgebildet, welche eine Bewegung des Auslösers mechanisch in eine Bewegung des Verriegelungsstifts umwandelt. Dadurch wird ein weiterer effizienter und zuverlässiger Betätigungsmechanismus bereitgestellt.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Aktuator durch einen elektrischen Antriebsmotor ausgebildet sein, insbesondere durch einen Linearmotor, und der Auslöser kann durch einen elektrischen Schalter ausgebildet sein, der dazu eingerichtet ist, den elektrischen Antriebsmotor mit einer elektrischen Spannungsquelle zu verbinden. Das heißt, der elektrische Antriebsmotor bewegt den Verriegelungsstift zwischen seiner Verriegelung Position und seiner zurückgezogenen Position, wobei der Motor durch schließen eines den Auslöser bildenden Schalters aktiviert werden kann. Dadurch wird ein weiterer zuverlässiger und einfach bedienbarer Betätigungsmechanismus bereitgestellt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Aufnahmevorrichtung einen Arretierstift aufweisen, welcher zwischen einer Arretierposition, in welcher der Arretierstift mit dem in seiner Verriegelungsposition angeordneten Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus in Eingriff steht, und einer zurückgezogenen Position bewegbar ist, in welcher der Arretierstift von dem Verriegelungsstift des Verriegelungsmechanismus zurückgezogen ist, wobei der Arretierstift einen in den Buchsenspalt hineinragenden Klinkenabschnitt aufweist, so dass der Arretierstift durch Einführen eines Ladesteckers in den Buchsenspalt in die Arretierposition bewegbar ist. Der Arretierstift kann durch eine Führungsstruktur des Aufnahmegehäuses, zum Beispiel eine Ausnehmung oder eine Nut, entlang der Aufnahmelängsrichtung geführt sein. Der Arretierstift weist eine Klinke auf, die seitlich von einem Stiftkörper des Arretierstifts vorsteht. Ein vorderes Ende des Stiftkörpers kann mit einer Verriegelungsstruktur des Verriegelungsstift, zum Beispiel eine Ausnehmung, in Eingriff stehen, wenn der Verriegelungsstift in seiner Verriegelungsposition angeordnet ist. Der Arretierstift verriegelt somit vorteilhaft den Verriegelungsstift und reduziert dadurch weiter das Risiko einer ungewollten Bewegung der Verbindervorrichtung innerhalb der ersten Aufnahmeausnehmung. Insbesondere wird der Arretierstift durch Einführen des Ladesteckers in den zwischen dem Hülsenabschnitt des Verbindergehäuses und der inneren Oberfläche der ersten Aufnahmeausnehmung ausgebildeten Buchsenspalt automatisch in seine Arretierposition gedrängt. Dadurch wird die Sicherheit weiter verbessert und die Handhabung des Systems wird weiter vereinfacht.
  • Optional ist der Arretierstift durch eine Spannvorrichtung in seine zurückgezogenen Position vorgespannt. Dadurch wird der Arretierstift automatisch in seine zurückgezogene Position zurückbewegt, wenn der Ladestecker aus dem Buchsenabschnitt herausgezogen wird, was die Handhabung des Systems weiter vereinfacht. Die Spannvorrichtung kann durch eine zwischen dem Aufnahmegehäuse und dem Arretierstift eingespannte Feder oder ähnliche Spannvorrichtungen realisiert sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Systems weist die Verbindervorrichtung zusätzlich eine Abdeckung aus elektrisch isolierendem Material auf, welche an das Verbindergehäuse gekoppelt ist und derart positionierbar ist, dass die elektrischen Kontaktanordnungen abgedeckt sind. Die Abdeckung kann zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Allgemein kann die Abdeckung ein plattenförmiges Teil und ein Lippenteil, welches von dem plattenförmigen Teil vorsteht, aufweisen, wobei das Lippenteil einen geschlossenen Umfang definiert, welcher der äußeren Oberfläche in einem Endabschnitt des Verbindergehäuses entspricht, zum Beispiel der äußeren Oberfläche des Hülsenabschnitts. Dadurch kann die Abdeckung einfach auf das Verbindergehäuse montiert werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Elektrofahrzeug vorgesehen. Das Elektrofahrzeug weist eine Fahrzeugkarosserie, eine elektrischen Energiespeichervorrichtung, wie eine Batterie, und ein Ladekabelsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Die Aufnahmevorrichtung des Ladekabelsystems ist an der Fahrzeugkarosserie angebracht, z.B. an einer C-Säule der Fahrzeugkarosserie. Das elektrische Ladekabel und die in der zweiten Aufnahmeöffnung des Buchsenabschnitts untergebrachte zweite elektrische Kontaktanordnung sind jeweils elektrisch mit der elektrischen Energiespeichervorrichtung verbunden. Zum Beispiel kann ein elektrischer Anschluss der Kabellagevorrichtung, an welchen das elektrische Kabel angeschlossen ist, mit der elektrischen Energiespeichervorrichtung verbunden sein.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Laden des Elektrofahrzeugs nach dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Bewegen der Verbindervorrichtung aus der Verstauposition in die gelöste Position durch Bewegen der Verbindervorrichtung aus der ersten Aufnahmeöffnung heraus und ein Verbinden der Verbindervorrichtung des Ladekabelsystems mit einer Stationsladebuchse einer Ladestation, um die erste elektrische Kontaktanordnung der Verbindervorrichtung mit einer Kontaktanordnung der Stationsladebuchse elektrisch zu verbinden. Die Kontaktanordnung der Stationsladebuchse ist elektrisch mit einer Wechselstrom-Energiequelle verbunden.
  • Das heißt, gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird die Verbindervorrichtung aus dem Aufnahmegehäuse herausgezogen und mechanisch und elektrisch mit einer Buchse einer Ladestation verbunden. Dadurch wird die elektrische Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs mit einer Wechselstrom-Energiequelle der Ladestation verbunden, wobei ein Umrichter den durch die Wechselstrom-Energiequelle bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Laden des Elektrofahrzeugs nach dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, wobei das Fahrzeug ein Kabelsystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist, wobei das Verbindergehäuse einen Hülsenabschnitt mit einer äußeren Umfangsfläche, welche gemeinsam mit einer inneren Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung des Aufnahmegehäuses einen umfänglichen Buchsenspalt definiert, wenn die Verbindervorrichtung in der Verstauposition angeordnet ist, und einen an einem axialen Ende des Hülsenabschnitts angeordneten Passabschnitt aufweist, welcher von der äußeren Umfangsfläche des Hülsenabschnitts vorsteht und die äußere Kontaktfläche des Verbindergehäuses zumindest teilweise ausbildet.
  • Das Verfahren gemäß diesem Aspekt der Erfindung umfasst in einer ersten Variante ein Einführen eines Ladesteckers in den Buchsenspalt, um die erste elektrische Kontaktanordnung der Verbindervorrichtung mit einer Kontaktanordnung des Ladesteckers zu verbinden, wobei die Kontaktanordnung des Ladesteckers elektrisch mit einer Wechselstrom-Energiequelle verbunden ist. Somit wird ein Ladestecker der Ladestation in den Buchsenspalt eingeführt, um die elektrische Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs mit der Wechselstrom-Energiequelle der Ladestation zu verbinden, wobei ein Umrichter den durch die Wechselstrom-Energiequelle bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt.
  • Das Verfahren gemäß diesem Aspekt der Erfindung umfasst in einer zweiten Variante ein Einführen eines ersten, AC-Steckerabschnitts eines kombinierten Ladesteckers in den Buchsenspalt und ein Einführen eines zweiten, DC-Steckerabschnitts des kombinierten Ladesteckers in die zweite Aufnahmeöffnung des Buchsenabschnitts des Aufnahmegehäuses, um die in der zweiten Aufnahmeöffnung aufgenommene zweite elektrische Kontaktanordnung elektrisch mit einer Kontaktanordnung des DC-Steckerabschnitts des kombinierten Ladesteckers zu verbinden, wobei die Kontaktanordnung des DC-Steckerabschnitts elektrisch mit einer Gleichstrom-Energiequelle verbunden ist. Somit wird ein kombinierter Ladestecker in den Buchsenspalt zwischen dem Aufnahmegehäuse und der Verbindervorrichtung und in den Buchsenabschnitt des Aufnahmegehäuses eingeführt. Dadurch wird die elektrische Energiespeichervorrichtung mit der Gleichstrom-Energiequelle der Ladestation verbunden. Optional weist der Signal-Steckerabschnitt eine Signal-Kontaktanordnung auf, welche elektrisch mit zumindest einem Kontaktterminal der ersten elektrischen Kontaktanordnung der Verbindervorrichtung zur Übertragung von Daten oder anderen Signalen verbunden wird.
  • Gemäß einem Beispiel des Systems kann die Kabellagevorrichtung als eine Kabeltrommel realisiert sein, welche drehbar um eine Trommeldrehachse gelagert ist, wobei das elektrische Kabel in einer ersten Drehrichtung auf die Kabeltrommel aufwickelbar und in einer zweiten Drehrichtung von der Kabeltrommel abwickelbar ist, wobei die Kabeltrommel einen Rückholmechanismus aufweist, zum Beispiel eine Spiralfeder oder einen elektrischen Aktuator, welcher die Kabeltrommel um ihre Drehachse in der ersten Drehrichtung vorgespannt. Dadurch kann ein mechanisch einfacher Rückholmechanismus realisiert werden.
  • Optional weist die Kabeltrommel einen Drehsensor auf, insbesondere einen Hallsensor, der zur Detektion einer Drehbewegung der Kabeltrommel und zum Bereitstellen eines die Drehbewegung anzeigenden Sensorsignals eingerichtet ist. Das Elektrofahrzeug kann einen elektrischen Schalter, welcher dazu eingerichtet ist, auf eine Betätigung hin die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Kabel und der elektrischen Energiespeichervorrichtung zu unterbrechen, und eine Steuerungsvorrichtung aufweisen, welcher mit dem Drehsensor der Kabeltrommel und mit dem Schalter verbunden ist. Die Steuerungsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Schalter zu betätigen, wenn die Steuerungsvorrichtung ein Sensorsignal von dem Drehsensor erhält, welches anzeigt, dass die Kabeltrommel gedreht wird. Dadurch wird das Risiko verringert, beim Abwickeln des elektrischen Kabels mit unter elektrischer Spannung stehenden Strukturen in Kontakt zu kommen minimiert. Der Holzsensor kann ferner dazu eingerichtet sein, eine Länge des Kabels, die von der Kabeltrommel oder allgemein von der Kabellagevorrichtung abgezogen wurde, zu erfassen. Die Steuerungsvorrichtung kann einen Prozessor und ein durch den Prozessor lesbares Datenspeichermedium aufweisen. Zum Beispiel kann die Steuerungsvorrichtung einen Mikroprozessor aufweisen.
  • Die für den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Merkmale und Vorteile sind auch für den zweiten Aspekt der Erfindung offenbart und umgekehrt.
  • In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „entlang“ einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner 45 Grad, bevorzugt kleiner 30 Grad und insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen.
  • In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „quer“ zu einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von größer oder gleich 45 Grad, bevorzugt größer oder gleich 60 Grad und insbesondere bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen.
  • Figurenliste
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Figuren Bezug genommen. Die Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele erläutert, welche in den schematischen Figuren gezeigt sind, von denen zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Elektroautos gemäß einer Ausführungsform der Erfindung während eines Ladens an einer bordunabhängigen Ladestation;
    • 2 eine schematische Draufsicht einer Verbindervorrichtung, welche in einer Verstauposition in einer Aufnahmevorrichtung eines Ladekabelsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist;
    • 3 eine perspektivische Ansicht eines Ladekabelsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 4 eine schematische Schnittansicht eines Ladekabelsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 5 eine schematische Ansicht eines Ladekabelsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 6 eine schematische Ansicht eines Ladekabelsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 7 eine schematische Ansicht eines Ladekabelsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der Verwendung in einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 8 eine Detailansicht des in 8 durch den Buchstaben Z gekennzeichneten Bereichs;
    • 9 das Ladekabelsystem aus 7 bei der Verwendung in einem Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 10 das Ladekabelsystem aus 7 bei der Verwendung in einem Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente, sofern nichts anderes ausgeführt ist.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • 1 zeigt beispielhaft ein elektrisches Fahrzeug 100 in einem Zustand, in welchem dieses an einer Ladestation S geladen wird. Das Fahrzeug 100 weist eine Fahrzeugkarosserie 110, eine elektrische Energiespeichervorrichtung 120 und ein Ladekabelsystem 1 auf. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 100 einen Elektromotor (nicht gezeigt) zum Antrieb des Autos 100, wobei der Elektromotor elektrisch mit der elektrischen Energiespeichervorrichtung 120 verbunden ist. Die Fahrzeugkarosserie 110 definiert einen Innenraum des Fahrzeugs 100 und kann eine A-Säule 110A, eine B-Säule 110B und eine C-Säule 110C aufweisen, wie schematisch in 1 dargestellt ist.
  • Die elektrische Energiespeichervorrichtung 120 ist in 1 lediglich symbolisch als ein Block dargestellt und kann zum Beispiel eine Lithiumionenbatterie oder eine ähnliche wiederaufladbare Batterie sein.
  • Wie unten noch im Detail erläutert wird, weist das Ladekabelsystem 1 eine Ladekabelgruppe 2 mit einem elektrischen Kabel 20 und einer an ein erstes Ende des elektrischen Kabels 20 gekoppelten Verbindervorrichtung 21 auf das elektrische Kabel 20 ist elektrisch mit der Energiespeichervorrichtung 120 verbunden. Die Verbindervorrichtung 21 bildet einen elektrischen Anschluss und kann an der Ladestation S in eine entsprechende Anschlussbuchse eingesteckt werden, wie dies schematisch in 1 dargestellt ist. Dadurch wird die Energiespeichervorrichtung 120 elektrisch mit einer elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) der Ladestation S verbunden und kann aufgeladen werden.
  • 2 zeigt eine Vorderansicht eines Ladekabelsystems 1, 3 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Ladekabelsystems 1 und 4 zeigt beispielhaft eine Teilschnittansicht des Ladekabelsystems 1.
  • wie am besten in 4 erkennbar ist, weist das Ladekabelsystem 1 eine Ladekabelgruppe 2, eine Kabellagevorrichtung 3, eine Aufnahmevorrichtung 4 und einen optionalen Verriegelungsmechanismus 5 auf. Wie in 2 gezeigt, kann das System 1 außerdem eine optionale Abdeckung 6 aufweisen.
  • Das elektrische Kabel 20 ist in 4 lediglich schematisch gezeigt und kann einen Mantel aus elektrisch isolierenden Material, wie Kunststoff, und verschiedene Leiterdrähte (nicht gezeigt) aufweisen, welche durch den Mantel umschlossen sind.
  • Die Verbindervorrichtung 21 weist ein Verbindergehäuse 22 und eine erste elektrische Verbinderanordnung 25 auf. Wie beispielhaft in 4 gezeigt ist, kann das Verbindergehäuse 22 als ein längliches Formteil realisiert sein, welches einen Innenraum definiert und sich zwischen einem vorderen Ende 22A und einem entgegengesetzten hinteren Ende 22B erstreckt. Das Verbindergehäuse 22 kann einen das vordere 22A Ende definierenden und sich von diesem aus erstreckenden Hülsenabschnitt 26, einen optionalen Passabschnitt 27 und einen das hintere Ende 22B des Verbindergehäuses 22 definierenden hinteren Abschnitt 28 aufweisen. Eine äußere Oberfläche 24 des Verbindergehäuses 22 kann einen äußeren Umfang definieren, welcher sich zwischen dem vorderen Ende 22A und dem hinteren Ende 22B ändert. Zum Beispiel kann der Hülsenabschnitt 26, wie in den 2 und 3 gezeigt, eine äußere Umfangsfläche 26a aufweisen, welche ein Kreissegment mit einem ebenen oder flachen Abschnitt definiert.
  • Wie beispielhaft in 4 gezeigt ist, ist der optionale Passabschnitt 27 an einem axialen Ende des Hülsenabschnitts 26 angeordnet, das heißt, beanstandet zu dem ersten Ende 22A des Verbindergehäuses 22.der Passabschnitt 27 steht radial von der äußeren Umfangsfläche 26a des Hülsenabschnitts 26 vor und weist eine äußere Passfläche 27a auf. Der Passabschnitt 27 erstreckt sich zumindest teilweise um den Umfang des Hülsenabschnitts 26.die äußere Passfläche 27a kann einen Umfang definieren, welcher korrespondierend zu dem Umfang des Hülsenabschnitts 26 ausgebildet ist.
  • Der hintere Abschnitt 28 weist eine äußere Oberfläche 28a auf, welche optional eine kreisförmige oder eine andere Umfangsform definiert. Allgemein weist das Verbindergehäuse 22 eine äußere Oberfläche 24 auf. Wie beispielhaft in 4 gezeigt ist, kann die äußere Oberfläche 24 des Verbindergehäuses 22 durch die äußere Umfangsfläche 26a des Hülsenabschnitts 26, die äußere Passfläche 27a des Passabschnitts 27 und die äußere Oberfläche 28a des hinteren Abschnitts 28 gebildet sein.
  • Wie beispielhaft in 4 gezeigt, kann das Verbindergehäuse eine hintere Öffnung 29 aufweisen, welches sich von dem hinteren Ende 22B erstreckt, wobei das elektrische Kabel 22 mit einem ersten Ende in die hintere Öffnung 29 des Verbindergehäuses 22 eingeführt ist.
  • Das Verbindergehäuse 22 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet, zum Beispiel einem Kunststoffmaterial wie Polyethylen oder Polyvinylchlorid. Zum Beispiel kann das Verbindergehäuse 22 in einem Spritzgussverfahren oder durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt werden.
  • Wie in den 2 bis 4 weiterhin beispielhaft gezeigt ist, kann die erste elektrische Kontaktanordnung 25 verschiedene elektrische Kontaktstrukturen 25A, wie Kontaktpins, aufweisen, welche an dem ersten Ende 22A des Verbindergehäuses 22 über Öffnungen freigelegt sind. Die Kontaktstrukturen 25A und allgemein die erste elektrische Kontaktanordnung 25 können derart realisiert sein, dass ein Typ 1 oder ein Typ 2 Verbinder gemäß IEC 62196 gebildet ist.
  • Die elektrischen Leiter (nicht gezeigt) des Kabels 20 sind elektrisch mit den Kontaktstrukturen 25A der ersten elektrischen Kontaktanordnung 25 verbunden. Allgemein ist die erste elektrische Kontaktanordnung 25 in dem Verbindergehäuse 22 untergebracht.
  • Die beispielhaft in 4 gezeigte Kabellagevorrichtung 3 ist als Kabeltrommel realisiert, welche um eine Drehachse A3 drehbar ist. Das elektrische Kabel 20 kann zur Lagerung auf die Kabeltrommel aufgewickelt werden und während des Ladens von der Kabeltrommel abgewickelt werden, wie in 1 gezeigt. Selbstverständlich können auch andere Typen von Kabellagevorrichtungen 3 vorgesehen sein. Allgemein weist die Kabellagevorrichtung 3 einen elektrischen Anschluss 30 auf, an welchen das elektrische Kabel 20, insbesondere die elektrischen Leiter des Kabels 20 angeschlossen sind. Wie in 4 weiterhin gezeigt ist, kann das Kabel 20 über den elektrischen Anschluss 30 der Kabellagevorrichtung drei mit der Energiespeichervorrichtung 120 verbunden sein.
  • Wie in 4 beispielhaft gezeigt, weist die Aufnahmevorrichtung 4 ein Aufnahmegehäuse 40 und eine optionale Spannvorrichtung 45 auf. Das Aufnahmegehäuse 40 weist eine erste Aufnahmeöffnung 41 zur Aufnahme der Verbindervorrichtung 21 und einen Buchsenabschnitt 42 zur Aufnahme eines DC Ladesteckerabschnitts P2 eines Ladesteckers P (7) auf. Das Aufnahmegehäuse 40 kann zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metallmaterial gebildet sein. Zum Beispiel kann das Aufnahmegehäuse 40 in einem Spritzgussverfahren oder in einem additiven Herstellungsverfahren hergestellt werden.
  • Wie schematisch in 4 gezeigt ist, kann das Aufnahmegehäuse 40 als ein dreidimensionales Formteil realisiert sein. Die erste Aufnahmeöffnung 41 ist an einem vorderen Ende des Aufnahmegehäuses 41 ausgebildet und durch eine innere Oberfläche 41a des Aufnahmegehäuses 40 definiert, wobei die innere Oberfläche 41a sich in einer Aufnahmelängsrichtung L4 erstreckt. Wie schematisch in den 2 und 4 dargestellt ist, definiert die innere Oberfläche 41a einen Querschnitt der ersten Aufnahmeöffnung 41, welcher zu einer äußeren Kontaktfläche 24a des Verbindergehäuses 22 korrespondiert. Die äußere Kontaktfläche 24a des Verbindergehäuses 22 kann zum Beispiel durch die äußere Passfläche 27a des Passabschnitts 27 des Verbindergehäuses 22 gebildet sein. Wie in 4 weiterhin beispielhaft dargestellt ist, kann das Aufnahmegehäuse 40 eine hintere Öffnung 46 aufweisen, welche mit der ersten Aufnahmeöffnung 41 verbunden ist und sich von einem hinteren Ende des Aufnahmegehäuses 40 in der Aufnahmelängsrichtung L4 erstreckt.
  • Der Buchsenabschnitt 42 definiert eine zweite Aufnahmeöffnung 43, welches sich in der Aufnahmelängsrichtung L4 von dem vorderen Ende des Aufnahmegehäuses 40 erstreckt. Die zweite Aufnahmeöffnung 43 ist in Bezug auf eine Aufnahmeradialrichtung R4, welche sich quer zur Aufnahmelängsrichtung L4 erstreckt, benachbart zu der ersten Aufnahmeöffnung 41 angeordnet.
  • Wie schematisch in den 2 bis 4 gezeigt ist, ist in der zweiten Aufnahmeöffnung 43 eine zweite elektrische Kontaktanordnung 44 untergebracht. Wie beispielhaft in den 3 und 4 gezeigt ist, weist die zweite elektrische Kontaktanordnung 44 elektrische Kontaktstrukturen 44A, zum Beispiel Kontaktpins, auf, welche durch die zweite Aufnahmeöffnung 43 freigelegt sind. Wie in 4 erkennbar ist, können die elektrischen Kontaktstrukturen 44A der zweiten elektrischen Kontaktanordnung 44 elektrisch mit der elektrischen Energiespeichervorrichtung 120 des Elektrofahrzeugs 100 verbunden sein. Die Kontaktstrukturen 44A der zweiten elektrischen Kontaktanordnung 44 können zum Beispiel gemäß IEC 62196 zur Aufnahme eines DC-Anschlusses eines sogenannten Combo-2 Steckers angeordnet sein.
  • Das Aufnahmegehäuse 40 weist optional weiterhin Flanschabschnitte 48 zur Anbringung des Aufnahmegehäuse des an der Fahrzeugkarosserie 110 auf. Wie beispielhaft in 4 gezeigt, können die Flanschabschnitte 48 als Laschen realisiert sein, welches sich in der Aufnahmeradialrichtung R4 erstrecken.
  • 4 zeigt die Verbindervorrichtung 21 in einer Verstauposition. In dieser Verstauposition ist das Verbindergehäuse 22 in der ersten Aufnahmeöffnung 41 des Aufnahmegehäuses des 40 aufgenommen. Insbesondere ist die äußere Kontaktfläche 24a des Verbindergehäuses 22, insbesondere die äußere Passfläche 27a des optionalen Passabschnitts 27 in Kontakt mit oder liegt an der inneren Oberfläche 41a der ersten Aufnahmeöffnung 41 an. Optional kann auch die äußere Oberfläche 28a des hinteren Abschnitts 28 des Verbindergehäuses 22 Teil der äußeren Kontaktfläche 24a des Verbindergehäuses 22 sein und kann in Kontakt mit einem Reduzierabschnitt 41A der inneren Oberfläche 41a der ersten Aufnahmeöffnung 41 stehen, wobei der Reduzierabschnitt 41A einen verringerten Durchmesser aufweist. Optional liegt der Passabschnitt in Bezug auf die Aufnahmelängsrichtung L4 an einem Anschlag an, welcher durch den Reduzierabschnitt 41 der inneren Oberfläche 41a der ersten Aufnahmeöffnung 41 ausgebildet ist, wie in 4 gezeigt.
  • Das elektrische Kabel 20 ist durch die hintere Öffnung 46 des Aufnahmegehäuses 40 in das Aufnahmegehäuse 40 eingeführt. Wenn ein Benutzer die Energiespeichervorrichtung 120 aufladen möchte, kann die Verbindervorrichtung 21 aus ihrer Verstauposition aus dem Aufnahmegehäuse 40 in ihre gelöste Position (10) herausgezogen werden, indem die Verbindervorrichtung 21 entlang der Aufnahmelängsrichtung L4 aus der ersten Aufnahmeöffnung 41 herausbewegt wird, so dass die Aufnahmeöffnung 41 freigegeben wird. Diese Bewegung kann durch die zumindest eine optionale Spannvorrichtung 45 unterstützt werden. Wie in 4 beispielhaft dargestellt ist, sind zwei Spannvorrichtungen 45 vorgesehen. Im Beispiel von 4 weist jede Spannvorrichtung 45 eine Feder 45A auf, welche zwischen einem Zylinder 45B und einem Kolben 45C angeordnet ist, wobei der Kolben axial durch den Zylinder 45B geführt ist. Der Kolben 45C liegt an einem Anschlag 40A an, welcher durch einen an dem hinteren Ende des Aufnahmegehäuses 40 vorgesehenen Vorsprung ausgebildet ist. Der Zylinder 45B liegt an einem Anschlag 40A an, welcher durch eine durch die äußere Oberfläche 28a des hinteren Abschnitts des Verbindergehäuses 22 definierte Stufe gebildet ist. Selbstverständlich können andere Strukturen zum Abstützen der Spannvorrichtung 45 vorgesehen sein und die Spannvorrichtung 45 kann einen anderen Aufbau aufweisen. Zum Beispiel kann die Spannvorrichtung 45 nur aus der Feder 45A bestehen. Allgemein ist die Spannvorrichtung 45 durch einen Anschlag 40A des Aufnahmegehäuses 40 gestützt und spannt die Verbindervorrichtung 21 in einer Richtung aus der ersten Aufnahmeöffnung 41 heraus vor, insbesondere die Aufnahmelängsrichtung L4, wenn die Verbindervorrichtung 21 in ihrer Verstauposition angeordnet ist.
  • Wenn die Verbindervorrichtung 21 aus dem Aufnahmegehäuse 40 heraus aus der Verstauposition in die gelöste Position bewegt wird, wird das Kabel 20 von der Kabellagervorrichtung 3 abgezogen. Wie in 4 beispielhaft dargestellt ist, weist die Kabeltrommel, welche in diesem Beispiel die Kabellagervorrichtung 3 bildet, einen Rotationssensor 31, insbesondere einen Hallsensor auf, der zum Detektieren einer Drehbewegung der Kabeltrommel und zum Bereitstellen eines die Drehbewegung anzeigenden Sensorsignals eingerichtet ist. Das Fahrzeug 100 kann einen elektrischen Schalter 130, der dazu eingerichtet ist, auf eine Betätigung hin die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Kabel 20 und der elektrischen Energiespeichervorrichtung 120 zu unterbrechen, und eine Steuerungsvorrichtung 140 aufweisen, zum Beispiel einen Mikroprozessor, welche mit dem Rotationssensor 31 und dem Schalter 130 verbunden ist. Die Steuerungsvorrichtung 140 kann dazu eingerichtet sein, den Schalter 130 zu betätigen, wenn die Steuerungsvorrichtung 140 von dem Rotationssensor 31 ein Sensorsignal 31 erhält, welches eine Drehung der Kabeltrommel anzeigt.
  • Wie in den 2 und 4 beispielhaft dargestellt ist, kann die äußere Oberfläche 26a des Hülsenabschnitts 26 derart dimensioniert sein, dass ein umfänglicher Buchsenspalt G zwischen der inneren Oberfläche 41a der ersten Aufnahmeöffnung 41 und der äußeren Umfangsfläche 26a des Hülsenabschnitts 26 gebildet ist, wenn die Verbindervorrichtung 21 in der Verstauposition angeordnet ist, wobei die äußere Passfläche 27a des Passabschnitts 27 in Kontakt mit der inneren Oberfläche 41a der ersten Aufnahmeöffnung 41 steht. Damit wird die Passfläche 27a durch die innere Oberfläche 41a der ersten Aufnahmeöffnung 41 entlang der Aufnahmelängsrichtung L4 geführt, wenn sie entlang der Längsrichtung L4 bewegt wird, während die äußere Umfangsfläche 26a des Hülsenabschnitts 26 in Bezug auf die Aufnahmeradialrichtung R4 beabstandet zu der inneren Oberfläche 41a der ersten Aufnahmeausnehmung 41 angeordnet ist.
  • Wie schematisch in 7 gezeigt, erlaubt der Buchsenspalt G ein Einführen eines Steckers P in den Buchsenspalt G, z.B. eines Steckers P einer Ladestation, wenn die Verbindungsvorrichtung 21 in der Verstauposition angeordnet ist. Dadurch kann ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktstrukturen oder -terminals des Steckers P und der ersten elektrischen Kontaktanordnung 25 der Verbindervorrichtung 21 hergestellt werden. In 7 ist ein kombinierter Ladesystem(CCS)-Stecker P schematisch dargestellt, welcher gemäß IEC 62196 einen ersten, Signal- oder AC-Steckerabschnitt P1 und einen zweiten, DC-Steckerabschnitt P2 aufweist, wobei die elektrischen Kontakte des ersten, AC-Steckerabschnitts in einer Typ 1 oder in einer Typ 2 Anordnung wie in IEC 62196 definiert angeordnet sein können. Insbesondere kann der erste, AC-Steckerabschnitt P1 ein Signalterminal (nicht gezeigt) zur Übertragung von Daten oder Steuersignalen an das Fahrzeug 100, z.B. an die Steuerungsvorrichtung 140, über entsprechende Signalterminals (nicht gezeigt) der ersten Kontaktanordnung 25 der Verbindervorrichtung 21 aufweisen. Der erste, Signal- oder AC-Steckerabschnitt P1 kann in den Buchsenspalt G eingeführt werden, während der zweite, DC-Steckerabschnitt P2 in die zweite Aufnahmeöffnung 43 des Buchsenabschnitts 42 des Aufnahmegehäuses 40 eingeführt werden kann. Dadurch wird die in der zweiten Aufnahmeöffnung 43 des Buchsenabschnitts 42 untergebrachte zweite elektrische Kontaktanordnung 44 elektrisch mit einer Kontaktanordnung (nicht gezeigt) des DC-Steckerabschnitts P2 des kombinierten Ladesteckers P verbunden, welcher seinerseits elektrisch mit einer Wechselstrom-Energiequelle U1 einer Ladestation S verbunden ist. Wie in den 4 und 7 erkennbar ist, kann dadurch die elektrische Energiespeichervorrichtung 120 zum Laden mit der Wechselstrom-Energiequelle U1 verbunden werden.
  • 9 zeigt beispielhaft das Systems aus 7, wobei ein AC-Stecker als Ladestecker P zum Laden der Energiespeichervorrichtung 120 des Fahrzeugs durch ein weiteres Verfahren vorgesehen ist. Der Ladestecker P weist eine Kontaktanordnung (nicht gezeigt) auf, welche elektrisch mit einer Wechselstrom-Energiequelle U2 verbunden ist. Ähnlich wie oben mit Bezug auf 7 erläutert, kann der Stecker P in den Buchsenspalt G eingeführt werden, wenn die Verbindungsvorrichtung 21 in der Verstauposition angeordnet ist. Dadurch kann ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktstrukturen oder -terminals des Steckers P und der ersten elektrischen Kontaktanordnung 25 der Verbindervorrichtung 21 hergestellt werden. Wie in den 4 und 9 erkennbar ist, kann dadurch die elektrische Energiespeichervorrichtung 120 mit der Wechselstrom-Energiequelle U2 der Ladestation S über den Umrichter 140 zum Laden der elektrischen Energiespeichervorrichtung 120 verbunden werden.
  • In 10 ist ein weiteres Verfahren zum Laden der elektrischen Energiespeichervorrichtung 120 schematisch dargestellt. Wie erkennbar ist, ist die Verbindervorrichtung 21 aus ihrer Verstauposition heraus in die gelöste Position bewegt, so dass die erste Aufnahmeöffnung 41 freigegeben ist. Zum Beispiel kann die Verbindervorrichtung 21 zusammen mit einem Abschnitt 120 des Kabels 20, welches von der Kabellagervorrichtung 3 abgezogen wird, aus der ersten Aufnahmeöffnung 41 herausgezogen werden. Zum Beispiel weist der Abschnitt 120 eine Länge in einem Bereich zwischen 0,3 Metern und 10 Metern auf. Die Verbindervorrichtung 21 des Ladekabelsystems 1 wird mit einer Stationsladebuchse S1 einer Ladestation S1 verbunden oder in die Stationsladebuchse S1 eingeführt. Insbesondere kann die äußere Umfangsfläche 6a des Hülsenabschnitts 26 des Verbindergehäuses 22 in Kontakt mit einer inneren Oberfläche einer Öffnung gebracht werden, welche durch die Ladestationsbuchse S1 definiert ist. Durch Einführen der Verbindervorrichtung 21 in die Stationsladebuchse S1 wird die erste elektrische Kontaktanordnung 25 der Verbindervorrichtung 21 elektrisch mit einer Kontaktanordnung S25 der Stationsladebuchse S1 verbunden. Die Kontaktanordnung S25 der Stationsladebuchse S1 ist ihrerseits elektrisch mit einer Wechselstrom-Energiequelle U2 verbunden. Folglich wird die Energiespeichervorrichtung 120 des Fahrzeugs 100 mittels des Ladekabelsystems 1 elektrisch mit der Wechselstrom-Energiequelle U2 der Ladestation S verbunden.
  • Wie schematisch in 4 gezeigt ist, weist der optionale Verriegelungsmechanismus 5 einen Verriegelungsstift 50, einen Aktuator 51 und einen Auslöser 52 auf. Der Verriegelungsstift 50 ist in einer Verriegelungsausnehmung 47 des Aufnahmegehäuses 40 geführt, wobei die Verriegelungsausnehmung 47 sich vorzugsweise in der Aufnahmeradialrichtung R4 erstreckt, wie beispielhaft in 4 gezeigt ist. Der Verriegelungsstift 50 ist zwischen einer Verriegelungsposition und einer zurückgezogenen Position geführt. 4 zeigt den in der Verriegelungsposition angeordneten Verriegelungsstift 50, wobei der Verriegelungsstift 50 in der Verriegelungsposition in die erste Aufnahmeöffnung 41 hineinragt. Dadurch kann der Verriegelungsstift 50 mit einer an dem Verbindergehäuse 22 ausgebildeten Verriegelungsstruktur 23 in Eingriff gebracht werden, wenn die Verbindervorrichtung 21 in der Verstauposition und einer zurückgezogenen Position angeordnet ist. Wie in 4 beispielhaft dargestellt, kann die Verriegelungsstruktur 23 als eine in der äußeren Oberfläche 24 des Verbindergehäuses 22 ausgebildete Ausnehmung realisiert sein, insbesondere als eine in der äußeren Oberfläche 28a des hinteren Abschnitts 28 ausgebildete Ausnehmung. In der zurückgezogenen Position (nicht dargestellt) kann der Verriegelungsstift 50 bündig mit der inneren Oberfläche 41a der ersten Aufnahmeausnehmung 41 angeordnet sein und erlaubt allgemein eine Bewegung der Verbindervorrichtung 21 in der ersten Aufnahmeausnehmung 41 entlang der Aufnahmelängsrichtung L4.
  • Der Aktuator 51 ist im Allgemeinen mechanisch mit dem Verriegelungsstift 50 verbunden, so dass der Aktuator 51 dazu in der Lage ist, den Verriegelungsstift 50 zwischen der Verriegelungsposition und der zurückgezogenen Position zu bewegen. Der Auslöser 52 ist funktional mit dem Aktuator 51 zum Aktivieren des Aktuators 51 verbunden, das heißt, zum Initiieren des Aktuators 51 zur Verursachung einer Bewegung des Verriegelungsstifts 50.
  • Im Beispiel von 4 ist der Aktuator 51 durch einen Bowdenzug gebildet, welcher mit einem ersten Ende mit dem Verriegelungsstift 50 verbunden ist, und der Auslöser 52 ist durch einen an einem zweiten Ende des Bowdenzugs angebrachten Griff gebildet. Wie schematisch in 4 gezeigt, weist der Bowdenzug einen Zugdraht 53A und einen dem Zugdraht 53A umgebenden Mantel 53B auf. Der Zugdraht 53A ist mit dem Verriegelungsstift 50 und dem Griff verbunden. Der Mantel 53B ist mit einem Ende an dem Aufnahmegehäuse 40 und mit einem entgegengesetzten Ende an einem Rahmenabschnitt 53C angebracht, welcher ortsfest in Bezug auf das Aufnahmegehäuse 40 angeordnet ist und optional einstückig mit dem Aufnahmegehäuse 40 ausgebildet sein kann. Wie in 4 erkennbar ist, bewegt der Draht 53A durch Ziehen an dem den Auslöser 52 bildenden Griff den Verriegelungsstift 50 aus der Verriegelungsposition in seine zurückgezogene Position. Optional kann der Verriegelungsstift 50 durch eine Feder 53D in seine Verriegelungsposition vorgespannt sein, wie beispielhaft in 4 gezeigt.
  • 5 zeigt ein weiteres Beispiel eines Ladekabelsystems 1, welches sich von dem in 4 gezeigten Beispiel durch den Verriegelungsmechanismus 5 unterscheidet. Wie in 5 schematisch gezeigt, kann der Auslöser 52 durch einen bewegbaren Aktivator, z.B. einen Druckknopf, gebildet sein, und der Aktuator 51 kann durch einen mechanischen Getriebemechanismus gebildet sein, welcher mit dem bewegbaren Aktivator und dem Verriegelungsstift 50 verbunden ist. Im Beispiel von 5 ist der Getriebemechanismus als ein Stangentrieb realisiert, welcher einen ersten Stab 54A, der mit dem den Auslöser 52 bildenden Druckknopf verbunden und durch eine erste Führungsstruktur 54B axial geführt ist, einen zweiten Stab 54C, der durch ein erstes Drehgelenk 54D drehbar mit dem ersten Stab 54A verbunden ist, und einen dritten Stab 54E aufweist. Der dritte Stab 54E ist durch eine zweite Führungsstruktur 54F axial in der Aufnahmeradialrichtung R4 geführt, an den Verriegelungsstift 50 gekoppelt und über ein zweites Drehgelenk 54G, welches derart angeordnet ist, dass der erste Stab 54A und der zweite Stab 54V einen Winkel von kleiner oder gleich 90 Grad einschließen, drehbar mit dem zweiten Stab 54C verbunden. Wie in 5 erkennbar ist, wird dadurch eine axiale Bewegung des Druckknopfes durch den mechanischen Getriebemechanismus in eine Bewegung des Verriegelungsstifts 50 umgewandelt. Selbstverständlich können auch andere Getriebemechanismen eingesetzt werden, welche dazu eingerichtet sind, eine Bewegung des Aktivators in eine Bewegung des Verriegelungsstifts 50 umzuwandeln, wie z.B. ein Kurbeltrieb.
  • 6 zeigt noch eine weiteres Beispiel eines Ladekabelsystems 1, welches sich von dem in 4 gezeigten Beispiel durch den Verriegelungsmechanismus 5 unterscheidet. Wie in 5 beispielhaft gezeigt ist, kann der Aktuator 51 durch einen Linearmotor oder einen anderen elektrischen Antriebsmotor gebildet sein, welcher in Bezug auf das Aufnahmegehäuse 40 stationär angeordnet und an den Verriegelungsstift 50 gekoppelt ist. Im Beispiel von 6 ist der Auslöser 52 durch einen elektrischen Schalter gebildet, welcher in einer geschlossenen Stellung den Antriebsmotor mit einer elektrischen Spannungsquelle (nicht gezeigt) verbindet, so dass der Antriebsmotor aktiviert wird, um den Verriegelungsstift 50 aus der in 6 gezeigten Verriegelungsposition in die zurückgezogene Position zu bewegen.
  • Das in 7 beispielhaft gezeigte Ladekabelsystem 1 kann einen Verriegelungsmechanismus 5 aufweisen, welcher wie oben anhand der 4 bis 6 beschrieben ausgebildet sein kann. Das in 7 beispielhaft gezeigte System 1 unterscheidet sich von den in den 4 bis 6 gezeigten Systemen 1 dadurch, dass die Aufnahmevorrichtung 4 zusätzlich einen optionalen Arretierstift 49 aufweist. Der Arretierstift 49 weist einen sich längs erstreckenden Stiftkörper 49C und einen Klinkenabschnitt 49A auf, welcher von dem Stiftkörper 49C vorsteht. Wie in den 7 und 8 gezeigt, kann der Klinkenabschnitt 49A an einem ersten Ende des Stiftkörpers 49C angeordnet sein. Der Arretierstift 49, insbesondere der Stiftkörper 49C ist zwischen einer Arretierposition und einer Verriegelungsposition geführt. Optional ist der Arretierstift 49 durch das Aufnahmegehäuse 40, zum Beispiel durch eine Nut oder eine ähnliche in dem Aufnahmegehäuse 40 ausgebildete Führungsstruktur, geführt, vorzugsweise entlang der Aufnahmelängsrichtung L4.
  • 7 zeigt den Arretierstift 49 in seiner zurückgezogenen Position. 7 zeigt den Arretierstift 49 in seiner Arretierposition. Wie in 8 gezeigt, greift der Arretierstift 49 in eine Aufnahmestruktur 50A des Verriegelungsstifts 50 des Verriegelungsmechanismus 5 ein. Wie in den 7 und 8 beispielhaft gezeigt, kann die Aufnahmestruktur 50A des Verriegelungsstifts 50 als eine Ausnehmung ausgebildet sein. In der zurückgezogenen Position des Arretierstifts 49, ist der Arretierstift 49 von dem Verriegelungsstift 50 zurückgezogen, so dass dem Verriegelungsstift 50 ermöglicht wird, durch den Aktuator 51 in seine zurückgezogene Position bewegt zu werden. Optional kann der Arretierstift 49 durch eine Spannvorrichtung 49B, z.B. eine Feder wie in 7 gezeigt, in seine zurückgezogene Position vorgespannt sein. Die Spannvorrichtung 49B kann mit einem Ende an dem Aufnahmegehäuse 40 und mit dem anderen Ende an dem Verriegelungsstift 49 anliegen.
  • Der Klinkenabschnitt 49A des Arretierstifts 49 ragt zumindest in der zurückgezogenen Position des Arretierstifts 49 in den Buchsenspalt G hinein, wie schematisch in 7 gezeigt. Wenn der Ladestecker P in den Buchsenspalt G eingeführt wird, greift der Stecker P in den Klinkenabschnitt 49A des Arretierstifts 49 ein und drückt oder bewegt bei einer weiteren Bewegung in den Spalt G entlang der Aufnahmelängsrichtung L4 hinein den Arretierstift 49 in seine Arretierposition. Optional kann der Arretierstift 49 durch ein elastisch verformbares Material, z.B. ein Kunststoffmaterial oder ein Metallmaterial wie einem Federstahl gebildet sein. Somit kann der Stecker P den Klinkenabschnitt 49A seitlich wegdrücken und sich über den Klinkenabschnitt 49A hinausbewegen, wie dies beispielhaft in 8 dargestellt ist.
  • Nochmals bezugnehmend auf 2, kann die Verbindervorrichtung 21 zusätzlich eine optionale Abdeckung 6 aufweisen. Die Abdeckung 6 kann zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial oder allgemein aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Wie schematisch in 2 dargestellt ist, kann die Abdeckung 6 ein plattenförmiges Teil 61 und ein von dem plattenförmigen Teil 61 vorstehendes Lippenteil 62 aufweisen, wobei das Lippenteil 62 einen geschlossenen Umfang definiert, welcher einer äußeren Oberfläche in einem Endabschnitt des Verbindergehäuses 22 entspricht, z.B. der äußeren Oberfläche 26a des Hülsenabschnitts 26. Die Abdeckung 6 kann zum Beispiel durch ein Halteband 63 an die Verbindervorrichtung 21 gekoppelt sein, wie dies schematisch in 2 dargestellt ist.
  • Nochmals bezugnehmend auf 4, wird im Folgenden der Aufbau des Ladekabelsystems 1 mit Bezug auf das elektrische Fahrzeug 100 beschrieben. Die Aufnahmevorrichtung 4 ist an der Fahrzeugkarosserie 110 angebracht, z.B. im Bereich der C-Säule 110C. Eine Anbringung an die Fahrzeugkarosserie 110 kann zum Beispiel mithilfe der Flanschabschnitte 48 des Aufnahmegehäuses realisiert sein.
  • Wie oben bereits diskutiert, ist das elektrische Kabel 20 elektrisch mit dem elektrischen Anschluss 30 der Kabellagervorrichtung 3 verbunden, welcher seinerseits elektrisch mit der elektrischen Energiespeichervorrichtung 120 des Fahrzeugs 100 verbunden ist. Optional ist ein Umrichter 150 zwischen den elektrischen Anschluss 30 der Kabellagervorrichtung 3 und die Energiespeichervorrichtung 120 geschaltet. Die zweite elektrische Kontaktanordnung 120 ist ebenfalls mit der Energiespeichervorrichtung 120 verbunden. Somit kann die Energiespeichervorrichtung 120 über die erste elektrische Kontaktanordnung 25 der Verbindervorrichtung 21 geladen werden, z.B. mit einem Wechselstrom, oder über die in dem Buchsenabschnitt 42 des Aufnahmegehäuses 40 vorgesehene zweite elektrische Kontaktanordnung 44, z.B. mit einem Gleichstrom.
  • Das hierin angegebene Ladekabelsystem 1 wurde zwar im Zusammenhang mit einem Elektrofahrzeug 100, wie ein Auto oder ein anderes Straßenfahrzeug, beschrieben. Dem Fachmann ist aber klar und eindeutig verständlich, dass das hier beschriebene System 1 bei verschiedenen Objekten, die elektrische Energiespeichereinrichtungen aufweisen, angewandt werden kann.
  • Die Erfindung wurde im Detail unter Bezugnahme spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch klar sein, dass diese Ausführungsbeispiele modifiziert werden können, ohne von den Prinzipien und den zentralen Ideen der Erfindung, dem Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung und deren Äquivalenten abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ladekabelsystem
    2
    Ladekabelgruppe
    3
    Kabellagereinrichtung
    4
    Aufnahmevorrichtung
    5
    Verriegelungsmechanismus
    6
    Abdeckung
    20
    elektrisches Kabel
    21
    Verbindervorrichtung
    22
    Verbindergehäuse
    23
    Verriegelungsstruktur
    24
    äußere Oberfläche des Verbindergehäuses
    24a
    äußere Kontaktfläche
    25
    erste elektrische Kontaktanordnung
    25A
    elektrische Kontaktstrukturen
    26
    Hülsenabschnitt
    26a
    äußere Umfangsfläche des Buchsenabschnitts
    27
    Passabschnitt
    27a
    äußere Passfläche
    28
    hinterer Abschnitt
    28a
    äußere Oberfläche des hinteren Abschnitts
    29
    hintere Öffnung
    30
    elektrische Verbindungsschnittstelle
    31
    Rotationssensor
    40
    Aufnahmegehäuse
    40A
    Anschlag
    41
    erste Aufnahmeöffnung
    41a
    innere Oberfläche der ersten Aufnahmeöffnung
    41A
    Reduzierabschnitt
    42
    Buchsenabschnitt
    43
    zweite Aufnahmeöffnung
    44
    zweite elektrische Kontaktanordnung
    44A
    elektrische Kontaktstrukturen
    45
    Spannvorrichtung
    45A
    Feder
    45B
    Zylinder
    45C
    Kolben
    46
    hintere Öffnung des Aufnahmegehäuses
    47
    Verriegelungsausnehmung
    48
    Flanschabschnitt
    49
    Arretierstift
    49A
    Klinkenabschnitt
    49B
    Spannvorrichtung
    49C
    Stiftkörper
    50
    Verriegelungsstift
    50A
    Aufnahmestruktur des Verriegelungspins
    51
    Aktuator
    52
    Auslöser
    53A
    Zugdraht
    53B
    Mantel
    53C
    Rahmenabschnitt
    53D
    Feder
    54A
    erster Stab
    54B
    erste Führungsstruktur
    54C
    zweiter Stab 54C
    54D
    erstes Drehgelenk
    54E
    dritter Stab
    54F
    zweite Führungsstruktur
    54G
    zweites Drehgelenk
    61
    plattenförmiges Teil
    62
    Lippenteil
    100
    Elektrofahrzeug
    110
    Fahrzeugkörper
    110A
    A-Säule
    110B
    B-Säule
    110C
    C-Säule
    120
    elektrische Energiespeichervorrichtung
    130
    Schalter
    140
    Steuerungsvorrichtung
    150
    Umrichter
    A3
    Drehachse
    G
    Buchsenspalt
    120
    Abschnitt des Kabels
    P
    Ladestecker
    P1
    AC-Steckerabschnitt
    P2
    DC-Steckerabschnitt
    S
    Ladestation
    S1
    Stationsladebuchse
    S25
    Kontaktanordnung der Stationsladebuchse
    U1
    Gleichstrom-Energiequelle
    U2
    Wechselstrom-Energiequelle
  • 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
    • US 2013/0020984 A1 [0003]
    • WO 2014/20926 A1 [0004]
    • US 6725986 B2 [0004]

Claims (14)

  1. Ladekabelsystem (1) für ein Elektrofahrzeug (100), mit: einer Ladekabelgruppe (2) mit einem elektrischen Kabel (20) und einer an ein erstes Ende des elektrischen Kabels (20) gekoppelten Verbindervorrichtung (20), welche ein Verbindergehäuse (22) und eine in dem Verbindergehäuse (22) angeordnete erste elektrische Kontaktanordnung (25) aufweist; einer Kabellagereinrichtung (3) zum Lagern des elektrischen Kabels (20), wobei das elektrische Kabel (20) an die Kabellagereinrichtung (3) gekoppelt ist; und einer Aufnahmevorrichtung (4) mit einem Aufnahmegehäuse (40), welches eine erste Aufnahmeöffnung (41) zur Aufnahme der Verbindervorrichtung (20) und einen benachbart zu der ersten Aufnahmeöffnung (41) angeordneten Buchsenabschnitt (42) zur Aufnahme eines DC-Steckerabschnitts (P2) eines Ladesteckers (P) aufweist, wobei die erste Aufnahmeöffnung (41) einen korrespondierend zu einer äußeren Kontaktfläche (24a) des Verbindergehäuses (22) ausgebildeten Querschnitt definiert, wobei die Verbindervorrichtung (20) in einer Verstauposition, in welcher das Verbindergehäuse (22) in der ersten Aufnahmeöffnung (41) aufgenommen ist, und in einer gelösten Position, in welcher die Verbindervorrichtung (21) die erste Aufnahmeöffnung (41) freigibt, positionierbar ist, wobei der Buchsenabschnitt (42) eine zweite Aufnahmeöffnung (43) definiert, in welcher eine zweite elektrische Kontaktanordnung (44) angeordnet ist.
  2. System (1) nach Anspruch 1, wobei sich das elektrische Kabel (20) in der gelösten Position der Verbindervorrichtung durch die erste Aufnahmeöffnung (41) hindurch erstreckt und optional um eine Länge von mehr als 0,3 Meter von dem Aufnahmegehäuse (40) vorsteht.
  3. System (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verbindergehäuse (22) der Verbindervorrichtung (21) einen Hülsenabschnitt (26) mit einer äußeren Umfangsfläche (26a), welche gemeinsam mit einer inneren Oberfläche (41a) der ersten Aufnahmeöffnung (41) des Aufnahmegehäuses (40) einen umfänglichen Buchsenspalt (G) definiert, wenn die Verbindervorrichtung (21) in der Verstauposition angeordnet ist, und einen an einem axialen Ende des Hülsenabschnitts (26) angeordneten Passabschnitt (27) aufweist, welcher von der äußeren Umfangsfläche (26a) des Hülsenabschnitts (26) vorsteht und die äußere Kontaktfläche (24a) des Verbindergehäuses (22) zumindest teilweise ausbildet.
  4. System (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmevorrichtung (4) eine Spannvorrichtung (45) aufweist, welche durch einen Anschlag (40A) des Aufnahmegehäuses (40) abgestützt ist und die Verbindervorrichtung (21) in eine Richtung aus der ersten Aufnahmeöffnung (41) heraus vorspannt, wenn die Verbindervorrichtung (21) in der Verstauposition angeordnet ist.
  5. System (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend: einen Verriegelungsmechanismus (5) mit einem Verriegelungsstift (50), welcher in einer Verriegelungsausnehmung (47) des Aufnahmegehäuses (40) zwischen einer Verriegelungsposition, in welcher der Verriegelungsstift (50) in die erste Aufnahmeöffnung (41) hineinragt, so dass der Verriegelungsstift (50) mit einer an dem Verbindergehäuse (22) ausgebildeten Verriegelungsstruktur (23) in Eingriff bringbar ist, wenn die Verbindervorrichtung (21) in der Verstauposition angeordnet ist, und einer zurückgezogenen Position geführt ist, einen an den Verriegelungsstift (50) gekoppelten Aktuator (51) zum Bewegen des Verriegelungsstifts (50) zwischen der Verriegelungsposition und der zurückgezogenen Position und einen mit dem Aktuator (51) verbundenen Auslöser (52) zum Aktivieren des Aktuators.
  6. System (1) nach Anspruch 5, wobei der Aktuator (51) durch einen Bowdenzug ausgebildet ist, welcher mit einem ersten Ende mit dem Verriegelungsstift (50) verbunden ist, und wobei der Auslöser (52) durch einen an einem zweiten Ende des Bowdenzugs angebrachten Griff ausgebildet ist.
  7. System (1) nach Anspruch 5, wobei der Auslöser (52) durch einen bewegbaren Aktivator gebildet ist, insbesondere durch einen Druckknopf, und wobei der Aktuator (51) durch einen mechanisch mit dem bewegbaren Aktivator und dem Verriegelungsstift (50) verbundenen mechanischen Getriebemechanismus gebildet ist, insbesondere durch einen Stangentrieb, wobei der Getriebemechanismus (50) dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Aktivators in eine Bewegung des Verriegelungsstifts (50) umzuwandeln.
  8. System (1) nach Anspruch 5, wobei der Aktuator (51) durch einen elektrischen Antriebsmotor gebildet ist, insbesondere durch einen Linearmotor, und wobei der Auslöser (52) durch einen elektrischen Schalter ausgebildet ist, der dazu eingerichtet ist, den elektrischen Antriebsmotor mit einer elektrischen Spannungsquelle zu verbinden.
  9. System (1) nach Anspruch 3 und 5, wobei die Aufnahmevorrichtung (4) einen Arretierstift (49) aufweist, welcher zwischen einer Arretierposition, in welcher der Arretierstift (49) mit dem in seiner Verriegelungsposition angeordneten Verriegelungsstift (50) des Verriegelungsmechanismus (5) in Eingriff steht, und einer zurückgezogenen Position bewegbar ist, in welcher der Arretierstift (49) von dem Verriegelungsstift (50) des Verriegelungsmechanismus (5) zurückgezogen ist, wobei der Arretierstift (49) einen in den Buchsenspalt (G) hineinragenden Klinkenabschnitt (49A) aufweist, so dass der Arretierstift (49) durch Einführen eines Ladesteckers (P) in den Buchsenspalt (G) in die Arretierposition bewegbar ist.
  10. System (1) nach Anspruch 9, wobei der Arretierstift (49) durch eine Spannvorrichtung (49B) in seine zurückgezogene Position vorgespannt ist.
  11. System (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Verbindervorrichtung (21) zusätzlich eine Abdeckung (6) aus elektrisch isolierendem Material aufweist, welche an das Verbindergehäuse (22) gekoppelt ist und derart positionierbar ist, dass die elektrischen Kontaktanordnungen (25, 44) abgedeckt sind.
  12. Elektrofahrzeug (100), mit: eine Fahrzeugkarosserie (110); einer elektrischen Energiespeichervorrichtung (120); und einem Ladekabelsystem (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche; wobei die Aufnahmevorrichtung (4) an der Fahrzeugkarosserie (110) angebracht ist; und wobei das elektrische Ladekabel (20) und die zweite elektrische Kontaktanordnung (44) jeweils elektrisch mit der elektrischen Energiespeichervorrichtung (120) verbunden sind.
  13. Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs (100) nach Anspruch 11, wobei das Verfahren umfasst: Bewegen der Verbindervorrichtung (21) aus der Verstauposition in die gelöste Position durch Bewegen der Verbindervorrichtung (21) aus der ersten Aufnahmeöffnung (41) heraus; und Verbinden der Verbindervorrichtung (21) des Ladekabelsystems (1) mit einer Stationsladebuchse (S1) einer Ladestation (S), um die erste elektrische Kontaktanordnung (25) der Verbindervorrichtung (21) mit einer Kontaktanordnung (S25) der Stationsladebuchse (S1) elektrisch zu verbinden, wobei die Kontaktanordnung (S25) der Stationsladebuchse (S1) elektrisch mit einer Wechselstrom-Energiequelle (U2) verbunden ist.
  14. Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs (100) nach Anspruch 11, welches ein Ladekabelsystem (1) nach Anspruch 3 aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Einführen eines Ladesteckers (P) in den Buchsenspalt (G), um die erste elektrische Kontaktanordnung (25) der Verbindervorrichtung (21) mit einer Kontaktanordnung des Ladesteckers (P) zu verbinden, wobei die Kontaktanordnung des Ladesteckers (P) elektrisch mit einer Wechselstrom-Energiequelle (U2) verbunden ist; oder Einführen eines AC-Steckerabschnitts (P1) eines kombinierten Ladesteckers (P) in den Buchsenspalt (G), und Einführen eines DC-Steckerabschnitts (P2) des kombinierten Ladesteckers (P) in die zweite Aufnahmeöffnung (43) des Buchsenabschnitts (42) des Aufnahmegehäuses (40), um die in der zweiten Aufnahmeöffnung (43) aufgenommene zweite elektrische Kontaktanordnung (44) elektrisch mit einer Kontaktanordnung des DC-Steckerabschnitts (P2) des kombinierten Ladesteckers (P) zu verbinden, wobei die Kontaktanordnung des DC-Steckerabschnitts (P2) elektrisch mit einer Gleichstrom-Energiequelle (U1) verbunden ist.
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