DE102020212359A1

DE102020212359A1 - Interchangeable charger and charging system

Info

Publication number: DE102020212359A1
Application number: DE102020212359.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Mader; Klaus Beulich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-03-31
Also published as: CN116568550A; EP4222016A1; WO2022069170A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (1) für ein Ladesystem (18) für elektrische Energiespeicher von Kraftfahrzeugen, das zumindest eine fahrzeuginterne Ladevorrichtung (19) für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs und zumindest einen fahrzeugexternen stationären Ladepunkt (20) aufweist, wobei die Ladeeinrichtung (1) zur Durchführung eines Ladevorgangs zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist und dazu zumindest eine Steuereinheit (2) und zumindest einen durch die Steuereinheit (2) ansteuerbaren und mit der Ladevorrichtung (19) und mit dem Ladepunkt (20) elektrisch verbindbaren Spannungswandler (3) sowie zumindest ein mit der Steuereinheit (2) verbundenes erstes Kommunikationsmittel (4) zur Erfassung von für die Durchführung des Ladevorgangs benötigten Daten aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung ein Gehäuse (9) aufweist, in welchem die Steuereinheit (2), der Spannungswandler (3) und das zumindest eine erste Kommunikationsmittel (4) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (9) jeweils zumindest einen Anschluss (10) für eine lösbare elektrische Verbindung zumindest des Spannungswandlers (3) mit der Ladevorrichtung (19) und mit dem Ladepunkt (20) aufweist und als Wechselgehäuse (9) zur wahlweisen Anordnung an der Ladevorrichtung (19) und an dem Ladepunkt (20) ausgebildet ist.The invention relates to a charging device (1) for a charging system (18) for electrical energy storage devices in motor vehicles, which has at least one vehicle-internal charging device (19) for an electrical energy storage device in a motor vehicle and at least one vehicle-external stationary charging point (20), the charging device (1st ) is designed to carry out a charging process for charging the electrical energy store and for this purpose at least one control unit (2) and at least one voltage converter (3) which can be controlled by the control unit (2) and can be electrically connected to the charging device (19) and to the charging point (20). and at least one first communication means (4) connected to the control unit (2) for acquiring data required for carrying out the charging process. The charging device has a housing (9) in which the control unit (2), the voltage converter (3) and the at least one first communication means (4) are arranged, the housing (9) each having at least one connection ( 10) for a detachable electrical connection of at least the voltage converter (3) to the charging device (19) and to the charging point (20) and designed as an interchangeable housing (9) for optional arrangement on the charging device (19) and on the charging point (20). is.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für ein Ladesystem für elektrische Energiespeicher von Kraftfahrzeugen, das zumindest eine fahrzeuginterne Ladevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs und zumindest einen fahrzeugexternen stationären Ladepunkt aufweist, wobei die Ladeeinrichtung zur Durchführung eines Ladevorgangs zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist und dazu zumindest eine Steuereinheit und zumindest einen durch die Steuereinheit ansteuerbaren und mit der Ladevorrichtung und mit dem Ladepunkt elektrisch verbindbaren Spannungswandler sowie zumindest ein mit der Steuereinheit verbundenes erstes Kommunikationsmittel zur Erfassung von für die Durchführung des Ladevorgangs benötigten Daten aufweist.The invention relates to a charging device for a charging system for electrical energy storage devices in motor vehicles, which has at least one vehicle-internal charging device for an electrical energy storage device in a motor vehicle and at least one vehicle-external stationary charging point, the charging device being designed to carry out a charging process for charging the electrical energy storage device and for this purpose at least has a control unit and at least one voltage converter that can be controlled by the control unit and electrically connected to the charging device and to the charging point, as well as at least one first communication means connected to the control unit for recording data required for carrying out the charging process.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Ladesystem für elektrische Energiespeicher von Kraftfahrzeugen mit zumindest einer fahrzeuginternen Ladevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem fahrzeugexternen stationären Ladepunkt und mit zumindest einer Ladeeinrichtung.The invention further relates to a charging system for electrical energy storage devices in motor vehicles with at least one vehicle-internal charging device for an electrical energy storage device in a motor vehicle, with at least one vehicle-external stationary charging point and with at least one charging device.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Ladesystemen bekannt, die dazu ausgebildet sind, elektrische Energiespeicher von Kraftfahrzeugen, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie eines elektrisch betreibbaren Elektro- oder Hybridfahrzeugs, mit elektrischer Energie aufzuladen. Derartige Ladesysteme weisen zumindest einen fahrzeugexternen und im Regelfall stationären Ladepunkt sowie zumindest eine fahrzeuginterne Ladevorrichtung für den elektrischen Energiespeichers auf. Für den Privatgebrauch, beispielsweise zum Aufladen in der eigenen Garage, ist ein solcher Ladepunkt als Wallbox ausgeführt und elektrisch mit einem heimischen, lokalen Spannungsnetzwerk eines Energieversorgers verbunden. Der Ladepunkt weist eine erste elektrische Schnittstelle für das Spannungsnetzwerk auf und dient dazu, Informationen des Spannungsnetzwerks bezüglich einer verfügbaren elektrischen Spannung zu erhalten oder zu erfassen. Die Ladevorrichtung weist eine zweite elektrische Schnittstelle zum Einspeisen einer für das Aufladen benötigten elektrischen Spannung auf und dient dazu, Informationen des elektrischen Energiespeichers bezüglich der benötigten elektrischen Spannung zu erhalten sowie das Aufladen zu steuern und zu koordinieren. Für eine Durchführung eines Ladevorgangs werden die elektrischen Schnittstellen des Ladepunkts und der Ladevorrichtung elektrisch, beispielsweise mittels eines Ladekabels oder induktiv, miteinander verbunden, um den elektrischen Energiespeicher mit der verfügbaren Spannung der Spannungsquelle aufzuladen.A large number of charging systems are known from the prior art, which are designed to charge electrical energy stores of motor vehicles, for example a vehicle battery of an electrically operable electric or hybrid vehicle, with electrical energy. Such charging systems have at least one vehicle-external and usually stationary charging point and at least one vehicle-internal charging device for the electrical energy store. For private use, for example for charging in your own garage, such a charging point is designed as a wall box and electrically connected to a domestic, local voltage network of an energy supplier. The charging point has a first electrical interface for the voltage network and is used to obtain or record information from the voltage network with regard to an available electrical voltage. The charging device has a second electrical interface for feeding in an electrical voltage required for charging and is used to obtain information from the electrical energy store regarding the electrical voltage required and to control and coordinate charging. To carry out a charging process, the electrical interfaces of the charging point and the charging device are electrically connected to one another, for example by means of a charging cable or inductively, in order to charge the electrical energy store with the available voltage from the voltage source.

Für die Durchführung des Ladevorgangs ist es außerdem in der Regel erforderlich, die verfügbare elektrische Spannung in die benötigte elektrische Spannung zu wandeln. Daher weist das Ladesystem weiterhin eine Ladeeinrichtung auf, die eine Steuereinheit, einen durch die Steuereinheit ansteuerbaren Spannungswandler und zumindest ein mit der Steuereinheit verbundenes Kommunikationsmittel aufweist. Mittels des Kommunikationsmittels werden für die Durchführung des Ladevorgangs benötigte Daten erfasst und kommuniziert. Diese Daten weisen unter anderem die jeweiligen Informationen bezüglich der verfügbaren und der benötigten elektrischen Spannung sowie auf den jeweiligen Informationen basierende Befehle zur Ansteuerung des Spannungswandlers auf, die durch eine Auswertung der jeweiligen Informationen erstellt werden. Auf Grundlage dieser Daten steuert die Steuereinheit den Spannungswandler derart an, dass er die verfügbare elektrische Spannung in die benötigte elektrische Spannung wandelt. In aus dem Stand der Technik bekannten Ladesystemen ist die Ladeeinrichtung entweder in die Ladevorrichtung oder in den Ladepunkt fest integriert.In order to carry out the charging process, it is also usually necessary to convert the available electrical voltage into the required electrical voltage. The charging system therefore also has a charging device, which has a control unit, a voltage converter that can be actuated by the control unit, and at least one means of communication connected to the control unit. The data required for carrying out the charging process are recorded and communicated by means of the means of communication. These data include, among other things, the respective information regarding the available and required electrical voltage as well as commands for controlling the voltage converter based on the respective information, which are created by evaluating the respective information. Based on this data, the control unit controls the voltage converter in such a way that it converts the available electrical voltage into the required electrical voltage. In charging systems known from the prior art, the charging device is permanently integrated either in the charging device or in the charging point.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Ladeeinrichtung als eigenständig handhabbare bauliche Einheit ausgebildet und dadurch einfach und kosteneffizient ausführbar ist. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass die Ladeeinrichtung wahlweise an der Ladevorrichtung oder der Ladestation anordenbar ist, sodass ein hoher technischer Aufwand zur Integration der Ladeeinrichtung nicht notwendig ist und sodass ein und dieselbe Ladeeinrichtung in unterschiedlichen Situationen oder Fahrzeug-Ladepunkt Kombinationen einsetzbar ist. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung ein Gehäuse aufweist, in welchem die Steuereinheit, der Spannungswandler und das zumindest eine Kommunikationsmittel angeordnet ist, wobei das Gehäuse jeweils zumindest einen Anschluss für eine lösbare elektrische Verbindung zumindest des Spannungswandlers mit der Ladevorrichtung und mit dem Ladepunkt aufweist und als Wechselgehäuse zur wahlweisen Anordnung an der Ladevorrichtung und an dem Ladepunkt ausgebildet ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Ladeeinrichtung ist diese beispielsweise aus der Ladevorrichtung und somit aus dem Fahrzeug entnehmbar, um das Gewicht des Fahrzeugs und damit dessen Energieverbrauch zu reduzieren. Das Wechselgehäuse ermöglicht dabei eine einfache Anordnung der Ladeeinrichtung an dem Ladepunkt, sodass dieser jederzeit, insbesondere auch von weiteren Fahrzeugen, zur Durchführung eines Ladevorgangs nutzbar ist. Bei einer bevorstehenden längeren Fahrt ist die Ladeeinrichtung komfortabel aus dem Ladepunkt entnehmbar und in dem Kraftfahrzeug beziehungsweise in/an der Ladevorrichtung mitführbar, um den elektrischen Energiespeicher bei Bedarf unterwegs aufladen zu können. Durch die vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung sind dabei weitere Ladepunkte nutzbar.The charging device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the charging device is designed as an independently manageable structural unit and can therefore be implemented simply and cost-effectively. Furthermore, there is the advantage that the charging device can be arranged either on the charging device or the charging station, so that a high level of technical effort is not necessary to integrate the charging device and so that one and the same charging device can be used in different situations or vehicle-charging point combinations. For this purpose, the invention provides that the charging device has a housing in which the control unit, the voltage converter and the at least one means of communication are arranged, with the housing having at least one connection for a detachable electrical connection of at least the voltage converter to the charging device and to the charging point and is designed as an interchangeable housing for optional arrangement on the charging device and on the charging point. Due to the configuration of the charging device according to the invention, it can be removed, for example, from the charging device and thus from the vehicle in order to reduce the weight of the vehicle and thus its energy consumption. The interchangeable housing enables a simple arrangement of the charging device at the charging point, so that it can be used at any time, especially by white other vehicles, can be used to carry out a charging process. If a longer journey is imminent, the charging device can be conveniently removed from the charging point and carried along in the motor vehicle or in/on the charging device in order to be able to charge the electrical energy storage device on the go if necessary. Due to the advantageous design of the charging device according to the invention, additional charging points can be used.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kommunikationsmittel jeweils zumindest eine Kommunikationsschnittstelle für die Ladevorrichtung und für den Ladepunkt zur Erfassung der Daten aufweist. Dadurch ist die Ladeeinrichtung zur Kommunikation zwischen der Ladevorrichtung und dem Ladepunkt, insbesondere als zentraler Kommunikationspunkt, zur Erfassung der Daten ausgebildet. Beispielsweise ist die Kommunikationsschnittstelle für eine PLC - Funktion (Power Line Communication) ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass alle benötigten Daten von der Ladeeinrichtung erfasst und insbesondere ausgewertet werden könnenAccording to a preferred development of the invention, it is provided that the communication means has at least one communication interface for the charging device and for the charging point for recording the data. As a result, the charging device is designed for communication between the charging device and the charging point, in particular as a central communication point, for recording the data. For example, the communication interface is designed for a PLC function (Power Line Communication). This results in the advantage that all required data can be recorded and, in particular, evaluated by the charging device

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, durch eine Auswertung der von dem Kommunikationsmittel erfassten Daten die Durchführung des Ladevorgangs zu steuern. Dadurch ist die Ladeeinrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs, insbesondere als zentrales Steuermittel, ausgebildet, wobei die Steuerung zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig, durch die Ladeeinrichtung erfolgt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Ladeeinrichtung den Ladevorgang selbstständig ausführen kann.According to a preferred development of the invention, it is provided that the control unit is designed to control the implementation of the charging process by evaluating the data recorded by the communication means. As a result, the charging device is designed to control the charging process, in particular as a central control means, the control being carried out at least essentially, preferably completely, by the charging device. This results in the advantage that the charging device can carry out the charging process independently.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung zumindest ein zweites mit der Steuereinheit verbundenes Kommunikationsmittel aufweist, das zur Kommunikation mit einer externen Benutzerschnittstelle ausgebildet ist. Insbesondere ist das zweite Kommunikationsmittel als Bluetooth- oder WLAN-Schnittstelle ausgebildet. Das zweite Kommunikationsmittel ermöglicht es einem Benutzer mittels der Benutzerschnittstelle, beispielsweise ein Smartphone oder Tablet, mit der Ladeeinrichtung zu kommunizieren beziehungsweise zu interagieren, insbesondere um weitere für die Durchführung des Ladevorgangs benötigte Daten, beispielsweise ein von ihm gewünschter maximaler Ladezustand des elektrischen Energiespeichers, an die Ladeeinrichtung zu übermitteln. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Steuerung oder zumindest die Durchführung des Ladevorgangs von dem Benutzer beeinflussbar ist.According to a preferred development, it is provided that the charging device has at least one second communication means which is connected to the control unit and is designed for communication with an external user interface. In particular, the second means of communication is designed as a Bluetooth or WLAN interface. The second means of communication enables a user to communicate or interact with the charging device by means of the user interface, for example a smartphone or tablet, in particular to send further data required for the charging process, for example a desired maximum charge state of the electrical energy storage device, to the to transmit charging device. This results in the advantage that the user can influence the control or at least the implementation of the charging process.

Vorzugsweise ist das erste und/oder das zweite Kommunikationsmittel in die Steuereinheit integriert. Das erste und/oder das zweite Kommunikationsmittel sind somit nicht separat in dem Wechselgehäuse, sondern insbesondere direkt an beziehungsweise in der Steuereinheit angeordnet, beispielsweise auf einer Leiterplatte der Steuereinheit angelötet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine insbesondere aufwändige Verbindung, beispielsweise Verkabelung, des jeweiligen Kommunikationsmittels mit der Steuereinheit entfällt und die Ladeeinrichtung dadurch technisch einfacher ausbildbar ist.The first and/or the second means of communication are preferably integrated into the control unit. The first and/or the second means of communication are therefore not arranged separately in the interchangeable housing, but in particular directly on or in the control unit, for example soldered onto a printed circuit board of the control unit. This results in the advantage that there is no particularly complex connection, for example cabling, between the respective means of communication and the control unit, and the charging device can therefore be designed in a technically simpler manner.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wechselgehäuse mit einer ersten Stirnwand, einer zweiten Stirnwand und zumindest einer Seitenwand ausgebildet ist, wobei die erste und die zweite Stirnwand gegenüberliegend angeordnet und insbesondere parallel zueinander ausgerichtet sind, und dass sich die zumindest eine Seitenwand von der ersten Seitenwand bis zu der zweiten Stirnwand erstreckt, um die Stirnwände miteinander zu verbinden. Vorzugsweise ist das Wechselgehäuse quaderförmig oder zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere sind die Stirnwände sowie die zumindest eine Seitenwand als Führungsflächen ausgebildet, die zur Führung und Ausrichtung der Ladeeinrichtung bei der wahlweisen Anordnung dienen. Vorzugsweise entspricht die Außenkontur des Wechselgehäuses bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Ladeeinrichtung in einem Ladesystem der Innenkontur eines Wechselschachtes zur Aufnahme des Wechselgehäuses, sodass die Außenkontur und die Innenkontur komplementär ausgebildet sind und dadurch bei der wahlweisen Anordnung zur Führung und Ausrichtung der Ladeeinrichtung auf vorteilhafte Weise zusammenwirken. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Wechselgehäuse konstruktiv einfach und mechanisch stabil herstellbar und bei der wahlweisen Anordnung für den Benutzer gut handhabbar ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that the interchangeable housing is designed with a first end wall, a second end wall and at least one side wall, the first and second end walls being arranged opposite one another and in particular aligned parallel to one another, and the at least one side wall extends from the first side wall to the second end wall to connect the end walls together. Preferably, the interchangeable housing is cuboid or cylindrical. In particular, the end walls and the at least one side wall are designed as guide surfaces that are used to guide and align the charging device in the optional arrangement. When the charging device is used as intended in a charging system, the outer contour of the interchangeable housing preferably corresponds to the inner contour of an interchangeable shaft for accommodating the interchangeable housing, so that the outer contour and the inner contour are designed to complement each other and thus advantageously interact in the optional arrangement for guiding and aligning the charging device. This results in the advantage that the interchangeable housing can be produced in a structurally simple and mechanically stable manner and is easy to handle for the user in the optional arrangement.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an zumindest einer der Stirnwände einer der Anschlüsse angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um die Stirnwand, die bei der wahlweisen Anordnung der Ladevorrichtung beziehungsweise dem Ladepunkt zugewandt ist beziehungsweise in Füge- oder Anschlussrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise ist an beiden Stirnwänden ein Anschluss angeordnet, wobei an der ersten Stirnwand der Anschluss für die Ladevorrichtung und an der zweiten Stirnwand der Anschluss für den Ladepunkt oder umgekehrt angeordnet ist. Insbesondere ist der Anschluss für die Ladevorrichtung an der ersten oder zweiten Stirnwand und der Anschluss für den Ladepunkt an der Seitenwand oder umgekehrt angeordnet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die elektrische Verbindung mit der Ladevorrichtung bereits bei der wahlweisen Anordnung und damit konstruktiv besonders einfach herstellbar ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that one of the connections is arranged on at least one of the end walls. This is preferably the end wall which, in the optional arrangement, faces the charging device or the charging point or is arranged in the joining or connection direction. A connection is preferably arranged on both end walls, with the connection for the charging device being arranged on the first end wall and the connection for the charging point being arranged on the second end wall, or vice versa. In particular, the connection for the charging device is arranged on the first or second end wall and the connection for the charging point is arranged on the side wall or vice versa. This has the advantage that the electrical connection with the Loading device is already in the optional arrangement and thus constructively particularly easy to produce.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der jeweilige Anschluss als Stecker oder Steckeraufnahme für eine Steckverbindung mit der Ladevorrichtung oder dem Ladepunkt ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die jeweiligen Anschlüsse unterschiedlich zueinander ausgeführt. Beispielsweise ist der Anschluss für die Ladevorrichtung als Stecker und der Anschluss für den Ladepunkt als Steckeraufnahme oder umgekehrt ausgeführt, um bei der wahlweisen Anordnung eine Verwechslung zu vermeiden. Insbesondere sind alle Anschlüsse entweder als Stecker oder Steckeraufnahme ausgebildet, unterscheiden sich dabei jedoch durch die konkreten Ausführungsform des jeweiligen Steckers beziehungsweise der jeweiligen Steckeraufnahme. Beispielsweise ist der Anschluss für die Ladevorrichtung als Steckertyp A und der Anschluss für den Ladepunkt als Steckertyp B oder umgekehrt ausgebildet. Alternativ ist der jeweilige Anschluss als Induktionsschnittstelle für die elektrische Verbindung ausgebildet. Optional ist der jeweilige Anschluss zusätzlich zur Datenübertragung ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die elektrische Verbindung konstruktiv einfach und gleichzeitig mechanisch stabil ausführbar ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that the respective connection is designed as a plug or plug socket for a plug-in connection with the charging device or the charging point. The respective connections are preferably designed differently from one another. For example, the connection for the charging device is designed as a plug and the connection for the charging point is designed as a plug receptacle or vice versa in order to avoid confusion in the optional arrangement. In particular, all connections are designed either as plugs or plug sockets, but differ in the specific embodiment of the respective plug or the respective plug socket. For example, the connection for the charging device is configured as plug type A and the connection for the charging point as plug type B, or vice versa. Alternatively, the respective connection is designed as an induction interface for the electrical connection. Optionally, the respective connection is also designed for data transmission. This results in the advantage that the electrical connection can be implemented in a structurally simple manner and at the same time in a mechanically stable manner.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wechselgehäuse zumindest ein Führungsmittel aufweist, das als in die Seitenwand vertiefte Führungsnut oder als von der Seitenwand abstehender Führungssteg ausgebildet ist und sich insbesondere parallel zu einer Steckrichtung des jeweiligen Anschlusses erstreckt. Insbesondere erstreckt sich das Führungsmittel über die gesamte Längserstreckung der Seitenwand in Steckrichtung. Vorzugsweise ist das Führungsmittel an/in der Seitenwand dezentral, also nicht mittig, angeordnet, sodass bei der wahlweisen Anordnung die Füge- oder Anschlussrichtung konstruktiv vorgebbar ist. Vorzugsweise wirkt das Führungsmittel bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Ladeeinrichtung in einem Ladesystem zur konstruktiven Vorgabe der Füge- oder Anschlussrichtung mit einem komplementär ausgebildeten Führungselement eines Wechselschachtes zusammen. Dadurch ergibt sich bei einer entsprechend komplementären Ausbildung eines Wechselschachts der Ladevorrichtung oder des Ladepunkts der Vorteil, dass eine Falschanordnung des Wechselgehäuses an der Ladevorrichtung oder dem Ladepunkt sicher verhinderbar ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that the interchangeable housing has at least one guide means, which is designed as a guide groove recessed into the side wall or as a guide web protruding from the side wall and, in particular, extends parallel to a plug-in direction of the respective connection. In particular, the guide means extends over the entire length of the side wall in the direction of insertion. The guide means is preferably arranged decentrally on/in the side wall, that is to say not in the middle, so that the joining or connection direction can be predetermined structurally in the case of the optional arrangement. When the charging device is used as intended in a charging system, the guide means preferably interacts with a complementarily designed guide element of an interchangeable shaft in order to structurally specify the joining or connection direction. With a correspondingly complementary design of an interchangeable shaft of the charging device or the charging point, this results in the advantage that an incorrect arrangement of the interchangeable housing on the charging device or the charging point can be reliably prevented.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wechselgehäuse zumindest ein Haltemittel aufweist, das hintergreifbar ausgebildet und insbesondere an einer der Stirnwände angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Haltemittel als Haltegriff für einen Benutzer ausgebildet, der dem Benutzer bei der wahlweisen Anordnung ein sicheres Halten der Ladeeinrichtung ermöglicht. Vorzugsweise ist sowohl an der ersten, als auch an der zweiten Stirnwand jeweils zumindest ein Haltemittel angeordnet. Insbesondere ist alternativ oder zusätzlich zumindest ein Haltemittel an der Seitenwand angeordnet. Vorzugsweise ist das Haltemittel bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Ladeeinrichtung in einem Ladesystem mittels eines das Haltemittel hintergreifenden Verriegelungsmittels verriegelbar, um bei der wahlweisen Anordnung die Ladeeinrichtung in der Ladevorrichtung und dem Ladepunkt zu verriegeln. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Ladeeinrichtung bei der wahlweisen Anordnung für den Benutzer besonders einfach handhabbar sowie sicher an der Ladevorrichtung oder an dem Ladepunkt gehalten beziehungsweise arretierbar ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that the interchangeable housing has at least one holding means which is designed to be able to be gripped from behind and is arranged in particular on one of the end walls. Preferably, the holding means is designed as a handle for a user, which enables the user to hold the charging device securely in the optional arrangement. At least one holding means is preferably arranged on both the first and the second end wall. In particular, at least one holding means is alternatively or additionally arranged on the side wall. When the charging device is used as intended in a charging system, the holding means can preferably be locked by means of a locking means which engages behind the holding means in order to lock the charging device in the charging device and the charging point in the optional arrangement. This results in the advantage that the charging device in the optional arrangement is particularly easy to handle for the user and can be held or locked securely on the charging device or on the charging point.

Das erfindungsgemäße Ladesystem mit den Merkmalen von Anspruch 10 zeichnet sich dadurch aus, dass die Ladeeinrichtung erfindungsgemäß, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet ist. Es ergeben sich die bereits genannten Vorteile, wobei die Ladevorrichtung und/oder der Ladepunkt technisch einfach und damit kostengünstig ausführbar sind, da die Ladeeinrichtung nicht fest integriert werden muss. Beispielsweise ist der Ladepunkt zumindest im Wesentlichen nur noch als elektrische Schnittstelle ausführbar, wobei die Ladeeinrichtung lediglich bei Bedarf an dem Ladepunkt angeordnet oder anordenbar ist.The charging system according to the invention with the features of claim 10 is characterized in that the charging device is designed according to the invention, as described above. The advantages already mentioned result, with the charging device and/or the charging point being able to be implemented in a technically simple and therefore cost-effective manner, since the charging device does not have to be permanently integrated. For example, the charging point can at least essentially only be implemented as an electrical interface, with the charging device being or being arranged at the charging point only when required.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ladevorrichtung und der Ladepunkt zur wahlweisen Anordnung der Ladeeinrichtung jeweils eine Aufnahmevorrichtung mit einem komplementär zu dem Wechselgehäuse ausgebildeten Wechselschacht aufweisen, in welchen das Wechselgehäuse geführt einschiebbar ist. Bei der komplementären Ausbildung entspricht die Innenkontur des Wechselschachtes der Außenkontur des Wechselgehäuses. Insbesondere sind Innenwände des Wechselschachts als Führungswände ausgebildet, die zur Führung und Ausrichtung der Ladeeinrichtung bei der wahlweisen Anordnung dienen und dazu insbesondere mit Führungsflächen des Wechselgehäuses zusammenwirken. Durch das aus der komplementären Ausbildung resultierende Zusammenwirken der Innenkontur des Wechselschachts mit der Außenkontur des Wechselgehäuses ist einerseits ein geführtes Einschieben des Wechselgehäuses und andererseits eine platzsparende und vor Umwelteinflüssen geschützte Anordnung des Wechselgehäuses an beziehungsweise in der Ladevorrichtung und dem Ladepunkt ermöglicht. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die wahlweise Anordnung für den Benutzer besonders gut handhabbar und die Ladeeinrichtung sicher verstaubar ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that the charging device and the charging point for the optional arrangement of the charging device each have a receiving device with an exchange shaft designed to complement the interchangeable housing, into which the interchangeable housing can be inserted. In the case of the complementary design, the inner contour of the interchangeable shaft corresponds to the outer contour of the interchangeable housing. In particular, the inner walls of the interchangeable shaft are designed as guide walls, which are used to guide and align the charging device in the optional arrangement and, for this purpose, interact in particular with guide surfaces of the interchangeable housing. The interaction of the inner contour of the interchangeable shaft with the outer contour of the interchangeable housing resulting from the complementary design enables guided insertion of the interchangeable housing on the one hand and a space-saving arrangement of the interchangeable housing on or in the charging device and the charging point that is protected from environmental influences on the other. This results in the advantage that the optional arrangement is particularly easy for the user to handle accessible and the charging device can be safely stowed away.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wechselschacht zumindest ein mit dem Führungsmittel der Ladeeinrichtung zusammenwirkendes Führungselement aufweist, welches als von einer Seitenfläche des Wechselschachts vorstehender Führungsvorsprung oder als in die Seitenfläche vertiefte Führungsvertiefung ausgebildet ist, wobei die Seitenfläche parallel zur Einschieberichtung des Wechselgehäuses verläuft. Das Führungselement ist also komplementär zu dem Führungsmittel der Ladeeinrichtung ausgebildet, wodurch die Einschieberichtung beziehungsweise Füge- oder Anschlussrichtung konstruktiv vorgegeben ist. Es ergeben sich die bereits genannten Vorteile.According to a preferred development of the invention, it is provided that the interchangeable shaft has at least one guide element that interacts with the guide means of the charging device, which is designed as a guide projection protruding from a side surface of the interchangeable shaft or as a guide depression recessed into the side surface, the side surface being parallel to the direction of insertion of the interchangeable housing runs. The guide element is thus designed to be complementary to the guide means of the charging device, as a result of which the direction of insertion or the direction of joining or connection is predetermined by design. The advantages already mentioned result.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wechselschacht zumindest einen Gegenanschluss aufweist, der komplementär zu dem jeweiligen Anschluss der Ladeeinrichtung ausgebildet ist, wobei der Gegenanschluss an einer Stirnfläche des Wechselschachts angeordnet ist, die im eingeschobenen Zustand der Ladeeinrichtung der den jeweiligen Anschluss aufweisenden Stirn- oder Seitenwand des Wechselgehäuses gegenüberliegt. Das Einschieben des Wechselgehäuses ermöglicht somit gleichzeitig auch die Herstellung der elektrischen Verbindung, insbesondere ist der Gegenanschluss auf gleicher Höhe wie der jeweilige Anschluss im angeordneten Zustand der Ladeeinrichtung angeordnet, sodass eine aufwändige Justage der Anordnung des Wechselgehäuses zur korrekten Positionierung des jeweiligen Anschlusses relativ zu dem Gegenanschluss nicht notwendig ist. Es ergeben sich die bereits genannten Vorteile.According to a preferred development of the invention, it is provided that the interchangeable shaft has at least one counter-connection which is designed to complement the respective connection of the charging device, the counter-connector being arranged on an end face of the interchangeable shaft which, when the charging device is in the inserted state, has the respective connection Opposite front or side wall of the interchangeable housing. The insertion of the interchangeable housing thus also enables the electrical connection to be established at the same time, in particular the mating connection is arranged at the same height as the respective connection in the arranged state of the charging device, so that a complex adjustment of the arrangement of the interchangeable housing for correct positioning of the respective connection relative to the mating connection is not necessary. The advantages already mentioned result.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wechselschacht an einer Innenfläche zumindest eine Halteaussparung zum Einführen des Haltemittels aufweist, die zumindest im Wesentlichen komplementär zu dem Haltemittel ausgebildet ist. Die Halteaussparung ist derart an der Innenfläche angeordnet, dass sie im eingeschobenen Zustand der Ladeeinrichtung dem Haltemittel gegenüberliegt, um dieses in ihrem Inneren aufzunehmen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Wechselschacht eine konstruktiv besonders einfach umsetzbare Möglichkeit zur Unterbringung des Haltemittels aufweist, wobei größere Zwischenräume zwischen dem Wechselschacht und dem Wechselgehäuse zur Unterbringung des Haltemittels nicht notwendig sind und der Wechselschacht somit besonders kompakt ausbildbar ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that the interchangeable shaft has at least one holding recess on an inner surface for inserting the holding means, which is formed at least essentially complementary to the holding means. The holding recess is arranged on the inner surface in such a way that, when the charging device is in the inserted state, it is opposite the holding means in order to receive the latter in its interior. This results in the advantage that the interchangeable shaft has an option for accommodating the holding means that is particularly easy to implement in terms of design, with larger spaces between the interchangeable shaft and the interchangeable housing for accommodating the holding means being unnecessary and the interchangeable shaft can therefore be designed to be particularly compact.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmevorrichtung zumindest ein betätigbares Verriegelungsmittel zur Verriegelung des Haltemittels aufweist, welches dem Wechselschacht zugeordnet ist. Vorzugsweise ist das Verriegelungsmittel als von dem Benutzer betätigbarer Verriegelungsbolzen ausgebildet. Das Verriegelungsmittel ist vorzugsweise in der Halteaussparung angeordnet und dazu ausgebildet, das Haltemittel zur Verriegelung zu hintergreifen. Insbesondere ist das Verriegelungsmittel außerhalb des Wechselschachtes angeordnet und dazu ausgebildet, zur Verriegelung zumindest eine Innenwand des Wechselschachtes zu durchgreifen. Alternativ ist das Verriegelungsmittel als eine mit einem Rastelement des Wechselgehäuses zusammenwirkende Rastvorrichtung ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Ladeeinrichtung im angeordneten Zustand verriegelbar ist, um eine unwillkürliche Entnahme, beispielsweise ein Herausfallen oder Diebstahl, zu verhindern.According to a preferred development of the invention, it is provided that the receiving device has at least one operable locking means for locking the holding means, which is assigned to the exchange shaft. The locking means is preferably designed as a locking bolt that can be actuated by the user. The locking means is preferably arranged in the holding recess and is designed to engage behind the holding means for locking. In particular, the locking means is arranged outside of the interchangeable shaft and is designed to reach through at least one inner wall of the interchangeable shaft for locking. Alternatively, the locking means is designed as a locking device that interacts with a locking element of the interchangeable housing. This results in the advantage that the charging device can be locked in the arranged state in order to prevent involuntary removal, for example falling out or theft.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine vereinfachte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung,
2 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung von der Seite,
3 eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Ladesystems,
4 eine perspektivische Darstellung des Wechselschachtes in einer Draufsicht und
5 einen Querschnitt durch die Aufnahmevorrichtung des Ladepunkts im Bereich der Halteaussparung.

In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. to show

1 a simplified schematic representation of the charging device according to the invention,
2 a perspective view of the charging device according to the invention from the side,
3 a simplified representation of the charging system according to the invention,
4 a perspective view of the interchangeable shaft in a plan view and
5 a cross section through the receiving device of the charging point in the area of the holding recess.

1 zeigt in einer vereinfachten schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung 1. Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung 1 ist dazu ausgebildet, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einem Ladesystem, welches zumindest eine fahrzeuginterne Ladevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs und zumindest einen fahrzeugexternen stationären Ladepunkt aufweist, einen Ladevorgang zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers durchzuführen. Die Ladeeinrichtung 1 weist eine Steuereinheit 2, einen durch die Steuereinheit 2 ansteuerbaren Spannungswandler 3, ein erstes Kommunikationsmittel 4, sowie ein zweites Kommunikationsmittel 5 auf. Der Spannungswandler 3 sowie das erste und das zweite Kommunikationsmittel 4, 5 sind jeweils sowohl elektrisch, als auch kommunikationstechnisch mit der Steuereinheit 2 verbunden, wie in 1 anhand von durchgezogenen Verbindungslinien dargestellt ist. 1 shows the charging device 1 according to the invention in a simplified schematic representation. The charging device 1 according to the invention is designed to carry out a charging process for charging the perform electrical energy storage. The charging device 1 has a control unit 2 , a voltage converter 3 which can be controlled by the control unit 2 , a first communication means 4 and a second communication means 5 . The voltage converter 3 and the first and the second means of communication 4, 5 are each connected to the control unit 2 both electrically and in terms of communication technology, as shown in FIG 1 is represented by solid connecting lines.

Der Spannungswandler 3 ist dazu ausgebildet, eine verfügbare elektrische Spannung, welche beispielsweise von einem heimischen, lokalen Spannungsnetzwerk eines Energieversorgers bereitgestellt wird, in eine für das Aufladen des Energiespeichers benötigte elektrische Spannung zu wandeln. Das erste Kommunikationsmittel 4 ist dazu ausgebildet, für die Durchführung des Ladevorgangs benötigte Daten, welche unter anderem Informationen bezüglich der verfügbaren und der benötigten elektrischen Spannung aufweisen, zu erfassen. Zur Erfassung der Daten weist das erste Kommunikationsmittel 4 eine erste Kommunikationsschnittstelle 6 für die Ladevorrichtung und eine zweite Kommunikationsschnittstelle 7 für den Ladepunkt auf. Die erste und die zweite Kommunikationsschnittstelle 6, 7 ermöglichen es dem ersten Kommunikationsmittel 4, zur Erfassung der Daten mit dem Ladepunkt und der Ladevorrichtung zu kommunizieren, wobei das erste Kommunikationsmittel 4 weiterhin dazu ausgebildet ist, die erfassten Daten an die Steuereinheit 2 weiterzuleiten. Die Steuereinheit 2 ist dazu ausgebildet, durch eine Auswertung der von dem ersten Kommunikationsmittel 4 erfassten Daten die Durchführung des Ladevorgangs zu steuern. Dabei ist unter anderem vorgesehen, dass die Steuereinheit 2 aus Basis dieser Auswertung den Spannungswandler 3 derart ansteuert, dass er die verfügbare elektrische Spannung in die benötigte elektrische Spannung wandelt.The voltage converter 3 is designed to an available electrical voltage, which is provided, for example, by a domestic, local voltage network of an energy supplier, into an electrical voltage required for charging the energy store. The first means of communication 4 is designed to record data required for carrying out the charging process, which, among other things, includes information regarding the available and required electrical voltage. In order to record the data, the first communication means 4 has a first communication interface 6 for the charging device and a second communication interface 7 for the charging point. The first and the second communication interface 6, 7 enable the first communication means 4 to communicate with the charging point and the charging device in order to collect the data, with the first communication means 4 also being designed to forward the collected data to the control unit 2. The control unit 2 is designed to control the implementation of the charging process by evaluating the data recorded by the first communication means 4 . Provision is made here, inter alia, for the control unit 2 to control the voltage converter 3 on the basis of this evaluation in such a way that it converts the available electrical voltage into the required electrical voltage.

Das zweite Kommunikationsmittel 5 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als WLAN-Schnittstelle zur Kommunikation mit einer externen Benutzerschnittstelle 8, beispielsweise ein Smartphone oder Tablet, ausgebildet und ermöglicht es einem Benutzer, mittels der Benutzerschnittstelle 8 weitere für die Durchführung des Ladevorgangs benötigte Daten, beispielsweise ein von ihm gewünschter maximaler Ladezustand des elektrischen Energiespeichers, an die Steuereinheit 2 beziehungsweise die Ladeeinrichtung 1 zu übermitteln. Dies ermöglicht es dem Benutzer, die Steuerung des Ladevorgangs auf eine von ihm gewünschte Weise zu beeinflussen.According to the present exemplary embodiment, the second means of communication 5 is designed as a WLAN interface for communication with an external user interface 8, for example a smartphone or tablet, and enables a user to use the user interface 8 to enter additional data required for carrying out the charging process, for example a he desired maximum state of charge of the electrical energy storage device to transmit to the control unit 2 or the charging device 1. This enables the user to influence the control of the charging process in a way that he or she desires.

Die Ladeeinrichtung 1 weist ein als Wechselgehäuse ausgebildetes Gehäuse 9 auf, in welchem die Steuereinheit 2, der Spannungswandler 3, sowie das erste und das zweite Kommunikationsmittel 4, 5 angeordnet sind. Das Wechselgehäuse 9 weist jeweils zumindest einen Anschluss 10 für eine lösbare elektrische Verbindung zumindest des Spannungswandlers mit der Ladevorrichtung und mit dem Ladepunkt auf und dient der wahlweisen Anordnung der Ladeeinrichtung 1 an dem Ladepunkt und der Ladevorrichtung, wie im Folgenden näher erläutert wird.The charging device 1 has a housing 9 designed as an interchangeable housing, in which the control unit 2, the voltage converter 3, and the first and the second communication means 4, 5 are arranged. The interchangeable housing 9 has at least one connection 10 for a detachable electrical connection of at least the voltage converter to the charging device and to the charging point and is used for the optional arrangement of the charging device 1 at the charging point and the charging device, as will be explained in more detail below.

Dazu zeigt 2 eine perspektivische Darstellung des Wechselgehäuses 9. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wechselgehäuse 9 quaderförmig ausgebildet und weist eine erste Stirnwand 11, eine zweite Stirnwand 12 und zwei Seitenwände 13 sowie eine Deckenwand und eine Bodenwand auf. Die erste und die zweite Stirnwand 11, 12 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gegenüberliegend angeordnet und dabei parallel zueinander ausgerichtet, wobei sich die Seitenwände 13, die Deckenwand und die Bodenwand von der ersten Stirnwand 11 bis zu der Stirnwand 12 erstrecken, und die Stirnwände 11, 12 miteinander verbindet.For this shows 2 a perspective view of the interchangeable housing 9. According to the present embodiment, the interchangeable housing 9 is cuboid and has a first end wall 11, a second end wall 12 and two side walls 13 and a top wall and a bottom wall. According to the present exemplary embodiment, the first and the second end wall 11, 12 are arranged opposite one another and aligned parallel to one another, with the side walls 13, the top wall and the bottom wall extending from the first end wall 11 to the end wall 12, and the end walls 11, 12 connects to each other.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zentral an der ersten und an der zweiten Stirnwand 11, 12 jeweils einer der jeweiligen Anschlüsse 10 angeordnet. Dabei ist der für die Ladevorrichtung vorgesehene Anschluss 10 vorliegend als Stecker 14 für eine Steckverbindung mit der Ladevorrichtung ausgebildet und an der ersten Stirnwand 11 angeordnet, während der für den Ladepunkt vorgesehene jeweilige Anschluss 10 vorliegend als Steckeraufnahme 15 für eine Steckverbindung mit dem Ladepunkt ausgebildet und an der zweiten Stirnwand 12 angeordnet ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist weiterhin vorgesehen, dass die jeweiligen Anschlüsse 10 sowohl zur Herstellung der elektrischen Verbindung, als auch zur Datenübertragung der Ladeeinrichtung 1 mit der Ladevorrichtung und dem Ladepunkt ausgebildet sind. Dazu ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das erste Kommunikationsmittel 4 und der Spannungswandler 3 mit den jeweiligen Anschlüssen 10 elektrisch und kommunikationstechnisch verbunden sind, wie beispielhaft in 1 anhand von gestrichelten Linien dargestellt. Die jeweiligen Anschlüsse 10 dienen hierbei als Schnittstelle für das erste Kommunikationsmittel 4 und den Spannungswandler 3 mit der Ladevorrichtung und dem Ladepunkt, wodurch sowohl ein Energie-, als auch ein Datenfluss zwischen der Ladeeinrichtung 1 und dem Ladepunkt und der Ladevorrichtung ermöglicht ist.According to the present exemplary embodiment, one of the respective connections 10 is arranged centrally on the first and on the second end wall 11, 12 in each case. The connection 10 provided for the charging device is in the present case designed as a plug 14 for a plug connection with the charging device and is arranged on the first end wall 11, while the respective connection 10 provided for the charging point is in the present case designed as a plug receptacle 15 for a plug connection with the charging point and on the second end wall 12 is arranged. According to the present exemplary embodiment, it is further provided that the respective connections 10 are designed both to establish the electrical connection and to transmit data from the charging device 1 to the charging device and the charging point. For this purpose, according to the present exemplary embodiment, it is provided that the first communication means 4 and the voltage converter 3 are connected electrically and in terms of communication technology to the respective connections 10, as shown in FIG 1 represented by dashed lines. The respective connections 10 serve as an interface for the first means of communication 4 and the voltage converter 3 with the charging device and the charging point, which enables both an energy and a data flow between the charging device 1 and the charging point and the charging device.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist weiterhin vorgesehen, dass das Wechselgehäuse 9 an zumindest einer der Seitenwände 13 zumindest ein Führungsmittel 16 aufweist, welches vorliegend als Führungsnut ausgebildet ist und sich parallel zur vorgesehenen Steckrichtung der jeweiligen Anschlüsse 10 erstreckt. Dabei ist das Führungsmittel 16 in Bezug auf die Erstreckung der zumindest einen Seitenwand 13 dezentral, also nicht mittig, angeordnet, um bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Ladeeinrichtung 1 in einem Ladesystem durch ein Zusammenwirken mit einem Führungselement eine Füge- oder Anschlussrichtung der Ladeeinrichtung 1 konstruktiv vorzugeben.According to the present exemplary embodiment, provision is also made for the interchangeable housing 9 to have at least one guide means 16 on at least one of the side walls 13, which in the present case is designed as a guide groove and extends parallel to the intended insertion direction of the respective connections 10. The guide means 16 is arranged decentrally with respect to the extent of the at least one side wall 13, i.e. not in the middle, in order to structurally specify a joining or connection direction of the charging device 1 when the charging device 1 is used as intended in a charging system by interacting with a guide element .

Weiterhin ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass an der ersten und an der zweiten Stirnwand 11, 12 jeweils zwei hintergreifbare Haltemittel 17 angeordnet sind. Die Haltemittel 17 sind dabei vorliegend als von der jeweiligen Stirnwand 11, 12 zumindest im Wesentlichen senkrecht hervorstehende Haltegriffe ausgebildet, die dem Benutzer bei der wahlweisen Anordnung ein sicheres Halten der Ladeeinrichtung 1 ermöglichen. Vorliegend sind die Haltemittel 17 des Wechselgehäuses 9 vertikal angeordnet, um dem Benutzer bei der wahlweisen Anordnung ein besonders komfortables Halten der Ladeeinrichtung 1 zu ermöglichen. Alternativ ist jedoch auch eine horizontale Anordnung der Haltemittel 17 in Bezug auf die Längserstreckung des Wechselgehäuses 9 in Steckrichtung vorgesehen. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Ladeeinrichtung 1 in dem Ladesystem ermöglicht die vorteilhafte Ausbildung der Ladeeinrichtung 1 beziehungsweise des Wechselgehäuses 9 die wahlweise Anordnung der Ladeeinrichtung 1 an dem Ladepunkt und der Ladevorrichtung, wie im nun Folgenden näher erläutert wird.Furthermore, it is provided according to the present exemplary embodiment that two holding means 17 that can be gripped from behind are arranged on the first and on the second end wall 11, 12 in each case. The holding means 17 are in the present case designed as handles protruding at least substantially perpendicularly from the respective end wall 11, 12, which enable the user to hold the charging device 1 securely in the optional arrangement. In the present case, the holding means 17 of the interchangeable housing 9 are arranged vertically in order to enable the user to hold the charging device 1 particularly comfortably in the case of the optional arrangement. Alternatively, however, a horizontal arrangement of the holding means 17 in relation to the longitudinal extent of the interchangeable housing 9 in the direction of insertion is also provided. When the charging device 1 is used as intended in the charging system, the advantageous design of the charging device 1 or the interchangeable housing 9 enables the charging device 1 to be optionally arranged at the charging point and the charging device, as will now be explained in more detail below.

3 zeigt dazu eine vereinfachte Darstellung eines Ladesystems 18. Das Ladesystem 18 weist neben der Ladeeinrichtung 1 zumindest eine fahrzeuginterne Ladevorrichtung 19 für einen vorliegend nicht gezeigten elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs und zumindest einen fahrzeugexternen stationären Ladepunkt 20 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ladepunkt 20 als Wallbox ausgebildet, die beispielsweise in einer Wand einer heimischen Garage angeordnet und mit einem vorliegend nicht gezeigten heimischen, lokalen Spannungsnetzwerk verbunden ist. Die Ladevorrichtung 19 ist, wie in 3 dargestellt, bevorzugt seitlich an beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug angeordnet und von außerhalb des Fahrzeugs für den Benutzer zugänglich, beispielsweise durch Öffnen eines Deckels oder dergleichen. 3 shows a simplified representation of a charging system 18. In addition to the charging device 1, the charging system 18 has at least one vehicle-internal charging device 19 for an electrical energy storage device of a motor vehicle (not shown here) and at least one vehicle-external stationary charging point 20. In the present exemplary embodiment, the charging point 20 is designed as a wall box, which is arranged, for example, in a wall of a home garage and is connected to a home, local voltage network (not shown here). The loading device 19 is, as in 3 shown, preferably arranged on the side of or in the motor vehicle and accessible to the user from outside the vehicle, for example by opening a lid or the like.

Zur wahlweisen Anordnung der Ladeeinrichtung 1 weisen die Ladevorrichtung 19 und der Ladepunkt 20 jeweils eine Aufnahmevorrichtung 21 mit einem komplementär zu dem Wechselgehäuse 9 ausgebildeten Wechselschacht 22 auf. Bei der komplementären Ausbildung des Wechselschachtes 22 zu dem Wechselgehäuse 9 entspricht eine Innenkontur des Wechselschachts 22 zumindest im Wesentlichen einer Außenkontur des Wechselgehäuses 9, sodass das Wechselgehäuse 9 beziehungsweise die Ladeeinrichtung 1 bei der wahlweisen Anordnung geführt in den Wechselschacht 22 einschiebbar ist. In diesem Fall sind die die Außenkontur des Wechselgehäuses 9 mitbildenden Stirn- und Seitenwände 11, 12, 13 als Führungsflächen ausgebildet, welche mit die Innenkontur des Wechselschachtes 22 mitbildenden Innen- beziehungsweise Führungswänden 23 des Wechselschachtes 22 zusammenwirken, um die Ladeeinrichtung 1 beim Einschieben zu führen und auszurichten. Optional weist die Aufnahmevorrichtung 21 ein in 3 nicht gezeigtes verlagerbares Abdeckelement (Deckel) auf, um den Wechselschacht 22 zumindest in einem Nichtbenutzungszustand zu verschließen, um den Wechselschacht 22 und insbesondere auch die darin eingeschobene Ladeeinrichtung 1 vor äußeren Einflüssen, beispielsweise Schmutz und/oder Feuchtigkeit. zu schützen.For the optional arrangement of the charging device 1 , the charging device 19 and the charging point 20 each have a receiving device 21 with a replacement shaft 22 designed to complement the replacement housing 9 . In the complementary design of the interchangeable shaft 22 to the interchangeable housing 9, an inner contour of the interchangeable shaft 22 corresponds at least essentially to an outer contour of the interchangeable housing 9, so that the interchangeable housing 9 or the charging device 1 in the optional arrangement can be inserted into the interchangeable shaft 22 in a guided manner. In this case, the front and side walls 11, 12, 13 that also form the outer contour of the interchangeable housing 9 are designed as guide surfaces, which interact with the inner or guide walls 23 of the interchangeable shaft 22 that also form the inner contour of the interchangeable shaft 22, in order to guide the charging device 1 when it is pushed in and align. Optionally, the receiving device 21 has an in 3 displaceable cover element (cover), not shown, to close the interchangeable shaft 22 at least when it is not in use, in order to protect the interchangeable shaft 22 and in particular also the charging device 1 inserted therein from external influences, such as dirt and/or moisture. to protect.

Vorliegend ist die Ladeeinrichtung 1 an beziehungsweise in dem Ladepunkt 20 angeordnet, und dabei sowohl mit dem Ladepunkt 20, als auch mittels eines vorliegend nur schematisch dargestellten Ladekabels 24 mit der Ladevorrichtung 19 elektrisch verbunden. Zur Herstellung der elektrischen Verbindung weist der jeweilige Wechselschacht 22 einen komplementär zu dem jeweiligen Anschluss 10 der Ladeeinrichtung 1 ausgebildeten Gegenanschluss 10' auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zur Herstellung der besagten Steckverbindung der Gegenanschluss 10' des Ladepunkts 20 als zu der Steckeraufnahme 15 komplementärer Stecker 15' und der Gegenanschluss 10' der Ladevorrichtung 19 als zu dem Stecker 14 komplementär ausgebildete Steckeraufnahme 14' ausgebildet ist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Steckeraufnahme 15 der Ladeeinrichtung 1 und die Steckeraufnahme 14' der Ladevorrichtung 19, sowie der Stecker 14 der Ladeeinrichtung 1 und der Stecker 15' des Ladepunktes 20 jeweils baugleich ausgeführt sind, sodass unabhängig von der wahlweisen Anordnung der Ladeeinrichtung 1 in der Ladevorrichtung 19 oder dem Ladepunkt 20 dasselbe Ladekabel 24 nutzbar ist.In the present case, the charging device 1 is arranged on or in the charging point 20 and is electrically connected both to the charging point 20 and to the charging device 19 by means of a charging cable 24, which is only shown schematically here. To establish the electrical connection, the respective interchangeable shaft 22 has a mating connection 10 ′ designed to complement the respective connection 10 of the charging device 1 . In the present exemplary embodiment, the mating connection 10' of the charging point 20 is designed as a plug 15' complementary to the plug receptacle 15 and the mating connection 10' of the charging device 19 is designed as a plug receptacle 14' designed to complement the plug 14 in order to produce said plug-in connection. In particular, it is provided that the plug receptacle 15 of the charging device 1 and the plug receptacle 14' of the charging device 19, as well as the plug 14 of the charging device 1 and the plug 15' of the charging point 20 are each identical in construction, so that regardless of the optional arrangement of the charging device 1 the same charging cable 24 can be used in the charging device 19 or the charging point 20 .

4 zeigt exemplarisch eine Draufsicht auf den Wechselschacht 22 der Ladevorrichtung 19, in welchen die Ladeeinrichtung 1 beziehungsweise das Wechselgehäuse 9 mit seiner den jeweiligen Anschluss 10 aufweisenden Stirnseite 11, 12 vorangeführt einschiebbar ist. Um bereits beim Einschieben die elektrische Verbindung herzustellen, weist der Wechselschacht 22 an einer im Inneren des Schachtes liegenden Stirnfläche 25, welche im eingeschobenen Zustand der Ladeeinrichtung 1 der den jeweiligen Anschluss 10 aufweisenden Stirnwand 11, 12 gegenüberliegt, den jeweiligen Gegenanschluss 10' auf, welcher derart an der Stirnfläche 25 angeordnet ist, dass er im eingeschobenen Zustand der Ladeeinrichtung 1 dem jeweiligen Anschluss 10 genau gegenüberliegt. Durch das geführte Einschieben wird die Ladeeinrichtung 1 in Bezug auf den Gegenanschluss 10' derart ausgerichtet, dass mit dem Einhieben auch die elektrische Verbindung hergestellt wird, wobei eine insbesondere aufwändige Justage der Ladeeinrichtung 1 zur Positionierung des jeweiligen Anschluss 10 relativ zu dem jeweiligen Gegenanschluss 10' nicht erforderlich ist. 4 shows an example of a plan view of the interchangeable shaft 22 of the charging device 19, into which the charging device 1 or the interchangeable housing 9 can be inserted with its end face 11, 12 having the respective connection 10 leading in front. In order to establish the electrical connection as soon as it is pushed in, the interchangeable shaft 22 has the respective mating connection 10' on an end face 25 inside the shaft, which when the charging device 1 is in the inserted state is opposite the end wall 11, 12 having the respective connection 10 is arranged on the end face 25 in such a way that it is exactly opposite the respective connection 10 when the charging device 1 is in the inserted state. The guided insertion causes the charging device 1 to be aligned in relation to the mating connection 10' in such a way that the electrical connection is also established with the insertion, with a particularly complex adjustment of the charging device 1 for positioning the respective connection 10 relative to the respective mating connection 10' is not required.

Um die wahlweise Anordnung für den Benutzer weiter zu vereinfachen weist der Wechselschacht zumindest ein mit dem Führungsmittel 16 zusammenwirkendes Führungselement 26 auf, welches an einer Seitenfläche 27 des Wechselschachtes 22 angeordnet ist, die parallel zu der Einschieberichtung des Wechselgehäuses 9 verläuft. Vorliegend ist das Führungselement 26 als komplementär zu dem Führungsmittel 16 ausgebildeter, von der Seitenfläche 27 in den Wechselschacht 22 vorstehender Führungsvorsprung ausgebildet. Das Führungselement 26 ist zumindest im Wesentlichen auf gleicher Höhe wie das Führungsmittel im eingeschobenen Zustand der Ladeeinrichtung 1 angeordnet. Somit ist bei der wahlweisen Anordnung die Füge- oder Anschlussrichtung konstruktiv vorgegeben, da aufgrund des Zusammenwirkens von Führungsmittel 16 und Führungselement 26 das Wechselgehäuse 9 nur mit jeweils einer der Stirnwände 11, 12 in Richtung der Stirnfläche 25 des jeweiligen Wechselschacht 22 einschiebbar ist. Dadurch ist eine versehentliche Falschanordnung der Ladeeinrichtung 1 sicher verhindert.In order to further simplify the optional arrangement for the user, the interchangeable shaft has at least one guide element 26 that interacts with the guide means 16 and is arranged on a side face 27 of the interchangeable shaft 22 that runs parallel to the insertion direction of the interchangeable housing 9 . In the present case, the guide element 26 is designed as a guide projection which is designed to complement the guide means 16 and protrudes from the side surface 27 into the exchange shaft 22 . The guide element 26 is arranged at least essentially at the same level as the guide means when the charging device 1 is in the pushed-in state. Thus, in the optional arrangement, the joining or connection direction is structurally predetermined, since due to the interaction of guide means 16 and guide element 26, the interchangeable housing 9 can only be pushed in with one of the end walls 11, 12 in the direction of the end face 25 of the respective interchangeable shaft 22. This reliably prevents the charging device 1 from being arranged incorrectly by accident.

Weiterhin ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Wechselschacht an einer Innenfläche zumindest eine Halteaussparung 28 zum Einführen des Haltemittels aufweist, die zumindest im Wesentlichem komplementär zu dem Haltemittel 17 ausgebildet ist. Vorliegend sind an der eine Innenfläche darstellenden Stirnfläche 25 zwei Halteaussparungen 28 angeordnet und als in die Stirnfläche 25 vertiefte Schächte ausgebildet. Insbesondere entspricht die Tiefe der Halteaussparungen 28 zumindest im Wesentlichen der maximalen Erstreckung der Haltemittel 17 senkrecht von der jeweiligen Stirnwand 11, 12. Dadurch ist bei der wahlweisen Anordnung eine vollständige Aufnahme der Haltemittel 17 in den Halteaussparungen 28 ermöglicht, sodass im eingeschobenen Zustand der Ladeeinrichtung 1 zumindest im Wesentlichen keine größeren Zwischenräume zwischen der Stirnfläche 25 und der jeweiligen Stirnwand 11, 12 verbleiben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zudem vorgesehen, dass die Haltemittel 17 in der Halteaussparung 28 verriegelbar sind, sodass die Ladeeinrichtung 1 im eingeschobenen Zustand sicher in dem Wechselschacht 22 gehalten ist.Furthermore, in the present exemplary embodiment it is provided that the interchangeable shaft has at least one holding recess 28 on an inner surface for inserting the holding means, which is formed at least essentially complementary to the holding means 17 . In the present case, two holding recesses 28 are arranged on the end face 25 representing an inner surface and are designed as shafts recessed into the end face 25 . In particular, the depth of the retaining recesses 28 corresponds at least essentially to the maximum extension of the retaining means 17 perpendicularly from the respective end wall 11, 12. This enables the retaining means 17 to be completely accommodated in the retaining recesses 28 in the optional arrangement, so that when the loading device 1 at least essentially no larger spaces between the end face 25 and the respective end wall 11, 12 remain. According to the present exemplary embodiment, it is also provided that the holding means 17 can be locked in the holding recess 28 so that the charging device 1 is held securely in the exchange shaft 22 when it is pushed in.

Dazu zeigen 5A und 5B einen Querschnitt durch die Aufnahmevorrichtung 21 im Bereich der Halteaussparung 28 mit einem darin aufgenommenen Haltemittel 17. Um das Haltemittel 17 in der Halteaussparung 18 zu verriegeln, weist die Aufnahmevorrichtung 21 einen mittels eines vorliegend nicht gezeigten Betätigungsmechanismus betätigbares Verriegelungsmittel 29 auf. 5A zeigt das Verriegelungsmittel 29 in einer Ausgangs- beziehungsweise Nicht-Verriegelungsposition, während 5B das Verriegelungsmittel 29 in einer End- beziehungsweise Verriegelungsposition zeigt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verriegelungsmittel 29 als Verriegelungsbolzen ausgebildet und zumindest in der Ausgangsbeziehungsweise Nicht-Verriegelungsposition außerhalb des Wechselschachtes 22 in der Aufnahmevorrichtung 21 angeordnet, dabei dem Wechselschacht 22 jedoch zugeordnet.to show 5A and 5B a cross section through the receiving device 21 in the region of the holding recess 28 with a holding means 17 received therein. In order to lock the holding means 17 in the holding recess 18, the receiving device 21 has a locking means 29 that can be actuated by means of an actuating mechanism, not shown here. 5A shows the locking means 29 in an initial or non-locking position, while 5B shows the locking means 29 in an end or locking position. In the present exemplary embodiment, the locking means 29 is designed as a locking bolt and, at least in the initial or non-locking position, is arranged outside the exchange shaft 22 in the receiving device 21, but is assigned to the exchange shaft 22.

Das Verriegelungsmittel 29 ist dazu ausgebildet, zur Verriegelung der Ladeeinrichtung 1 in dem Wechselschacht 22 das in der Halteaussparung 28 aufgenommene Haltemittel 17 zu hintergreifen. Wie in 5A anhand eines Pfeils 30 gezeigt, ist das Haltemittel 29 zur Verriegelung in die Halteaussparung 28 einschiebbar, wobei das Haltemittel 29 eine Innenwand der Halteaussparung 28 durchgreift und in seiner in 5B gezeigten End- beziehungsweise Verriegelungsposition das Haltemittel 17 hintergreift. Durch das Hintergreifen des Haltemittels ist eine unerwünschte Entnahme der Ladeeinrichtung 1 aus dem Wechselschacht 22 heraus sicher verhindert.The locking means 29 is designed to engage behind the holding means 17 accommodated in the holding recess 28 in order to lock the charging device 1 in the exchange shaft 22 . As in 5A shown by an arrow 30, the retaining means 29 can be pushed into the retaining recess 28 for locking, the retaining means 29 reaching through an inner wall of the retaining recess 28 and in its in 5B end or locking position shown, the holding means 17 engages behind. By reaching behind the holding means, an undesired removal of the charging device 1 from the exchange shaft 22 is reliably prevented.

Claims

Charging device (1) for a charging system (18) for electrical energy storage devices in motor vehicles, which has at least one vehicle-internal charging device (19) for an electrical energy storage device in a motor vehicle and at least one vehicle-external stationary charging point (20), the charging device (1) for carrying out a charging process for charging the electrical energy storage device and for this purpose at least one control unit (2) and at least one voltage converter (3) which can be controlled by the control unit (2) and can be electrically connected to the charging device (19) and to the charging point (20) and at least one with first communication means (4) connected to the control unit (2) for recording data required for carrying out the charging process, characterized in that the charging device has a housing (9) in which the control unit (2), the voltage converter (3) and the at least one first means of communication (4) is arranged t, the housing (9) each having at least one connection (10) for a detachable electrical connection of at least the voltage converter (3) to the charging device (19) and to the charging point (20) and as an interchangeable housing (9) for optional arrangement the loading device (19) and at the loading point (20) is formed.

Charger (1) after claim 1 , characterized in that the first communication means (4) each have at least one communication interface (6.7) for the charging device (19) and for the charging point (20) for recording the data.

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (2) is designed to control the implementation of the charging process by evaluating the data recorded by the first communication means (4).

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the charging device (1) has at least one second communication means (5) which is connected to the control unit (2) and is designed for communication with an external user interface (8).

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the interchangeable housing (9) is designed with a first end wall (11), a second end wall (12) and at least one side wall (13), the first and second end walls (11,12) are arranged opposite one another and in particular aligned parallel to one another, and that the at least one side wall (13) extends from the first end wall (11) to the second end wall (12) in order to interconnect the end walls (11,12). connect to.

Charger (1) after claim 5 , characterized in that one of the connections (10) is arranged on at least one of the end walls (11, 12).

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective connection (10) is designed as a plug (14) or plug socket (15) for a plug connection with the charging device (19) or the charging point (20).

Charger (1) after claim 7 , characterized in that the interchangeable housing (9) has at least one guide means (16) which is designed as a guide groove recessed into the at least one side wall (13) or as a guide web protruding from the side wall (13) and in particular extends parallel to a plug-in direction of the respective terminal (10) extends.

Charging device (1) according to one of Claims 5 until 8th , characterized in that the interchangeable housing (9) has at least one holding means (17) which is designed to be able to be gripped from behind and is arranged in particular on one of the end walls (11, 12).

Charging system (18) for electrical energy storage devices in motor vehicles, having at least one charging device (19) inside the vehicle for an electrical energy storage device in a motor vehicle, having at least one stationary charging point (20) external to the vehicle and having at least one charging device (1), characterized by a design of the charging device (1 ) after at least one of the Claims 1 until 9 .

Charging system (18) after claim 10 , characterized in that the charging device (19) and the charging point (20) for the optional arrangement of the charging device (1) each have a receiving device (21) with a complementary shaft (22) designed to the interchangeable housing (9), in which the interchangeable housing (9) can be inserted out of the way.

Charging system (18) after claim 11 and 8th , characterized in that the interchangeable shaft (22) has at least one guide element (26) which interacts with the guide means (16) of the loading device (1) and which is a guide projection protruding from a side surface (27) of the interchangeable shaft (22) or as a guide element in the side surface (27) deepened guide recess is formed, wherein the side surface (27) parallel to the direction of insertion of the interchangeable housing (9).

Charging system (18) after claim 11 or 12 , characterized in that the exchange shaft (22) has at least one mating connection (10') which is designed to complement the respective connection (10) of the charging device (1), the mating connection (10') being on an end face (25) of the Interchangeable shaft (22) is arranged, which in the inserted state of the charging device (1) is opposite to the end wall or side wall (11,12,13) of the interchangeable housing (9) having the respective connection (10).

Charging system (18) according to one of Claims 11 until 13 and 9 , characterized in that the exchange shaft (22) on an inner surface has at least one holding recess (28) for inserting the holding means (17), which is at least substantially complementary to the holding means (17).

Charging system (18) according to one of Claims 11 until 14 , characterized in that the receiving device (21) has at least one operable locking means (29) for locking the holding means (17), which is associated with the exchange shaft (22).