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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug.
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Technischer Hintergrund
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Ladevorrichtungen für Elektrofahrzeuge können verschiedene Standards zur Steuerung von Ladevorgängen benutzen. Zu diesen Standards zählen unter anderem das Combined-Charging-System (CCS), welches Gleich- und Wechselstromladen ermöglicht, und CHAdeMO als reiner Gleichstrom-Ladestandard. Gleichstromladen ist insbesondere für das sogenannte Schnellladen, bei dem Ladezeiten unter einer Stunde erreicht werden, von Bedeutung. Da beim Schnellladen hohe Ladeleistungen und daher auch starke Ströme von der Ladevorrichtung zum Elektrofahrzeug übertragen werden, sind Ladekabel und Ladestecker gegenüber dem reinen Wechselstromladen verhältnismäßig dick beziehungsweise groß und dementsprechend schwer. An einer Ladevorrichtung wird deshalb typischerweise ein Ladesteckerhalter vorgesehen, um den Ladestecker an der Ladevorrichtung zu halten, während der Ladestecker und die Ladevorrichtung nicht für das Aufladen eines Elektrofahrzeugs verwendet werden. Angesichts der Gewichtsbelastung des Ladesteckerhalters werden üblicherweise Ladesteckerhalter vorgesehen, die eine Klammer oder Gabel aufweisen, die in den oder an dem Griff des Ladesteckers eingreifen, um den Ladestecker zu halten.
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Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine verbesserte Ladevorrichtung für Elektrofahrzeuge einzuführen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung führt eine Ladevorrichtung für das Gleichstromladen von Elektrofahrzeugen ein, die mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Leistungselektronik, einem mit der Leistungselektronik verbundenen Ladekabel, das aus dem Gehäuse herausführt und an einem distalen Ende einen Ladestecker aufweist, und einem an dem Gehäuse angeordneten Ladesteckerhalter ausgestattet ist. Der Ladestecker weist einen Griff und einen Kontaktabschnitt auf. Der Ladesteckerhalter ist dazu ausgebildet, den Ladestecker zu halten. Erfindungsgemäß weist der Ladesteckerhalter eine erste Vertiefung auf, die bemessen und geformt ist, den Kontaktabschnitt des Ladesteckers entlang einer Einführrichtung aufzunehmen und in einem Wartezustand der Ladevorrichtung den Ladestecker zu halten.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis und schließt diese mit ein, dass zahlreiche unterschiedliche Ladestecker- und Ladekabeldesigns zur Verfügung stehen, jedoch die gängigen Ladesteckerhalter grundsätzlich auf die Formgebung des Ladesteckers in seiner Gesamtheit, also insbesondere auch auf die Formgebung des Griffs des Ladesteckers abgestimmt werden. Jeder Hersteller von Ladesteckern bietet einen zugehörigen Ladesteckerhalter an, dessen Formgebung im Normalfall nur für den jeweiligen Ladestecker, nicht aber für Modelle von anderen Herstellern geeignet ist. Dies führt dazu, dass ein Hersteller einer Ladevorrichtung sich auf einen Zulieferer für den Ladestecker festlegen muss, da an dem Gehäuse der Ladevorrichtung eine an den Ladesteckerhalter angepasste mechanische Schnittstelle vorgesehen werden muss. Beispielsweise müssen Gewindebohrungen in festgelegter Anzahl und an festgelegten Orten an dem Gehäuse vorgesehen werden, um einen bestimmten Ladesteckerhalter für einen bestimmten Ladestecker daran anbringen zu können. Die Festlegung auf einen einzigen Typen und Hersteller bringt jedoch technische wie wirtschaftliche Nachteile mit sich. Die Erfinder haben als Lösung für diese Probleme erfinderisch erkannt, dass ein Ladesteckerhalter dann für jede Form von Ladestecker gemäß einem gegebenen Ladestandards wie CCS oder CHAdeMO geeignet ist, wenn er den Ladestecker an dessen normiertem Kontaktabschnitt hält. Zu diesem Zweck besitzt der Ladesteckerhalter der Ladevorrichtung eine erste Vertiefung mit einer Formgebung, die das Einführen des Kontaktabschnitts des Ladesteckers erlaubt und nach dem Einführen des Kontaktabschnitts in die erste Vertiefung und dem Loslassen des Ladesteckers diesen im Ladesteckerhalter hält.
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Der Ladestecker wird von dem Ladesteckerhalter erfindungsgemäß nur an dessen Kontaktabschnitt und nicht an dessen Griff gehalten. Der Griff des Ladesteckers ist dabei in dem Wartezustand vorzugsweise außerhalb der ersten Vertiefung angeordnet. Als Kontaktabschnitt wird hier derjenige Teil des Ladesteckers bezeichnet, der zum Kontaktieren einer Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs vorgesehen und dessen elektrische Funktion und äußere Formgebung durch den jeweils maßgeblichen Ladestandard, also insbesondere gemäß dem CCS- oder CHAdeMO-Standard, normiert sind.
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Vorzugsweise wird der Kontaktabschnitt des Ladesteckers in dem Wartezustand von der ersten Vertiefung kraftschlüssig gehalten. Dies kann durch die Wirkung der Schwerkraft und ein Verwinkeln des Ladesteckers in der ersten Vertiefung des Ladesteckerhalters und/oder durch Reibekräfte zwischen der Oberfläche der ersten Vertiefung einerseits und der Oberfläche des Kontaktabschnitts des Ladesteckers andererseits erfolgen.
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Beosnders bevorzugt verjüngt sich die erste Vertiefung entlang der Einführrichtung. Dadurch wird das Einführen des Ladesteckers in die erste Vertiefung des Ladesteckerhalters vereinfacht und gleichzeitig sichergestellt, dass der Kontaktabschnitt des Ladesteckers und die Wandung der ersten Vertiefung nach ausreichend weitem Einführen des Ladesteckers in die erste Vertiefung miteinander in Kontakt kommen.
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Die erste Vertiefung kann sich beispielsweise um eine entlang der Einführrichtung verlaufende Mittelachse herum erstrecken und eine Bodenfläche, durch die die Mittelachse verläuft, und eine Mantelfläche besitzen, welche zu der Mittelachse hinweist. Dabei bildet die Mittelachse besonders bevorzugt einen spitzen Winkel zu einer Horizontalen und die Mittelachse steigt entgegen der Einführrichtung an. Dadurch wird erreicht, dass der von dem Ladesteckerhalter gehaltene Ladestecker nicht - beispielsweise durch Biegekräfte des Ladekabels - entgegen der Einführrichtung aus dem Ladesteckerhalter herausgezogen werden kann. Insbesondere kann der spitze Winkel kleiner als 45° sein. Vorzugsweise beträgt der spitze Winkel zwischen 10 und 20°, beispielsweise 12°.
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Besonders bevorzugt weist die erste Vertiefung eine Innenform auf, die wenigstens näherungsweise einem Hüllkörper des Kontaktabschnitts des Ladesteckers entspricht. Dies bedeutet, dass die Innenform der ersten Vertiefung nicht eine zu jeder Vertiefung des Kontaktabschnitts komplementäre Formgebung aufweisen muss, wodurch ebenfalls das Einführen des Ladesteckers in den Ladesteckerhalter vereinfacht wird. Allerdings ist es vorteilhaft, wenn die Innenform der ersten Vertiefung dabei etwaige gemäß dem maßgeblichen Ladestandard vorgesehenen Einführhilfen wie Führungsschienen aufweist.
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Der Ladesteckerhalter kann eine zweite Vertiefung aufweisen, welche eine Öffnung der ersten Vertiefung umgibt, so dass wenigstens ein Abschnitt des Griffs des Ladesteckers in dem Wartezustand in der zweiten Vertiefung und von einer Wandung der zweiten Vertiefung beabstandet angeordnet ist. Beispielsweise kann die zweite Vertiefung wenigstens näherungsweise trichterförmig geformt sein, wobei der Abschnitt der zweiten Vertiefung mit der kleinsten Querschnittsfläche der zweiten Vertiefung an dem Übergang zu der ersten Vertiefung gelegen ist, während sich der Abschnitt der zweiten Vertiefung mit der größten Querschnittsfläche zu der Umgebung der Ladevorrichtung hin öffnet. Die zweite Vertiefung kann den Griff des Ladesteckers vor Umwelteinflüssen wie Regen oder Schnee abschirmen und außerdem dabei helfen, den Ladestecker während des Einführens in den Ladesteckerhalter geeignet zu zentrieren. Da in dem Wartezustand der Griff des Ladesteckers von der Wandung der zweiten Vertiefung beabstandet ist, kann die zweite Vertiefung unterschiedlich geformten Griffen unterschiedlicher Ladestecker Raum bieten.
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Vorzugsweise besitzt die Ladevorrichtung eine Abflussrinne, welche von einem tiefsten Punkt der ersten Vertiefung in eine Umgebung der Ladevorrichtung führt. Die Abflussrinne kann Regen und Spritzwasser aus der ersten Vertiefung in die Umgebung ableiten, so dass der Ladestecker in dem Ladesteckerhalter möglichst trocken gelagert werden kann. Beispielsweise kann die Abflussrinne als zu der Umgebung der Ladevorrichtung hin abfallender Schlitz am Boden des Ladesteckerhalters ausgebildet sein.
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Der Ladesteckerhalter ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Kunststoff ist kostengünstig und kann einen guten Kompromiss aus Festigkeit und Flexibilität bieten, um den Belastungen durch das beim Betrieb der Ladevorrichtung erfolgende Einführen und Entnehmen des Ladesteckers zu widerstehen. Dabei kann der Ladesteckerhalter wenigstens teilweise aus einem teiltransparenten, insbesondere opaleszenten, Kunststoff bestehen. Der teiltransparente oder opaleszente Kunststoff erlaubt beispielsweise ein Hinterleuchten des Ladesteckerhalters, was für eine Signalisierung der Betriebsbereitschaft der Ladevorrichtung (oder bei einer Ladevorrichtung mit mehreren Ladeanschlüssen des betreffenden Ladeanschlusses) durch farbiges Hinterleuchten (beispielsweise rot für nicht betriebsbereit und grün für betriebsbereit), im Rahmen der Benutzerführung bei der Durchführung eines Ladevorgangs (Leuchten als Hinweis auf den zu entnehmenden oder wieder in den Ladesteckerhalter einzuführenden Ladestecker) oder auch bei schlechtem Umgebungslicht zur Vereinfachung des Einführens des Ladesteckers in den Ladesteckerhalter vorteilhaft verwendet werden kann.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Teilansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung mit einem Ladesteckerhalter;
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ladesteckerhalters in einer perspektivischen Frontansicht;
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ladesteckerhalters in einer perspektivischen Frontansicht;
- 4 den Ladesteckerhalter von 2 in einer perspektivischen Seitenansicht; und
- 5 den Ladesteckerhalter von 2 in einer perspektivischen Rückansicht.
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Ausführliche Figurenbeschreibung
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1 zeigt eine Teilansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 mit einem Ladesteckerhalter 2. Der Ladesteckerhalter 2 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Gehäuseseitenwand 3 der Ladevorrichtung 1 angeordnet. Die Gehäuseseitenwand 3 weist hierzu eine Aussparung auf, gegen die der Ladesteckerhalter 2 vom Inneren der Ladevorrichtung 1 aus geschraubt ist. An einer Gehäusefront 4 können beispielsweise Bedienelemente für die Durchführung eines Ladevorgangs, die Authentifizierung oder das Bezahlen der erhaltenen Energie angeordnet sein.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ladesteckerhalters 2 in einer perspektivischen Frontansicht. Das hier gezeigte Beispiel ist zur Aufnahme eines CCS-Ladesteckers ausgebildet. Hierzu weist der Ladesteckerhalter 2 eine erste Vertiefung 5 auf, deren Formgebung näherungsweise einem Hüllkörper des Kontaktabschnitts eines normgemäßen CCS-Ladesteckers entspricht. Der Kontaktabschnitt eines CCS-Ladesteckers kann entlang einer Einführrichtung 6, die in der 2 auf einer Mittelachse der ersten Vertiefung eingetragen ist, in die erste Vertiefung 5 eingeführt werden. Nachdem der Ladestecker losgelassen wurde, hält der Ladesteckerhalter 2 den Ladestecker an dessen Kontaktabschnitt, bis der Ladestecker für einen weiteren Ladevorgang eines Elektrofahrzeugs wieder aus dem Ladesteckerhalter 2 entnommen wird.
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Der Ladestecker kann in den Ladesteckerhalter 2 eingeführt werden, bis der Kontaktabschnitt des Ladesteckers auf eine Bodenfläche 7 der ersten Vertiefung 5 trifft. Eine Mantelfläche 8 der ersten Vertiefung 5 verjüngt sich entlang der Einführrichtung, so dass der mit im wesentlichen zueinander parallelen Außenbegrenzungen ausgeführte Kontaktabschnitt des Ladesteckers während der Einführbewegung in physischen Kontakt mit der Mantelfläche 8 gerät und sich die von der Mantelfläche 8 auf den Kontaktabschnitt ausgeübten Reibungskräfte mit der Einführtiefe des Kontaktabschnitts in die erste Vertiefung 5 erhöhen.
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Der Ladesteckerhalter 2 umfasst außerdem eine zweite Vertiefung 9, die ein größeres Volumen als die erste Vertiefung 5 besitzt und sich trichterförmig um die Öffnung der ersten Vertiefung 5 herum erstreckt. Die zweite Vertiefung 9 schützt den Griff des Ladesteckers vor Umwelteinflüssen wie Regen oder Schnee und sorgt gleichzeitig dafür, dass die erste Vertiefung 5 weiter hinter der Gehäuseseitenwand 3 des Ladevorrichtung 1 angeordnet ist, so dass die freien Kontaktenden des Kontaktabschnitts des Ladesteckers besser vor Umwelteinflüssen geschützt sind.
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Um von außen in den Ladesteckerhalter 2 und insbesondere dessen erste Vertiefung 5 gelangendes Wasser abzuleiten, besitzt der Ladesteckerhalter 2 eine Abflussrinne 10, die vorliegend als zum von dem Ladesteckerhalter 2 umschlossenen Raum offener Spalt ausgeführt ist, der von dem tiefsten Punkt der ersten Vertiefung 5 zu einer Umgebung der Ladevorrichtung 1 hin abfällt.
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Der Ladesteckerhalter 2 von 2 besitzt lediglich beispielhaft vier Durchführungen 11, durch welche Schrauben oder vergleichbar wirkende Befestigungsmittel geführt werden können, um den Ladesteckerhalter 2 an dem Gehäuse der Ladevorrichtung 1 zu befestigen. Dies erfolgt vorzugsweise vom Inneren der Ladevorrichtung 1 aus, so dass sich eine stufenlose Oberfläche ergibt, was Vorteile hinsichtlich der Dichtheit der Ladevorrichtung 1 gegen eindringende Feuchtigkeit hat, da sich weniger wahrscheinlich Wasser und Eis an der Oberfläche der Ladevorrichtung festsetzen kann.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ladesteckerhalters 2 in einer perspektivischen Frontansicht. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem ersten von 2, allerdings ist die Formgebung der ersten Vertiefung 5 vorliegend an einen CHAdeMO-Ladestecker angepasst. Das für das erste Ausführungsbeispiel Gesagte gilt ansonsten entsprechend für das zweite Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt den Ladesteckerhalter 2 von 2 in einer perspektivischen Seitenansicht. In der Seitenansicht ist zu erkennen, dass die entlang der Mittelachse der ersten Vertiefung ausgerichtete Einführrichtung 6 zur ersten Vertiefung hin abfällt beziehungsweise von dem Ladesteckerhalter der Ladevorrichtung weg ansteigt. Wie in 4 gezeigt, bildet die Einführrichtung 6 dabei in dem gezeigten Beispiel einen Winkel von 12° zur Horizontalen. Es können natürlich von diesein Wert abweichende Winkel vorgesehen werden, die jedoch kleiner als 45° sein sollten, um ein Einführen des Ladesteckers in den Ladesteckerhalter nicht zu erschweren.
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In der perspektivischen Seitenansicht von 4 sind Teile der zum Inneren der Ladevorrichtung weisenden und somit bei Montage des Ladesteckerhalters in der Ladevorrichtung nicht sichtbaren Rückseite des Ladesteckerhalters 2 zu erkennen. Der Ladestecker 2 dieses Ausführungsbeispiels ist aus Kunststoff gefertigt und zur Erhöhung der Stabilität mit einer Mehrzahl von Querrippen 12 versehen, die auf der Rückseite des Ladesteckerhalters 2 verlaufen. Bei dem gezeigten Beispiel verlaufen die Querrippen 12 parallel zu der Einführrichtung 6 beziehungsweise der Mittelachse der ersten Vertiefung, es sind jedoch auch andere Ausrichtungen möglich. Hierzu stehen im Bereich der Herstellung von Spritzgussteilen zahlreiche Lösungen zur Verfügung, die hohe Stabilität mit geringem Materialaufwand vereinen.
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5 zeigt den Ladesteckerhalter 2 von 2 in einer perspektivischen Rückansicht. In dieser Ansicht sind die zur 4 erwähnten Querrippen 12 besonders deutlich zu erkennen. Zusätzlich weist der Ladesteckerhalter 2 Längsrippen 13 auf, die von jeder Durchführung 11 diagonal zu einer gegenüberliegenden Durchführung 11 verlaufen und eine Stabilität gegen Verwindung erhöhen. Des weiteren ist erkennbar, dass die Durchführungen 11 durch die Struktur der Rückseite des Ladesteckerhalters 2 in der Umgebung der Durchführungen 11 stabilisiert werden. Dies ist vorteilhaft, weil der Ladesteckerhalter 2 an den Durchführungen 11 mit der Gehäuseseitenwand 3 der Ladevorrichtung 1 verbunden wird, so dass an diesen Stellen bei in den Ladesteckerhalter 2 eingeführtem Ladestecker eine hohe Belastung des Ladesteckerhalters 2 gegeben ist.
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Der Ladesteckerhalter 2 der 5 besitzt außerdem eine Sensorhalterung 14, die dazu verwendet werden kann, einen kapazitiven Sensor aufzunehmen. Der kapazitive Sensor kann dazu dienen, die An- oder Abwesenheit eines in den Ladesteckerhalter 2 eingeführten Ladesteckers zu detektieren. Die Ladevorrichtung 1 kann auf diese Weise feststellen, ob sich der Ladestecker in dem Ladesteckerhalter befindet oder nicht, und kann den Benutzer entsprechend durch Anweisungen oder Signale führen, den Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeugs zu entnehmen oder nach dem Laden und vor dem Wegfahren wieder in den Ladesteckerhalter einzuführen. Eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung mit Ladesteckerhalter, der über eine Sensorhalterung und/oder einen an dem Ladesteckerhalter angeordneten kapazitiven Sensor mit der beschriebenen Funktionalität aufweist, stellt daher eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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Die Erfindung wurde anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die gezeigten Beispiele sollen dabei lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung dienen und diese, wie sie ausschließlich von den nachfolgenden Patentansprüchen definiert wird, nicht beschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladevorrichtung
- 2
- Ladesteckerhalter
- 3
- Gehäuseseitenwand
- 4
- Gehäusefront
- 5
- erste Vertiefung
- 6
- Einführrichtung
- 7
- Bodenfläche
- 8
- Mantelfläche
- 9
- zweite Vertiefung
- 10
- Abflussrinne
- 11
- Durchführung
- 12
- Querrippe
- 13
- Längsrippe
- 14
- Sensorhalterung
