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Die Erfindung betrifft einen Verriegelungsaktuator bzw. einen Verriegelungsaktuator zum Verriegeln eines Ladesteckers in einer Ladedose eines elektrischen Fahrzeugs. Der Verriegelungsaktuator dient ferner zur Suchbeleuchtung, d.h. dem Ausleuchten des Steckergesichts bzw. der Steckerkontur der Ladedose und zur Statusanzeige durch Integration der Lichtfunktionen in den Verriegelungsaktuator.
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Ladedosen in batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeugen (BEV) bzw. Plugin-Hybrid elektrischen Fahrzeugen (PHEV) weisen in der Regel immer eine Suchbeleuchtung auf, welche das Einführen des Ladesteckers auch bei schlechten Lichtverhältnissen erleichtern soll. Hierfür werden meist zusätzliche Lichtmodule im Bereich der Ladeschale verbaut oder eine Beleuchtung der Steckergeometrie durch eine Kombination aus integriertem Leuchtmittel und Lichtleiter angestrebt. Die erste Variante ist meist mit zusätzlichen Verkabelungen und Kosten verbunden, die zweite Variante ist kritisch hinsichtlich des verfügbaren Bauraums, denn minimale Biegeradien für Lichtleiter müssen eingehalten werden, sowie einer zusätzlichen Dichtungsstelle des Außenbereichs gegenüber dem Inneren der Ladedose und der enthaltenen Elektronik.
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Ladedosen weisen zumeist auch eine Statusbeleuchtung auf. Zur Anzeige des aktuellen Ladestatus bzw. Signalisierung von Fehlern wird in der Regel mindestens ein Leuchtelement gut sichtbar für den Nutzer im Bereich der Ladedose angeordnet. Hierfür werden separate Lichtmodule verwendet, welche an die Steuerelektronik des Fahrzeugs angeschlossen sind oder Licht eines in die Ladedosenelektronik integrierten Leuchtmittels wird über einen Lichtleiter ausgeleitet. Auch bei diesen Varianten sind die oben beschriebenen Nachteile bzgl. Bauraum und/oder Dichtung gegeben.
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Die
DE 10 2020 120 886 A1 offenbart ein System für eine Auffülltür eines Fahrzeugs. Das System weist einen Körper auf, der einen Anschluss hat und eine Verrieglungsöffnung definiert, eine Tür, die mit einem Scharnier schwenkbar an dem Körper befestigt ist, eine Systemsteuerung und eine Verriegelungsanordnung auf.
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Die
EP 1 103 794 A2 offenbart eine Füllstandsanzeige für einen Waschwasserbehälter in einem Kraftfahrzeug.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Konzept für eine verbesserte Suchbeleuchtung der Ladedose eines elektrischen Fahrzeugs zu schaffen, insbesondere ein Konzept, das die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
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Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Konzept für eine verbesserte Statusbeleuchtung der Ladedose eines elektrischen Fahrzeugs zu schaffen. Damit sollen auch die oben beschriebenen Nachteile überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
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Die Erfindung basiert auf der Idee, den elektrischen Anschluss des Aktuators zur Ansteuerung von Leuchtelementen zu nutzen, welche im Aktuatorgehäuse integriert werden und über Lichtleiter das Licht in Richtung des Steckergesichts zur verbesserten Suchbeleuchtung oder der Fahrzeugaußenseite bzw. Designfläche zur verbesserten Statusbeleuchtung auszuleiten.
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Durch die Integration der Beleuchtungsfunktionen entfallen bei einer direkten Anbindung des Aktuators an die Ladedose zum einen zusätzliche Stecker- und Kabelverbindungen für Beleuchtungsmodule, zum anderen wird der verfügbare Bauraum optimal ausgenutzt. Ein Aktuator wird auf Ladedosenseite beispielsweise für Typ1/Typ2/CCS1/CCS2 und die neuen ChaoJi Ladedosen benötigt und befindet sich in der Regel in unmittelbarer Nähe zum Steckergesicht, womit ein Kernkriterium für die meisten Beleuchtungsszenarien erfüllt ist und die Kombination aus Aktuatorik und Beleuchtung einen technischen Vorteil bietet.
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In der folgenden Beschreibung wird ein Verriegelungsaktuator zum Verriegeln eines Ladesteckers in einer Ladedose beschrieben, die dazu dient, eine verbesserte Suchbeleuchtung bzw. eine verbesserte Statusbeleuchtung zu realisieren. Der Begriff der Verriegelungsaktuator wird hier synonym mit dem Begriff „Aktuator“ gebraucht. Dieser Verriegelungsaktuator umfasst ein Verriegelungselement, einen Antrieb, und einen Lichtleiter.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Verriegelungsaktuator zum Verriegeln eines Ladesteckers in einer Ladedose eines elektrischen Fahrzeugs zum Laden einer Batterie des elektrischen Fahrzeugs, wobei die Ladedose eine Steckerkontur aufweist, die einer Steckerkontur des Ladesteckers entspricht, wobei der Verriegelungsaktuator folgendes aufweist: ein Verriegelungselement, das ausgebildet ist, sich beim Einführen des Ladesteckers in die Ladedose in eine Verriegelungsposition zu bewegen, in der das Verriegelungselement in den Ladestecker eingreift und den in die Ladedose eingeführten Ladestecker fixiert, und das ferner ausgebildet ist, sich beim Lösen des Ladesteckers aus der Ladedose in eine Entriegelungsposition zu bewegen, in der das Verriegelungselement den Ladestecker freigibt und der Ladestecker von der Ladedose gelöst werden kann; einen Antrieb, der ausgebildet ist, das Verriegelungselement beim Einführen des Ladesteckers in die Ladedose in die Verriegelungsposition zu bewegen und das Verriegelungselement beim Lösen des Ladesteckers aus der Ladedose in die Entriegelungsposition zu bewegen; und einen Lichtleiter, der ausgebildet ist, die Steckerkontur der Ladedose auszuleuchten, wenn das Verriegelungselement sich in der Entriegelungsposition befindet, um das Einführen des Ladesteckers in die Ladedose zu erleichtern.
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Der Lichtleiter ist in das Verriegelungselement integriert und bewegt sich mit dem Verriegelungselement in die Verriegelungsposition oder die Entriegelungsposition. Mit einem solchen Verriegelungsaktuator können die Beleuchtungsfunktionen des Lichtleiters zusammen mit den Bewegungsfunktionen des Verriegelungselements beim Stecken des Ladesteckers in die Ladebuchse bzw. Lösen des Ladesteckers von der Ladebuchse in den Verriegelungsaktuator bzw. dem Verriegelungsaktuator integriert werden. Es entfallen somit zusätzliche Stecker- und Kabelverbindungen für Beleuchtungsmodule, zum anderen wird der verfügbare Bauraum optimal ausgenutzt. Die Kombination aus Aktuatorik und Beleuchtung bietet sowohl dem Nutzer als auch dem Hersteller des elektrischen Fahrzeugs einen technischen Vorteil.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators ist der Lichtleiter ausgebildet, Licht in einer Beleuchtungsrichtung auszukoppeln, die parallel zu einer Ebene der Steckerkontur der Ladedose ist.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass das Licht sich über die gesamte Ebene der Steckerkontur verteilt und so zu einer optimalen Ausleuchtung der Steckerkontur führt.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators weist der Verriegelungsaktuator eine Lichtquelle auf, die in der Entriegelungsposition des Verriegelungselements mit dem Lichtleiter gekoppelt ist und Licht in den Lichtleiter führt, um die Steckerkontur der Ladedose auszuleuchten.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die Lichtquelle sich nicht mit dem Lichtleiter mitbewegen muss und damit eine längere Lebensdauer aufweisen kann.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators bewegt der Lichtleiter sich beim Bewegen des Verriegelungselements von der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition von der Lichtquelle weg.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass Licht nur dann erzeugt wird, wenn sich das Verriegelungselement in der Entriegelungsposition befindet und vom Nutzer auch benötigt wird. Somit werden die Energieressourcen sparsam eingesetzt, was die Batterie schont.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Lichtleiter kompakt in das Verriegelungselement eingebaut ist und somit keinen Abnutzungseffekten beim Bewegen des Verriegelungselements ausgesetzt ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators bewegt sich der Lichtleiter beim Bewegen des Verriegelungselements von der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition und umgekehrt mit dem Verriegelungselement entlang einer Beleuchtungsachse des Lichtleiters.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die Bewegungsachse des Verriegelungselements gleichzeitig Beleuchtungsachse des Lichtleiters ist, so dass es zu einer optimalen Beleuchtung kommt, die nicht von dem Verriegelungselement abgeschattet wird.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators weist das Verriegelungselement einen zylinderförmigen Hohlraum auf, in den der Lichtleiter kraft- und formschlüssig oder stoffschlüssig eingebracht ist.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Lichtleiter kompakt in das Verriegelungselement eingebracht ist und sich nicht durch das Bewegen des Verriegelungselements herauslösen kann.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators ist der Lichtleiter separat von dem Verriegelungselement in dem Verriegelungsaktuator angeordnet, und eine Beleuchtungsachse des Lichtleiters ist koaxial zu einer Bewegungsrichtung des Verriegelungselements angeordnet.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Lichtleiter fest in dem Verriegelungsaktuator angeordnet ist und nicht durch die Bewegung des Verriegelungselements beeinträchtigt werden kann.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators umfasst der Verriegelungsaktuator ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine erste Öffnung aufweist, durch welche sich das Verriegelungselement beim Bewegen von der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition und umgekehrt bewegt; und wobei das Gehäuse eine zweite Öffnung aufweist, in die der Lichtleiter eingebracht ist.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass das Verriegelungselement und der Lichtleiter durch das Gehäuse vor äußeren Einflüssen, wie Schmutz, Korrosion, etc. geschützt sind, und die zwei Öffnungen des Gehäuses die Bewegungs- und Beleuchtungsfunktionen des Verriegelungsaktuators ermöglichen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators sind die erste Öffnung und die zweite Öffnung auf dergleichen Gehäuseseite angeordnet.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die Beleuchtung der Steckerkontur der Ladedose an der gleichen Seite der Ladedose erfolgt, wie das Bewegen des Verriegelungselements bezüglich der Steckerkontur der Ladedose. Dies führt zu einem effizienten Zusammenwirken von Beleuchtungs- und Bewegungsfunktion.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators weist das Gehäuse im Bereich der zweiten Öffnung eine Kammer auf, in der eine Lichtquelle angeordnet ist, welche ausgebildet ist, Licht in den Lichtleiter einzukoppeln.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die Lichtquelle durch die Gehäusekammer effizient vor äußeren Beeinträchtigungen, z.B. Verschmutzung, Korrosion, etc. geschützt ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators tritt der Lichtleiter aus der zweiten Öffnung des Gehäuses heraus und leitet Licht zu einer von dem Gehäuse beabstandeten Stelle und koppelt es dort aus.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass das Licht, welches die Steckerkontur ausleuchtet, stärker ist oder besser konzentriert bzw. fokussiert ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators umfasst der Verriegelungsaktuator eine transparente Dichtung, welche die zweite Öffnung des Gehäuses abdichtet und den Lichtleiter ausbildet.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Verriegelungsaktuator neben einer Bewegungs- und Beleuchtungsfunktion auch eine Dichtfunktion aufweist, um die empfindlichen elektrischen und elektronischen Komponenten vor Umwelteinflüssen zu schützen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators ist die transparente Dichtung ausgebildet, Licht in einer Vielzahl von Beleuchtungsrichtungen aus der zweiten Öffnung des Gehäuses auszukoppeln.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die Steckerkontur optimal ausgeleuchtet werden kann.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators weist das elektrische Fahrzeug eine Designblende mit einer beleuchtbaren Statusanzeige auf, die ausgebildet ist, bei Beleuchtung einen Status der Ladedose sichtbar zu machen; und der Verriegelungsaktuator weist einen zweiten Lichtleiter auf, der ausgebildet ist, Licht zu der Designblende zu leiten und die Statusanzeige zu beleuchten.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass neben der Suchbeleuchtung auch eine Statusbeleuchtung durch den Verriegelungsaktuator realisierbar ist. Durch die Integration der Such- und Statusbeleuchtungsfunktionen entfallen bei einer direkten Anbindung des Aktuators an die Ladedose zum einen zusätzliche Stecker- und Kabelverbindungen für Beleuchtungsmodule, zum anderen wird der verfügbare Bauraum optimal ausgenutzt.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungsaktuators ist der zweite Lichtleiter ausgebildet, Licht in einer Beleuchtungsrichtung auszukoppeln, die senkrecht zu einer Beleuchtungsrichtung ist, in welcher der Lichtleiter Licht auskoppelt.
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Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die Designblende optimal von unten beleuchtet werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Verriegeln eines Ladesteckers in einer Ladedose eines elektrischen Fahrzeugs zum Laden einer Batterie des elektrischen Fahrzeugs, wobei die Ladedose eine Steckerkontur aufweist, die einer Steckerkontur des Ladesteckers entspricht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bewegen eines Verriegelungselements beim Einführen des Ladesteckers in die Ladedose in eine Verriegelungsposition, in der das Verriegelungselement in den Ladestecker eingreift und den in die Ladedose eingeführten Ladestecker fixiert; Bewegen des Verriegelungselements beim Lösen des Ladesteckers aus der Ladedose in eine Entriegelungsposition, in der das Verriegelungselement den Ladestecker freigibt und der Ladestecker von der Ladedose gelöst werden kann; und Ausleuchten der Steckerkontur der Ladedose mit einem Lichtleiter, wenn das Verriegelungselement sich in der Entriegelungsposition befindet, um das Einführen des Ladesteckers in die Ladedose zu erleichtern, wobei der Lichtleiter zusammen mit dem Verriegelungselement und einem Antrieb zum Bewegen des Verriegelungselements in einem Verriegelungsaktuator untergebracht sind.
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Mit einem solchen Verfahren können die Beleuchtungsfunktionen des Lichtleiters zusammen mit den Bewegungsfunktionen des Verriegelungselements beim Stecken des Ladesteckers in die Ladebuchse bzw. Lösen des Ladesteckers von der Ladebuchse in dem Verriegelungsaktuator bzw. dem Verriegelungsaktuator integriert werden. Mit diesem Verfahren entfallen zusätzliche Stecker- und Kabelverbindungen für Beleuchtungsmodule und der verfügbare Bauraum wird optimal ausgenutzt.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt auf einem Controller zum Steuern des Verriegelungsaktuators gemäß dem ersten Aspekt oder einem Batteriemanagementsystem.
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Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Computerprogramm einfach auf einem Controller ausgeführt werden kann, z.B. einem Batteriemanagementsystem.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Suchbeleuchtung 100 zum Anleuchten des Steckergesichts einer Ladedose;
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Suchbeleuchtung 200 zum Anleuchten des Steckerprofils 104 einer Ladedose 101;
- 3a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, die sich in einer Entriegelungsposition befindet;
- 3b eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die sich in einer Verriegelungsposition befindet;
- 4a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die sich in einer Entriegelungsposition befindet;
- 4b eine schematische Darstellung ddes erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuator 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die sich in einer Verriegelungsposition befindet;
- 5a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei der die Suchbeleuchtung ausgeschaltet ist;
- 5b eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, bei der die Suchbeleuchtung eingeschaltet ist;
- 6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Suchbeleuchtung 200 mit einer Ladedose 101 und einem nicht an die Ladedose 101 angeschlossenen Verriegelungsaktuator 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 7a eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Suchbeleuchtung 200 aus 6, bei der der Verriegelungsaktuator 110 an die Ladedose 101 angeschlossen ist und das Verriegelungselement sich in der Entriegelungsposition befindet;
- 7b eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Suchbeleuchtung 200 aus 6, bei der der Verriegelungsaktuator 110 an die Ladedose 101 angeschlossen ist und das Verriegelungselement sich in der Verriegelungsposition befindet;
- 8a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Designblende 810 im ausgeschalteten Zustand;
- 8b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Designblende 810 im eingeschalteten Zustand;
- 9 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Statusbeleuchtung 900 im eingeschalteten Zustand; und
- 10 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verriegeln eines Ladesteckers in einer Ladedose.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
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Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Suchbeleuchtung 100 zum Anleuchten des Steckergesichts einer Ladedose.
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Hierbei wird ein dediziertes Lichtmodul 102 verwendet, um das Steckergesicht bzw. die Steckerkontur der Ladedose 101 seitlich anzuleuchten und dessen Kontur auch bei schlechten Lichtverhältnissen gut erkennbar zu machen. Zusätzlich wird ein Aktuator 110 benötigt, um den Ladestecker während des Ladevorgangs zu verriegeln und ein Abziehen zu verhindern. Das Lichtmodul 102 leuchtet das Steckergesicht von oben an und der Aktuator 110 ist an der linken Seite der Ladedose 101 angebracht.
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Die Montage des Lichtmoduls 102 ist meist mit zusätzlichen Verkabelungen und Kosten verbunden. Ferner können sich Probleme hinsichtlich des verfügbaren Bauraums ergeben, denn minimale Biegeradien für Lichtleiter müssen eingehalten werden und eine zusätzliche Dichtungsstelle des Außenbereichs gegenüber dem Inneren der Ladedose und der darin enthaltenen Elektronik ist zu realisieren.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Suchbeleuchtung 200 zum Anleuchten des Steckerprofils 104 einer Ladedose 101. Durch die Integration der Suchbeleuchtung in den Aktuator 110 entfällt das Lichtmodul 102 aus 1 zur Ausleuchtung der Steckerkontur 104.
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Ein solcher Aktuator 110, der in dieser Offenbarung auch. generell als Verriegelungsaktuator 110 bezeichnet wird, dient zum Verriegeln eines Ladesteckers in einer Ladedose 101 eines elektrischen Fahrzeugs zum Laden einer Batterie des elektrischen Fahrzeugs, wobei die Ladedose 101 eine Steckerkontur 104 aufweist, die einer Steckerkontur des Ladesteckers entspricht.
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Der Verriegelungsaktuator 110 umfasst ein Verriegelungselement 120, das ausgebildet ist, sich beim Einführen des Ladesteckers in die Ladedose 101 in eine Verriegelungsposition 300b, 400b, z.B. entsprechend der Darstellung in den 3b und 4b zu bewegen, in der das Verriegelungselement 120 in den Ladestecker eingreift und den in die Ladedose 101 eingeführten Ladestecker fixiert, und das ferner ausgebildet ist, sich beim Lösen des Ladesteckers aus der Ladedose 101 in eine Entriegelungsposition 300a, 400a, z.B. entsprechend der Darstellung in den 3a und 4a zu bewegen, in der das Verriegelungselement 120 den Ladestecker freigibt und der Ladestecker von der Ladedose 101 gelöst werden kann.
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Der Verriegelungsaktuator 110 umfasst ferner einen Antrieb 310, z.B. entsprechend der Darstellung in den 3a/b und 4a/b, der ausgebildet ist, das Verriegelungselement 120 beim Einführen des Ladesteckers in die Ladedose 101 in die Verriegelungsposition 300b, 400b zu bewegen und das Verriegelungselement 120 beim Lösen des Ladesteckers aus der Ladedose 101 in die Entriegelungsposition 300a, 400a zu bewegen.
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Der Verriegelungsaktuator 110 umfasst ferner einen Lichtleiter 320, z.B. entsprechend der Darstellung in den 3a/b und 4a/b, der ausgebildet ist, die Steckerkontur 104 der Ladedose 101 auszuleuchten 103, wenn das Verriegelungselement 120 sich in der Entriegelungsposition 300a, 400a befindet, um das Einführen des Ladesteckers in die Ladedose 101 zu erleichtern.
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Der Lichtleiter 320 kann ausgebildet sein, das Licht 103 in einer Beleuchtungsrichtung auszukoppeln, die parallel zu einer Ebene der Steckerkontur 104 der Ladedose 101 ist, wie in 1 dargestellt, wo die Ebene der Steckerkontur 104 sich in der Zeichenebene befindet.
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Weitere Ausführungsformen des Verriegelungsaktuators 110 werden in den folgenden 3 bis 9 näher beschrieben.
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3a zeigt eine schematische Darstellung einen erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuator 110 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, die sich in einer Entriegelungsposition befindet. 3b zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die sich in einer Verriegelungsposition befindet.
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Der Verriegelungsaktuator 110 aus den 3a und 3b ist eine Ausführungsform des oben zu 2 beschriebenen Verriegelungsaktuator 100.
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In dieser Ausführungsform kann der Verriegelungsaktuator 110 eine Lichtquelle 340 aufweisen, die in der Entriegelungsposition 300a (siehe 3a) des Verriegelungselements 120 mit dem Lichtleiter 320 gekoppelt ist und Licht 103 in den Lichtleiter 320 führt, um die Steckerkontur 104 der Ladedose 101 auszuleuchten.
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Der Lichtleiter 320 kann sich beim Bewegen des Verriegelungselements 120 von der Entriegelungsposition 300a in die Verriegelungsposition 300b (siehe 3b) von der Lichtquelle 340 wegbewegen.
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In der Ausführungsform der 3 ist der Lichtleiter 320 in das Verriegelungselement 120 integriert und bewegt sich mit dem Verriegelungselement 120 in die Verriegelungsposition 300b oder die Entriegelungsposition 300a.
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In der Ausführungsform der 3 kann sich der Lichtleiter 320 beim Bewegen des Verriegelungselements 120 von der Entriegelungsposition 300a in die Verriegelungsposition 300b und umgekehrt mit dem Verriegelungselement 120 entlang einer Beleuchtungsachse des Lichtleiters 320 bewegen. Die Beleuchtungsachse verläuft hier von links nach rechts durch die Zeichenebene.
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In der Ausführungsform der 3 weist das Verriegelungselement 120 einen zylinderförmigen Hohlraum auf, in den der Lichtleiter 320 kraft- und formschlüssig oder stoffschlüssig eingebracht sein kann.
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Wie in den 3a und 3b dargestellt, liegt eine Möglichkeit zur Integration der Suchbeleuchtung in der Integration des Lichtleiters 320 in das Verriegelungselement 120. Im eingefahrenen (entriegelten) Zustand (siehe 3a) nimmt das Verriegelungselement 120 mit dem Lichtleiter 320 eine Position ein, welche eine optische Kopplung des Lichtleiters 320 mit dem Leuchtmittel 340 ermöglicht. Das Leuchtmittel 340, z.B. in Form einer LED, kann beispielsweise auf einer Leiterplatte angebracht sein. Somit wird das (Such-)Licht 103 durch das Verriegelungselement 120 hindurch zum Steckergesicht 104 geleitet.
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Im Falle eines örtlich fixierten Leuchtmittels 340 ist die Auskopplung im verriegelten Zustand (siehe 3b) nicht mehr möglich, entsprechend der Betriebsstrategie „Ladestecker ist eingeführt und verriegelt“ allerdings auch nicht nötig. Vorteil dieser Variante ist die einfache Übernahme dieser Lösung in bestehende Produkte, da keine zusätzliche Dichtfläche nötig ist und auch keine zusätzliche Öffnung an der Seitenwand der Steckergeometrie für einen zusätzlichen Lichtleiter. Je nach Konstruktion des Getriebes und Ausführung des elektrischen Anschlusses kann diese Variante allerdings zu einer Vergrößerung des Aktuator-Bauraums führen.
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Da das Verriegelungselement 120 hohe Anspruche an die Stabilität erfüllen muss, insbesondere starken Zugkräften auf den Ladestecker standhalten muss, ist neben der Verwendung eines 2-Komponenten-Verriegelungselements 120 aus Kunststoff auch die Verwendung eines metallischen Pins mit integriertem Lichtleiter 320 in einer Ausführungsform realisierbar. Ebenso ist die Ausführung des vollständigen Verriegelungselements aus einem lichtdurchlässigen Material in einer Ausführungsform realisierbar.
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4a zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die sich in einer Entriegelungsposition befindet. 4b zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuator 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die sich in einer Verriegelungsposition befindet.
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Der Verriegelungsaktuator 110 aus den 4a und 4b ist eine Ausführungsform des oben zu 2 beschriebenen Verriegelungsaktuator 100.
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In dieser Ausführungsform kann der Verriegelungsaktuator 110 eine Lichtquelle 410 aufweisen, die mit dem Lichtleiter 320 gekoppelt ist und Licht 103 in den Lichtleiter 320 führt, um die Steckerkontur 104 der Ladedose 101 auszuleuchten.
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In dieser Ausführungsform ist der Lichtleiter 320 separat von dem Verriegelungselement 120 in dem Verriegelungsaktuator 110 angeordnet ist. Eine Beleuchtungsachse des Lichtleiters 320 ist hier koaxial zu einer Bewegungsrichtung des Verriegelungselements 120 angeordnet, welche hier von links nach rechts durch die Zeichenebene verläuft.
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In dieser Ausführungsform umfasst der Verriegelungsaktuator 110 ein Gehäuse 404, welches eine erste Öffnung 401 aufweist, durch welche sich das Verriegelungselement 120 beim Bewegen von der Entriegelungsposition 400a (siehe 4a) in die Verriegelungsposition 400b (siehe 4b) und umgekehrt bewegt. Das Gehäuse 404 weist eine zweite Öffnung 402 auf, in die der Lichtleiter 320 eingebracht ist.
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In dieser Ausführungsform sind die erste Öffnung 401 und die zweite Öffnung 402 auf der gleichen Gehäuseseite angeordnet.
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Das Gehäuse 404 kann im Bereich der zweiten Öffnung 402 eine Kammer 403 aufweisen, in der eine Lichtquelle 410 angeordnet ist, welche ausgebildet ist, Licht 103 in den Lichtleiter 320 einzukoppeln. Die Lichtquelle 410 kann z.B. in Form einer LED auf einer Leiterplatte angebracht sein. Somit wird das (Such-)Licht 103 koaxial, z.B. unterhalb des Verriegelungselements 120, wie in den 4a und 4b dargestellt, zum Steckergesicht 104 geleitet. Natürlich kann die zweite Öffnung 402 sich auf oberhalb der ersten Öffnung 401 befinden, so dass das (Such-)Licht 103 oberhalb des Verriegelungselements 120 zum Steckergesicht 104 geleitet wird.
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In der Ausführungsform der 4a und 4b kann der Lichtleiter 320 aus der zweiten Öffnung 402 des Gehäuses 404 heraustreten und Licht 103 zu einer von dem Gehäuse 404 beabstandeten Stelle leiten und das Licht 103 dort auskoppeln.
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Die beiden Öffnungen 401, 402 können durch entsprechende Dichtungen bzw. eine einzige Dichtung gegenüber dem Gehäuseäußeren abgedichtet sein.
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Der Antrieb 310 kann beispielsweise ein Zahnrad sein, dessen Zahnräder in entsprechende Zähne des Verriegelungselements 120 eingreifen, um das Verriegelungselement 120 in die Verriegelungsposition oder die Entriegelungsposition zu bewegen. Der Antrieb kann auch elektro-magnetisch oder magnetisch ausgeführt sein oder induktionsbasiert arbeiten.
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Die 4a und 4b zeigen somit eine alternative Lösung auf, welche darin besteht, einen zusätzlichen Lichtleiter 320 zu verwenden und das Verriegelungselement 120 unangetastet zu lassen. Eine zusätzliche Dichtfläche kann vermieden werden, indem der Lichtleiter 320 über ein 2K-Spritzgussverfahren in das Gehäuse 404 integriert wird. Zudem bietet die Lösung eine erhöhte Flexibilität bezüglich des genauen Lichtaustritts, da der Lichtleiter 320 auch gewinkelt oder gebogen ausgeführt werden kann. Zudem ist die Beleuchtungsfunktion unabhängig von der Position des Verriegelungselements 120.
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5a zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei der die Suchbeleuchtung ausgeschaltet ist. 5b zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verriegelungsaktuators 110 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, bei der die Suchbeleuchtung eingeschaltet ist.
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Der Verriegelungsaktuator 110 aus den 5a und 5b ist eine Ausführungsform des oben zu 2 beschriebenen Verriegelungsaktuator 100.
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In dieser Ausführungsform kann der Verriegelungsaktuator 110 eine Lichtquelle 410 aufweisen, die mit dem Lichtleiter 510 gekoppelt ist und Licht 103 in den Lichtleiter 510 führt, um die Steckerkontur 104 der Ladedose 101 auszuleuchten.
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In dieser Ausführungsform ist der Lichtleiter 510 separat von dem Verriegelungselement 120 in dem Verriegelungsaktuator 110 angeordnet.
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Wie oben in den 4a und 4b beschrieben umfasst in dieser Ausführungsform der Verriegelungsaktuator 110 auch ein Gehäuse 404, welches eine erste Öffnung 401 aufweist, durch welche sich das Verriegelungselement 120 beim Bewegen von der Entriegelungsposition 400a (siehe 5a und 5b) in die Verriegelungsposition (nicht dargestellt) und umgekehrt bewegt. Das Gehäuse 404 weist eine zweite Öffnung 402 auf, in die der Lichtleiter 510 eingebracht ist.
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Auch in dieser Ausführungsform sind die erste Öffnung 401 und die zweite Öffnung 402 auf der gleichen Gehäuseseite angeordnet.
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Entsprechend der oben zu 4a und 4b beschriebenen Ausführungsform kann das Gehäuse 404 im Bereich der zweiten Öffnung 402 eine Kammer 403 aufweisen, in der eine Lichtquelle 410 angeordnet ist, welche ausgebildet ist, Licht 103 in den Lichtleiter 510 einzukoppeln. Die Lichtquelle 410 kann z.B. in Form einer LED auf einer Leiterplatte angebracht sein.
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Im Unterschied zur Ausführungsform der 4a und 4b kann der Lichtleiter 510 durch eine transparente Dichtung 510 des Gehäuses ausgebildet sein, welche die zweite Öffnung 402 des Gehäuses 404 abdichtet.
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Die transparente Dichtung 510 kann ausgebildet sein, Licht 103 in einer Vielzahl von Beleuchtungsrichtungen aus der zweiten Öffnung 402 des Gehäuses 404 auszukoppeln.
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Die 5a und 5b stellen somit eine dritte Lösungsvariante dar, welche durch eine (teil)durchsichtige Dichtmatte 510 realisiert wird. Das Leuchtelement 410 kann direkt dahinter angeordnet sein und leuchtet durch die Dichtmatte 510 hindurch, sodass die Dichtmatte 510 einerseits als Lichtleiter und andererseits gleichzeitig als Streuscheibe dient und somit eine flächigere Beleuchtung ermöglicht.
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Die Verwendung einer Leiterplatte als Träger für das Leuchtelement ist nicht zwingend nötig und hier nur als Ausführungsbeispiel zu sehen. Ebenso ist die Form des Verriegelungselements 120 unabhängig von der hier beschriebenen Neuerung wählbar, einzig die Integration des Lichtleiters (als Funktion, nicht zwangsweise als zusätzliche Komponente) in den Verriegelungsaktuator 110 ist allen hier beschriebenen Ausführungsformen gemeinsam. Zudem sind Ausführungsformen realisierbar, bei denen die Auskopplung des Lichts in einer anderen Richtung erfolgt als der Bewegungsrichtung des Verriegelungselements, z.B. durch reflektierende Kanten/Flächen des Lichtleiters oder spezielle Streueigenschaften am Ende des Lichtaustritts.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Suchbeleuchtung 200 mit einer Ladedose 101 und einem nicht an die Ladedose 101 angeschlossenen Verriegelungsaktuator 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Um den Bauraum optimal zu nutzen ist die direkte Kontaktierung des Verriegelungsaktuators 110 durch die Ladedosenelektronik 630 vorteilhaft. Hierfür ist ein Stecker 611 an der Seite der Ladedose 101 vorgesehen, welcher beim Anschrauben/Clipsen/Stecken des Verriegelungsaktuators 110 an die Ladedose 101 automatisch kontaktiert wird.
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Die Ladedose 101 weist ein Gehäuse 640 auf, welches die Hochvolt-Pins 620, die Ladedosenelektronik 630, welche beispielsweise auf einer Leiterplatte angebracht sein kann, und den Stecker 611 der Ladedosenelektronik 630 aufnimmt. In die Hochvolt-Pins 620 der Ladedose greifen bei Stecken des Ladesteckers entsprechende Hochvolt-Pins des Ladesteckers ein, um die elektrische Verbindung herzustellen, welche zum Laden benötigt wird. Der Ladestecker wird hier in der Zeichenebene von oben aus in die Ladedose 101 eingeführt, wie zu 7a näher dargestellt.
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7a zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Suchbeleuchtung 200 aus 6, bei der der Verriegelungsaktuator 110 an die Ladedose 101 angeschlossen ist und das Verriegelungselement sich in der Entriegelungsposition befindet. Hier ist die Suchbeleuchtung an und das Verriegelungselement 120 ist eingefahren, um ein Stecken des Ladesteckers in die Ladedose 101 zu ermöglichen.
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7b zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Suchbeleuchtung 200 aus 6, bei der der Verriegelungsaktuator 110 an die Ladedose 101 angeschlossen ist und das Verriegelungselement sich in der Verriegelungsposition befindet. Hier ist das Verriegelungselement 120 ausgefahren, um ein Abziehen des verriegelten Ladesteckers zu verhindern. Die Suchbeleuchtung wird in diesem Zustand nicht benötigt.
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Der Verriegelungsaktuator 110 kann direkt an der Ladedose 101 kontaktiert werden, wie in den 7a und 7b dargestellt. Diese 7a und 7b zeigen eine mögliche, vorteilhafte Ausführung. In einer alternativen Ausführung kann die Kontaktierung des Verriegelungsaktuators 110 über einen Kabelstrang erfolgen, wobei dieser an den Verriegelungsaktuator 110 gesteckt werden kann oder auch direkt in den Verriegelungsaktuator 110 integriert sein kann.
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8a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Designblende 810 im ausgeschalteten Zustand. 8b zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Designblende 810 im eingeschalteten Zustand.
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Das elektrische Fahrzeug kann eine Designblende 810 mit einer beleuchtbaren Statusanzeige 830, 831 aufweisen, die ausgebildet ist, bei Beleuchtung einen Status der Ladedose 101 sichtbar zu machen.
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Zur Anzeige des aktuellen Ladestatus bzw. Signalisierung von Fehlern ist mindestens ein Leuchtelement 830, 831 gut sichtbar für den Nutzer im Bereich der Ladedose 101 angeordnet.
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Der Verriegelungsaktuator 110 kann einen zweiten Lichtleiter 920 aufweisen, wie näher in 9 dargestellt, der ausgebildet ist, Licht 903 zu der Designblende 810 zu leiten und die Statusanzeige 830, 831 zu beleuchten.
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In den 8a und 8b ist die Kontur 820 des Verriegelungsaktuators 110 dargestellt, welche sich unterhalb der Designblende 810 befindet, so dass der zweite Lichtleiter 920 aus dem Verriegelungsaktuator 110 nach oben heraustritt, um das Leuchtelement 830, 831 zu beleuchten. Das Leuchtelement im unbeleuchteten Zustand ist durch das Bezugszeichen 830 dargestellt, während es im beleuchteten Zustand mit dem Bezugszeichen 831 dargestellt ist.
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Der zweite Lichtleiter 920 kann ausgebildet sein, Licht 903 in einer Beleuchtungsrichtung auszukoppeln, die senkrecht zu einer Beleuchtungsrichtung ist, in welcher der Lichtleiter 320 Licht 103 auskoppelt (hier nicht dargestellt). Der zweite Lichtleiter 920 kann somit Licht aus der Zeichenebene heraus auskoppeln, während der (erste) Lichtleiter 320 Licht unterhalb der Zeichenebene von links nach rechts zur Steckerkontur 104 der Ladedose 101 auskoppeln kann.
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Da der Verriegelungsaktuator 110, zumindest bei Typ2 / CCS2 Ladedosen, in der Regel neben dem Steckergesicht 104 platziert ist, und damit direkt hinter der von außen sichtbaren Designblende 810, eröffnet sich durch die Integration von Leuchtmitteln in den Verriegelungsaktuator 110 zusätzlich die Möglichkeit, die Statusbeleuchtung ohne zusätzliches Lichtmodul umzusetzen.
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Hierfür kann der Verriegelungsaktuator 110 an der fahrzeugäußeren Seite einen Durchbruch mit einem Lichtleiter aufweisen, welcher das Licht eines im Inneren befindlichen Leuchtmittels nach außen leitet. Damit lässt sich auf einfache Weise eine einfache Geometrie (z.B. ein Punkt) als Statusanzeige realisieren, wie in den 8a und 8b dargestellt.
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9 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Statusbeleuchtung 900 im eingeschalteten Zustand.
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Auch hier wird die elektrische Schnittstelle zur Ansteuerung des Aktuatormotors genutzt, um die Ansteuersignale für das Leuchtmittel (z.B. RGB-LED) zu übertragen. Dabei kann es sich um diskrete Ansteuersignale handeln, oder aber auch um eine Buskommunikation, beispielsweise einen LIN (Local Interconnect Network) -Bus. In einer vorteilhaften technischen Lösung kann das Gehäuse des Verriegelungsaktuators 110 als 2-Komponenten Spritzgussteil entworfen sein, wobei der Lichtleiter ein Teil des Gehäuses sein kann. Damit entfällt die Notwendigkeit für eine weitere Dichtfläche. Des Weiteren kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Lichtpunkt auf der Designfläche als integrierte Streuscheibe ausgeführt sein, welche mit dem Lichtleiter des Verriegelungsaktuators 110 flächig kontaktiert sein kann.
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Durch eine geschickte Anordnung des Leuchtmittels sowie der Lichtleiter ist die Umsetzung beider Beleuchtungsszenarien, d.h. Such- und Statusbeleuchtung, mit nur einem Leuchtmittel möglich, was die zusätzlichen Kosten für den Verriegelungsaktuator 110 begrenzt.
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10 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1000 zum Verriegeln eines Ladesteckers in einer Ladedose.
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Das Verfahren 1000 zum Verriegeln eines Ladesteckers in einer Ladedose 101 eines elektrischen Fahrzeugs zum Laden einer Batterie des elektrischen Fahrzeugs, wobei die Ladedose 101 gemäß der Darstellung in 2 eine Steckerkontur 104 aufweist, die einer Steckerkontur des Ladesteckers entspricht, umfasst die folgenden Schritte:
- Bewegen 1001 eines Verriegelungselements 120 beim Einführen des Ladesteckers in die Ladedose 101 in eine Verriegelungsposition, in der das Verriegelungselement in den Ladestecker eingreift und den in die Ladedose eingeführten Ladestecker fixiert, wie beispielsweise in den 3b und 4b dargestellt;
- Bewegen 1002 des Verriegelungselements 120 beim Lösen des Ladesteckers aus der Ladedose in eine Entriegelungsposition, in der das Verriegelungselement den Ladestecker freigibt und der Ladestecker von der Ladedose gelöst werden kann, wie beispielsweise in den 3a und 4a dargestellt;
- Ausleuchten 1003 der Steckerkontur 104 der Ladedose 101 mit einem Lichtleiter 320, wenn das Verriegelungselement 120 sich in der Entriegelungsposition befindet, um das Einführen des Ladesteckers in die Ladedose zu erleichtern, wobei der Lichtleiter 320 zusammen mit dem Verriegelungselement 120 und einem Antrieb 310 zum Bewegen des Verriegelungselements 120 in einen Verriegelungsaktuator 110 untergebracht ist, wie beispielsweise in den 2 bis 9 dargestellt.
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Ferner kann ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens 1000 in einem Controller eines elektrischen Fahrzeugs wie oben zu den 2 bis 9 beschrieben, bereitgestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Suchbeleuchtung
- 101
- Ladedose
- 102
- Lichtmodul
- 103
- Licht
- 104
- Steckerkontur bzw. Steckergesicht
- 110
- Verriegelungsaktuator bzw. Aktuator
- 120
- Verriegelungselement
- 200
- erfindungsgemäße Suchbeleuchtung
- 300a
- Entriegelungsposition
- 300b
- Verriegelungsposition
- 310
- Antrieb
- 320
- Lichtleiter
- 330
- Dichtung
- 340
- Lichtquelle bzw. Leuchtmittel, z.B. LED
- 341
- Entkopplungsstelle von Lichtleiter und Lichtquelle
- 400a
- Entriegelungsposition
- 400b
- Verriegelungsposition
- 401
- erste Öffnung im Gehäuse
- 402
- zweite Öffnung im Gehäuse
- 403
- Gehäusekammer
- 404
- Gehäuse
- 410
- Lichtquelle
- 500a
- Suchbeleuchtung im nichtleuchtenden Zustand
- 500b
- Suchbeleuchtung im leuchtenden Zustand
- 510
- Transparente oder durchsichtige Dichtmatte als Lichtleiter
- 610
- Elektrischer Anschluss, Teil 1
- 611
- Elektrischer Anschluss, Teil 2
- 620
- Hochvolt-Pins bzw. Steckerbuchsen der Ladedose
- 630
- Leiterplatte mit Elektronik
- 640
- Gehäuse der Ladedose
- 701
- Zustand: Verriegelungselement eingefahren, Suchbeleuchtung an
- 702
- Zustand: Verriegelungselement ausgefahren, Suchbeleuchtung nicht nötig
- 710
- Einführrichtung des Ladesteckers in die Ladedose
- 810
- Designblende
- 820
- Kontur der Verriegelungsaktuator bzw. des Aktuators
- 830
- Leuchtpunkt Statusanzeige aus
- 831
- Leuchtpunkt Statusanzeige an
- 900
- Statusbeleuchtung
- 920
- zweiter Lichtleiter
- 903
- zweites Licht für Leuchtpunkt Statusanzeige
- 1000
- Verfahren zum Verriegeln eines Ladesteckers
- 1001
- 1. Schritt
- 1002
- 2. Schritt
- 1003
- 3. Schritt
