-
Die Erfindung betrifft eine konduktive Ladeeinheit für ein Kraftfahrzeug zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs, wobei die konduktive Ladeeinheit eine Ladekontakteinheit mit einem Ladekontakt aufweist, der zum elektrisch leitenden Koppeln mit einem Ladeanschluss einer kraftfahrzeugexternen Ladeplatte, zum Beispiel einer Bodenladeplatte, von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position in eine Ausfahrrichtung ausfahrbar ist, und eine die Ladekontakteinheit senkrecht zur Ausfahrrichtung umgebende Schutzhülle, die zusammen mit dem Ladekontakt ausfahrbar ist. Dabei ist in einem Kontaktzustand der konduktiven Ladeeinheit, in welchem der Ladekontakt mit dem Ladeanschluss der Ladeplatte in einem Kontaktbereich gekoppelt ist, ein von der Schutzhülle umgebender Innenraum der konduktiven Ladeeinheit bereitgestellt, der den Kontaktbereich einschließt, und die in Ausfahrrichtung von der kraftfahrzeugexternen Ladeplatte begrenzt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Steuern einer konduktiven Ladeeinheit.
-
Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2016 121 355 A1 eine Fahrzeugverbindungsvorrichtung zur elektrischen Verbindung einer Fahrzeugkontakteinheit mit einer Bodenkontakteinheit einer elektrischen Ladeinfrastruktur. Dabei kann die Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit hin und von ihr wegbewegt werden. Die Fahrzeugkontakteinheit ist dabei unterseitig am Fahrzeug befestigt. Dabei weist die Fahrzeugkontakteinheit weiterhin mindestens einen Luftauslass zum Freiblasen der Bodenkontakteinheit auf. Die Fahrzeugkontakteinheit kann zudem einen Faltenbalg mit einem Innenraum umfassen. Ein fahrzeugseitiges Ende des Faltenbalgs ist am Unterboden des Fahrzeugs befestigt und das vom Fahrzeug angewandte Ende des Faltenbalgs ist an der Fahrzeugkontakteinheit befestigt. Am Ende des Faltenbalgs ist eine Platte angeordnet, in der der Luftauslass vorgesehen ist, der aus dem Innenraum des Faltenbalgs gespeist wird, und weiterhin weist diese Platte einen Kontaktierungsbereich auf, indem wenigstens zwei Elektroden angeordnet sind. Zum Laden wird die Fahrzeugkontakteinheit heruntergelassen, bis sich ein Spalt zwischen dem Sockel, wie zum Beispiel der oben genannten Platte, und der Bodenkontakteinheit ausgebildet hat. Dieser kann mittels des Luftauslasses freigeblasen werden, bevor der Kontakt hergestellt wird. Dabei werden durch den starken Luftstrom, Dreck, Laub oder Flüssigkeit, die sich auf der Bodenkontakteinheit befunden haben, nach außen befördert. Bei einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt oder bereits vorhandener Schnee- oder Eisschicht kann zudem eine Heizung betätigt werden, so dass die Schnee- oder Eisschicht entfernt und die Kontakte getrocknet werden. Anschließend wird der Kontakt hergestellt und das Kraftfahrzeug geladen. Dabei bleibt während des gesamten Ladevorgangs das Ventil des Luftauslasses geöffnet, so dass ein stetiger Luftstrom durch den Spalt strömt, der die Elektroden kühlen soll. Nach dem Laden wird die Fahrzeugkontakteinheit eingefahren. Hierzu wird zunächst die Druckluft aus dem Innenraum des Faltenbalgs herausgelassen und die Druckluftquelle deaktiviert. Dann wird der Rückstellantrieb aktiviert, wodurch der Sockel von der Bodenkontakteinheit wegbewegt wird und der Faltenbalg zusammengeschoben wird. Alternativ kann die Druckluftquelle auch in einen Unterdruckmodus geschaltet werden, so dass sie den Faltenbalg entleert und sich dieser zusammenzieht.
-
Hierbei sind zwar Möglichkeiten bereitgestellt, Verschmutzungen oder Flüssigkeit, die während des Ladevorgangs in den Kontaktbereich gelangen, durch den aktiven Lüfter zu beseitigen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass somit der Lüfter während des Ladevorgangs permanent aktiv sein muss oder zumindest bei jedem erneuten Wassereintritt im Bereich der Kontaktierungsstelle aktiviert werden muss, was Energie kostet, den Wirkungsgrad beim Laden verringert, und auch akustisch wahrnehmbar ist. Wünschenswert wäre es also, eine effizientere Möglichkeit bereitzustellen, wie der Kontaktbereich vor Wasser oder Verunreinigungen vor allem auch während des Ladevorgangs geschützt werden kann.
-
Weiterhin beschreibt die
DE 10 2017 115 909 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung einer Fahrzeugkontakteinheit eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer Bodenkontakteinheit einer elektrischen Ladeinfrastruktur, die mehrere elektrische Kontaktflächen aufweist, von denen zumindest zwei für das Laden der Fahrzeugbatterie durch die Fahrzeugkontakteinheit berührt werden müssen. Dabei werden zunächst die Kontaktflächen mittels einer Kamera erfasst und mit Hilfe der Kamera ermittelt, welche elektrischen Kontaktflächen der Bodenkontakteinheit für die elektrische Verbindung geeignet sind. Hierdurch können gezielt weniger verdreckte oder lediglich geringfügig verschmutzte Kontaktflächen ausgewählt werden. Gegebenenfalls kann auch eine Reinigungseinrichtung zur Reinigung der Kontaktflächen vorgesehen sein. Das Laden über eine saubere Kontaktfläche gestaltet sich entsprechend auch hier sehr aufwendig und erfordert zudem eine sehr aufwendige Ausbildung der Bodenkontakteinheit. Zudem wird auch hier vor allem während des Ladens kein Schutz vor eindringendem Wasser oder anderen Verunreinigungen bereitgestellt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine konduktive Ladeeinheit für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer konduktiven Ladeeinheit bereitzustellen, die es auf möglichst effiziente Weise ermöglichen, einen Kontaktbereich zwischen dem Ladekontakt der Ladeeinheit und dem Ladeanschluss der fahrzeugexternen Ladeplatte auch während des Ladens auf möglichst einfach Weise frei von Flüssigkeiten oder Verunreinigungen zu halten.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine konduktive Ladeeinheit und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung, sowie der Figuren.
-
Eine erfindungsgemäße konduktive Ladeeinheit für ein Kraftfahrzeug zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs weist eine Ladekontakteinheit mit einem Ladekontakt auf, der zum elektrisch leitenden Koppeln mit einem Ladeanschluss einer kraftfahrzeugexternen Ladeplatte von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position in eine Ausfahrrichtung ausfahrbar ist, sowie eine die Ladekontakteinheit senkrecht zur Ausfahrrichtung umgebende Schutzhülle, die zusammen mit dem Ladekontakt ausfahrbar ist. Dabei ist in einem Kontaktzustand der konduktiven Ladeeinheit, in welchem der Ladekontakt mit dem Ladeanschluss der Ladeplatte in einem Kontaktbereich gekoppelt ist, ein von der Schutzhülle umgebener Innenraum der konduktiven Ladeeinheit bereitgestellt, der den Kontaktbereich einschließt und der in Ausfahrrichtung von der kraftfahrzeugexternen Ladeplatte begrenzt ist. Dabei umfasst die konduktive Ladeeinheit eine Unterdruckeinheit, wobei die Ladeeinheit weiterhin dazu ausgelegt ist, mittels der Unterdruckeinheit im Kontaktzustand der konduktiven Ladeeinheit zum Abdichten des Kontaktbereichs gegenüber einer Umgebung der Ladeeinheit zumindest temporär einen Unterdruck im Innenraum zu erzeugen, der gegenüber einem Umgebungsdruck in der Umgebung verringert ist.
-
Nachdem also der Ladekontakt zum Kontaktieren mit der Ladeplatte ausgefahren ist, sowie auch die die Ladekontakteinheit umgebende Schutzhülle, kann nun vorteilhafterweise mittels der Unterdruckeinheit, zum Beispiel im Anschluss an ein optionales Freiblasen der Ladeplatte zur Beseitigung von Verunreinigungen und Wasser und nach dem Kontaktieren mit der Ladeplatte ein Unterdruck erzeugt werden, wodurch vorteilhafterweise ein dichter Abschluss zur Ladeplatte erreicht werden kann und daher ein zusätzlicher Schutz für den Kontaktbereich zwischen der fahrzeugseitigen Ladekontakteinheit und der fahrzeugexternen Ladeplatte bereitgestellt werden kann. Die konduktive Ladeeinheit ist also so konzipiert, dass mit der dicht anliegenden Ladeplatte ein geschlossener Innenraum entsteht, in welchem ein Unterdruck erzeugbar ist, und der auch nach der Aktivierung der Unterdruckeinheit, z.B. einer Unterdruckpumpe, zumindest temporär erhalten bleibt. Die Unterdruckeinheit muss selbst also nicht permanent aktiv sein, um den Unterdruck aufrecht zu erhalten. Es reicht also dieses z.B. von Zeit zu Zeit nach Bedarf oder sogar nur einmalig für einen Ladevorgang zu aktivieren. Dieser Innenraumbereich mit dem darin befindlichen Kontaktbereich kann somit deutlich effizienter vor einem Eindringen von Verunreinigungen und vor allem auch Wasser während des Ladevorgangs geschützt werden. Ein optionaler Lüfter der Ladeeinheit muss somit nicht permanent aktiv sein und muss auch während des Ladevorgangs deutlich weniger oft oder auch gar nicht mehr aktiviert werden, was besonders energiesparend ist. Vor allen Dingen wird hierdurch jedoch der vom Lüfter verursachte hohe Geräuschpegel beim Laden deutlich reduziert, wenn dieser nicht mehr oder weniger oft aktiviert werden muss. Durch Ausnutzung der Schutzhülle, die zum Beispiel ebenfalls in Form eines Faltenbalgs bereitgestellt werden kann und eine schlauchähnliche Form aufweisen kann, kann so vorteilhafterweise ein abgeschlossener Innenraumbereich bereitgestellt werden, der durch die Unterdruckerzeugung zusätzlich gegenüber der Umgebung abgedichtet werden kann. Hierdurch lässt sich ein Schutz vor Wasser und Verunreinigungen des Kontaktbereichs während des Ladevorgangs auf besonders einfache und effiziente Weise bereitstellen, wodurch während des Ladevorgangs viel Energie eingespart werden kann und somit auch der Wirkungsgrad des Ladevorgangs gesteigert werden kann. Gerade in Kombination mit der konduktiven Ausbildung der Ladeeinheit ist dies besonders vorteilhaft, da dies eine deutlich günstigere und wirkungsgradbessere Alternative zu einem Wireless-Ladesystem (AWC), z.B. einen induktiven Ladesystem, ist.
-
Die konduktive Ladeeinheit sowie die kraftfahrzeugexternen Ladeplatte können dabei ein Ladesystem bereitstellen, wie dies eingangs zum Stand der Technik beschrieben wurde. Eine solche konduktive Ladeeinheit ist also vorzugsweise zur unterseitigen Anbringung an einem Kraftfahrzeug vorgesehen, insbesondere in einem Unterbodenbereich, und die Ladeplatte ist dann entsprechend vorzugsweise als Bodenplatte ausgebildet, die auf einem Untergrund positioniert werden kann beziehungsweise positioniert ist oder in diesen integriert ist. Die Kontaktierung zwischen der Ladeeinheit und der Ladeplatte erfolgt dabei beispielsweise, indem ein Ladekontakt der Ladeeinheit zum Koppeln mit den Ladeanschluss der Ladeplatte in eine Ausfahrrichtung ausgefahren wird, insbesondere in Richtung der Ladeplatte, bis letztendlich der elektrische Kontakt zwischen dem Ladekontakt und dem Ladeanschluss physisch hergestellt ist. Die Ladeplatte wird im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit zur Vereinfachung auch zum Teil einfach Bodenplatte genannt. Nichtsdestoweniger wäre auch eine Anordnung an einer Wand denkbar und ein Ausfahren des Ladekontakts z.B. in der Horizontalen.
-
Der Ladekontakt kann darüber hinaus auch mehrere Kontaktelemente umfassen. Auch der Ladeanschluss kann mehrere Kontaktelemente aufweisen, die mit den korrespondierenden Kontaktelementen des Ladekontakts elektrisch leitend verbindbar ist. Dabei kann der Ladeanschluss der Ladeplatte vorzugsweise mehr Ladekontakte aufweisen als zum Herstellen der Ladeverbindung mit dem Ladekontakt der Ladeeinheit erforderlich sind. Dies erleichtert die korrekte Positionierung der Ladekontakteinheit relativ zur Ladeplatte. Somit muss die Ladekontakteinheit nur grob oberhalb der Ladeplatte positioniert sein, kann den Ladekontakt nach unten zur Ladeplatte ausfahren und der elektrische Kontakt kann mit denjenigen Kontaktelementen des Ladeanschlusses der Ladeplatte geschlossen werden, die sich in nächster Nähe befinden. Der Bereich, in welchem die Kontaktierung zwischen dem fahrzeugseitigen Ladekontakt und dem Ladeanschluss der Ladeplatte erfolgt, wird hierbei als Kontaktbereich bezeichnet.
-
Der Ladekontakt der Ladekontakteinheit kann zum Beispiel als Kontaktplatte, zum Beispiel als runde Kontaktplatte ausgeführt sein, die unterseitig, das heißt in Ausfahrrichtung, abstehende Kontaktelemente umfasst. Die Schutzhülle kann wie beschrieben als Faltenbalg ausgestaltet sein und zum Beispiel schlauchförmig die Ladekontakteinheit senkrecht zur Ausfahrrichtung umgeben. Die Schutzhülle kann in Bezug auf die Ausfahrrichtung ein oberes Ende aufweisen, welches mit einem Gehäuse der Ladeeinheit, welches unterseitig am Kraftfahrzeug angeordnet ist beziehungsweise zur unterseitigen Anordnung am Kraftfahrzeug vorgesehen ist, gekoppelt ist, sowie ein gegenüberliegendes unteres Ende, welches in einem Randbereich des Ladekontakts, insbesondere der beschriebenen runden Ladekontaktplatte umlaufend angeordnet ist. In diesem Fall kann die Schutzhülle zum Beispiel einen zusätzlichen in Ausfahrrichtung abstehenden Randbereich aufweisen, der, wenn sich die Ladeeinheit im Kontaktzustand befindet, die Ladeplatte, also zum Beispiel die Bodenplatte, kontaktiert und dabei auch den Ladekontakt und den Kontaktbereich in radialer Richtung umschließt. Eine fluidische Verbindung zwischen einem Innenraumbereich in Ausfahrrichtung oberhalb des Ladekontakts und einem Bereich in radialer Richtung neben dem Ladekontakt kann durch eine Öffnung in der den Ladekontakt bereitstellenden Kontaktplatte selbst bereitgestellt sein oder durch eine oder mehrere Öffnungen in einem durch die Schutzhülle bereitgestellten Verbindungsabschnitt, über welchen die Schutzhülle mit dem Ladekontakt verbunden ist. Die Schutzhülle ist weiterhin vorzugsweise aus einem flexiblen Material gebildet, so dass diese sich zusammen mit dem Ladekontakt einfach ein- und ausfahren lässt und dabei ziehharmonikaartig zusammenfalten lässt und ausfalten lässt.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ladeeinheit eine Lüftereinheit auf, die in einem Gebläsemodus dazu ausgelegt ist, zumindest zeitweise einen ersten Luftstrom innerhalb der Schutzhülle in Ausfahrrichtung bereitzustellen, insbesondere beim Ausfahren des Ladekontakts und/oder zeitweise während des Ladens. Um Wasser bzw. Feuchtigkeit sicher zu verdrängen, kann also eine Lüftereinheit, zum Beispiel ein Lüftermotor, genutzt werden. Der dadurch erzeugte erste Luftstrom kann vorhandenes Wasser bzw. Feuchtigkeit von der Kontaktierungsstelle am Boden, d.h. auf der Ladeplatte, fern halten. Dabei ist es bevorzugt, dass die Lüftereinheit und die Unterdruckeinheit nicht gleichzeitig aktiv sind. Mittels einer solchen Lüftereinheit kann also vorteilhafterweise, zum Beispiel in Vorbereitung auf einen Ladevorgang, zunächst eine Reinigungsfunktion zum Reinigen der Bodenplatte bereitgestellt werden. Durch den Lüfter kann Laub oder andere Verunreinigungen weggeblasen werden sowie eventuell auf der Bodenplatte vorhandenes Wasser oder Eis geschmolzen und/oder getrocknet werden. Gerade in Kombination mit der oben beschriebenen Erzeugung des Unterdrucks hat die Lüftereinheit den großen Vorteil, dass diese während des Ladevorgangs nicht mehr oder deutlich weniger häufig aktiviert werden muss, um auch während des Ladevorgangs zu gewährleisten, dass kein Wasser in den Kontaktbereich eindringt. Gerade bei schlechtem Wetter, zum Beispiel Regen, oder im Winter im Falle von Schmelzwasser ist die Gefahr bei herkömmlichen Systemen oft groß, dass während des Ladevorgangs Wasser in diesen Kontaktbereich eindringt, was es eben erforderlich machen würde, den Lüfter erneut zu aktivieren. Darauf kann nun vorteilhafterweise verzichtet werden, da durch die abdichtende Funktion, die durch die Unterdruckerzeugung ermöglicht wird, Wasser deutlich effizienter vom Kontaktbereich auch während des Ladevorgangs ferngehalten werden kann, ohne den Lüfter aktivieren zu müssen. Aber auch andere Verunreinigungen, wie Staub oder kleine Partikel können so deutlich effizienter vom Innenraum mit dem darin befindlichen Kontaktbereich ferngehalten werden.
-
Die Lüftereinheit kann zum Beispiel einen Lüfter, zum Beispiel in Form eines Ventilators, aufweisen, der durch einen Lüftermotor rotierbar ist und mittels welchem der erste Luftstrom innerhalb der Schutzhülle erzeugbar ist. Dieser erste Luftstrom kann die Ladeeinheit unterseitig, das heißt in Ausfahrrichtung verlassen, und zwar beispielsweise durch eine Öffnung im Ladekontakt der Ladeeinheit selbst, oder in unterseitigen Öffnungen im Verbindungsabschnitt der Schutzhülle. Der Luftkanal, der für den ersten Luftstrom bei aktivierter Lüftereinheit und deren Betrieb im Gebläsemodus verwendet wird, kann gleichzeitig auch zur Erzeugung des Unterdrucks im Innenraum verwendet werden. Dabei kann optional zur Erzeugung des Unterdrucks die Lüftereinheit selbst verwendet werden, zum Beispiel einfach durch Umkehrung des Luftstroms.
-
Entsprechend stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Ladeeinheit die Unterdruckeinheit darstellt und in einem Unterdruckmodus dazu ausgelegt ist, zur Erzeugung des Unterdrucks einen Lüfter der Lüftereinheit derart zu betreiben, dass durch diesen ein zweiter Luftstrom entgegen der Ausfahrrichtung erzeugbar ist. Im Unterdruckmodus ist der durch die Lüftereinheit erzeugte Luftstrom also dem ersten Luftstrom, den die Lüftereinheit im Gebläsemodus erzeugt, entgegen gesetzt. Dadurch kann vorteilhafterweise die Luft aus dem Innenraum abgesaugt werden. Um eine ausreichend gute abdichtende Funktion bereitzustellen, muss hierfür kein sonderlich großer Unterdruck erzeugt werden. Beispielsweise ist dabei ein Unterdruck ausreichend, der gegenüber dem Umgebungsdruck zum Beispiel um 0,1 Bar bis 0,2 Bar verringert ist. Somit muss die Ladeeinheit nicht notwendigerweise zur Erzeugung des Unterdrucks zusätzliche Komponenten umfassen, sondern kann auf einfache Weise die bereits vorhandene Lüftereinheit in einem weiteren Betriebsmodus nutzen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Lüftereinheit aber auch von der Unterdruckeinheit verschieden sein. Somit kann zur Erzeugung des Unterdrucks gegebenenfalls auch eine zusätzliche Unterdruckpumpe als Teil der Ladeeinheit verwendet werden. Diese ist also ebenfalls fahrzeugseitig angeordnet, wenn die konduktive Ladeeinheit bestimmungsgemäß an einem Kraftfahrzeug Anwendung findet. Somit kann der Gebläsemodus der einzige Modus sein, in welchem die Lüftereinheit im aktivierten Zustand betreibbar ist.
-
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist, wie bereits erwähnt, die Schutzhülle einen Kontaktrand auf, der so ausgelegt ist, dass dieser im Kontaktzustand der konduktiven Ladeeinheit auf der Ladeplatte den Innenraum abdichtend aufliegt, insbesondere wobei der Kontaktrand als Dichtlippe ausgebildet ist. Der Kontaktrand ermöglicht also ein dichtes Abschließen mit der Bodenplatte, so dass auf besonders effiziente und langanhaltende Weise ein Unterdruck erzeugt werden kann. Zum Erzeugen des Unterdrucks kann also beispielsweise die Unterdruckeinheit aktiviert werden, zum Beispiel für eine vorgebbare Zeitdauer, und dann abgeschaltet werden, während der von der Unterdruckeinheit erzeugte Unterdruck dennoch weiterhin erhalten bleibt, zumindest für eine gewisse Zeit, je nachdem wie gut der Innenraum abgedichtet ist. Durch eine solche Dichtlippe kann also diese Zeitdauer, für die der Unterdruck erhalten bleiben kann, auch ohne dass die Unterdruckeinheit permanent aktiv sein muss, deutlich gesteigert werden. Denkbar ist es beispielsweise auch, dass pro Ladevorgang nur einmal durch eine temporäre Aktivierung der Unterdruckeinheit der Unterdruck erzeugt werden muss und dann über den gesamten Ladevorgang erhalten bleibt. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Ladevorgang. Eine solche Dichtlippe oder im Allgemeinen der Kontaktrand der Schutzhülle kann zum Beispiel aus einem silikonartigen oder gummiartigen, elastisch deformierbaren, anschmiegsamen Material, insbesondere einem Kunststoff, bereitgestellt sein. Dies ermöglicht einen dichten Abschluss zur Bodenplatte auch bei leichten Unebenheiten. Die Schutzhülle, die die Kontakteinheit umgibt, kann sich also saugnapfartig an die Bodenplatte anlegen und den Innenraum durch die Unterdruckerzeugung abdichten. Bei Beendigung des Ladevorgangs bzw. nach dem Ende des Ladevorgangs zum Laden des Energiespeichers und vor dem Hochfahren des Ladekontakts kann der Unterdruck wieder aufgehoben werden. Somit kann sich Schutzhülle wieder einfacher von der Bodenplatte lösen.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung begrenzt die Schutzhülle den Innenraum im Kontaktzustand der Ladeeinheit in radialer Richtung, die senkrecht zur Ausfahrrichtung definiert ist, über zumindest einen Teil einer bezüglich der Ausfahrrichtung definierten Höhe des Innenraums. Hierdurch kann auf einfache Weise ein abgeschlossener Innenraum innerhalb der Schutzhülle bereitgestellt werden in dem ein Unterdruck erzeugt werden kann. Dass die Schutzhülle den Innenraum dabei nicht notwendigerweise über seine gesamte Höhe in Ausfahrrichtung begrenzt, ist dadurch bedingt, dass der Innenraum oberseitig durch ein Gehäuse der Ladeeinheit begrenzt sein kann, dass sich optional auch etwas in die Höhe erstreckt. Es kann aber auch eine Gehäuseunterseite des Gehäuses denn Innenraum nach oben abschließen, insbesondere mit einem Lufteinlass für den ersten Luftstrom bzw. Auslass für den zweiten Luftstrom. Dann kann die Schutzhülle den Innenraum radial auch über die gesamte Höhe des Innenraums hinweg begrenzen. Unterseitig wird der Innenraum wie beschrieben durch die Bodenplatte begrenzt.
-
Denkbar wäre es jedoch auch, dass ein innerhalb der Schutzhülle verlaufender Unterdruckkanal bereitgestellt ist, ähnlich einem zusätzlichen Schlauch, der zum Beispiel bis zu einer Öffnung im Ladekontakt, beziehungsweise der Ladekontaktplatte, führt. Mit anderen Worten muss der Innenraum, in welchem ein Unterdruck erzeugt wird, nicht notwendigerweise von der Schutzhülle selbst in radialer Richtung begrenzt sein, sondern der Innenraum kann zum Beispiel einen Teilraum des Inneren der Schutzhülle bereitstellen, der durch eine zusätzliche separate Wandung, z.B. einen separaten Schlauch, separiert ist. Die Begrenzung des Innenraums durch die Schutzhülle zumindest in radialer Richtung hat jedoch den großen Vorteil, dass hier keine zusätzlichen Begrenzungskomponenten erforderlich sind.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die konduktive Ladeeinheit dazu ausgelegt, den Unterdruck für einen Ladevorgang zum Laden des Energiespeichers nur einmal vor oder zu Beginn des Ladevorgangs zu erzeugen, oder mehrmals in zeitlichen Abständen, insbesondere in festgelegten oder festlegbaren zeitlichen Abständen, während des Ladevorgangs. Kann der Innenraum beispielsweise sehr gut abgedichtet werden, so ist es möglich, dass die Unterdruckeinheit nur einmal vor oder zu Beginn des Ladevorgangs zur Erzeugung des Unterdrucks aktiviert wird, im Anschluss daran, z.B. nach einer vorgegebenen Aktivierungszeit oder wenn ein vorgegebener Unterdruckwert erreicht ist, deaktiviert wird, während jedoch der Unterdruck auch weiterhin erhalten bleibt, insbesondere in ausreichender Weise, um eine Abdichtung des Innenraums bis zum Ende des Ladevorgangs zu ermöglichen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Unterdruckeinheit während des Ladevorgangs mehrmals aktiviert wird. Die Aktivierungsdauer kann dabei ebenfalls vorgegeben sein, insbesondere fest vorgegeben sein, oder auch situationsangepasst variiert werden, genauso wie die Zeitpunkte der Aktivierung und die zeitlichen Abstände zwischen den Aktivierungen. Im einfachsten Fall kann es zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Unterdruckeinheit für eine festgelegte Aktivierungsdauer mehrmals in festgelegten, zum Beispiel gleichen, zeitlichen Abständen während des Ladevorgangs aktiviert wird. Somit kann vorteilhafterweise einem Schwinden des Unterdrucks während des Ladevorgangs auf einfache Weise entgegengewirkt werden. Es kann aber auch sein, dass die mehrmalige, erneute Aktivierung der Unterdruckeinheit situationsangepasster erfolgt, wodurch sich vorteilhafterweise ein unnötiges Aktivieren der Unterdruckeinheit vermeiden lässt.
-
Daher stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die konduktive Ladeeinheit dazu ausgelegt ist, die Unterdruckeinheit zur Erzeugung des Unterdrucks während des Ladevorgangs in Abhängigkeit von einem Steuerparameter zu aktivieren und/oder eine Aktivierungsdauer der Unterdruckeinheit in Abhängigkeit von dem Steuerparameter zu steuern. Durch das Vorsehen mindestens eines solchen Steuerparameters lässt sich eine deutlich bessere Situationsanpassung erzielen und insbesondere eine unnötige Aktivierung der Unterdruckeinheit vermeiden. Dies ermöglicht eine bedarfsgerechte Erzeugung des Unterdrucks.
-
Dabei stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Ladeeinheit einen Drucksensor zur Erfassung eines aktuellen Drucks im Innenraum aufweist, wobei der Steuerparameter den erfassten aktuellen Druck darstellt. Durch einen solchen Drucksensor lässt sich also vorteilhafterweise messtechnisch erfassen, ob und/oder wie stark sich der Unterdruck im Innenraum verändert. Schwindet dieser zu stark, das heißt, gleicht dieser sich zu stark wieder an den Umgebungsdruck an, was mittels des Drucksensors erfasst werden kann, so kann die Unterdruckeinheit erneut aktivieren, bis wiederum der gewünschte vorgebbare Unterdruckwert erreicht ist, was wiederum über den Drucksensor erfasst werden kann. Zur Überwachung der Druckverhältnisse kann also ein Drucksensor verwendet werden. Dieser misst dann den Druckabfall und kann bei einer Abweichung beziehungsweise Leckage immer wieder einen Unterdruck anfordern.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt der Steuerparameter einen Betriebszustand der Lüftereinheit dar, so dass die Unterdruckeinheit jedes Mal aktiviert wird, wenn der Gebläsemodus der Lüftereinheit deaktiviert wird. Beispielsweise kann es aus irgendwelchen Gründen sein, dass dennoch Wasser oder andere Verunreinigungen in den Kontaktbereich trotz Abdichtung des Innenraums mittels des Unterdrucks gelangen, zum Beispiel wenn der Unterdruck bereits zu stark geschwunden ist. Das Eindringen von Wasser in den Kontaktbereich kann zum Beispiel durch die Bodenplatte erfasst werden. Dies kann die Bodenplatte zudem an das kraftfahrzeugseitige System, das heißt, an die konduktive Ladeeinheit, kommunizieren, so dass diese daraufhin die Lüftereinheit im Gebläsemodus aktiviert, um zum Beispiel das eingedrungene Wasser oder die Verunreinigungen zu entfernen beziehungsweise zu trocknen. Im Anschluss daran kann also vorteilhafterweise automatisch wieder die Unterdruckeinheit aktiviert werden, um erneut einen Unterdruck im Innenraum zum Abdichten zu erzeugen. Jedes Mal wenn also die Lüftereinheit im Gebläsemodus aktiv ist, kann im unmittelbaren Anschluss daran wiederum die Unterdruckeinheit aktiviert werden, um erneut einen Unterdruck zu erzeugen. Unter einem Aktivieren der Unterdruckeinheit kann dabei auch, wie oben bereits beschreiben, das Betreibern der Lüftereinheit um Unterdruckmodus verstanden werden, und zusätzlich oder alternativ das Aktivieren einer separaten Unterdruckpumpe.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betrifft der Steuerparameter eine Umgebungsbedingung und/oder lokale Wetterverhältnisse, insbesondere wobei die Ladeeinheit eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der Ladeplatte und zum Empfang des Steuerparameters aufweist.
-
Die drahtlose Kommunikation zwischen der Ladeplatte, insbesondere der Bodenplatte, und der Ladeeinheit kann zum Beispiel mittels WLAN erfolgen, Bluetooth oder anderen NFC (Nearfield Communication)-Kommunikationsmöglichkeiten. Wie beschrieben kann die Ladeplatte beispielsweise detektieren, wenn Wasser in den Kontaktbereich gelangt. Solche Umgebungsbedingungen und Umgebungsverhältnisse, insbesondere auch Wasser auf anderen Bereichen der Bodenplatte, können dann entsprechend als die den Steuerparameter darstellenden Umgebungsbedingungen an die Ladeeinheit kommuniziert werden. Diese kann dann z.B. die Unterdruckeinheit öfter aktivieren, damit eine noch bessere Abdichtung gegenüber dem Wasser auf anderen Bereichen der Bodenplatte bereitgestellt werden kann.
-
Bei schlechten Wetterverhältnissen, zum Beispiel Regen oder Schnee oder kalten Außentemperaturen ist die Wahrscheinlichkeit für das Eindringen von Wasser oder Schmelzwasser in den Kontaktbereich erhöht. Infolgedessen kann die Ladeeinheit diese Information als Steuerparameter ebenfalls nutzen, um zum Beispiel die Unterdruckeinheit öfter zu aktivieren, um eine deutlich robustere Abdichtung zu ermöglichen. Bei trockenem Wetter und warmen Außentemperaturen ist beispielsweise eine weniger häufige Aktivierung der Unterdruckeinheit möglich. Auch andere Umgebungsbedingungen, wie der Ort der konduktiven Ladeeinheit und die bauliche Umgebung dieses Orts, zum Beispiel ob sich das Kraftfahrzeug, an dem die konduktive Ladeeinheit Anwendung findet, aktuell in einer Garage oder einem anderen wettergeschützten Bereich befindet oder auf offenem Gelände, können berücksichtigt werden. Solche Informationen können aber nicht nur von der Ladeplatte bereitgestellt werden, sondern beispielsweise auch vom Kraftfahrzeug selbst. Dieses kann entsprechende Informationsquellen und/oder Sensoren aufweisen, zum Beispiel Regensensoren, GPS-Sensoren, und so weiter. Die Ladeeinheit kann entsprechend auch eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen oder auch drahtgebundenen Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug zum Empfang des Steuerparameters aufweisen. Die Kommunikationseinheit kann dabei auch zusätzlich zur drahtlosen Kommunikation mit der Ladepatte ausgebildet sein, aber nicht notwendigerweise verwendet werden, um den Steuerparameter zu empfangen. Die konduktive Ladeeinheit kann auch mit einer Steuereinrichtung mit einer Intelligenz, das heißt mit einem durch einen Algorithmus implementierten lernenden Verfahren, ausgestattet sein, so dass sich diese den typischen Ladebedingungen des betreffenden Kraftfahrzeugs, an welchem die konduktive Ladeeinheit Anwendung findet, anpassen kann. Kommt es beispielsweise sehr selten vor, dass im Kontaktbereich Flüssigkeit oder Verunreinigungen detektiert werden, so kann die Häufigkeit der Aktivierung der Unterdruckeinheit selbst bei sich verminderndem Unterdruck beziehungsweise sich an den Umgebungsdruck anpassenden Unterdruck verringert werden. Wird dagegen sehr häufig Flüssigkeit im Kontaktbereich detektiert, so kann die Unterdruckeinheit häufiger aktiviert werden, um die Abdichtung zu verbessern.
-
Diese beschriebenen Steuermöglichkeiten und verschiedenen Steuerparameter können natürlich auch miteinander in beliebiger Weise kombiniert werden. Somit können zum Beispiel auch mehrere Steuerparameter, zum Beispiel ein erster Steuerparameter, ein zweiter Steuerparameter, ein dritter Steuerparameter, und so weiter, vorgesehen sein, die sich auf die oben beschriebenen Größen beziehen. Die Unterdruckeinheit kann dann zum Beispiel in Abhängigkeit von all diesen Steuerparametern, beispielsweise auch mit einer entsprechenden Gewichtung oder Priorisierung, gesteuert werden. Die Steuerung bezieht sich dabei nicht nur auf die Häufigkeit der Aktivierung der Unterdruckeinheit, sondern kann sich zusätzlich oder alternativ auch auf die Aktivierungsdauer beziehen.
-
Des Weiteren soll auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen konduktiven Ladeeinheit oder einer ihrer Ausgestaltungen als zur Erfindung gehörend angesehen werden. Das Kraftfahrzeug stellt vorzugsweise ein Elektrofahrzeug dar und weist den mittels der Ladeeinheit zu ladenden Energiespeicher auf, der zum Beispiel als eine Hochvoltbatterie ausgebildet sein kann.
-
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
-
Auch ein Ladesystem mit einer erfindungsgemäßen konduktiven Ladeeinheit oder einer ihrer Ausgestaltungen, sowie mit der Ladeplatte soll als zur Erfindung gehörend angesehen werden. Die Ladeplatte kann wie zuvor beschreiben ausgebildet sein.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Steuern einer konduktiven Ladeeinheit eines Kraftfahrzeugs zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs, wobei die konduktive Ladeeinheit eine Ladekontakteinheit mit einem Ladekontakt aufweist, der zum elektrisch leitenden Koppeln mit einem Ladeanschluss einer kraftfahrzeugexternen Ladeplatte von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position in eine Ausfahrrichtung ausgefahren wird und eine die Ladekontakteinheit senkrecht zur Ausfahrrichtung umgebende Schutzhülle aufweist, die zusammen mit dem Ladekontakt ausgefahren wird. Darüber hinaus ist in einem Kontaktzustand der konduktiven Ladeeinheit, in welchem der Ladekontakt mit dem Ladeanschluss der Ladeplatte in einem Kontaktbereich gekoppelt ist, ein von der Schutzhülle umgebener Innenraum der konduktiven Ladeeinheit bereitgestellt, der den Kontaktbereich einschließt und der in Ausfahrrichtung von der kraftfahrzeugexternen Ladeplatte begrenzt wird. Darüber hinaus erzeugt die Ladeeinheit mittels einer Unterdruckeinheit der Ladeeinheit im Kontaktzustand der konduktiven Ladeeinheit zum Abdichten des Kontaktbereichs gegenüber einer Umgebung der Ladeeinheit zumindest temporär einen Unterdruck im Innenraum, der gegenüber einem Umgebungsdruck in der Umgebung verringert ist.
-
Die für die erfindungsgemäße konduktive Ladeeinheit und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
-
Zu der Erfindung gehört auch die Steuereinrichtung für die konduktive Ladeeinheit. Die Steuereinrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
-
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladeeinheit beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
-
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
-
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer konduktiven Ladeeinheit, die mit einer Bodenplatte zum Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs konduktiv gekoppelt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung der konduktiven Ladeeinheit aus 1 während eines Lüfterbetriebs einer Lüftereinheit der konduktiven Ladeeinheit in einem Gebläsemodus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 3 eine schematische Darstellung der konduktiven Ladeeinheit aus 1 während der Erzeugung eines Unterdrucks im Innenraum, in welchem der Kontaktbereich angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
-
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer konduktiven Ladeeinheit 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die konduktive Ladeeinheit 12 befindet sich in der in 1 dargestellten Situation in einem Kontaktzustand K, in welchem sie elektrisch leitend mit einer als Bodenplatte 14 ausgebildeten, kraftfahrzeugexternen Ladeplatte gekoppelt ist. Die konduktive Ladeeinheit 12 ist dabei unterseitig am Kraftfahrzeug 10 angeordnet, das heißt, an einer Unterseite 10a des Kraftfahrzeugs. Die Ladeeinheit 12 weist dabei einen als Ladekontaktplatte 16 ausgebildeten Ladekontakt 16 auf. Die Ladekontaktplatte 16 ist dabei in einer Ausfahrrichtung R verfahrbar ausgebildet und daher entlang eines Bewegungspfads 20 bewegbar, der in 1 gestrichelt dargestellt ist. Die Ladekontaktplatte 16 kann also in Ausfahrrichtung von einer eingefahrenen Position in die hier dargestellte ausgefahrene Position A zum Laden verfahren werden. Die Ladekontaktplatte 16 ist weiterhin Teil einer von der Ladeeinheit 12 umfassten Ladekontakteinheit 22, die zudem auch zum Beispiel die Aktorik zum Bewegen und Verfahren der Ladekontaktplatte 16 umfassen kann, sowie eventuelle elektrische Leitungen oder ähnliches. Diese führen von der Ladekontaktplatte 16 zu einem fahrzeugseitigen Anschluss der Ladeeinheit 12, der zum Beispiel im Bereich einer Gehäusewandung eines Gehäuses 24 der Ladeeinheit 12 angeordnet sein kann. Dieses Gehäuse 24 kann am Kraftfahrzeug 10 befestigt sein. Im Gehäuse 24 können weitere Komponenten der Ladeeinheit 12 angeordnet sein, wie diese später näher erläutert werden. An diesem Gehäuse 24 ist zudem auch eine Schutzhülle 26 in Form eines schlauchförmigen Faltenbalgs 26 angeordnet. Dieser umgibt die Ladekontakteinheit 22 senkrecht zur Ausfahrrichtung R. Ein unterseitiges Ende 26a dieser Schutzhülle beziehungsweise des Faltenbalgs 26 kann dabei an der Ladekontaktplatte 16 befestigt sein, zum Beispiel an einem umlaufenden Rand der Ladekontaktplatte 16. Ist die Ladekontaktplatte 16 wie in 1 dargestellt mit der Bodenplatte 14 elektrisch leitend verbunden, so ist ein Kontaktbereich 28 zwischen der Ladekontaktplatte 16 und der Bodenplatte 14 definiert. Um diesen Kontaktbereich 28 vor allem während eines Ladevorgangs zum Laden einer Batterie 30 des Kraftfahrzeugs 10 vor dem Eindringen von Wasser oder Verunreinigungen zu schützen, ist es nun vorteilhafterweise vorgesehen, dass in einem Innenraum 32, in welchem der Kontaktbereich 28 angeordnet ist, und welcher unterseitig von der Bodenplatte 14 und senkrecht zur Ausfahrrichtung R zumindest teilweise von der Schutzhülle 26 begrenzt wird, ein Unterdruck p1 mittels einer Unterdruckeinheit 34 der Ladeeinheit 12 erzeugbar ist, der gegenüber einem Umgebungsdruck p2 in einer Umgebung 36, insbesondere außerhalb des Faltenbalgs 26 verringert ist. Dadurch kann der Innenraum 32 während des Ladevorgangs vorteilhafterweise abgedichtet werden und ein Eindringen von Wasser oder Verunreinigungen kann noch zuverlässiger verhindert werden. Dies wird nun im Detail noch einmal genauer anhand von 2 und 3 erläutert.
-
2 zeigt nochmal eine schematische Darstellung der konduktiven Ladeeinheit 12 im Kontaktzustand K in einer vergrößerten Detaildarstellung. Zusätzlich weist die Ladeeinheit 12 vorzugsweise auch eine Lüftereinheit 40 auf. Zur Ansteuerung der Lüftereinheit 40 und zur Steuerung weiterer Funktionalitäten der Ladeeinheit 12 kann diese zudem auch eine Steuereinrichtung 42 umfassen. Diese Lüftereinheit 40 ist dazu ausgelegt, zumindest den einen Gebläsemodus M1, wie vorliegend in 2 dargestellt, einen Luftstrom 44 in Ausfahrrichtung bereitzustellen, insbesondere innerhalb des Faltenbalgs 26. Dieser Gebläsemodus M1 wird dabei vorzugsweise aktiviert, bevor die Kontaktplatte 16 vollständig in ihre ausgefahrene Position A gefahren ist, zum Beispiel vor einem Ladevorgang, wenn sich die Ladekontaktplatte 16 noch in ihrer eingefahrenen Position befindet. Die Anordnung aus Faltenbalg 26 und Ladekontaktplatte 16 kann unterseitige Öffnungen 46 aufweisen, die zum Beispiel in einem Verbindungsbereich 52 (vgl. 3) zur Verbindung des Faltenbalgs 26 mit der Ladekontaktplatte 16 vorgesehen sind oder zusätzlich oder alternativ innerhalb der Ladekontaktplatte 16 selbst. Aus diesen Öffnungen 46 kann vorteilhafterweise der erzeugte Luftstrom 44 austreten und eventuelle Verunreinigungen auf der Bodenplatte 14 wegblasen beziehungsweise auf dieser befindliches Wasser trocknen. Der Lüfter 40 kann so lange im Gebläsemodus M1 aktiv sein, bis die Ladeeinheit 12 ihren Kontaktzustand K erreicht hat und entsprechend die Ladekontaktplatte 16 einen korrespondierenden Ladeanschluss 14a der Bodenplatte 14 elektrisch leitend kontaktiert. Dieser Kontakt kann zum Beispiel in Form eines Steckkontakts oder Flächenkontakts bereitgestellt sein. Zum Kontaktieren können sowohl die Kontaktplatte 16 als auch der Ladeanschluss 14a entsprechende korrespondierende Kontaktelemente aufweisen.
-
Das Faltenbalg 26 ist weiterhin so ausgestaltet, dass dessen Ende 26a dicht mit der Bodenplatte 14 abschließen kann. Beispielsweise kann dieses Ende 26a mit einer Dichtlippe 48 ausgebildet sein oder als solche Dichtlippe 48 ausgebildet sein. Hat die Ladeeinheit 12 letztendlich ihren Kontaktzustand K eingenommen, so kann der Gebläsemodus M1 der Lüftereinheit 40 deaktiviert werden und es kann im Innenraum 32 der Unterdruck p1 erzeugt werden, wie dies in 3 illustriert ist. Dazu wird die bereits erwähnte Unterdruckeinheit 34 verwendet. Diese kann eine von der Lüftereinheit 40 separate bauliche Einheit darstellen, und zum Beispiel in Form einer Unterdruckpumpe bereitgestellt sein, oder es kann auch die Lüftereinheit 40 in einem Unterdruckmodus M2 betrieben werden, wie vorliegend in 3 schematisch illustriert, wobei in diesem Unterdruckmodus der von der Lüftereinheit 40 bereitgestellte Luftstrom umgekehrt wird. Mit anderen Worten wird im Unterdruckmodus ein Luftstrom 50 durch die Unterdruckeinheit 34, insbesondere durch die Lüftereinheit 40 im Unterdruckmodus M2 erzeugt, welche der Ausfahrrichtung R entgegengesetzt gerichtet ist, und somit dem Luftstrom 44 im Gebläsemodus M1 entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch wird also die Luft aus dem Innenraum 32 gesaugt und hierdurch ein Unterdruck p1 im Innenraum 32 erzeugt. In 3 ist zudem auch dargestellt, dass das Faltenbalg 26 über einen Verbindungsbereich 52 mit der Kontaktplatte 16 verbunden ist. In diesem Verbindungsbereich 52 können Luftdurchlässe vorgesehen sein, damit vor allem auch ein Bereich 54 als Teilbereich des Innenraums 32 der Unterdruck p1 erzeugt werden kann.
-
Durch die Erzeugung des Unterdrucks p1 kann der Innenraum 32 inklusive des Teilbereichs 54 vorteilhafterweise abgedichtet werden. Dieser Innenraum 32 kann hierdurch deutlich effizienter vor dem Eindringen von Wasser oder Verunreinigungen geschützt werden. Ist der gewünschte Unterdruck p1 erreicht, so kann die Unterdruckeinheit 34 deaktiviert werden. Der Luftstrom 50 kommt dann entsprechend zum Erliegen, während der Unterdruck p1 zumindest temporär innerhalb des Innenraums 32 weiterhin aufrechterhalten wird. Optional kann die Ladeeinheit 12 auch einen Drucksensor 56 umfassen. Mittels des durch den Drucksensor 56 erfassten Drucks im Innenraum 32 kann die Steuereinrichtung 42 ermitteln, wann der gewünschte Unterdruck p1 erreicht ist. Zudem kann die Steuereinrichtung 42 bei Bedarf die Unterdruckeinheit 34 erneut aktivieren, wenn sich der Unterdruck p1 zu stark dem Umgebungsdruck p2 annähert oder in Abhängigkeit von anderen Steuerparametern.
-
Ist also die Kontaktplatte 16a in ihre ausgefahrene Stellung A gebracht und somit die Ladeeinheit 12 in den Kontaktzustand K überführt, so kann nach einem in Ordnung Kontaktierungsvorgang, der also beispielsweise von der Bodenplatte 14 als ordnungsgemäß hergestellt bewertet wurde, und bei dem auch schon gegebenenfalls vorhandenes Wasser per Überdruck mittels des Lüfters 40 verdrängt wurde, der Luftstrom 44 umgekehrt in den Luftstrom 50, um einen entsprechenden Unterdruck p1 und somit einen dichten Abschluss zur Bodenplatte 14 zu gewährleisten. Die Bodenplatte 14 beziehungsweise der Faltenbalg 26 der Kontaktiereinheit vom Fahrzeug, das heißt der Ladeeinheit 12, sind vorteilhaft so gestaltet, dass ein Anliegen, zum Beispiel über eine am Ende befindliche Dichtlippe 28, bündig mit der Bodenplatte 14 abschließt. Der Unterdruck p1 kann auch gegebenenfalls durch eine zusätzliche Unterdruckpumpe erzeugt werden, die sich auch auf der Fahrzeugseite befindet. Zur Überwachung der Druckverhältnisse kann der beschriebene Drucksensor 56 verwendet werden. Dieser misst den Druckabfall und kann bei einer Abweichung beziehungsweise Leckage immer wieder einen Unterdruck p1 anfordern. Das fahrzeugseitige System, das heißt, die Ladeeinheit 12, ist so konzipiert, dass mit der dicht anliegenden Bodenplatte 14 ein geschlossener Raum 32 entsteht und der Unterdruck p1 erhalten bleibt, das heißt, auch wenn die Unterdruckeinheit 34 nicht mehr aktiv ist. Alternativ zum Sensor 56 kann auch ein indirekt arbeitendes System genutzt werden. Immer wenn wieder neue Feuchtigkeit nach einem begonnenen Ladevorgang erkannt wird, zum Beispiel durch eine Erkennungseinrichtung der Bodenplatte 14, kann dieses Wasser per Überdruck wieder verdrängt werden, das heißt, durch Betrieb der Lüftereinheit 40 im Gebläsemodus M1, und dann per Unterdruck mittels der Unterdruckeinheit 34 wieder neu abgedichtet werden. Insgesamt lässt sich so eine deutlich erhöhte Robustheit gegen eindringendes Wasser oder Fremdkörper bereitstellen.
-
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung unterdruckverriegelte automatisierte konduktive Ladesysteme bereitgestellt werden können, die eine deutlich erhöhte Robustheit gegen eindringendes Wasser oder Fremdkörper während des Ladevorgangs aufweisen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016121355 A1 [0002]
- DE 102017115909 A1 [0004]
