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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 von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position in eine Ausfahrrichtung ausfahrbar ist. Zudem umfasst die konduktive Ladeeinheit eine die Ladekontakteinheit senkrecht zur Ausfahrrichtung umgebende Schutzhülle, die zusammen mit dem Ladekontakt ausfahrbar ist, wobei die Schutzhülle ein erstes Ende und ein in Ausfahrrichtung gegenüberliegendes zweites Ende mit einem Randbereich aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer konduktiven Ladeeinheit.
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Die
DE 20 2017 106 747 U1 beschreibt eine Fahrzeugverbindungsvorrichtung als Teil eines Fahrzeugbatterieladesystems zum automatischen, konduktiven Verbinden mit einer stromquellenseitigen Bodenkontakteinheit, wobei die Fahrzeugverbindungsvorrichtung eine Fahrzeugkontakteinheit mit einem elektrodentragenden Sockel und einen Kontaktierungsaktuator aufweist, der einen am Fahrzeug fixierbaren Basisabschnitt, einen Rückstellantrieb für den Sockel und wenigstens ein Zugelement aufweist. Der Rückstellantrieb kann die Länge des Zugelements verändern und damit eine Bewegung des Sockels gegenüber dem Basisabschnitt kontrollieren. Der Kontaktierungsaktuator kann zudem eine Druckluftquelle und einen Mantel mit einem Innenraum aufweisen, wobei sich der Mantel vom Basisabschnitt zum Sockel erstreckt und wobei die Druckluftquelle den Innenraum zum Absenken der Fahrzeugkontakteinheit mit Druckluft beaufschlagen kann. Im Sockel kann zudem ein Luftauslass vorgesehen sein. Außerdem kann der Sockel eine Dichtlippe aufweisen, die am Außenumfang des Sockels vorgesehen ist.
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Konduktive Ladesysteme zur Anbindung von unten stellen eine günstigere und wirkungsgradbessere Alternative zu Wireless-Ladesystemen dar, wie beispielsweise induktiven Ladesystemen. Um den Kontakt zwischen einer fahrzeugseitigen Ladekontakteinheit und der Kontaktierungsstelle am Boden sicher herstellen zu können, sollten die Kontaktstellen nach Möglichkeit frei von Verunreinigungen und Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser sein. Um Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit sicher zu verdrängen, wird bislang ein Lüftermotor genutzt. Der dadurch erzeugte Luftstrom hat zum Ziel, gegebenenfalls vorhandenes Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit von der Kontaktierungsstelle am Boden fernzuhalten. Allerdings kann allein durch einen solchen Luftstrom keine dichte Verbindung zwischen der Kontaktierung von der Fahrzeugseite und der Bodenplatte hergestellt werden. Somit besteht die Gefahr, dass auch während des Ladevorgangs zum Beispiel Wasser in den Kontaktbereich eintritt. Bei erneutem Wassereintritt aufgrund von Witterungsbedingungen muss damit der Lüfter immer wieder aktiviert werden, was Energie kostet, den Wirkungsgrad des Ladevorgangs mindert und akustisch wahrnehmbar ist. Auch die Ausführung mit einer Dichtlippe löst dieses Problem nicht optimal.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine konduktive Ladeeinheit und ein Verfahren 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 einfache Weise frei von Flüssigkeiten oder Verunreinigungen zu erhalten.
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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.
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Eine erfindungsgemäße konduktive Ladeeinheit für ein Kraftfahrzeug zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs weist dabei 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. Weiterhin umfasst die konduktive Ladeeinheit eine die Ladekontakteinheit senkrecht zur Ausfahrrichtung umgebende Schutzhülle, die zusammen mit dem Ladekontakt ausfahrbar ist, wobei die Schutzhülle ein erstes Ende und ein in Ausfahrrichtung gegenüberliegendes zweites Ende mit einem Randbereich aufweist. Dabei weist die Schutzhülle im Randbereich eine umlaufende Hohlkammer auf, die mindestens eine Öffnung umfasst, die eine fluidische Verbindung zwischen der Hohlkammer und einer Umgebung der Ladeeinheit bereitstellt, wobei die konduktive Ladeeinheit eine Unterdruckeinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, Luft aus der Hohlkammer zu saugen.
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Die Erfindung beruht dabei gleichzeitig auf mehreren Erkenntnissen: Zum einen ist es vorteilhafterweise möglich, durch eine Unterdruckeinheit ein Ansaugen der Schutzhülle am Untergrund, der vorliegend durch eine Ladeplatte bereitgestellt wird, zu ermöglichen. Durch eine solche Ansaugfunktion kann vorteilhafterweise eine Abdichtung nach außen beziehungsweise gegenüber der Umgebung erreicht werden, was das Eindringen von Flüssigkeit oder Verunreinigungen erschwert. Würde jedoch hierbei der Unterdruck in einem gesamten von der Schutzhülle umgebenen Innenbereich erzeugt werden, müsste ein sehr großes Volumen abgedichtet werden, was relativ aufwendig ist. Durch die Bereitstellung eines Randbereichs mit einer umlaufenden Hohlkammer und mindestens einer darin vorgesehenen Öffnung ist es nun vorteilhafterweise dagegen möglich, ebenso eine Ansaugfunktion am Untergrund, nämlich der Bodenplatte, bereitzustellen, jedoch auf deutlich einfachere und effizientere Weise, da zu diesem Zweck die Luft lediglich aus der Hohlkammer gesaugt wird, und nicht aus dem kompletten von der Schutzhülle umgebenden Innenbereich. Somit lässt sich also vorteilhafterweise ein Unterdruck nur am unteren Rand des Saugrüssels bzw. der Schutzhülle, erzeugen, damit dieser fest auf der Bodenplatte aufliegt und somit noch einfacher gegen Feuchtigkeit und Schmutz abgeschlossen werden kann. Gleichzeitig kann der Innenraumbereich mit dem darin befindlichen Kontaktbereich 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. Hierdurch kann während des Ladevorgangs viel Energie eingespart werden und auch der Wirkungsgrad des Ladevorgangs kann gesteigert werden. Gerade in Kombination mit der konduktiven Ausbildung der Ladeeinheit ist dies besonders vorteilhaft, da dies eine deutlich günstigere und wirkungsgradbessere Alternative zu Wireless-Ladesystemen darstellt.
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Die konduktive Ladeeinheit sowie die kraftfahrzeugexterne Ladeplatte können dabei ein Ladesystem bereitstellen, das ebenfalls als zur Erfindung gehörend angesehen werden soll. Eine solche konduktive Ladeeinheit ist dabei 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 Bodenplatte kann dabei eine ebene Oberfläche bereitstellen. Die Kontaktierung zwischen der Ladeeinheit und der Ladeplatte erfolgt dabei beispielsweise, indem ein Ladekontakt der Ladeeinheit zum Koppeln mit dem 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 als Bodenplatte bezeichnet. Nichts desto weniger wäre auch eine Anordnung an einer Wand denkbar und ein Ausfahren des Ladekontakts zum Beispiel in der Horizontalen.
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Der Ladekontakt kann darüber hinaus auch mehrere Kontaktelemente umfassen. Auch der Ladeanschluss der Bodenplatte kann mehrere Kontaktelemente aufweisen, die mit den korrespondierenden Kontaktelementen des Ladekontakts elektrisch verbindbar sind. 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. Es kann einfach der Ladekontakt dann nach unten zur Ladeplatte ausgefahren werden 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.
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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 zum Beispiel als Faltenbalg ausgestaltet sein und zum Beispiel schlauchförmig die Ladekontakteinheit senkrecht zur Ausfahrrichtung umgeben. Die Schutzhülle kann wie beschrieben in Bezug auf die Ausfahrrichtung ein oberes Ende aufweisen, welches, wenn die konduktive Ladeeinheit bestimmungsgemäß an einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, dem Kraftfahrzeug zugewandt ist. Die konduktive Ladeeinheit kann zum Beispiel ein Gehäuse aufweisen, welches zur unterseitigen Anordnung am Kraftfahrzeug vorgesehen ist, und an welchem das erste Ende der Schutzhülle angeordnet ist. Das zweite Ende mit dem Randbereich kann dabei umlaufend um den Ladekontakt, insbesondere um die beschriebene runde Kontaktplatte, angeordnet sein. Das zweite Ende der Schutzhülle kommt im ausgefahrenen Zustand des Ladekontakts also an der Bodenplatte zur Anlage, insbesondere so, dass die im Randbereich vorgesehene mindestens eine Öffnung durch die Bodenplatte verschlossen wird, so dass durch das Saugen von Luft aus der Hohlkammer in dieser ein Unterdruck erzeugbar ist, durch welchen der Randbereich der Schutzhülle an der Bodenplatte anhaftet. Weiterhin kann ein Innenraum oder ein Innenraumbereich zwischen der Hülle, dem Ladekontakt und dem oben genannten Gehäuse eingeschlossen sein. Dabei kann zwischen diesem Innenraum und der Umgebung auch eine fluidische Verbindung, zum Beispiel durch Öffnungen in dem Ladekontakt, insbesondere der runden Ladekontaktplatte, bereitgestellt sein. Diese können als Luftauslässe fungieren, um bei aktiviertem, später näher erläutertem Lüfter die Bodenplatte von Verunreinigungen frei zu blasen, bevor der Kontakt zur Bodenplatte hergestellt wird. 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 zieharmonikaartig zusammenfalten lässt und ausfalten lässt. Die Schutzhülle und die Ladekontakteinheit können darüber hinaus auch aneinander befestigt sein. Insbesondere kann zum Beispiel der Ladekontakt am Randbereich der Schutzhülle befestigt sein. Um die Schutzhülle zusammen mit dem Ladekontakt in Ausfahrrichtung auszufahren, ist für die Schutzhülle somit kein separater Aktor vorzusehen. Wird also der Ladekontakt in Ausfahrrichtung bewegt, so wird auch die an diesem befestigte Schutzhülle entsprechend mit ausgefahren. Die Ladekontakteinheit ist darüber hinaus dazu ausgelegt, den Ladekontakt automatisch mit dem Ladeanschluss der Bodenplatte zu koppeln. Die konduktive Verbindung zur Bodenplatte wird also automatisch und nicht manuell hergestellt.
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Die Hohlkammer ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass auch diese senkrecht zur Ausfahrrichtung vollständig umlaufend ausgebildet ist. Der Randbereich kann zum Beispiel ähnlich einem umlaufenden Schlauch ausgeführt sein, in welchem die mindestens eine Öffnung angeordnet ist.
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Eine Längserstreckungsrichtung eines solches Schlauchs korrespondiert entsprechend zur Umlaufrichtung des Randbereichs.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Öffnung so angeordnet, dass diese in der ausgefahrenen Position des Ladekontakts dem ersten Ende der Schutzhülle abgewandt ist, wobei in einem Kontaktzustand, in welchem der Ladekontakt mit dem Ladeanschluss der Ladeplatte in einem Kontaktbereich kontaktiert ist, die mindestens eine Öffnung durch die Ladeplatte verschlossen ist und mittels der Unterdruckeinheit in der Hohlkammer zumindest temporär ein Unterdruck zum Abdichten des Kontaktbereichs gegenüber der Umgebung der Ladeeinheit erzeugbar ist, wobei der Unterdruck geringer ist als ein Umgebungsdruck in der Umgebung. Über die mindestens eine Öffnung saugt sich der Randbereich also an der Bodenplatte fest. Dadurch lässt sich eine deutlich bessere Abdichtung des Innenraums innerhalb der Schutzhülle bereitstellen, als dies beispielsweise lediglich durch eine Dichtlippe möglich wäre. Die Unterdruckeinheit ist so ausgelegt, dass diese den Unterdruck erst dann erzeugt, wenn sich die Ladeeinheit bereits im Kontaktzustand befindet, das heißt, der Ladekontakt den Ladeanschluss bereits kontaktiert, und insbesondere wenn eine Überprüfung der Kontaktierung erfolgt ist, gemäß welcher festgestellt wurde, dass die Kontaktierung in Ordnung ist bzw. für die Durchführung des Ladevorgangs ordnungsgemäß hergestellt ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Kontaktzustand der konduktiven Ladeeinheit ein von der Schutzhülle in radialer Richtung umgebener Innenraum der konduktiven Ladeeinheit bereitgestellt, der den Kontaktbereich einschließt und der in Ausfahrrichtung von der kraftfahrzeugexternen Ladeplatte begrenzt ist, wobei der Innenraum von der Hohlkammer räumlich separiert ist. Dies hat also den großen Vorteil, dass sich die Verringerung des Drucks in der Hohlkammer beim Absaugen der Luft durch die Unterdruckeinheit nicht auf den Druck im Innenraum auswirkt. Im Innenraum kann somit entsprechend weiterhin der gleiche Druck vorherrschen wie der Luftdruck in der Umgebung außerhalb der konduktiven Ladeeinheit.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ladeeinheit einen Unterdruckschlauch auf, über welchen die Unterdruckeinheit fluidisch mit der Hohlkammer verbunden ist, insbesondere wobei die Unterdruckeinheit und/oder der Unterdruckschlauch ein Absperrventil aufweist, das derart eingerichtet ist, dass dieses einen Luftdurchfluss in einer bestimmten Flussrichtung von der Hohlkammer in Richtung der Unterdruckeinheit freigibt und entgegen der bestimmten Flussrichtung sperrt. Ein solcher Unterdruckschlauch kann beispielsweise innerhalb der Schutzhülle oder auch außerhalb der Schutzhülle von der Unterdruckeinheit zum Randbereich, insbesondere in die Hohlkammer verlaufen. Eine Anordnung innerhalb der Schutzhülle hat den Vorteil, dass hierdurch auch der Unterdruckschlauch durch die Schutzhülle geschützt angeordnet ist. Der Unterdruckschlauch ist zudem bevorzugt flexibel ausgebildet, so dass dieser ebenso wie der Ladekontakt in Ausfahrrichtung ausgefahren und wieder eingefahren werden kann. Über diesen Unterdruckschlauch kann also die Unterdruckeinheit, die vorzugsweise im Bereich des ersten Endes der Schutzhülle, das heißt also fahrzeugseitig, angeordnet ist, die Luft aus der Hohlkammer saugen. Durch das Absperrventil ist es zudem auf besonders vorteilhafte Weise möglich, den durch das Absaugen der Luft erzeugten Unterdruck, wenn sich die Ladeeinheit im Kontaktzustand befindet, auch aufrecht zu erhalten. Ein Rückfluss von Luft über den Unterdruckschlauch in die Hohlkammer ist also durch dieses Absperrventil verhindert. Dieses Absperrventil kann als passives, das heißt nicht aktiv ansteuerbares, flussrichtungsabhängiges Ventil ausgestaltet sein. Denkbar wäre jedoch auch, wenngleich auch weniger bevorzugt, eine Ausbildung als aktiv ansteuerbares Ventil, welches den Durchfluss durch den Unterdruckschlauch freigibt, wenn die Unterdruckeinheit zum Zwecke der Erzeugung des Unterdrucks in der Hohlkammer aktiv ist, und nach erzeugtem gewünschten Unterdruck den Durchfluss durch den Unterdruckschlauch sperrt.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Randbereich mehrere in einer Umlaufsrichtung verteilt angeordnete Öffnungen auf. Durch das Vorsehen mehrerer verteilt angeordneter Öffnungen kann die Abdichtung gegenüber dem Untergrund, insbesondere der Bodenplatte, deutlich einfacher und zuverlässiger erfolgen. Insbesondere lässt sich hierdurch eine allseitig gleich gute Abdichtung umlaufend um den Ladekontakt bereitstellen. Dabei ist es zudem vorteilhaft, wenn die einzelnen Öffnungen einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen, insbesondere kleiner als ein Zentimeter und zum Beispiel im einstelligen Millimeterbereich liegen. Die Abstände zwischen je zwei benachbart angeordneten Öffnungen können zum Beispiel nur wenige Zentimeter betragen, zum Beispiel auch nur einen Zentimeter oder weniger. Durch das Vorsehen möglichst kleiner Öffnungen, das heißt also mit einem Durchmesser von zum Beispiel zwischen einem und fünf Millimetern, lassen sich derartige Öffnungen deutlich zuverlässiger von der Bodenplatte im Kontaktzustand der Ladeeinheit verschließen. Daher ist es deutlich effizienter, mehrere klein ausgebildete Öffnungen in kleinen Abständen zueinander in Umlaufsrichtung vorzusehen, als wenige, größer ausgestaltete Öffnungen mit großem Abstand zueinander.
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Weiterhin ist es sehr vorteilhaft, sowie dies gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, wenn der Randbereich zumindest zum Teil aus einem elastischen Material gebildet ist, beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff. Dadurch kann sich der Randbereich besonders flexibel an kleine Unebenheiten der Bodenplatte anschmiegen beziehungsweise diese ausgleichen. Dadurch kann eine besonders gute Abdichtung zur Bodenplatte bereitgestellt werden.
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Beispielsweise kann der Randbereich einen Kontaktrand aufweisen, der so ausgelegt ist, dass dieser im Kontaktzustand der konduktiven Ladeeinheit auf der Ladeplatte den Innenraum abdichtend und insbesondere auch die Hohlkammer abdichtend aufliegt, wobei die mindestens eine Öffnung im Kontaktrand angeordnet ist. Dabei ist zumindest dieser Kontaktrand aus einem elastischen Material bereitgestellt. Der Kontaktrand kann damit gleichzeitig auch als Dichtlippe fungieren.
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Weiterhin kann der Randbereich, insbesondere die die Hohlkammer umschließende Kammerwandung, so ausgebildet sein, dass das Innenvolumen der Hohlkammer, wenn der Unterdruck bestimmungsgemäß bereits erzeugt ist, ungleich Null ist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass der Randbereich beim Erzeugen des Unterdrucks nicht vollständig plattgesaugt wird. Dadurch, dass die Hohlkammer noch ein gewisses Restvolumen beibehält, wenn der bestimmte Unterdruck in der Hohlkammer erreicht ist, kann diese noch deutlich besser einen gewissen Toleranzausgleich und Angleich an Bodenunebenheiten und Höhenschwankungen des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
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Gemäß einer weiteren 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.
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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.
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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.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt die Lüftereinheit die Unterdruckeinheit dar und ist in einem Unterdruckmodus dazu ausgelegt, zum Saugen der Luft aus der Hohlkammer, und insbesondere zur Erzeugung des Unterdrucks, einen Lüfter der Lüftereinheit derart zu betreiben, dass durch diesen ein zweiter Luftstrom entgegen Ausfahrrichtung erzeugbar ist, insbesondere innerhalb des oben beschriebenen Unterdruckschlauchs. Der Lüfter, der dazu verwendet wird, einen Luftstrom zur Säuberung der Bodenplatte bereitzustellen, kann somit vorteilhafterweise auch zur Erzeugung des Unterdrucks verwendet werden, indem dieser zum Beispiel einfach in entgegengesetzter Richtung betrieben wird, und indem zum Beispiel ein Luftkanal auf den Unterdruckschlauch umgeschaltet wird. Entsprechend wird also der zweite Luftstrom, welcher dem ersten Luftstrom entgegengesetzt wird, nicht im Inneren der Schutzhülle erzeugt, zumindest nicht im gesamten Innenraum der Schutzhülle, sondern eben in oben beschriebenem Unterdruckschlauch, der fluidisch mit der Hohlkammer verbunden ist. Die Ausbildung der Unterdruckeinheit gestaltet sich so besonders effizient, da bereits bestehende Komponenten genutzt werden können beziehungsweise Komponenten, wie die Lüftereinheit, eine Doppelfunktion übernehmen können.
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Um eine ausreichend gute abdichtende Funktion bereitzustellen, muss im Allgemeinen 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.
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Nichts desto weniger ist es auch denkbar, dass die Lüftereinheit von der Unterdruckeinheit verschieden ist. Somit kann zur Erzeugung des Unterdrucks gegebenenfalls auch eine zusätzliche Unterdruckpumpe als Teil der Ladeeinheit verwendet werden. Diese ist dann vorzugsweise ebenfalls fahrzeugseitig angeordnet, wenn die konduktive Ladeeinheit bestimmungsgemäß an einem Kraftfahrzeug Anwendung findet. Somit kann der Gebläsemodus auch der einzige Modus sein, in welchem die Lüftereinheit im aktivierten Zustand betreibbar ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die konduktive Ladeeinheit derart eingerichtet, dass die Unterdruckeinheit zum Saugen von Luft aus der Hohlkammer für einen Ladevorgang aktiviert wird, nur einmal vor oder zu Beginn des Ladevorgangs, oder mehrmals in zeitlichen Abständen, insbesondere festgelegten oder festlegbaren zeitlichen Abständen, während des Ladevorgangs, und/oder in Abhängigkeit von einem Steuerparameter.
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Kann die Hohlkammer und dadurch auch der Innenraum innerhalb der Schutzhülle 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 und im Anschluss daran, zum Beispiel 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 entgegen gewirkt werden. Es kann aber auch sein, dass die mehrmalige erneute Aktivierung der Unterdruckeinheit situationsangepasst erfolgt, wodurch sich vorteilhafterweise ein unnötiges Aktivieren der Unterdruckeinheit vermeiden lässt. Entsprechend ist es also sehr vorteilhaft, wenn die Unterdruckeinheit beispielsweise in Abhängigkeit von dem oben genannten Steuerparameter aktiviert wird. Auch kann eine Aktivierungsdauer der Unterdruckeinheit in Abhängigkeit von diesem Steuerparameter steuerbar sein. 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.
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Die konduktive Ladeeinheit kann drüber hinaus eine Steuereinrichtung aufweisen, die zur Steuerung der Unterdruckeinheit, insbesondere zur Steuerung der Aktivierung und Deaktivierung der Unterdruckeinheit, und/oder der Lüftereinheit ausgelegt ist, und insbesondere auch zur Steuerung weiterer Komponenten.
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Dabei stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Ladeeinheit einen Drucksensor zur Erfassung eines aktuellen Drucks in der Hohlkammer 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 in der Hohlkammer 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 aktiviert werden, 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 dann bei einer Abweichung beziehungsweise Leckage immer wieder einen Unterdruck von der Unterdruckeinheit anfordern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt der Steuerparameter einen Betriebszustand der Lüftereinheit dar, wobei die Ladeeinheit dazu ausgelegt ist, die Unterdruckeinheit derart in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Lüftereinheit zu aktivieren, dass die Unterdruckeinheit jedes Mal aktiviert wird, wenn der Gebläsemodus der Lüftereinheit deaktiviert wird. Beispielsweise kann es aus irgendwelchen Gründen sein, dass der noch Wasser oder andere Verunreinigungen in dem Kontaktbereich trotz Abdichtung des Innenraums mittels des Unterdrucks in die Hohlkammer 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 in der Hohlkammer 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 beschrieben, das Betreiben der Lüftereinheit im Unterdruckmodus verstanden werden, und zusätzlich oder alternativ das Aktivieren einer separaten Unterdruckpumpe.
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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.
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Die drahtlose Kommunikation zwischen der Ladeplatte (14), insbesondere der Bodenplatte, und der Ladeeinheit kann zum Beispiel mittels WLAN erfolgen, Bluetooth oder anderen NFC (Nearfield Communication)-Kommunikationsmöglichkeiten. Wie beschrieben kann die Ladeplatte (14) 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.
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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.
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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.
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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.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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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 beschrieben ausgebildet sein.
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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 Platte 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, wobei die Schutzhülle ein erstes Ende und ein in Ausfahrrichtung gegenüberliegendes zweites Ende mit einem Randbereich aufweist. Dabei weist die Schutzhülle im Randbereich eine umlaufende Hohlkammer auf, die mindestens eine Öffnung umfasst, die eine fluidische Verbindung zwischen der Hohlkammer und einer Umgebung der Ladeeinheit bereitstellt, wobei die Kollegen Ladeeinheit eine Unterdruckeinheit umfasst, die Luft aus der Hohlkammer saugt.
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Die für die erfindungsgemäße konduktive Ladeeinheit und ihre Ausführungsformen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Dabei saugt die Unterdruckeinheit die Luft aus der Hohlkammer, wenn sich die Ladeeinheit vorzugsweise bereits im Kontaktzustand befindet.
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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.
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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.
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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.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer konduktiven Ladeeinheit im eingefahrenen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer konduktiven Ladeeinheit im Kontaktzustand, in welchem die Ladeeinheit eine Bodenplatte kontaktiert, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung einer konduktiven Ladeeinheit mit einer Unterdruckeinheit, die über einen Unterdruckschlauch mit der Hohlkammer verbunden ist, die im Randbereich der Schutzhülle angeordnet ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine schematische Querschnittsdarstellung des Randbereichs der Schutzhülle für eine konduktive Ladeeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 5 eine schematische Seitenansicht eines Teils des Randbereichs für eine konduktive Ladeeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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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.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10, von welchem aus Gründen der Übersichtlichkeit vorliegend lediglich ein Unterboden 11 dargestellt ist, an welchem eine konduktive Ladeeinheit 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist. Die konduktive Ladeeinheit 12 befindet sich in der in 1 dargestellten Situation in einem eingefahrenen Zustand E, in welchem diese eine als Bodenplatte 14 ausgebildete, kraftfahrzeugexterne Ladeplatte nicht kontaktiert, sondern in der hier dargestellten z-Richtung beabstandet ist. Die Bodenplatte 14 befindet sich dabei auf einem Untergrund 15 beziehungsweise kann flächenbündig in diesen Untergrund 15 integriert sein. Zudem ist die dem Untergrund 15 abgewandte Seite der Bodenplatte 14 eben ausgebildet oder zumindest im Wesentlichen eben. Die Ladeeinheit 12 weist dabei einen als Ladekontaktplatte 16 ausgebildeten Ladekontakt auf, der ebenfalls mit 16 bezeichnet ist. Die Ladekontaktplatte 16 ist dabei in einer Ausfahrrichtung R verfahrbar ausgebildet, die entgegen der dargestellten z-Richtung weist. Die Ladekontaktplatte 16 kann also in Ausfahrrichtung R von der in 1 dargestellten eingefahrenen Position E in eine ausgefahrene Position A verfahren werden, welche in 2 dargestellt ist. Insbesondere zeigt 2 die Ladeeinheit 12 aus 1 in der ausgefahrenen Position A und zusätzlich auch in einem Kontaktzustand K, in welchem die Ladeeinheit 12 elektrisch leitend mit der Bodenplatte 14 gekoppelt ist. Die Bodenplatte 14 kann zu diesem Zweck ebenfalls einen mit dem Ladekontakt 16 koppelbare Ladeanschluss 14a aufweisen.
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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 Faltenbalg 26 umgibt die Ladekontakteinheit 22 senkrecht zur Ausfahrrichtung R. Ein unterseitiges Ende 26a dieser Schutzhülle 26 beziehungsweise des Faltenbalgs 26 kann dabei an der Ladekontaktplatte 16 befestigt sein, zum Beispiel an einem umlaufenden Rand der Ladekontaktplatte 16. Zudem kann dieses unterseitige Ende 26a der Schutzhülle 26 einen Randbereich 27 der Schutzhülle 26 bereitstellen, wie dieser später näher beschrieben wird.
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Ist die Ladekontaktplatte 16 wie in 2 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, insbesondere einer Hochvolt-Batterie, des Kraftfahrzeugs 10 vor dem Eindringen von Wasser oder Verunreinigungen zu schützen, ist es nun vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Randbereich 27 mit einer umlaufenden Hohlkammer 30 ausgebildet ist, die zudem mindestens eine unterseitige Öffnung 30a (vgl. 4 und 5) aufweist, vorzugsweise in Form mehrerer entlang des Randbereichs 27 umlaufend verteilt angeordneter mehrerer Löcher 30a. Die Hohlkammer 30 kann nun vorteilhafterweise mit einem Unterdruck p1 beaufschlagt werden, der gegenüber einem Umgebungsdruck p2 in der Umgebung 36, insbesondere außerhalb des Faltenbalgs 26, verringert ist. Dieser Unterdruck p1 lässt sich durch eine Unterdruckeinheit 34 (vgl. 3) bereitstellen, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird. Durch Erzeugung eines Unterdrucks p1 in dieser Hohlkammer 30 kann der Randbereich 27 über die Öffnungen 30a an die Bodenplatte 14 gesaugt werden. Dadurch kann der Innenraum 32 während des Ladevorgangs vorteilhafterweise abgedichtet werden und ein Eindringen von Wasser oder Verunreinigungen kann noch zuverlässiger verhindert werden.
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3 zeigt nochmal eine schematische Darstellung der konduktiven Ladeeinheit 12 aus 1 und 2, insbesondere wiederum im Kontaktzustand K und im ausgefahrenen Zustand A, wobei vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit die Ladekontakteinheit 22 mit der Ladekontaktplatte 16 nicht dargestellt ist. Stattdessen ist nunmehr hier die Unterdruckeinheit 34 illustriert, die zum Beispiel als Unterdruckpumpe ausgestaltet sein kann. Diese Unterdruckpumpe 34 ist nun mit der Hohlkammer 30 im Randbereich 27 der Schutzhülle 26 fluidisch über einen Unterdruckschlauch 38 verbunden. Weiterhin ist ein Absperrventil 40 vorgesehen, welches zum Beispiel im Unterdruckschlauch 38 angeordnet sein kann oder durch einen Teil der Unterdruckeinheit 34 bereitgestellt sein kann oder in einem Zwischenbereich zwischen der Unterdruckeinheit 34 und dem Unterdruckschlauch 38. Dieses Absperrventil 40 ist dabei so ausgestaltet, dass ein Absaugen von Luft aus der Hohlkammer 30 in Richtung der Unterdruckeinheit 34 möglich ist, ein Luftstrom in umgekehrter Richtung jedoch gesperrt wird. Dadurch kann ein einmal erzeugter Unterdruck p1 in der Hohlkammer 30 dauerhaft aufrechterhalten werden, insbesondere zumindest über einige Minuten oder auch Stunden hinweg. Weiterhin ist in diesem Beispiel noch ein Drucksensor 42 dargestellt, der zum Beispiel im Bereich der Hohlkammer 30 oder auch wiederum im Unterdruckschlauch 38 oder einer Komponente der Unterdruckeinheit 34 angeordnet sein kann. Bevorzugt ist er jedoch auf der hohlkammerseitigen Seite des Absperrventils 40 angeordnet. Dieser Drucksensor 42 kann zur Überwachung der Druckverhältnisse verwendet werden. Dieser misst zum Beispiel den Druckabfall und kann bei einer Abweichung beziehungsweise Leckage immer wieder einen Unterdruck von der Unterdruckeinheit 34 anfordern. Der Unterdruck p1 kann auch durch Umkehr eines Luftstroms, der durch einen Lüfter 44 erzeugt wird, bereitgestellt werden. Mit anderen Worten kann dieser Lüfter 44 bei inversem Betrieb die Unterdruckeinheit 34 bereitstellen. Der Unterdruck p1 kann aber gegebenenfalls auch durch eine zusätzliche, separate Unterdruckpumpe 34 erzeugt werden, die sich ebenfalls auf der Fahrzeugseite befindet, zum Beispiel wie hier dargestellt im oben beschriebenen Gehäuse 24, welches an einer Unterseite beziehungsweise dem Unterboden 11 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist.
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Alternativ zum Drucksensor 42 kann auch ein indirekt arbeitendes System genutzt werden. Immer wenn wieder neue Feuchtigkeit nach einem begonnenen Ladevorgang erkannt wird, wird das Wasser per Überdruck, das heißt, durch Aktivierung des Lüfters 44, wieder verdrängt und dann per Unterdruck wieder neu abgedichtet, das heißt, durch Aktivierung der Unterdruckeinheit 34.
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4 zeigt nochmal eine schematische Querschnittsdarstellung eines Querschnitts durch den Randbereich 27 der Schutzhülle 26 senkrecht zur Umlaufrichtung U, und 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils des Randbereichs 27 in einer Seitenansicht parallel zur Umlaufrichtung U. Der Randbereich 27 kann durch eine Art Schlauch 46 bereitgestellt sein, der gleichzeitig auch eine Wandung für die Hohlkammer 30 darstellt. In diesem Schlauch 46 sind in Umfangsrichtung U mehrere voneinander beabstandete Löcher 30a angeordnet. Die Löcher 30a können zum Beispiel einen Durchmesser im Millimeterbereich und einen Abstand im Zentimeterbereich aufweisen. Der Abstand zwischen zwei Löchern 30a kann aber in Umfangsrichtung auch weniger als ein Zentimeter betragen. Diese Löcher 30a sind bei bestimmungsgemäßer Verwendung der konduktiven Ladeeinheit 12 dem Untergrund, insbesondere der Bodenplatte 14 zugewandt. Dadurch kann durch eine Erzeugung des Unterdrucks p1 in der Hohlkammer 30 ein Festsaugen dieses Randbereichs 27 an der Bodenplatte 14 erreicht werden.
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So kann beispielsweise nach einem in Ordnung-Kontaktierungsvorgang, bei dem auch schon gegebenenfalls vorhandenes Wasser per Überdruck verdrängt wurde, nun ein Unterdruck p1 nur im unteren Rand 27 des Saugrüssels, das heißt, der Schutzhülle 26, erzeugt werden, damit dieser fest auf der Bodenplatte 14 aufliegt und somit noch einfacher gegen Feuchtigkeit und Schmutz abgeschlossen werden kann.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine ACD-U (Automated Charging Device underbody) Ansaugfunktion an einer Bodenplatte bei automatisiertem konduktiven Ladesystemen bereitgestellt werden kann. Durch die beschriebene Ladeeinheit lässt sich eine erhöhte Robustheit gegen eindringendes Wasser oder Fremdkörper bei geringerem Energiebedarf bereitstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202017106747 U1 [0002]
