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Die Erfindung betrifft ein Verbindungsmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10 sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11.
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Aus dem Stand der Technik sind Vehicle-to-Load Entladeadapter zum Anschluss eines Verbrauchers an eine Fahrzeugladedose bekannt. Dabei gibt es derzeit leidglich länderspezifische Entladeadapter, deren Ausgangsbuchse denen der in dem jeweiligen Land entsprechender Kupplung der Verbraucher entspricht. Demnach sind die Entladeadapter an die am weitesten verbreiteten Steckertypen angepasst, in Europa ist dies beispielsweise die sogenannte SCHUKO-Steckdose (Steckertyp F) für Verbraucher.
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Nachteilig ist dabei, dass lediglich Verbraucher mit dem am Entladeadapter festgelegten Steckertyp angesteckt werden können. Bei einem SCHUKO-Stecker ist dies ein regulärer 230 V Verbraucher. Die herkömmlichen Entladeadapter sind somit auf einen Steckertyp der Verbraucher beschränkt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der voranstehend beschriebenen Nachteile bei der Verwendung von Verbrauchern am Entladeadapter eines Fahrzeugs zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung ein Verbindungsmodul zur Verfügung zu stellen, dass ermöglicht das Verbindungsmodul variabel zu verändern und den Einsatzbereich eines Entladeadapters eines Fahrzeugs zu vergrößern.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verbindungsmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, durch ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsmodul beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Verbindungsmodul zur Verbindung eines Verbrauchers mit einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem elektrischen Kraftfahrzeug, mit einem Grundkörper, wobei der Grundkörper eine erste Schnittstelle zur Verbindung mit dem Kraftfahrzeug aufweist und mit einem in Abhängigkeit vom Verbraucher auswechselbaren Adapter, wobei der Adapter eine zweite Schnittstelle zur Verbindung mit dem Verbraucher aufweist, und wobei der Grundkörper und der Adapter miteinander stromverbindend verbunden sind.
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Durch das Auswechseln des Adapters entwickelt sich das Verbindungsmodul zu einer Art Multifunktionsadapter. Der Adapter ermöglicht das Einstecken verschiedenster Verbraucher unterschiedlicher Steckertypen. Es ist lediglich notwendig in Abhängigkeit des Steckertyps den Adapter des Verbindungsmoduls auszuwechseln. Die diversen Adapter können dabei einzeln vorliegen und nach Bedarf eingesteckt werden. Denkbar ist auch, das diverse Adapter im Betrieb und/oder beim Transport ineinander steckbar sind, wodurch Platz gespart werden kann. Gleichzeitig wird durch die Möglichkeit des Ineinandersteckens einzelner Adapter eine Hin- und Herbewegung vieler Einzelteile beim Transport und/oder der Verlust einzelner Adapter reduziert bzw. vermieden.
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Dabei ist es denkbar, dass der Adapter ein aktiver Adapter ist. Darunter ist zu verstehen, dass sich das Ausgangssignal des Adapters von dem Eingangssignal unterscheidet. Dieser Unterschied kann in der Spannung und/oder der Bewegungsrichtung des Stroms bestehen. Hierfür kann der Adapter einen Transformator oder einen Wechselrichter aufweisen. Denkbar wäre auch, dass der Transformator und/oder der Wechselrichter sich in dem Verbindungsmodul befinden, um den Adapter in seinen Abmessungen so klein wie möglich zu halten. Durch die Möglichkeit der Anpassung der Spannung oder der Bewegungsrichtung des Stroms wird der Einsatzbereich des Verbindungsmoduls vergrößert.
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Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass der Adapter eine verbraucherabhängige Steckerbuchse zum Einstecken einer verbraucherseitigen Steckerkupplung aufweist. Dies ermöglicht ein einfaches Einstecken aller möglicher Verbraucher. Des Weiteren wird dadurch, dass das speisende Gerät die Steckerbuchse und das gespeiste Gerät die Steckerkupplung aufweist, der Berührungsschutz gewährleistet.
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Dabei kann der Adapter für das Niederspannungsnetz eine SCHUKO, SEV 1011, BS 1363 oder ein NEMA-Stecker Typ B sein. Ferner kann es auch ein Adapter in Abhängigkeit des Gerätes sein, beispielweise ein Warm- oder Kaltgerätstecker, oder weitere Steckertypen die in der DIN-Norm IEC 60320 erfasst sind.
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Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass eine Kontrolleinheit vorgesehen ist, wobei die Kontrolleinheit dazu eingerichtet ist, eine verbraucherabhängige Codierung des Adapters zu erfassen und an eine fahrzeugseitige Steuereinheit weiter zu geben.
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Die Codierung sagt der Kontrolleinheit, um welchen Verbraucher es sich handelt. Dies ermöglicht eine einfache Kopplung mit der Kontrolleinheit. Ferner kann die Kontrolleinheit diese Information an die Kraftfahrzeugsteuerung weitergeben, um ein Speisungsvorgang auszuwählen oder einen effektiven Ladevorgang des Verbrauchers auszuwählen.
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Denkbar wäre hier auch, dass ein Verhalten der benötigten Stromversorgung in der Codierung hinterlegt ist. Darunter ist zu verstehen, dass hinterlegt ist, ob es ein Gerät ist, welches im Durchschnitt nur kurz in Gebrauch ist, wie beispielweise ein Haartrockner, oder ob es sich um ein dauerhaft und konstant mit Energie zu versorgendes Gerät handelt, wie beispielsweise ein Wohnwagen oder ein Kühlschrank. Woraufhin es denkbar wäre, dass die Kraftfahrzeugsteuerung entsprechend reagiert und Maßnahmen zur Versorgung oder ähnlichem ergreift.
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Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verbindungsmodul ausgelegt ist, einen 3-phasigen oder 1-phasigen Verbraucher mittels eines dem Verbraucher entsprechenden Adapters versorgen zu können.
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Hierfür weist die Steckerbuchse drei oder fünf Pins auf, um eine entsprechenden Kupplung aufnehmen zu können. Dadurch eignet sich das Verbindungsmodul für industrielle Anwendungen, um beispielsweise einen Wohnwagen versorgen zu können. Dabei muss der Adapter in der Lage sein, Stecker gemäß der DIN-Norm IEC 60309 aufnehmen zu können.
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Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass der Adapter und die zweite Schnittstelle über eine Schnappverbindung oder eine Clipverbindung miteinander verbunden sind.
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Dabei weist entweder der Adapter oder das entsprechende Gegenstück am Verbindungsmodul die Schnapphaken oder Rastnasen bzw. die entsprechenden Öffnungen auf, um die lösbare Verbindung zu erzeugen. Dies ist besonders vorteilhaft für ein einfaches Auswechseln der verschiedenen Adapter. Denkbar ist auch, dass eine Rückkopplung der sicheren Verbindung an den Benutzer durchgeführt wird, wobei ein haptisches und/oder akustisches Signal ausgesendet werden könnte.
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Auch ist es denkbar, dass der Adapter ausgelegt ist, zwei bis zehn, vorzugsweise drei bis sieben, Verbraucher aufzunehmen. Hier arbeitet der Adapter im Sinne einer Mehrfachsteckdose, sodass er gleichzeitig diverse Verbraucher mit Strom versorgen kann.
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Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle ein Kabel mit einer Länge von 0,5 bis 2 m, vorzugsweise 0,8 bis 1,8 m, weiter vorzugsweise 0,9 bis 1,6 m, vorgesehen ist. Ein Abstand zwischen der ersten und zweiten Schnittstelle sorgt für eine mechanische Entlastung der ersten Schnittstelle bei angeschlossenem Verbraucher. Ferner werden die Schnittstellen mechanisch entkoppelt, sodass eine Bewegung an der zweiten Steckdose sich nicht direkt an der ersten Steckdose auswirkt. Wodurch eine Stromunterbrechung verhindert werden kann. Dies ist besonders bei einem schweren Stecker, beispielswiese einem Stecker für einen Wohnwagen oder Ähnliches sinnvoll.
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Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Sicherung und/oder ein Fl-Schalter vorgesehen ist, wobei die Sicherung und/oder der Fl-Schalter ausgelegt ist, bei einer vorgegebenen Verbraucherleistung die Stromzufuhr zu dem Verbraucher zu unterbrechen. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein Überlastschutz gewährleistet.
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In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass ein Temperatursensor vorgesehen ist, wobei die Kontrolleinheit ausgelegt ist, bei einer vorgegebenen Temperatur die Stromzufuhr zu dem Verbraucher zu unterbrechen. Auch dies ermöglicht einen Überlastschutz und reduziert die Brandgefahr aufgrund erhöhter Temperatur.
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Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass eine Anzeige zur Anzeige der sicheren Verbindung zwischen Verbraucher und Verbindungsmodul und Kraftfahrzeug und/oder des Ladezustands des Kraftfahrzeugs und/oder einer fehlerbehafteten Funktion des Verbindungsmoduls oder des Verbrauchers oder des Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Dies kann durch einen Lichtbalken oder ein Warnlicht mit verschieden farbigen Licht erzeugt werden. Es stellt sowohl die Funktion des Verbindungsmoduls als auch des Kraftfahrzeugs sicher. Denkbar wäre auch eine digitale Anzeige oder das Ändern der Farbe des Lichts, beispielsweise kann bei einer fehlerhaften Funktion oder, wenn die Verbindung nicht ordnungsgemäß hergestellt wurde, eines der Lichter rot und in einer bestimmten Frequenz blinken.
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Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes System zur mobilen Versorgung eines Verbrauchers mit einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem elektrischen Kraftfahrzeug, mindestens einem Verbraucher und einem oben beschriebenen Verbindungsmodul. Dabei weist das Kraftfahrzeug eine erste Aufnahme für die erste Schnittstelle des Verbindungsmoduls und der Verbraucher eine zweite Aufnahme für den Adapter der zweiten Schnittstelle des Verbindungsmoduls auf.
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Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere elektrisches Kraftfahrzeug, mit einer Aufnahmeeinheit, wobei die Aufnahmeeinheit ausgelegt ist, ein oben beschriebenes Verbindungsmodul aufzunehmen. Vorteilhafterweise ist durch die Aufnahmeeinheit gewährleistet, dass das Verbindungsmodul sich im Kraftfahrzeug befindet und transportiert werden kann. Die Aufnahmeeinheit kann neben der Ladebuchse, also der Aufnahme für die erste Schnittstelle des Verbindungsmoduls, sein. Denkbar wäre auch, dass die Aufnahmeeinheit sich im Kofferraum oder in der Mittelkonsole oder im Handschuhfach befindet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahmeeinheit das Verbindungsmodul lösbar aufnimmt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist die Erfindung in den folgenden Figuren gezeigt:
- 1 schematische Darstellung eines Systems zur mobilen Versorgung eines Verbrauchers,
- 2 schematische Darstellung eines Verbindungsmoduls im zusammengebauten Zustand, und
- 3 schematische Darstellung eines Verbindungsmoduls mit diversen Adapter und den entsprechenden verbraucherseitigen Steckern.
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In 1 ist ein System 1 zur mobilen Versorgung eines Verbrauchers 2 mit einem Kraftfahrzeug 3, hier einem elektrischen Kraftfahrzeug 3, und mindestens einem Verbraucher 2, hier ein beispielhaft ein Wohnwagen 2, sowie einem Verbindungsmodul 4. Dabei weist das Kraftfahrzeug 3 eine erste Aufnahme 5 für die erste Schnittstelle 6 des Verbindungsmoduls 4 und der Verbraucher 2 eine zweite Aufnahme 7 für den Adapter 8 der zweiten Schnittstelle 9 des Verbindungsmoduls 4 aufweist. Ferner weist das Kraftfahrzeug 3 eine Aufnahmeeinheit 34 zum Transport des Verbindungsmodul 4 in der Mittelkonsole 35 auf
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Das Verbindungsmodul 4 zur Verbindung 28 eines Verbrauchers 2 mit einem Kraftfahrzeug 3 ist in 2 und 3 gezeigt. Das Verbindungsmodul 4 weist einen Grundkörper 31 und einen in Abhängigkeit vom Verbraucher auswechselbaren Adapter 8 auf. Dabei sieht der Grundkörper 31 die erste Schnittstelle 6 zur Verbindung mit dem Kraftfahrzeug 3 vor. Der Adapter 8 sieht die zweite Schnittstelle 9 zur Verbindung mit dem Verbraucher vor. Der Grundkörper 31 und der Adapter 8 sind miteinander stromverbindend verbunden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Adapter 8 in den Grundkörper 31 gesteckt.
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Durch das Wechseln des Adapters 8, also der zweiten Schnittstelle 9, ist es möglich, dass diverse Steckertypen 10 der unterschiedlichen Verbraucher 2 angesteckt werden können, wie beispielsweise einen Wohnwagen 2 mit einer CEE-5ph Schnittstelle 17, 18 oder einen Haartrockener mit einer Schuko-Schnittstelle 13, 14.
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Um ein gefahrloses Anstecken zu ermöglichen, ist ein Transformator 32 und ein Wechselrichter 33 vorgesehen. Aus Platzgründen sind der Transformator 32 und der Wechselrichter 33 im Grundkörper 31 vorgesehen. Durch den Transformator 32 kann das Verbindungsmodul 4 die Spannung die aus dem Kraftfahrzeug 3 kommt an die vom Verbraucher benötigte Spannung anpassen. Der Wechselrichter 33 kann die Bewegungsrichtung des Stroms an den Verbraucher anpassen.
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Wie in 3 zu erkennen, weist der Adapter 8 eine verbraucherabhängige Steckerbuchse 11 zum Einstecken einer verbraucherseitigen Steckerkupplung 12 auf. Dabei ist das Verbindungsmodul 4 so ausgelegt, sowohl einen 3-phasigen als auch einen 1-phasigen Verbraucher 2 mittels eines dem Verbraucher 2 entsprechenden Adapters 8 versorgen zu können.
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Beispielhaft sind in 3 die verbraucherabhängigen folgenden Steckerkombinationen dargestellt:
- - Schuko-Steckerbuchse 13 und verbraucherseitige Schuko-Stecker 14,
- - CEE-1ph-Buchse 15 und verbraucherseitige CEE-1ph-Kupplung 16 (1 phasig mit drei Pins, auch Campingstecker genannt) und
- - CEE-5ph-Buchse 17 und verbraucherseitige CEE-5ph-Kupplung 18 (3 phasig mit fünf Pins, auch kleiner Industriestecker genannt).
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Um einen Adapter 8 zu erkennen, ist eine Kontrolleinheit 19 vorgesehen. Dabei ist die Kontrolleinheit 19 dazu eingerichtet, eine verbraucherabhängige Codierung 20 des Adapters 8 zu erfassen und an eine fahrzeugseitige Steuereinheit weiter zu geben. Die Codierung 20 kann dabei ein Strichcode 20 sein. Denkbar ist aber auch ein Erkennen mittels NFC oder eines Widerstands.
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Für ein schnelles Auswechseln des Adapters 8, sind der Adapter 8 und die zweite Schnittstelle 9 über eine Schnappverbindung 21 lösbar miteinander verbunden. Wie in 2 dargestellt, weist der Adapter 8 eine Rastnase 22 auf, die in eine entsprechende Öffnung 23 bei der zweiten Schnittstelle 9 eingreift.
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Zum Lösen muss der Fahrer lediglich auf die Rastnase 22 oder Rastnasen drücken und den Adapter 8 herausziehen.
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An dem Verbindungsmodul 4 können eine oder auch mehrere, wobei zwei sich bewährt haben, derartiger Schnappverbindungen 21 oder Rastverbindung vorgesehen werden. Sind, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der 2, zwei Schnappverbindungen 21 vorgesehen, sind diese an sich gegenüberliegenden Seiten des Verbindungsmoduls 4 angeordnet.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Adapter 8 ausgelegt einen Verbraucher 2 aufzunehmen. Allerdings ist es möglich einen Mehrfachadapter vorzusehen, also den Adapter 8 so auszulegen, dass er zwei oder drei, aber auch sieben oder zehn Verbraucher 2 aufnehmen und mit Strom versorgen kann.
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Wie in 1 dargestellt, ist es möglich, dass zwischen dem Kraftfahrzeug 3 als Energiespeiser und dem Verbraucher 2 als Gespeister eine Entfernung E vorliegt. Daher ist es von Vorteil diese Entfernung E zu überwinden, indem zwischen der ersten Schnittstelle 6 und der zweiten Schnittstelle 9 ein Kabel 24 mit einer Länge L von 0,5 bis 2 m vorgesehen ist. Der Stecker des Ausführungsbeispiels aus 1 ist schwer, sodass das Kabel 24 auch eine mechanische Entlastung der ersten Schnittstelle 6 bei angeschlossen Verbraucher 2 erzeugt.
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Als Überlastschutz ist bei dem Verbindungsmodul 4 ein Fl-Schalter 25 vorgesehen, wobei der FI-Schalter 25 ausgelegt ist, bei einer vorgegebenen Verbraucherleistung die Stromzufuhr zu dem Verbraucher 2 zu unterbrechen.
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Als Schutz vor Überhitzung und somit zur Reduzierung der Brandgefahr ist ein Temperatursensor 26 vorgesehen. Dabei ist die Kontrolleinheit 19 ausgelegt, bei einer vorgegebenen Temperatur die Stromzufuhr zu dem Verbraucher 2 zu unterbrechen.
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Des Weiteren weist das Verbindungsmodul 4 eine Anzeige 27 auf. Die Anzeige 27 zeigt dabei
- - eine sichere Verbindung 28 zwischen Verbraucher 2 und Verbindungsmodul 4 und Kraftfahrzeug 3 und
- - den Ladezustand 29 des Kraftfahrzeugs 3 und
- - eine fehlerbehaftete Funktion 30 des Verbindungsmoduls 4 oder des Verbrauchers 2 oder des Kraftfahrzeugs 3 an.
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Hierbei wird jeder Funktion ein Lichtbalken zugeordnet. Dabei ist es auch möglich, einen Art Balken für den Ladezustand 29 vorzusehen und zusätzliche Warnlichter. Denkbar wäre auch eine digitale Anzeige 27 oder das Ändern der Farbe des Lichts, beispielsweise kann bei einer fehlerhaften Funktion oder, wenn die Verbindung 28 nicht ordnungsgemäß hergestellt wurde, eines der Lichter in einer bestimmten Farbe leuchten und/oder in einer bestimmten Frequenz blinken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Verbraucher, Wohnwagen
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Verbindungsmodul
- 5
- erste Aufnahme
- 6
- erste Schnittstelle
- 7
- zweite Aufnahme
- 8
- Adapter
- 9
- zweite Schnittstelle
- 10
- Steckertypen
- 11
- verbraucherabhängige Steckerbuchse
- 12
- verbraucherseitigen Steckerkupplung
- 13
- Schuko-Steckerbuchse
- 14
- Schuko-Stecker
- 15
- CEE-1ph-Buchse
- 16
- CEE-1 ph-Kupplung
- 17
- CEE-5ph-Buchse
- 18
- CEE-5ph-Kupplung
- 19
- Kontrolleinheit
- 20
- Codierung
- 21
- Schnappverbindung
- 22
- Rastnase
- 23
- Öffnung
- 24
- Kabel
- 25
- FI-Schalter
- 26
- Temperatursensor
- 27
- Anzeige
- 28
- Verbindung
- 29
- Ladezustand
- 30
- fehlerbehaftete Funktion
- 31
- Grundkörper
- 32
- Transformator
- 33
- Wechselrichter
- 34
- Aufnahmeeinheit
- 35
- Mittelkonsole
- E
- Entfernung
- L
- Länge
