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Die Erfindung betrifft ein Ladesystem zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges, umfassend ein Ladekabel mit wenigstens einer Leitung zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Ladestation und dem Elektrofahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Ladekabel eines solchen Ladesystems.
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Das Ladesystem dient dem Laden eines Energiespeichers, typischerweise einer Batterie, eines Elektrofahrzeuges, beispielsweise für den Personentransport. Unter Elektrofahrzeug wird hierbei jegliche Art von mit wenigstens einem Elektromotor angetriebenem Fahrzeug verstanden, insbesondere auch sogenannte Hybridkraftfahrzeuge, bei denen neben dem Elektromotor noch ein Verbrennungsmotor angeordnet ist. Das Elektrofahrzeug umfasst dabei typischerweise einen Steckverbinderanschluss, der mittels eines geeigneten Ladekabels mit einer Stromquelle, beispielsweise einer speziell hierzu vorgesehenen Ladestation oder über eine Haushaltssteckdose, aufgeladen werden kann.
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Aus der
WO 2011 084736 A2 ist es bekannt, zur bedarfsweisen Ankopplung eines Elektrofahrzeuges an eine Ladestation ein Ladekabel vorzusehen, mittels dessen eine elektrische Steckverbindung zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug herstellbar ist. Unter Ladestation wird dabei im Folgenden auch allgemein ein elektrisches Versorgungsnetz verstanden, insbesondere ein Haushaltsversorgungsnetz. Das Ladekabel ist typischerweise eine hinsichtlich des zu führenden Stromes und der zu führenden Spannung geeignet dimensionierte Leitung, die mittels genormter Steckverbinder das Elektrofahrzeug mit der Ladestation verbindet.
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Um eine optimale Ladung des Energiespeichers zu gewährleisten und aus Sicherheitsgründen ist üblicherweise zusätzlich eine Steuerungselektronik vorgesehen, die entweder in der Ladestation installiert oder direkt in das Ladekabel integriert ist. Zusätzlich kann diese mit einer in dem Elektrofahrzeug vorhandenen Ladeelektronik über eine Datenverbindung kommunizieren und den Ladevorgang in geeigneter Weise steuern. Desweiteren wird typischerweise durch die Ladeelektronik des Elektrofahrzeuges eine entsprechende Anpassung einer von der Ladestation bereitgestellten Ladegröße, das heißt beispielsweise Spannung oder Strom, an die von dem Elektrofahrzeug benötigte Ladegröße vorgenommen. Die Anpassung erfolgt alternativ auch für mehrere Ladegrößen.
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Aufgrund der elektrischen Verbindung der Ladestation mit dem Elektrofahrzeug, müssen für das Ladekabel Normen sowohl aus dem Bereich der Haushaltsinstallation als auch aus dem Bereich der Fahrzeugkomponenten erfüllt werden. Nachteilig ist dabei, dass die Zusammenführung dieser Normen wenig fortgeschritten ist und daher Unklarheiten sowie gegensätzliche Anforderungen der beteiligten Normen die Herstellung eines normengerechten Ladekabels für ein entsprechendes Ladesystem komplizieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes, normgerechtes Ladesystem sowie ein Ladekabel hierfür anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ladesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Ladekabel mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Zusammenhang mit dem Ladesystem nachfolgend aufgeführten Vorteile, bevorzugten Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind sinngemäß auch auf das Ladekabel zu übertragen.
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Hierzu ist vorgesehen, dass das Ladesystem zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges ein Ladekabel mit wenigstens einer Leitung umfasst. Unter Ladekabel wird allgemein ein biegeflexibles Kabel mit typischerweise mehreren Leitungen verstanden, die von einem beispielweise auf extrudierten Kabelmantel umgeben sind. Eine Leitung ist hierbei ein einzelner, typischerweise elektrischer Leiter mit einer isolierenden Ummantelung. Üblicherweise sind mehrere Leitungen durch eine zusätzliche Ummantelung zu dem Ladekabel zusammengefasst. Beispielsweise ist eine Mehrzahl von Leitungen zur Übertragung eines Ladestroms vorgesehen. Zusätzlich weist das Ladekabel bevorzugt Funktionsleitungen auf, beispielsweise zur Datenübertragung. Wenigstens eine Leitung dient der Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Ladestation und dem Elektrofahrzeug. Unter Ladestation wird hier sowohl ein direkter Anschluss an ein Haushaltsnetz als auch eine speziell hergestellte und an einem Versorgungsnetz, beispielsweise einem Hochspannungs- oder Gleichspannungsnetz, angeschlossene Ladeeinheit verstanden. Desweiteren weist die Leitung ein erstes Kopplungselement zur Herstellung einer galvanisch getrennten Kopplungsanordnung zwecks Übertragung der elektrischen Energie, insbesondere eines Ladestromes, zu einem zweiten Kopplungselement auf. Die zwei Kopplungselemente sind Teile der Kopplungsanordnung. Zusätzlich umfasst diese beispielsweise ein Gehäuse, in dem die Kopplungselemente einsitzen. Beim Ladevorgang wird die elektrische Energie über die Kopplungsanordnung übertragen, ohne dass das Elektrofahrzeug und die Ladestation galvanisch verbunden sind, im Sinne von in Kontakt gebrachten Leitern. Die galvanische Trennung von Ladestation und Elektrofahrzeug eliminiert die Problematik der zugehörigen Normen dadurch, dass das Ladesystem in zwei voneinander getrennte Systeme zerfällt, die nicht-leitend miteinander verbunden sind. Das eine System ist ladestationsseitig den entsprechenden Anforderungen für eine Haushaltsinstallation unterworfen. Das zweite System ist fahrzeugseitig den für das Laden von Elektrofahrzeugen gültigen Anforderungen unterworfen. Durch die galvanische Trennung sind daher trotz der Verwendung eines Ladekabels die teils widersprüchlichen Normen erfüllbar.
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Geeigneterweise ist an zumindest einem Ende des Ladekabels das erste Kopplungselement sowie ergänzend ein mechanisches Kupplungselement ausgebildet zur Herstellung einer mechanischen Kupplung entweder mit dem Elektrofahrzeug oder der Ladestation. Die mechanische Kupplung ist insbesondere als Steckkupplung ausgebildet und umfasst beispielsweise einen Stecker und eine zu diesem komplementäre Buchse. Insbesondere ist zusätzlich eine Klemm- oder Arretiervorrichtung vorgesehen, durch die ein Herausfallen oder unbeabsichtigtes Trennen der mechanischen Kupplung und vorteilhafterweise auch der Kopplungsanordnung verhindert wird. Die Arretiervorrichtung ist beispielsweise als Bajonettverschluss, als Schraubverbindung oder als Schnappverbindung ausgebildet. Weiterhin ist vorzugsweise eine Positioniervorrichtung derart vorgesehen, dass die Kopplungselemente der Kopplungsanordnung in einer definierten und geeigneten Position relativ zueinander angeordnet sind. Hierdurch ist vorteilhafterweise eine optimale und reproduzierbare Verbindung zur Übertragung der elektrischen Energie gewährleistet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Kopplungselement des Ladesystems an der Ladestation und/oder dem Elektrofahrzeug angebracht. Hierdurch entfällt die bisher erforderliche elektrische Kontaktsteckverbindung. Verschleiß und/oder Verschmutzung der zur elektrischen Kontaktsteckverbindung zugehörigen elektrischen Kontaktsteckverbinder, also beispielsweise Buchse und Stecker, treten nicht auf. Vorzugsweise sind beide Enden des Ladekabels jeweils über eine galvanisch getrennte Kopplungsanordnung an die Ladestation beziehungsweise das Elektrofahrzeug angeschlossen. In dieser Ausführungsform wird vorteilhafterweise auf elektrische Kontaktsteckverbindungen vollständig verzichtet. Alternativ ist ebenfalls vorgesehen, dass das Ladekabel entweder mit der Ladestation oder dem Elektrofahrzeug fest verbunden ist. Hierdurch wird vorteilhafterweise die Anzahl der trennbaren Verbindungen reduziert und eine Handhabung des Ladesystems vereinfacht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Leitung des Ladekabels einen ersten und einen zweiten Leitungsabschnitt, wobei das erste Kopplungselement an dem ersten Leitungsabschnitt und das zweite Kopplungselement an dem zweiten Leitungsabschnitt angebracht ist. Darunter wird verstanden, dass die Leitung selbst zur Übertragung der elektrischen Energie eine galvanische Unterbrechung aufweist. Die Leitung ist mit einer Kopplungsanordnung derart versehen, dass elektrische Energie übertragen wird, wobei die zwei durch die Unterbrechung definierten Leitungsabschnitte jedoch galvanisch voneinander getrennt sind. Hierdurch sind insbesondere Ladekabel für bereits existierende Elektrofahrzeuge und Ladestationen mit entsprechenden Steckverbindungen herstellbar. Ein Austausch bisher verbauter ladungsstations- und fahrzeugseitiger elektrischer Kontaktsteckverbinder entfällt in diesem Fall.
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Geeigneterweise ist das erste sowie das zweite Kopplungselement jeweils eine Spule. Insbesondere stellt hierbei die Kopplungsanordnung vorteilhaft eine induktive Kopplung her. Durch diese wird eine Energieübertragung bei gleichzeitiger galvanischer Trennung der Ladestation und des Elektrofahrzeuges realisiert. Gleichermaßen geeignet ist eine kapazitive Kopplung, das heißt die Kopplungselemente sind als Kondensatoren ausgebildet. Auch hierbei wird eine Energieübertragung bei gleichzeitiger galvanischer Trennung der Ladestation und des Elektrofahrzeuges ermöglicht. Im Falle von Spulen, ist bevorzugterweise wenigstens ein Spulenkern vorgesehen. Insbesondere sitzt dieser in einer oder beiden Spulen ein. Hierdurch wird zweckdienlicherweise die zum Erreichen einer bestimmten Induktivität notwendige Anzahl an Wicklungen reduziert, wodurch insbesondere auch der Materialaufwand und somit die Kosten reduziert werden. Desweiteren ist durch eine verringerte Anzahl an Wicklungen eine kompakte Bauform möglich, wodurch eine Handhabung des Ladesystems verbessert wird.
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In einer geeigneten Weiterbildung weisen die beiden Spulen eine unterschiedliche Anzahl von Wicklungen auf. Auf diese Weise wird insbesondere eine Transformation der Spannung vorgenommen. Insbesondere wird die ladestationsseitig an der Kopplungsanordnung anliegende Spannung auf einen für das Elektrofahrzeug geeigneten Wert transformiert. Im Falle einer herkömmlichen konduktiven Verbindung ist demgegenüber die an dem Elektrofahrzeug anliegende Spannung auf die von der Ladestation zur Verfügung gestellte Spannung begrenzt. Durch die Transformation mittels der beiden Spulen wird eine Spannungsbegrenzung umgangen. Desweiteren ist hierbei bevorzugt auf eine Transformation der Spannung im Elektrofahrzeug verzichtet; ein entsprechender Transformator entfällt, wodurch das Gewicht des Elektrofahrzeuges und schließlich dessen Energieverbrauch reduziert ist.
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In einer weiteren geeigneten Weiterbildung ist die erste Spule innerhalb der zweiten Spule angeordnet. Hierdurch wird insbesondere eine steckerartige mechanische Kupplung realisiert. Dazu weist beispielsweise das Elektrofahrzeug eine abdeckbare oder verschließbare Ausnehmung in der Karosserie auf, um welche herum eine Spule angebracht ist. Zusätzlich weist das fahrzeugseitige Ende des Ladekabels eine entsprechend geringer dimensionierte Spule auf, die derart in einem diese umgebenden Gehäuse einsitzt, dass die kleinere Spule in die größere Spule eingesetzt ist. Das heißt, die die kleinere Spule enthaltene Einhausung ist formschlüssig in die von der größeren Spule umgebene Ausnehmung einsetzbar oder einsteckbar. Insbesondere ist wenigstens ein Spulenkern vorgesehen, der beispielsweise in der kleineren Spule einsitzt. Insbesondere ist der Spulenkern weiterhin als Steckerpin ausgebildet und/oder weist einen Fortsatz auf und dient vorteilhaft zur Positionierung der zwei Spulen relativ zueinander. Hierzu kann der Steckerpin geeigneterweise in eine dafür vorgesehene Ausnehmung in der die größere Spule umfassenden Einhausung eingeführt werden. Der Spulenkern und die Spule weisen geeigneterweise eine elektrisch isolierende Ummantelung auf.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Kopplungungselemente in gekoppeltem Zustand in einem Abstand zueinander angeordnet, der kleiner als 10 mm und vorzugsweise kleiner als 3 mm und größer als 0,2 mm ist. Unter Abstand wird hierbei insbesondere im Falle sich gegenüberliegender Spulen deren axialer Abstand verstanden; im Falle ineinanderliegender Spulen insbesondere deren radialer Abstand. In Abhängigkeit des Abstandes und eines möglicherweise zusätzlich zwischen den Spulen angeordneten Materials weist die Kopplungsanordnung eine Spannungsfestigkeit auf. Diese ist durch eine geeignete Wahl des Abstandes derart auslegbar, dass ein Spannungsdurchbruch zwischen den Spulen in der Kopplungsanordnung während des Ladevorganges vermieden wird. Die Kopplungsanordnung weist weiterhin eine Kopplungseffizienz auf, die mittels einer geeigneten Wahl des Abstandes einstellbar ist. Der Zwischenraum kann dabei entweder mit Luft oder mit einem anderen geeigneten Material gefüllt sein. Insbesondere ermöglicht der Abstand ein vollständiges Einhausen der Kopplungselemente, insbesondere mit einem robusten und mechanisch stabilen Werkstoff. Hierdurch wird die Stabilität der Kopplungsanordnung verbessert. Desweitern wird die Störanfälligkeit durch Verschmutzung oder Oxidation verringert. Durch Wahl eines elektrisch isolierenden Werkstoffes wird weiterhin die Sicherheit in der Handhabung erhöht.
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In einer geeigneten Ausgestaltung weist das Ladekabel eine Steuerungselektronik auf. Darunter wird verstanden, dass die Steuerungselektronik in das Ladekabel integriert, das heißt, zwischen einem Anschluss der Ladestation und einem Anschluss des Elektrofahrzeuges in das Ladekabel eingefügt ist. Hierdurch ist beispielsweise der Ladevorgang überwachbar und/oder steuerbar; insbesondere wenn eine entsprechende Steuerung in der Ladestation nicht vorhanden ist, wie beispielsweise im Falle des Ladens über eine Haushaltssteckdose. Geeigneterweise weist das Elektrofahrzeug zusätzlich eine Ladeelektronik auf, die über eine Datenverbindung mit der Steuerungselektronik kommuniziert. Die Datenverbindung ist hierbei beispielsweise als eine leitungsgebundene oder drahtlose Verbindung ausgebildet. Über die Datenverbindung werden beispielsweise Daten bezüglich der Anforderungen des Energiespeichers, wie benötigte Spannung und zulässiger Ladestrom kommuniziert.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuerungselektronik des Ladekabels abhängig von einem Wert von zumindest einer Ladegröße einstellbar, die von der Ladestation bereitgestellt wird. Eine Einstellung erfolgt hierbei insbesondere während der Herstellung des Ladesystems durch den Kabelhersteller. Eine Einstellmöglichkeit für den Endkunden ist bevorzugt nicht gegeben. Alternativ, ist eine solche vorgesehen, beispielsweise mittels eines hierfür vorgesehenen Schalters. Schließlich ist auch eine automatische Einstellung durch die Steuerungselektronik selbst vorgesehen. Unter Ladegröße wird hierbei beispielsweise Strom, Spannung oder Frequenz verstanden. Die Ladegröße wird zweckdienlicherweise von der Steuerungselektronik erfasst und als Steuergröße für eine Steuerung oder Regelung des Ladevorganges verwendet. Insbesondere in Kombination mit einer Datenverbindung nimmt die Steuerungselektronik geeignete Einstellungen vor, um die von der Ladestation bereitgestellte Ladegröße an die Anforderungen des Energiespeichers anzupassen. Alternativ ist vorgesehen, dass die Steuerungselektronik des Ladekabels abhängig von jeweiligen Werten von mehreren, insbesondere zwei Ladegrößen einstellbar ist, die von der Ladestation bereitgestellt werden. Durch die einstellbare Steuerungselektronik wird vorteilhafterweise auch eine Anpassung des Ladekabels an unterschiedliche Stromnetze, beispielsweise die in den USA und der EU unterschiedlichen Haushaltsstromnetze, ermöglicht. Ein einzelner Ladekabeltyp ist dadurch in Regionen mit unterschiedlichen Standards verwendbar und entsprechend auf unterschiedlichen Märkten vertreibbar. Desweiteren wird auch die Nutzung des Elektrofahrzeuges in Kombination mit dem Ladekabel in solch unterschiedlichen Regionen ermöglicht.
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Vorteilhafterweise ist die Steuerungselektronik des Ladekabels derart ausgebildet, dass die von der Ladestation bereitgestellte Ladegröße ausgewählt ist aus zumindest einer der Größen Spannung und Frequenz und dass ein Wert der Ladegröße in einen vom Elektrofahrzeug benötigten Wert der Ladegröße umgewandelt wird. Beispielsweise wird von der Ladestation eine Spannung von 230 V zur Verfügung gestellt und von der Steuerungselektronik in eine Spannung von 1 kV umgewandelt.
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Die mit dem Ladesystem und dem Ladekabel erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Energiespeicher eines Elektrofahrzeuges mittels einer Ladestation über ein insbesondere biegeflexibles Ladekabel derart geladen wird, dass das Elektrofahrzeug und die Ladestation voneinander galvanisch getrennt sind. Hierdurch wird insbesondere die Problematik sich überschneidender Normen umgangen. Desweiteren ermöglicht insbesondere eine induktive Kopplung eine zusätzliche Transformation der von der Ladestation bereitgestellten Spannung derart, dass eine entsprechende Funktionalität fahrzeugseitig nicht notwendig ist. Auch ermöglicht die galvanisch getrennte Kopplung eine vollständige und damit sichere und verschleißfeste Einhausung der Kopplungselemente. Im Falle einer ladekabelendseitigen Kopplungsanordnung wird insbesondere der für elektrische Kontaktsteckverbindungen übliche Verschleiß der Kontaktsteckverbinder vermieden.
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Weitere mit der Erfindung erzielte Vorteile bestehen insbesondere darin, dass in das Ladekabel eine Steuerungselektronik integriert ist. Diese nimmt abhängig von der von der Ladestation bereitgestellten Ladegrößen eine Anpassung vor, beispielsweise in Form einer Transformation oder Strombegrenzung.
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Ladegrößen sind hierbei unter anderem Spannung, Strom und Frequenz. Die Steuerungselektronik kommuniziert zweckdienlicherweise mit einer in dem Elektrofahrzeug vorhandenen Ladeelektronik und ermittelt beispielsweise den Ladestatus und die Spezifikationen des Energiespeichers. Hierdurch wird der Ladevorgang optimal auf die Anforderungen des Energiespeichers abgestimmt und somit insbesondere die Lebensdauer desselben erhöht.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in schematischer Darstellung ein Ladesystem mit einem Ladekabel, das eine Kopplungsanordnung mit zwei induktiv gekoppelten Leitungsabschnitten aufweist,
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2 in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Ladesystems zur Herstellung einer induktiven Kopplung, wobei ein erstes Kopplungselement an einem Elektrofahrzeug und ein zweites Kopplungselement an einem Ladekabel angebracht ist,
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3 in schematischer Darstellung einen Querschnitt einer Kopplungsanordnung mit zwei ineinanderliegenden Spulen, und
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4 einen Querschnitt eines Ladekabels.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ladesystem 2 mit einem Ladekabel 4, das eine Kopplungsanordnung 6 mit zwei induktiv gekoppelten Leitungsabschnitten 8a, 8b aufweist. Die Kopplungsanordnung 6 umfasst zwei Kopplungselemente 10a, 10b Das Ladekabel 4 weist zumindest eine Leitung 12 auf, die eine Ladestation 14 mit einem Elektrofahrzeug 16 verbindet zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Ladestation 14 und einem Energiespeicher 18 des Elektrofahrzeuges 16. Die Ladestation 14 weist dabei eine Buchse 20a auf, die mit einem hierzu komplementären Stecker 20b des Ladekabels 4 zur Herstellung einer elektrischen Kontaktsteckverbindung 20c zusammengesteckt ist. Der Stecker 20b und die Buchse 20a sind beispielsweise ein Schuko-Stecker und eine hierzu komplementäre Steckdose nach der Norm IEC 60083. Ebenso weist das Elektrofahrzeug 16 eine mit dessen Energiespeicher 18 verbundene Buchse 22a auf, die mit einem komplementären Stecker 22b des Ladekabels 4 zur Herstellung einer elektrischen Kontaktsteckverbindung 22c zusammengesteckt ist. Der Stecker 22a und die Buchse 22b sind beispielsweise Typ-2-Stecker und -Buchse nach der Norm IEC 62196 unter Berücksichtigung der Norm IEC 60309. Derartige Typ-2-Stecker werden auch als Mennekes-Stecker bezeichnet. Der Stecker 20b ist bevorzugt ebenfalls ein Typ-2-Stecker. Zweckdienlicherweise weist das Ladekabel 4 an wenigstens einem Ende, vorzugsweise an jedem der Stecker 20b und 22b, einen hier nicht dargestellten Griff zum händischen Greifen durch einen Benutzer auf. Hierdurch wird insbesondere eine Handhabung des Ladekabels 4 durch den Benutzer erleichtert.
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Die Kopplungsanordnung 6 unterteilt die Leitung 12 in die zwei Leitungsabschnitte 8a, 8b. In den ladestationsseitigen Leitungsabschnitt 8b ist eine Steuerungselektronik 24 integriert. Kopplungsanordnungsseitig weisen die Leitungsabschnitte 8a, 8b jeweils eine Spule 28a, 28b zur induktiven Kopplung auf. Hierbei sind die Spulen 28a, 28b in einem Abstand 30 relativ zueinander angeordnet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kopplungsanordnung 6 eingehaust, wodurch insbesondere die beiden Spulen 28a, 28b verrutschsicher positioniert sind und der Abstand 30 definiert ist.
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2 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Ladesystems 2 mit einer Kopplungsanordnung 6. Hierbei ist das erste Kopplungselement 10a endseitig am Ladekabel 4 und das zweite Kopplungselement 10b am Elektrofahrzeug 16 angebracht. Die durch die Kopplungsanordnung 6 realisierte Kopplung ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel induktiv und die Kopplungselemente 10a, 10b sind Spulen 28a, 28b. Zwischen dem Ladekabel 4 und der Ladestation 14 ist durch eine Buchse 20a und einen hierzu komplementären Stecker 20b eine elektrische Kontaktsteckverbindung 20c realisiert. Eine Verbindung zwischen Elektrofahrzeug 16 und Ladekabel 4 ist durch die Kopplungsanordnung 6 realisiert. Dazu weist das Elektrofahrzeug 16 eine die Spule 28b umfassende Kopplungsbuchse 32a auf, in der die an dem Ladekabel 4 endseitig angebrachte und in einem Kopplungsstecker 32b eingehauste Spule 28a einsitzt. Der Kopplungsstecker 32b stellt hierbei ein mechanisches Kupplungselement 32c zur Herstellung einer mechanischen Kupplung 36 dar. Dem Energiespeicher 18 des Elektrofahrzeuges 16 ist eine Ladeelektronik 34 vorgeschaltet, die hier bevorzugt drahtlos mit einer in dem Ladekabel 4 integrierten Steuerungselektronik 24 kommuniziert.
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3 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt einer Kopplungsanordnung 6 mit einer Kopplungsbuchse 32a und einem Kopplungsstecker 32b zur Herstellung einer mechanischen Kupplung 36 sowie mit zwei ineinanderliegenden Spulen 38a, 38b. Die Spulen 38a, 38b sind jeweils mit einem hier nicht dargestellten Leitungsabschnitt verbunden. In die kleinere Spule 38a ist ein Spulenkern 40, beispielsweise aus Eisen, eingesetzt. Der Spulenkern 40 weist einen Fortsatz 42 auf, der aus der Spule 38a herausragt. Die Spule 38a und der Spulenkern 40 sind in dem Kopplungstecker 32b eingehaust. Die größere Spule 38b ist in der zu dem Kopplungstecker 32b komplementär ausgebildeten Kopplungbuchse 32a eingehaust. Zur Herstellung der mechanischen Kupplung 36 wird insbesondere der Fortsatz 42 formschlüssig in die Kopplungbuchse 32a eingesetzt. Alternativ ist der Fortsatz 42 mit dem Spulenkern 40 auch in der Kopplungbuchse 32a angeordnet. Vorteilhafterweise ist zusätzlich wenigstens ein hier nicht gezeigtes Rast- oder Schnappelement zur Herstellung einer verrutschsicheren mechanischen Verbindung vorgesehen.
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4 zeigt einen Querschnitt eines typischen Ladekabels 4, beispielsweise gemäß 1, wie es für eine Typ-2-Steckverbindung eingesetzt wird. Das Ladekabel 4 umfasst drei Leitungen 12 zur Übertragung eines dreiphasigen Ladestromes.
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Desweiteren umfasst das Ladekabel 4 einen Neutralleiter 44 und eine Erdung 46. Zur sicheren Führung von Strömen in der Größenordnung von mehreren Ampere weisen die Leitungen 12, 44, 46 einen Querschnitt von mehreren Quadratmillimetern auf. Im Falle eines Ladestromes von 32 A beträgt der Querschnitt der Leitungen 12, 44, 46 beispielsweise jeweils 6 mm2. Zusätzlich zu den Leitungen 12, 44, 46 weist das Ladekabel 4 eine Funktionsleitung 48 auf, die beispielsweise eine Pilotleitung zur Kontrolle der Verbindung des Ladekabels 4 mit der Ladestation 14 und dem Elektrofahrzeug 16 ist. Weitere Funktionsleitungen 48 können vorgesehen sein, um beispielsweise eine leitungsgebundene Kommunikation zwischen der Steuerelektronik 24 und der Ladeelektronik 34 des Elektrofahrzeuges 16 zu ermöglichen. Eine Funktionsleitung 48 ist dabei beispielsweise ein Lichtwellenleiter oder auch ein als Leitung ausgebildeter Temperatursensor zur Überwachung der Ladekabel- und/oder der Umgebungstemperatur. Desweiteren ist der nicht von den Leitungen 12, 44, 46, 48 beanspruchte Raum wenigstens teilweise mit Füllsträngen 50 ausgefüllt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ladesystem
- 4
- Ladekabel
- 6
- Kopplungsanordnung
- 8a
- Leitungsabschnitt
- 8b
- Leitungsabschnitt
- 10a
- erstes Kopplungselement
- 10b
- zweites Kopplungselement
- 12
- Leitung
- 14
- Ladestation
- 16
- Elektrofahrzeug
- 18
- Energiespeicher
- 20a
- Buchse (an einer Ladestation)
- 20b
- Stecker (an einer Ladestation)
- 20c
- elektrische Kontaktsteckverbindung
- 22a
- Buchse (am Elektrofahrzeug)
- 22b
- Stecker (am Elektrofahrzeug)
- 22c
- elektrische Kontaktsteckverbindung
- 24
- Steuerungselektronik
- 28a
- Spule
- 28b
- Spule
- 30
- Abstand
- 32a
- Kopplungsbuchse
- 32b
- Kopplungsstecker
- 32c
- Kupplungselement
- 34
- Ladeelektronik
- 36
- mechanische Kupplung (der Kopplungselemente)
- 38a
- kleinere Spule
- 38b
- größere Spule
- 40
- Spulenkern
- 42
- Fortsatz
- 44
- Neutralleiter
- 46
- Erdung
- 48
- Funktionsleitung
- 50
- Füllstrang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm IEC 60083 [0028]
- Norm IEC 62196 [0028]
- Norm IEC 60309 [0028]
