CN108928246B - 具有连接装置的汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车(1)，该汽车具有动力电池和连接装置(4)，利用连接装置能够将动力电池与车辆外部的电源连接以用于充电。连接装置(4)具有充电电缆(5)和以能转动的方式支承的电缆盘(6)以用于接纳充电电缆(5)。在此提出，充电电缆(5)在汽车(1)的被设计为空心型材的纵向承载件(2)中被引导。

Description

具有连接装置的汽车
技术领域
本发明涉及一种汽车，该汽车具有动力电池和连接装置，利用该连接装置能够将动力电池与车辆外部的电源连接以用于充电。
背景技术
由文献DE 10 2009 016 895 A1已知一种用于电驱动的机动车的充电连接装置，该充电连接装置具有充电电缆和缆线卷绕装置。电缆盘在此在卷收位置上被施加预紧，其中该充电电缆在拉出过程中抵抗电缆盘的预紧从该电缆盘中展开。
文献DE 10 2010 045 312 A1描述了一种具有卷绕装置的电动车，充电电缆能够卷收在该卷绕装置上，通过充电电缆将车辆与固定的电网连接。卷绕装置可以布置在车辆的内饰板或车身部件下方。
文献DE 10 2011 121 303 A1涉及一种带有固定地安装在车辆上的充电电缆的机动车，该充电电缆能够从储线器中被抽出。充电电缆在储线器中从一个固定的安装点沿着基本上直的路径延伸至转向点，然后以90°至180°之间的角度转向，沿着接下来的基本上直的路径延伸至连接插头。
发明内容
本发明的任务是，提供一种汽车，该汽车具有以结构空间有效的方式布置的以及能够安全可靠操作的充电电缆。
该任务根据本发明通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利的实施方案在各从属权利要求中以及在下面的说明书中和附图中给出。
根据本发明的汽车具有动力电池和连接装置，利用连接装置能够将动力电池与车辆外部的电源连接以用于充电。连接装置在此具有充电电缆和以可转动的方式支承的、用于接纳充电电缆的电缆盘。为了实现结构空间有效的、也就是节省空间的布置结构以及实现充电电缆的安全可靠的可操作性，根据本发明提出，充电电缆在汽车的被设计为空心型材的纵向承载件中被引导。充电电缆因此是汽车的部件，从而该充电电缆能够有利地随时在汽车上供使用，以用于建立与车辆外部的电源的电连接。为此可以将充电电缆抽出，即完全或部分从电缆盘中展开或开卷。
根据充电电缆从电缆盘中展开的距离或在电缆盘上卷绕、即收纳的距离，充电电缆处于不同的卷收或卷绕状态。充电电缆在纵向承载件中的引导意味着，充电电缆的至少一部分始终、尤其是与卷绕状态无关地延伸通过纵向承载件，也就是处于空心型材的内腔中。尤其是充电电缆可以在其自由的、即与电缆盘或汽车其余部分不直接连接的端部上具有充电插头，该充电插头用作与车辆外部的电源接触的电接触元件。充电电缆的在充电插头和电缆盘之间延伸的部分于是在纵向承载件中被引导。该部分在具体情况中是哪一部分，这取决于具体的卷绕状态，因为在充电电缆卷绕和展开时，该充电电缆相对于纵向承载件运动，从而不同的部分进入至纵向承载件的内腔中以及从内腔中出来。
纵向承载件可以在此具有两个孔或缺口，充电电缆通过这两个孔或缺口被引导至纵向承载件中以及从纵向承载件中引出。这些孔或缺口中的一个或两个可以布置在纵向承载件的端侧上或侧壁中。充电电缆可以因此被引导穿过纵向承载件的一部分；也就是充电电缆在纵向承载件中不必在纵向承载件的整个长度上被引导。
换句话说，纵向承载件通过在其内部引导充电电缆起到了缆线通道的作用。由此可以节省单独的缆线通道，由此有利地节省了成本和重量。由于由纵向承载件的功能原因得到的稳定性，可以实现对充电电缆的特别可靠的引导。此外可以有利地避免充电电缆与其他结构件的冲突或接触以及避免充电电缆的损坏。因为纵向承载件的内侧可以被特别简单地设计为平滑的，所以可以有利地以特别容易、低摩擦以及无损坏的方式引导、尤其是卷绕和展开充电电缆。
由于纵向承载件通常由金属制成且因此可良好导热，所以纵向承载件除了其引导功能外还可以有利地起到冷却元件的作用，用于排出由充电电缆的在纵向承载件中被引导的部分产生的热量。通过充电电缆的被卷收或被卷绕的布置结构或存储方式，充电电缆可以特别节省空间地收藏在汽车中。由此可以有利地设计较长的缆线长度，而无需或不必例如减小或限制供汽车使用者使用的汽车后备箱空间。因此可以有利的规定或使用统一的缆线长度，借此有利地实现充电电缆的特别灵活的可用性。因此可以例如放弃提供或供应目前常见的、不同长度的充电电缆，而不会约束使用者对不同的充电站或相对于所配设的停车场以不同方式布置的充电站的应用可能性。
为了防止充电电缆的自由端部在卷绕时回缩或拉入到纵向承载件中，充电插头的尺寸可以被设计得大于纵向承载件的远离电缆盘的孔或缺口。
汽车可以例如是电动车辆或混合动力车辆。由于不存在内燃机或相比于传统汽车通常存在较小的内燃机，所以有利地在此还在汽车的后备箱外部有可供电缆盘使用的结构空间。
在本发明的一种有利的改进方案中，纵向承载件被设计为汽车的前部的纵向承载件，电缆盘被布置在汽车的水箱中。充电电缆可以因此从车辆前部通过前部的纵向承载件延伸或引导至水箱以及布置在水箱中的电缆盘。在此可以有利地通过在前部的纵向承载件中的引导来避免充电电缆与通常出现在该车辆区域中的各种部件的冲突或接触。水箱由于其至少防喷淋水的设计而特别适合于容纳或布置电缆盘以及充电电缆的连接在汽车充电设施(该汽车充电设施直接或间接与动力电池电连接)上的、例如在电缆盘上或中设置的电连接部。
同样可以在本发明的一种有利改进方案中将纵向承载件设计为汽车的后部的纵向承载件，电缆盘布置在汽车的备胎槽中。充电电缆因此可以从备胎槽处通过后部的纵向承载件被引导至例如汽车的车尾部或后部的侧面部分。电缆盘在备胎槽中的布置是特别有利的，因为备胎槽由于其原始设定的功能性——即用于容纳备胎——而早就具有基本上或就其基础结构而言圆形的形状，这有利地与电缆盘的圆形形状相对应。将备胎槽用于容纳或布置电缆盘目前可以有利地以特别简单和结构空间有效的方式实现，因为通常使用的是防爆轮胎或其他更节省空间的轮胎修补工具，而不是完整的备胎。
有利的是，还可以将电缆盘例如布置在汽车的后排座椅下方或在内部布置在汽车的后部的侧面饰板处。
在本发明的另外的有利改进方案中，连接装置具有用于将充电电缆自动卷绕至电缆盘上的被弹簧加载的卷绕机构。在此提出，连接装置还具有用于以能可逆地松开的方式固定卷绕机构的固定装置。替代或补充于此，可以利用固定装置以可逆地松开的方式将充电电缆保持在不同的卷绕状态中。换句话说，也就是使用者不必手动地转动电缆盘来向电缆盘上卷绕充电电缆。卷绕机构或电缆盘可以通过弹簧元件被施加预载荷，从而充电电缆可以从卷绕状态克服弹簧载荷或弹簧力被抽出，且同时能够从电缆盘中展开。如果充电电缆的自由端部不由使用者保持、不通过与车辆外部的电源连接加以保持或不通过固定装置加以保持，则缆线通过弹簧载荷或弹簧力、即最终通过卷绕机构被拉入，且同时被卷绕至电缆盘上。
通过固定装置，可以通过固定卷绕机构来阻止自动卷入、即卷收。为此，固定装置例如具有卡勾、锁止器或销、卡箍、制动件或类似物。通过固定装置可以例如阻止电缆盘的转动运动和/或例如使位于电缆盘前方的充电电缆部分被绷紧。
卷绕充电电缆所需的机械能可以有利地例如由使用者通过拉出充电电缆或在拉出充电电缆时提供。因此有利地不需要例如在结束对动力电池充电之后激活电能供给装置来拉入以及卷绕充电电缆。同时可以通过固定装置有利地防止：充电电缆、车辆外部的电源和它们之间的连接在充电过程中处于机械应力或承受机械牵拉负荷。有利地还可以通过固定装置防止充电电缆被无意地、例如由于行驶期间的震荡和/或由于重力作用或由于在充电期间由车辆外部的电源施加的牵拉力而从电缆盘中展开。因此可以有利地防止例如充电电缆的一部分在充电过程中位于地面上可能被弄脏。卷绕机构可以例如以类似于家用电器中常见的卷绕机构、例如市面上常见的吸尘器的缆线拉入器的方式来实现。
在本发明的另一种有利的实施方案中，连接装置具有用于将充电电缆自动卷绕至电缆盘上的马达驱动的卷绕机构。也就是说，充电电缆也就被自动地拉入和卷收，而无需例如由使用者手动施加力。由此可以在必要时增加充电电缆的使用舒适性以及简化操作。同样可以有利地通过均匀地卷绕速度实现充电电缆的特别安全和可靠的卷绕。通过马达驱动有利地在即使经过较长时间段和多个卷绕过程之后也能够确保卷绕机构的可靠且持久的功能。
马达驱动的卷绕机构尤其可以有利地还辅助于充电电缆从电缆盘中展开或绕开，即拉出充电电缆。为此可以逆着在卷绕时使用的旋转方向驱动电缆盘。由此可以有利地给使用者减负且由此简化对充电电缆的操作。正是导线截面和/或长度超过平均水平的充电电缆可能具有非常大质量，所以在电缆盘展开时不必仅用肌肉力量来使这种充电电缆运动。
在本发明的另一有利的实施方案中，汽车具有与电缆盘导热连接的冷却装置。该冷却装置可以优选具有冷却液回路。换句话说，电缆盘因此与冷却装置热偶联，从而利用冷却装置能够从电缆盘中排出热量。这在如下情况下是尤其有利的：充电电缆的一部分在给动力电池充电期间被卷绕在电缆盘上。在这种情况下尤其是被卷绕的充电电缆部分的布置在电缆盘附近的区域会产生热量，该热量不能有效地向着远离电缆盘的方向排出。因此可以通过冷却装置有利地阻止对充电电缆和/或电缆盘的热损害且——尤其是在至少部分卷收充电电缆的情况下——使用较高的充电功率。冷却装置可以例如具有与电缆盘导热连接的散热片、与电缆盘导热连接的辐射器和/或例如将电缆盘与汽车的车架部件或车身部件热传导地耦连、即热耦连的导热元件。替代或补充于此，冷却装置可以例如包括被冷却介质、尤其是冷却液通流的管道，该管道例如沿着如下轴穿透电缆盘，电缆盘在卷绕充电电缆时围绕该轴转动。管道可以在此例如由电缆盘的被成型为柱形的壁构成，该壁限定出穿透了电缆盘的空腔。
在本发明的另一有利的实施方案中，汽车具有与充电电缆热耦连的冷却装置，该冷却装置优选具有冷却液回路。也就是说因此可以借助于冷却装置把在充电电缆中产生的热量从充电电缆中排出。由此可以有利地阻止对充电电缆的热损害且必要时使用更高的充电功率。冷却装置可以不仅用于冷却充电电缆，还用于冷却电缆盘。在此冷却装置也可以被设计为多件式的。冷却装置可以例如具有通风装置，其对充电电缆施加冷却气流。为了对充电电缆有效果和有效率地冷却，该充电电缆可以与冷却装置导热连接。
在有利的改进方案中提出，充电电缆被设计为能够被液体穿流而过且连接在汽车的冷却液回路上。充电电缆可以因此沿其纵向延伸方向被冷却液或被冷却介质穿流或通流。冷却液回路也可以例如被使用或设置用于冷却动力电池。通过对充电电缆的这种液体冷却可以实现特别有效的热量输出，这使得能够在不对充电电缆构成热损害的情况下实现特别大的充电功率。充电电缆可以例如由此被设计为能够被液体穿流而过，即该充电电缆具有外罩元件，该外罩元件液体密封地包围出沿充电电缆的纵向方向延伸的内部区域或空心区域，该内部区域或空心区域延伸至相应为与冷却液回路相连接而设置的穿通孔处。充电电缆的输送电流的组成部分在此可以相对于该被通流的或能够被通流的内部区域电绝缘。
特别有利地，充电电缆的朝向电缆盘的端部与电缆盘连接和/或布置在电缆盘的通向电缆盘的内部区域的穿通孔处。这可以有利的实现充电电缆的该端部与冷却液回路和/或与汽车的电***的特别简单的连接，其方式是：该相应的各连接部或各线路穿过电缆盘的内部区域被引导至穿通孔。因此电缆盘可以在卷收以及开卷充电电缆时围绕这些连接部旋转，而不会导致与充电电缆的空间上的冲突。
在本发明的另一有利的实施方案中，汽车具有用于将充电电缆的充电插头保持在收纳位置上的保持装置。充电插头能够为了与车辆外部的电源连接而从保持装置以及收纳位置中被取下。通过保持装置可以视需求固定或锁定充电插头。由此可以有利地阻止充电电缆意外地展开或打开，以及防止充电插头不经意地到处运动。优选在汽车的轮廓内，保持装置以及还有收纳装置可以布置在汽车的外壁上。有利地也可以以从汽车外部触及的方式保存充电插头。优选该保持装置以及在收纳位置上的充电插头可以被可转动的翻板、窗板或类似物——类似于传统汽车的油箱盖——遮盖。
充电插头的概念在本发明中是要广泛理解的且可以例如包括插接件的阳头和/或阴头。作为充电插头的替代方案，可以在充电电缆的自由的端部布置任意的电接触元件用于将充电电缆与车辆外部的电源电连接。该电接触元件可以在此不仅借助于插接件与车辆外部的电源连接，而是例如也可以借助于螺纹连接或其他连接方式。
附图说明
下面描述本发明的实施例。为此示出：
图1示出带有前部的纵向承载件的车辆结构的前部区域的示意性局部侧视图，充电电缆被引导穿过该前部纵向承载件；和
图2示出图1的车辆结构的示意性俯视图。
具体实施方式
下面所述的实施例涉及的是本发明的优选实施方式。在这些实施例中，这些实施方式的所述各部件构成了本发明的要分别单独、彼此独立地看待的特征，这些特征还分别彼此独立地改进了本发明且因此也单独地或在与所示组合不同的组合中被视作是本发明的组成部分。此外所述实施方式也能够由本发明的已经说明的其他特征补充。
附图中，功能相同的各元件分别具有相同的附图标记。
图1示出了汽车1的车架和车身结构的前部区域的示意性局部侧视图。该结构或该汽车1具有水箱3以及沿车辆纵向方向延伸的、前部的纵向承载件2，该水箱通常在前面布置在汽车1的客舱前方。在此该汽车1还具有连接装置4，该连接装置包括充电电缆5以及以可转动的方式支承的电缆盘6。充电电缆5的一部分在此被卷绕在电缆盘6上且因此在下面被称作被卷绕的部分7。充电电缆的未被卷绕至电缆盘6上的其他部分被称作被展开的部分8。电缆盘6在此以固定在车辆上的方式被支承，且这样与充电电缆5连接，使得充电电缆不会由于开卷或展开而完全脱离电缆盘6。连接装置4因此是汽车1的组成部分。
在充电电缆5的远离电缆盘6的自由端部上设有充电插头9，该充电插头用于建立充电电缆与车辆外部电源、例如充电站之间的电接触。在车辆侧，充电电缆5与汽车1的在此未示出的动力电池电连接，从而动力电池能够通过充电电缆5充电。
相比于该布置结构，现今通常设置的是：使用不固定在车辆上的缆线来使车辆与充电站连接。为此例如使用长度为2.5m或7m的单独的缆线。其缺点是，在不使用时，缆线必须被携带或收纳在例如后备箱中，由此减少了后备箱的可用空间。此外这种单独的缆线通常不具有理想的长度来将车辆与充电站连接，例如无法不使缆线在车辆外部位于地面上或不受到机械牵拉负荷。
在此提出的固定于车辆上的连接装置4具有的优点是，不再需要外部的缆线操作，即使在汽车1与相应充电站之间的不同间距下或不同的相对布置情况下，也能够抽出、即从电缆盘6展开充电电缆5的最佳匹配的长度。
虽然充电电缆5始终被作为汽车1的部件携带，但为了使充电电缆不占用后备箱空间，在此提出，在水箱3中布置电缆盘6。
在被设计为空心型材的前部纵向承载件2的区域或一部分中设有穿通孔10。充电电缆5从电缆盘6出发通过穿通孔10被引入到前部的纵向承载件2的内腔中。此外，被展开的部分8在前部的纵向承载件2中向着汽车1的车辆前部的方向被引导。
充电电缆5可以例如在端侧11上从前部的纵向承载件2中被引出。另选地，可以例如在前部的纵向承载件2的侧壁12中设有缺口，充电电缆5被引导穿过该缺口。有利地可以在端侧11中或侧壁12中为充电电缆5规定如下尺寸的孔，使得充电插头9不能够通过该孔被拉入到前部的纵向承载件2的内腔中。替代或补充于此可以设有额外的结构元件，其覆盖汽车1的内部区域，即对为了与充电站连接从汽车1的外部操作充电插头9的使用者隐藏汽车1的内部区域。
充电插头9可以在此例如在汽车1的冷却格栅的区域中被朝向外部引导。优选可以在不使用时将充电插头固定在收纳部位中的在那里设置的保持位置中。
为了冷却充电电缆5，汽车1可以具有在此未示出的冷却装置。
图2示出了在图1中已经示出的结构和部件的示意性俯视图。结合图1所作论述也相应适用。
与所示不同地提出，在此同样可以将充电电缆5通过汽车1的后部的纵向承载件引导。在此情况下电缆盘6例如可以布置在备胎槽中，布置在汽车1的后排座椅下方、车内侧壁小袋中或在内部布置在后部的侧面饰板处。
总之所述示例示出了如何通过本发明能够提供一种具有以结构空间有效的方式布置的以及能够安全可靠地操作的充电电缆5的汽车1。

Claims (10)

1.一种汽车(1)，该汽车具有动力电池和连接装置(4)，利用连接装置能够将动力电池与车辆外部的电源连接以用于充电，其中，连接装置(4)具有充电电缆(5)和以能转动的方式支承的、用于接纳充电电缆(5)的电缆盘(6)，其特征在于，充电电缆(5)在汽车(1)的被设计为空心型材的纵向承载件(2)中被引导，所述纵向承载件(2)设计为前部的纵向承载件(2)，所述电缆盘(6)被布置在汽车(1)的水箱(3)中。
2.根据权利要求1所述的汽车(1)，其特征在于，所述纵向承载件(2)设计为后部的纵向承载件，所述电缆盘(6)被布置在汽车(1)的备胎槽中。
3.根据权利要求1或2所述的汽车(1)，其特征在于，所述连接装置(4)具有弹簧加载的卷绕机构以用于自动将充电电缆(5)卷绕至电缆盘(6)上，连接装置还具有固定装置以用于以能可逆地松开的方式固定卷绕机构和/或用于以能可逆地松开的方式将充电电缆(5)保持在不同的卷绕状态中。
4.根据权利要求1或2所述的汽车(1)，其特征在于，所述连接装置(4)具有马达驱动的卷绕机构以用于自动地将充电电缆(5)卷绕至电缆盘(6)上。
5.根据权利要求1或2所述的汽车(1)，其特征在于，所述汽车(1)具有与电缆盘(6)导热连接的冷却装置。
6.根据权利要求5所述的汽车(1)，其特征在于，所述冷却装置包括冷却液回路。
7.根据权利要求1或2所述的汽车(1)，其特征在于，所述汽车(1)具有与充电电缆(5)导热连接的冷却装置。
8.根据权利要求7所述的汽车(1)，其特征在于，所述冷却装置包括冷却液回路。
9.根据权利要求7所述的汽车(1)，其特征在于，所述充电电缆(5)被设计为能够被液体穿流且连接在汽车(1)的冷却液回路上。
10.根据权利要求1或2所述的汽车(1)，其特征在于，所述汽车(1)具有保持装置以用于使充电电缆(5)的充电插头(9)保持在收纳位置上，从该收纳位置上能够取出充电插头(9)以用于与车辆外部的电源连接。
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