DE102014215668A1

DE102014215668A1 - Fahrzeug und Kabelaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE102014215668A1
Application number: DE102014215668.8A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hofer; Josef Krammer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Ein Fahrzeug mit einer mittels eines Ladekabels und einer externen Stromversorgung wieder aufladbaren Speichereinrichtung für elektrische Energie und mit einer Karosserie, die zumindest eine von einer Karosserieklappe (12) verschließbare Karosserieöffnung (10) aufweist, wobei ein Ladekabel (2), das mit der Speichereinrichtung elektrisch leitend verbunden ist, auf einer im Inneren der Karosserie vorgesehenen Kabelaufnahmevorrichtung (4, 4') im Ruhezustand aufgenommen ist und für den Gebrauch aus der Karosserieöffnung (10) herausziehbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das Ladekabel (2) zumindest in dem Bereich als flexibles Flachbandkabel (20) ausgebildet ist, der von der Kabelaufnahmevorrichtung (4, 4') aufnehmbar ist, und dass das Flachbandkabel (20) zwischen einem Rand (11) der Karosserieöffnung (10) und der Karosserieklappe (12) hindurchführbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer mittels eines Ladekabels und einer externen Stromversorgung wieder aufladbaren Speichereinrichtung für elektrische Energie. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kabelaufnahmevorrichtung mit einem Ladekabel für ein Fahrzeug.
Zum externen Aufladen von Batterien elektrisch angetriebener Fahrzeuge wird das Fahrzeug üblicherweise mittels eines Ladekabels an eine stationäre Stromversorgungseinrichtung (Ladestation) angeschlossen. Zum kabelgebundenen Laden von Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen (PHEVs) und Elektrofahrzeugen wird fahrzeugseitig eine Ladedose benötigt. Diese ist herkömmlicherweise analog zum hinter einer Tankklappe verborgenen Tank-Einfüllstutzen durch eine in der Karosserie vorgesehene Ladeklappe zugänglich. Diese Ladedose bildet ein hinter der Ladeklappe gelegenes elektrisches Verbindungselement. Außerdem ist im Fahrzeug Platz für ein mitgeführtes Ladekabel vorzusehen.
Bei Plug-In-Hybridfahrzeugen ist somit bislang neben der Tankklappe eine zusätzliche Ladeklappe für den Ladestecker erforderlich. Da Hybrid-Fahrzeuge und auch reine Elektrofahrzeuge in der Regel aus konventionellen Fahrzeugen abgeleitet sind, bedeutet dies, dass zusätzliche Varianten der Karosserie bereitgestellt werden müssen. In Fällen, in denen eigene Karosserievarianten generiert werden müssen, sind die Kosten im Einzelfall extrem hoch, da für jede Basis-Karosserie (Rechts-/Linkslenker, Cabrio, Kombi, usw.) eine eigene Karosserievariante erstellt werden muss. Das Vorsehen einer solchen Ladeklappe in der Karosserie, eventuell zusätzlich zu einer Tankklappe, ist daher nicht nur aufwändig, da in einer Fahrzeugfamilie nicht nur eine spezielle Karosserievariante für Elektrofahrzeuge vorgesehen werden muss, sondern auch ein Klappenmechanismus entwickelt, gefertigt und eingebaut werden muss, wodurch die Kosten für ein Elektrofahrzeug erhöht werden. Teilweise ist auch der Bauraum für eine Ladeklappe nicht vorhanden. Insbesondere dann, wenn das Ladekabel fest im Fahrzeug installiert ist und aus einer Öffnung hinter einer Ladeklappe ausziehbar sein soll, ist es schwierig, einen Einbauort für eine Ladeklappe zu finden, hinter dem für das Ladekabel und einen Aufrollmechanismus ausreichend Raum zur Verfügung steht. Die heutige Position einer Ladeklappe an der Fahrzeugseitenwand ist jedenfalls ausgeschlossen.
Außerdem ist es häufig auch aus Designgründen unerwünscht, derartige zusätzliche Karosserieklappen vorzusehen. Es wäre daher vorteilhaft, wenn bereits vorhandene Karosserieöffnungen zur Durchführung eines Ladekabels genutzt werden könnten.
Aus der DE 10 2011 051 052 A1 ist eine Ladestation für Elektrofahrzeuge mit einem Kabelaufrollsystem bekannt, bei welchem das konventionelle Ladekabel auf eine Wickeltrommel aufgewickelt ist. Diese Wickeltrommel ist motorisch antreibbar.
Auch die WO 2009/091745 A2 zeigt eine Ladestation mit einem auf eine Wickeltrommel aufrollbaren Ladekabel, wobei das Ladekabel aus zwei miteinander verbundenen und nebeneinander angeordneten runden Leitungen besteht. Führungseinrichtungen vor der Wickeltrommel sorgen dafür, dass sich das Kabel beim Aufwickeln nicht verdreht.
Aus der DE 10 2009 046 327 A1 ist ein Elektrofahrzeug mit einem eingebauten konventionellen Ladekabel bekannt, das auf eine Wickeltrommel aufgewickelt und von dieser abwickelbar ist, wobei es dazu aus einer seitlich am Fahrzeug vorgesehenen Öffnung herausziehbar ist.
Ein im Fahrzeug vorgesehener Aufroll- oder Aufwickelmechanismus für das Ladekabel ist fehleranfällig, da das Vorsehen von Schleifkontakten zum Aufwickeln des Kabels bei bisherigen Konzepten erforderlich ist. Solche Schleifkontakt-Verbindungen sind teuer und störanfällig. Insbesondere ist dabei sicherzustellen, dass der Schutzleiter immer verbunden ist. Des Weiteren sind Aufrollmechanismen immer problematisch, da sie im nicht ganz abgerollten Zustand aufgrund der ohmschen Verluste im Kabel und der schlechten Wärmeabfuhr heiß werden.
Die DE 10 2011 121 303 A1 zeigt ein Fahrzeug mit einem aus einer seitlichen Öffnung herausziehbaren Ladekabel, wobei das Ladekabel in einem Kabelspeicher im Fahrzeug aufgenommen ist, der sich hinter einer separaten Karosserieklappe befindet. Der Kabelspeicher ist mit einer von einer Feder beaufschlagten Umlenkrolle versehen, über die das Kabel geführt ist und die beim Herausziehen des Ladekabels aus dem Kabelspeicher entgegen der Kraft der Feder im Kabelspeicher translatorisch verschoben wird.
Ein ähnlicher in einem Kraftfahrzeug vorgesehener Kabelspeicher, der jedoch mit einer Mehrzahl von einzelnen, jeweils von einer Feder belasteten und gegen die Federkraft verschiebbaren Umlenkrollen versehen ist, ist aus der DE 10 2009 057 659 A1 bekannt.
Diese bekannten, Umlenkrollen für das Kabel aufweisenden Kabelspeicher nehmen jedoch einen großen Bauraum im Fahrzeug ein, der allgemein für derartige Zwecke nicht zur Verfügung steht. Außerdem besteht die Gefahr, dass sich das Kabel im Laufe der Nutzungszeit um seine Längsachse verdreht und aus den Umlenkrollen herausgleitet oder diese blockiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einer mittels eines Ladekabels und einer externen Stromversorgung wieder aufladbaren Speichereinrichtung für elektrische Energie anzugeben, das mit einem zuverlässig und funktionssicher aufbewahrten Ladekabel versehen ist. Eine weitere Aufgabe ist es, einen Ladekabelspeicher für solch ein Fahrzeug anzugeben.
Der auf das Fahrzeug gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst von einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bei einem solchen erfindungsgemäßen Fahrzeug mit einer Karosserie, die zumindest eine von einer Karosserieklappe verschließbare Karosserieöffnung aufweist, wobei ein Ladekabel, das mit der Speichereinrichtung elektrisch leitend verbunden ist, auf einer im Inneren der Karosserie vorgesehenen Kabelaufnahmevorrichtung im Ruhezustand aufgenommen ist und für den Gebrauch aus der Karosserieöffnung herausziehbar ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ladekabel zumindest in dem Bereich als flexibles Flachbandkabel ausgebildet ist, der von der Kabelaufnahmevorrichtung aufnehmbar ist, und dass das Flachbandkabel zwischen einem Rand der Karosserieöffnung und der Karosserieklappe hindurchführbar ist.
Die Verwendung eines Flachbandkabels, also eines Kabels mit flachem Querschnitt, als Ladekabel besitzt den Vorteil, dass sich das Kabel in der Kabelaufnahmevorrichtung einfach abstützen lässt, so dass eine Kabeltorsion wirksam verhindert werden kann, wodurch die Zuverlässigkeit des Kabelaufrollmechanismus' erhöht wird. Das Flachbandkabel kann zudem in Richtung des kleinen Querschnitts einen sehr geringen Biegeradius einnehmen. Damit kann es durch vorhandene Spalte bei geschlossenen Fahrzeugöffnungen (z. B. Gepäckraumklappe) geführt werden, da sich das Kabel an die Kontur im Bereich der Karosserieöffnung anpassen kann und die vorhandene Dichtung im Bereich der Karosserieöffnung üblicherweise eine Elastizität aufweist, die es gestattet, den geringen Kabelquerschnitt durchzulassen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugs werden durch die auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche angegeben.
Obwohl die Leiter im Flachbandkabel prinzipiell einen beliebigen (z. B. auch runden oder ovalen) Querschnitt aufweisen können, weist das Flachbandkabel in einer bevorzugten Ausführungsform nebeneinander angeordnete flache stromführende Leiter und vorzugsweise einen Signalleiter auf, die von einer elektrisch isolierenden Hülle umgeben sind.
Vorzugsweise weist das Flachbandkabel im Querschnitt betrachtet oberhalb und unterhalb der flachen stromführenden Leiter jeweils einen oberen und einen unteren flachen Schutzleiter auf, der jeweils ebenfalls von der elektrisch isolierenden Hülle umgeben ist.
Die flachen stromführenden Leiter und auch die Schutzleiter können beispielsweise durch ein dünnes Metallband, mehrere aufeinander liegende und relativ zueinander bewegbare Metallbänder oder ein bandartiges Geflecht dünner elektrisch leitende Drähte gebildet sein. Dieser erfindungsgemäße Aufbau des Ladekabels, das insbesondere zur Verwendung im erfindungsgemäßen Fahrzeug geeignet ist, besitzt den Vorteil, dass im Falle einer Beschädigung des Flachbandkabelabschnitts, beispielsweise aufgrund unsachgemäßer Handhabung, der Schutzleiter stets zwischen den stromführenden Leitern und der Karosserie bzw. der Karosserieklappe angeordnet ist, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem beschädigten Flachbandkabelabschnitt ein stromführender Leiter mit der Karosseriemasse in Kontakt gerät, deutlich herabgesetzt ist.
Die Kabelaufnahmevorrichtung kann einen Wickelmechanismus aufweisen, auf den das Flachbandkabel aufwickelbar ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn im Bereich einer das Flachbandkabel aufwickelnden Wickeltrommel ein Temperatursensor vorgesehen ist, der eine Abschaltung des Ladevorgangs oder eine Leistungsreduktion bewirkt, um eine unzulässige Erwärmung des Ladekabels zu verhindern.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Kabelaufnahmevorrichtung einen flaschenzugartigen Einzugsmechanismus aufweist, in dem das Flachbandkabel über zumindest eine von einem elastischen Element mit einer Zugkraft beaufschlagte Umlenkrolle geführt ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung eines solchen Einzugsmechanismus' besteht darin, dass die von einem elastischen Element mit einer Zugkraft beaufschlagte Umlenkrolle Teil einer beweglichen Umlenkrollenanordnung aus einer Mehrzahl von gemeinsam vom elastischen Element mit der Zugkraft beaufschlagten Umlenkrollen ist, wobei das Flachbandkabel über jede der Umlenkrollen der beweglichen Umlenkrollenanordnung geführt ist, und dass das Flachbandkabel zusätzlich zu der zumindest einen vom elastischen Element mit der Zugkraft beaufschlagten Umlenkrolle auch über zumindest eine feste Umlenkrolle geführt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die feste Umlenkrolle Teil einer stationären Umlenkrollenanordnung aus einer Mehrzahl von festen Umlenkrollen ist, wobei das Flachbandkabel über jede der festen Umlenkrollen der stationären Umlenkrollenanordnung geführt ist.
Dieser Einzugsmechanismus folgt dem Prinzip eines Flaschenzugs. Aufgrund des kleinen Biegeradius des Flachbandkabels kann dieser „Flaschenzug” sehr flach mit kleinen Rollen realisiert werden. Da die einzelnen in diesem Einzugsmechanismus aufgenommenen Kabelabschnitte nicht aneinander anliegen, sondern Zwischenräume zwischen einander bestimmen, ist eine Wärmeabführ, z. B. durch Luftkonvektion möglich. Somit ist unabhängig vom Grad, mit dem das Kabel ausgezogen ist, der maximale Stromfluss möglich.
Die Umlenkrollen ermöglichen eine klare Führung des Flachbandkabels von der Stelle an der das Kabel durch den Spalt zwischen der Karosserieöffnung und der Karosserieklappe nach außen geführt wird, bis zum Einzugsmechanismus.
Der Einzugsmechanismus kann beispielsweise an einer geeigneten Stelle im Gepäckraum angeordnet werden. Die definierte Kabelführung ermöglicht auch eine Einfassung des Kabels in einen Kabelschacht zum Schutz des Ladekabels. Dazu kann vorteilhafterweise das Fahrzeug im Bereich des inneren Randes der Karosserieöffnung mit einer Kabelführungseinrichtung versehen sein, durch die das Flachbandkabel von der Kabelaufnahmevorrichtung zum Rand der Karosserieöffnung führbar ist.
Vorzugsweise ist das Flachbandkabel vor der Kabelaufnahmevorrichtung durch eine Kabelreinigungseinrichtung geführt. Die dadurch mögliche Selbstreinigung des Ladekabels beim Einziehen in die Kabelaufnahmevorrichtung sorgt dafür, dass der im Fahrzeug befindliche Teil des Ladekabels sauber bleibt. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass immer nur so viel vom Ladekabel ausgezogen werden muss, wie tatsächlich benötigt wird. Es wird also immer nur ein kleiner oder gar kein Teil des Ladekabels außerhalb des Fahrzeugs auf dem Boden liegen. Da der Reinigungsmechanismus auch Wasser abstreifen kann, wird ein Einfrieren des in der Kabelaufnahmevorrichtung aufgenommenen Ladekabels verhindert.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine sehr komfortable Durchführung des An- und Absteckvorgangs des Ladekabels bei gleichzeitiger geschützter Unterbringung des Ladekabels im Gepäckraum möglich. Das Kabel muss nicht erst per Hand aufgerollt und an einem von der Ladeklappe getrennten Platz im Fahrzeug untergebracht werden.
Der auf die Kabelaufnahmevorrichtung gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch die Kabelaufnahmevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Die Vorteile dieser Kabelaufnahmevorrichtung entsprechen den bereits beschriebenen Vorteilen der in das Fahrzeug eingebauten Kabelaufnahmevorrichtung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Kabelaufnahmevorrichtung sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:
1 eine schräge Heckansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
2A einen schematischen Querschnitt durch den unteren Rand einer Kofferraumöffnung bei geöffneter Kofferraumklappe;
2B einen schematischen Querschnitt durch den unteren Rand einer Kofferraumöffnung bei geschlossener Kofferraumklappe;
3 eine schematische Darstellung eines Flachbandkabelabschnitts in einem erfindungsgemäßen Ladekabel;
4 eine schematische Prinzipdarstellung eines Kabelzugs einer erfindungsgemäßen Kabelaufnahmevorrichtung;
5 eine schematische Prinzipdarstellung einer Wickeltrommel einer erfindungsgemäßen Kabelaufnahmevorrichtung nach einer anderen Ausführunfsform;
6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kabelaufnahmevorrichtung nach dem Flaschenzug-Prinzip in der Einsatzposition;
7 die Kabelaufnahmevorrichtung aus 6 in der Ruheposition;
8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform;
9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
10 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform;
11 eine Flachbandkabel-Umlenkeinrichturig;
12 eine schematische Draufsicht auf eine Kabelreinigungseinrichtung für ein Flachbandkabel in einer erfindungsgemäßen Kabelaufnahmevorrichtung und
13 eine schematische Seitenansicht auf eine Kabelreinigungseinrichtung für ein Flachbandkabel in einer erfindungsgemäßen Kabelaufnahmevorrichtung.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1, bei welchem das als Flachbandkabel 20 ausgestaltete Ladekabel 2 durch eine die Gepäckraumöffnung bildende Karosserieöffnung 10 hindurchgeführt ist. Das Ladekabel 2 ist in einer im Inneren der Karosserie, beispielsweise im Gepäckraum, angeordneten Kabelaufnahmevorrichtung 4 (6) vorgesehen. Im Durchführungsbereich zwischen der Gepäckraumöffnung 10 und einer die Gepäckraumklappe bildenden Karosserieklappe 12 ist das flache Ladekabel 2 bei geschlossener Gepäckraumklappe 12 im Karosseriespalt 18 zwischen dem oberen Rand der Gepäckraumöffnung 10 und dem unteren Rand der Gepäckraumklappe 12 positioniert, ohne dass das Ladekabel 2 gequetscht wird, wie anhand der 2A und 2B noch erläutert wird. Das Ladekabel 2 ist lediglich im Rahmen der Dichtungselastizität eingespannt.
Das Flachbandkabel 20 weist eine ebene Oberseite 20' und eine ebene Unterseite 20'' auf und ist zumindest bereichsweise mit einer weichen, elastischen Oberfläche versehen, um bei Kontakt mit der Karosserieoberfläche keine Kratzer zu hinterlassen.
2A und 2B zeigen einen Vertikalschnitt durch die Fahrzeugkarosserie im Bereich der Gepäckraumklappe 12. Das als Flachbandkabel 20 ausgebildete Ladekabel 2 wird über den karosseriefesten unteren Randabschnitt 14 der Gepäckraumöffnung 10 und die daran angebrachte Dichtung 16 gelegt, wie in 2A dargestellt ist. Die Gepäckraumklappe 12 wird dann geschlossen (2B), wobei das Flachbandkabel 20 zwischen dem unteren Rand der Gepäckraumklappe 12 und der Dichtung 16 aufgrund der Elastizität der Dichtung 16 sanft eingeklemmt wird. Die Dicke des als Flachbandkabel 20 ausgebildeten Ladekabels 2 ist dabei geringer als die Höhe des Karosseriespalts 18 zwischen dem unteren Rand 13 der Gepäckraumklappe 12 und der benachbarten oberen Kante 15 des karosseriefesten Randabschnitts 14 der Gepäckraumöffnung 10. Aufgrund dieser sehr flachen Ausgestaltung des Flachbandkabels 20 und seiner damit einhergehenden hohen Biegeflexibilität kann sich das Flachbandkabel 20 den Konturen des unteren Randes der Gepäckraumklappe 12 und des unteren Randabschnitts 14 der Gepäckraumöffnung 10 anpassen. Das Flachbandkabel 20 kann auf diese Weise durch den vorhandenen Karosseriespalt 18 zwischen dem unteren Rand 13 der Gepäckraumklappe 12 und der benachbarten oberen Kante 15 des karosseriefesten Randabschnitts 14 der Gepäckraumöffnung 10 hindurchgeführt werden ohne dass dabei das Flachbandkabel 20 gequetscht oder über einen erlaubten Biegeradius hinaus geknickt wird. Die Elastizität der Dichtung 16 ermöglicht die beschädigungsfreie Durchführung des Flachbandkabels 20 durch den Spalt 18 zwischen der Karosserieöffnung 10 und der Gepäckraumklappe 12.
3 zeigt einen Querschnitt durch das Flachbandkabel 20. Die elektrischen Leiter im Flachbandkabel 20 sind als flache, bandförmige Leiter ausgebildet. Beispielsweise können Sie von einem Drahtgeflecht gebildet sein. Ein erster stromführender Leiter 21 und ein zweiter stromführender Leiter 23 sind in einer mittleren Ebene nebeneinander angeordnet. Neben den stromführenden Leitern 21, 23 ist in der mittleren Ebene ein Signalleiter 25 angeordnet, der ebenfalls als flacher, bandförmiger Leiter gestaltet ist. Oberhalb der mittleren Ebene und somit oberhalb der stromführenden Leiter 21, 23 und des Signalleiters 25 ist ein oberer, flacher Schutzleiter 27A vorgesehen, der seitlich über die in der mittleren Ebene angeordneten stromführenden Leiter 21, 23 sowie den Signalleiter 25 hinaussteht. Unterhalb der mittleren Ebene und somit unterhalb der stromführenden Leiter 21, 23 und des Signalleiters 25 ist ein unterer, flacher Schutzleiter 27B vorgesehen, der ebenfalls seitlich über die in der mittleren Ebene angeordneten stromführenden Leiter 21, 23 sowie den Signalleiter 25 hinaussteht.
Die stromführenden Leiter 21, 23, der Signalleiter 25 sowie der obere Schutzleiter 27A und der untere Schutzleiter 27B sind von einer elektrisch isolierenden Hülle 29 umgeben. Die elektrisch isolierende Hülle 29 kann, wie in 3 schematisch dargestellt ist, die Leiter 21, 23, 25, 27A und 27B jeweils unmittelbar umhüllen; es kann aber auch jeder der Leiter 21, 23, 25, 27A, 27B zunächst von einer eigenen Isolierung umgeben und dann in die isolierende Hülle 29 eingebettet sein.
Die flache Ausgestaltung des Flachbandkabels 20 ermöglicht eine gute Biegsamkeit in einer Richtung und ergibt eine hohe Steifigkeit in der dazu orthogonalen Richtung. Aufgrund einer Schutzleiterüberwachung und einer Abschaltung im Fehlerfall, kann die Isolationsanforderung auf eine einfache Isolierung mittels der elektrisch isolierenden Hülle 29 reduziert werden. Dies ist ein wesentlicher Beitrag zur flachen, flexiblen und gut biegbaren Gestaltung des Kabels. Möglich ist dieser Aufbau durch das Vorsehen eines im Ladekabel oder in einer Ladestation vorhandenen FI-Schutzschalters, der bei einem Kabelbruch oder einer Kabelbeschädigung, wenn einer der Schutzleiter freigelegt ist und mit der Fahrzeugkarosserie oder mit einem stromführenden Leiter in Kontakt gerät, den Stromfluss unterbricht.
In „vertikaler Richtung” des Flachbandkabels 20, das heißt in Richtung der kürzeren Querschnittsausdehnung, ergeben sich dabei aufgrund einer nicht erforderlichen doppelten Isolierung sehr kleine Abmessungen. Die Leiterquerschnitte sind so ausgelegt, dass typische Ladeleistungen für PHEV-Fahrzeuge möglich sind. Zur weiteren Steigerung der Flexibilität können die Leiter geschichtet werden. Statt aus einer Metallschicht mit 0,1 mm oder 0,05 mm Dicke können mehrere Schichten mit z. B. 0,01 mm Dicke verwendet werden.
Ein weiterer Teil der Erfindung besteht aus einem in der Kabelaufnahmevorrichtung 4 vorgesehenen Kabeleinzugsmechanismus 40. Hier wird ebenfalls der flache Kabelquerschnitt bzw. der geringe Biegeradius ausgenutzt.
4 zeigt das einem solchen Kabeleinzugsmechanismus 40 zugrunde liegende Prinzip eines Flaschenzugs. Der Kabeleinzugsmechanismus 40 weist eine bewegliche Umlenkrollenanordnung 42 und eine stationäre Umlenkrollenanordnung 44 auf. Die stationäre Umlenkrollenanordnung 44 ist mit der Fahrzeugkarosserie mittelbar oder unmittelbar verbunden. Die bewegliche Umlenkrollenanordnung 42 ist über eine ein elastisches Element 46 bildende Zugfeder ebenfalls mittelbar mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, aber linear verfahrbar. Auf diese Weise ist die bewegliche Umlenkrollenanordnung 42 relativ zur stationären Umlenkrollenanordnung 44 unter der Kraft des elastischen Elements 46 entlang einer Bewegungsgeraden G translatorisch bewegbar. Die bewegliche Umlenkrollenanordnung 42 ist dazu auf dem Fachmann bekannte Weise translatorisch geführt.
Die bewegliche Umlenkrollenanordnung 42 weist zum Beispiel drei Umlenkrollen 42', 42'', 42''' auf, deren Drehachsen auf der Translationsgeraden G liegen und die im Durchmesser von innen nach außen größer werden. Auch die stationäre Umlenkrollenanordnung 44 weist mehrere Umlenkrollen 44', 44'' auf, deren Drehachse jeweils ebenfalls auf der Translatorisgeraden G liegt und deren Durchmesser ebenfalls von innen nach außen größer wird. Das Flachbandkabel ist im Bereich der stationären Umlenkrollenanordnung 44 fixiert und wird mit einem Anschlussabschnitt 20A, der mit einem Verbindungselement 20B versehen ist, seitlich aus dem Kabeleinzugsmechanismus 40 herausgeführt. Das Flachbandkabel 20 ist, beginnend mit der innersten kleinsten Rolle 42' der beweglichen Umlenkrollenanordnung 42, wie bei einem Flaschenzug um die jeweiligen Rollen der stationären Umlenkrollenanordnung 44 und der beweglichen Umlenkrollenanordnung 42 geführt und läuft von der größten Umlenkrolle 42''' der beweglichen Umlenkrollenanordnung 42 in Richtung der Kabelaustrittsöffnung des Fahrzeugs, also im gezeigten Beispiel der 1 zur heckseitigen Karosserieöffnung 10. Dabei sind die einzelnen auf dem Kabeleinzugsmechanismus 40 liegenden Abschnitte des Flachkabels 20 voneinander beabstandet, so dass ein Luftraum dazwischen gebildet ist, durch welchen Wärme aus dem Kabel abgeführt werden kann.
Das Ladekabel kann folglich in Richtung des Pfeils Z mit einer gegen die Federkraft F des elastischen Elements 46 wirkenden Zugkraft aus dem Kabeleinzugsmechanismus 40 herausgezogen werden. In umgekehrter Richtung zieht die Federkraft F bei Nachlassen der Zugkraft das Ladekabel 2 wieder in den Einzugsmechanismus 40 hinein. Dies ist durch die beiden Doppelpfeile in 4 symbolisch dargestellt.
Wie in 4 gezeigt ist, können sehr platzsparende Einzugskonzepte realisiert werden, da sehr kleine Biegeradien möglich sind. Es werden keine Schleifkontakte benötigt, da das Kabel keine Torsionsbewegung durchführt. Gemäß 4 wird eine Feder zur Erzeugung der Einzugskraft verwendet. Alternativ kann auch ein elektrischer Stellantrieb als Zugantrieb vorgesehen sein. Bei Verwendung einer Feder ist eine (nicht gezeigte) Arretierung für das Ladekabel 2 vorgesehen. Damit wird eine permanente Zugspannung des Ladekabels 2 vermieden.
5 zeigt einen Kabelaufrollmechanismus 40', der anstelle des Kabeleinzugsmechanismus' 40 in der Kabelaufnahmevorrichtung 4 vorgesehen sein kann. Der einen Wickelmechanismus bildende Kabelaufrollmechanismus 40' ist mit einer äußeren Wickeltrommel 41 versehen, auf der der ausziehbare Kabelvorrat aufgerollt ist. Diese äußere Wickeltrommel 41 bestimmt den drehenden Teil des Kabelaufrollmechanismus' 40'. Eine innere, feststehende, als Hohlrohr ausgebildete Trommelachse 43 ist mittels einer Wickelfeder mit der äußeren Trommel 41 verbunden, wodurch die äußere Trommel 41 relativ zur inneren Trommelachse 43 gegen die Kraft der (nicht gezeigten) Wickelfeder verdrehbar ist. Die Federkraft F' der Wickelfeder ist durch den gekrümmten Pfeil in 5 symbolisch dargestellt. Der ausziehbare Kabelvorrat 200 des als Flachkabel 20 ausgebildeten Ladekabels 2 ist auf der äußeren Trommel 41 aufgerollt. Im Inneren der äußeren Trommel 41 ist eine Kabelreserve 210 des Flachbandkabels 20 vorgesehen, die auf die innere Trommelachse 43 aufgerollt ist und mit ihrem freien Ende in den auf der äußeren Trommel 41 aufgewickelten Teil 200 des Flachbandkabels 20 übergeht. Beim Herausziehen des Flachbandkabels aus dem Kabelaufrollmechanismus 40' in Richtung des Pfeils Z' gegen die Federkraft F' wird das Ladekabel 2 von der äußeren Trommel 41 abgewickelt und gleichzeitig auf die innere, feststehende Trommelachse 43 aufgerollt. Durch den Hohlraum 43' der feststehenden Trommelachse 43 ist das dortige freie Ende des Ladekabels 2 herausgeführt und wird über eine entsprechende Verbindungseinrichtung an einen im Fahrzeug vorgesehenen Kabelbaum angeschlossen.
Der Kabeleinzugsmechanismus kann, insbesondere beim Prinzip Wickelfeder (5), mit einem Temperatursensor versehen sein, der eine Abschaltung des Ladens oder eine Leistungsreduktion bewirkt, um eine weitere Erwärmung des Ladekabels 2 zu verhindern.
6 und 7 zeigen den Kabeleinzugsmechanismus 40 der 4 als Bestandteil einer in einem Unterboden des Gepäckraumabteils des Fahrzeugs 1 eingebauten Kabelaufnahmevorrichtung 4. Das elastische Element 46 ist hier als Zugfeder 46' ausgebildet, welche parallel entlang des sich von der beweglichen Umlenkrollenanordnung 42 zur stationären Umlenkrollenanordnung 44 erstreckenden Teils des Flachbandkabels 20 angeordnet ist. Die Zugfeder 46' ist dazu über einen Seilzug 46'', der über zwei Umlenkrollen 47, 47' geführt ist, mit der beweglichen Umlenkrollenanordnung 42 und mit ihrem anderen Ende karosseriefest verbunden.
Das als Flachbandkabel 20 ausgebildete Ladekabel 2 ist in Richtung des Fahrzeughecks aus der Kabelaufnahmevorrichtung 4 unter dem Gepäckraumboden 17 geführt und tritt dort nach oben durch den Gepäckraumboden 17 hindurch in eine Kabelführungseinrichtung 5 ein. Die Kabelführungseinrichtung 5 weist einen das Flachkabel 20 umgebenden Schacht 50 auf, in welchem eine untere Umlenkrolle 52 und eine obere Umlenkrolle 54 für das Flachkabel 20 vorgesehen sind, um die das Flachkabel 20 herumgelegt ist. Die Kabelführungseinrichtung 5 erstreckt sich in der in 6 dargestellten Bereitschaftsposition vom Gepäckraumboden 17 bis zum oberen Rand 11 der Gepäckraumöffnung 10. Etwas oberhalb des oberen Randes 11 der Gepäckraumöffnung 10 tritt das Flachbandkabel 20 aus der Kabelführungseinrichtung 5 aus und wird, wie in 2B dargestellt ist, zwischen der Gepäckraumöffnung 10 und der geschlossenen Gepäckraumklappe 12 durch den Karosseriespalt 18 nach außen geführt.
Ist der Ladevorgang abgeschlossen und das Ladekabel 2 wieder in der Kabelaufnahmevorrichtung 4 aufgenommen, so wird die Kabelführungseinrichtung 5 um die Achse der unteren Umlenkrolle 52 nach innen (in Fahrtrichtung nach vorne) um 90° verschwenkt und kommt auf dem Gepäckraumboden 17 zu liegen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Kabelführungseinrichtung 5 so auszugestalten, dass sie in ihrer (in 7 gezeigten) Ruheposition unter dem Gepäckraumboden 17 zu liegen kommt. Das mit einer Verbindungseinrichtung, beispielsweise einem Stromstecker 20C, versehene freie Ende des Ladekabels 2 kann dabei in einer Haltevorrichtung 20D für die Verbindungseinrichtung 20C fixiert werden.
Zur sauberen Führung des Ladekabels 2 an der Stelle der Durchführung durch die Karosserieöffnung 10 wird mit der Kabelführungseinrichtung 5 ein Führungsmechanismus vorgeschlagen, der ein schräges Knicken des Ladekabels 2 beim Schließen der Karosserieklappe 12 verhindert. Diese Kabelführungseinrichtung kann klappbar sein, um in beiden Fällen, bei geschlossener Klappe mit und ohne nach außen geführtem Ladekabel (Kabel ist vollständig im Gepäckraum) ein Knicken des Ladekabels 2 zu verhindern
8 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1, das im Fahrzeugheck mit einer Kabelaufnahmevorrichtung 4 ausgestattet ist. In dem in 8 gezeigten Ruhezustand ist das Ladekabel 2 im Fahrzeug verstaut und das freie Ende des Ladekabels 2 mit der daran angebrachten Verbindungseinrichtung 20C in der dafür vorgesehenen Halterung 20D fixiert. In dem hier gezeigten Beispiel ist das Ladekabel 2 mit einer In-cable-box 6 ausgestattet, in der eine Ladeelektronik vorgesehen ist, so dass das Ladekabel 2 direkt mit einer stationären Stromversorgung verbunden werden kann. Die In-cable-box 6 ist ebenfalls in einer dafür vorgesehenen Halterung auf dem oder unter dem Gepäckraumboden 17 arretiert.
9 zeigt das Fahrzeug 1 aus 8 im Ladezustand, bei welchem die Verbindungseinrichtung 20C des Ladekabels 2 mit einer entsprechenden Gegen-Verbindungseinrichtung 7 einer stationären Stromversorgung verbunden ist. In 9 ist zu erkennen, dass die In-cable-box 6 mit der darin enthaltenen Ladeelektronik im Ladekabel 2 vorgesehen ist. In diesem Fall muss der Abschnitt 2A des Ladekabels 2 zwischen der In-cable-box 6 und der Verbindungseinrichtung 20C nicht als Flachbandkabel ausgestaltet sein, sondern kann auch als herkömmliches Kabel mit rundem Kabelquerschnitt ausgebildet sein. Der von der In-cable-box 6 in das Fahrzeug hinein führende restliche Teil des Ladekabels 2 ist jedoch, wie beschrieben, als Flachbandkabel 20 ausgebildet.
10 zeigt ebenfalls ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1, das wie in 9 im Ladezustand dargestellt ist. Dort ist die Ladeelektronik jedoch nicht in einer im Ladekabel 2 vorgesehenen In-cable-box 6 untergebracht, sondern in einem am Verbindungselement 20C unmittelbar angebrachten Verbindungselementengehäuse 20E, so dass in der Variante der 10 keine In-cable-box erforderlich ist. Das Ladekabel 2 ist in dieser Variante durchgängig als Flachbandkabel 20 ausgebildet.
11 zeigt schematisch, wie das Flachbandkabel 20 mittels einer bezüglich der Längserstreckungsrichtung des Flachbandkabels 20 geneigten Umlenkrolle U in seinem Verlauf umgelenkt werden kann. Auf diese Weise kann das Flachbandkabel 20 um eine definierte Achse U' der Umlenkrolle in einem Winkel bis etwa 180° umgelenkt werden. Wird das Flachbandkabel 20 auf diese Weise über mehrere Umlenkrollen geführt, so sind beliebige Verlaufspfade für das Flachbandkabel 20 realisierbar. Es ist aufgrund des flachen Querschnitts eine Kabelführung mit Umlenkrollen zwischen der Karosserieöffnung 10 und dem Kabeleinzugsmechanismus 40 möglich. Da das Ladekabel 2 über Umlenkrollen geführt werden kann, ist ein fast beliebiger Pfad des Ladekabels 2 möglich. Zum Schutz kann dieser mit einem Schacht umgeben werden.
Die 12 und 13 zeigen eine Kabelreinigungseinrichtung 8 für das Flachbandkabel 20. Das Flachbandkabel 20 führt in der Darstellung der 12 links zur Kabelaufnahmevorrichtung 4 und rechts zur Karosserieöffnung 10. Dementsprechend bezeichnet der Pfeil A die Auszugsrichtung und der Pfeil E die Einzugsrichtung des Flachbandkabels 20. Auf der zur Karosserieöffnung 10 weisenden hinteren Kabelaustrittsseite 80 der Kabelreinigungseinrichtung 8 ist eine erste Abstreiflippe 81 auf der Oberseite 20' des Flachbandkabels 20 und eine zweite Abstreiflippe 82 auf der Unterseite 20'' des Flachbandkabels 20 angeordnet. Mit den Abstreiflippen, die beispielsweise aus einem die Oberfläche des Flachbandkabels nicht beschädigenden Kunststoffmaterial bestehen, werden beim Einziehen des Flachbandkabels 20 in Richtung E am Flachbandkabel 20 anhaftende grobe Schmutzpartikel entfernt.
In Einzugsrichtung hinter den Abstreiflippen 81, 82 ist auf der Oberseite 20' des Flachbandkabels 20 und auf der Unterseite 20'' des Flachbandkabels 20 jeweils eine Bürste, nämlich eine obere Bürste 83 und eine untere Bürste 84, vorgesehen, die das Flachbandkabel 20 von noch anhaftenden feineren Verschmutzungen säubern. Das Flachbandkabel 20 wird danach durch zwei Führungsrollen 85, 86 geführt, um dann auf der zur Kabelaufnahmevorrichtung 4 weisenden vorderen Kabelaustrittsseite 88 des Gehäuses 87 der Kabelreinigungseinrichtung 8 wieder auszutreten.
In 13 ist eine Seitenansicht der Kabelreinigungseinrichtung 8 gezeigt, wobei deutlich wird, dass das Flachbandkabel 20 vertikal durch die Kabelreinigungseinrichtung 8 geleitet wird, damit Schmutzpartikel S durch die Schwerkraft auf ein Schmutzsammeltablett 89 der Kabelreinigungseinrichtung 8 fallen können. Um zu vermeiden, dass Staub, Verschmutzung und Feuchtigkeit in den Kabeleinzugsmechanismus eindringt, kann so z. B. an der Führung des Ladekabels 2, ein Abstreifmechanismus einer Kabelreinigungseinrichtung 8 angebracht sein, der beim Zurückführen des Ladekabels 2 Schmutzrückstände abstreift. Die Schmutzrückstände kommen dann in einem Bereich zu liegen, in dem sie bei einem Reinigungsvorgang des Fahrzeugs einfach entfernt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011051052 A1 [0005]
WO 2009/091745 A2 [0006]
DE 102009046327 A1 [0007]
DE 102011121303 A1 [0009]
DE 102009057659 A1 [0010]

Claims

Fahrzeug mit einer mittels eines Ladekabels und einer externen Stromversorgung wieder aufladbaren Speichereinrichtung für elektrische Energie und mit einer Karosserie, die zumindest eine von einer Karosserieklappe (12) verschließbare Karosserieöffnung (10) aufweist, wobei ein Ladekabel (2), das mit der Speichereinrichtung elektrisch leitend verbunden ist, auf einer im Inneren der Karosserie vorgesehenen Kabelaufnahmevorrichtung (4, 4') im Ruhezustand aufgenommen ist und für den Gebrauch aus der Karosserieöffnung (10) herausziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Ladekabel (2) zumindest in dem Bereich als flexibles Flachbandkabel (20) ausgebildet ist, der von der Kabelaufnahmevorrichtung (4, 4') aufnehmbar ist, und – dass das Flachbandkabel (20) zwischen einem Rand (11) der Karosserieöffnung (10) und der Karosserieklappe (12) hindurchführbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachbandkabel eine ebene Oberseite (20') und eine ebene Unterseite (20'') aufweist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachbandkabel (20) nebeneinander angeordnete flache stromführende Leiter (21, 23) und vorzugsweise einen Signalleiter (25) aufweist, die von einer elektrisch isolierenden Hülle (29) umgeben sind.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachbandkabel (20) im Querschnitt betrachtet oberhalb und unterhalb der flachen stromführenden Leiter (21, 23) jeweils einen oberen und einen unteren flachen Schutzleiter (27A, 27B) aufweist, der jeweils ebenfalls von der elektrisch isolierenden Hülle (29) umgeben ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelaufnahmevorrichtung (4') einen Wickelmechanismus (40') aufweist, auf den das Flachbandkabel (20) aufwickelbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelaufnahmevorrichtung (4) einen flaschenzugartigen Kabeleinzugsmechanismus (40) aufweist, in dem das Flachbandkabel (20) über zumindest eine von einem elastischen Element (46) mit einer Zugkraft beaufschlagte Umlenkrolle geführt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von einem elastischen Element (46) mit einer Zugkraft beaufschlagte Umlenkrolle Teil einer beweglichen Umlenkrollenanordnung (42) aus einer Mehrzahl von gemeinsam vom elastischen Element (46) mit der Zugkraft beaufschlagten, beweglichen Umlenkrollen (42', 42'', 42''') ist, wobei das Flachbandkabel (20) über jede der Umlenkrollen (42', 42'', 42''') der beweglichen Umlenkrollenanordnung (42) geführt ist, und dass das Flachbandkabel (20) zusätzlich zu der zumindest einen vom elastischen Element (46) mit der Zugkraft beaufschlagten, beweglichen Umlenkrolle auch über zumindest eine stationäre Umlenkrolle geführt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Umlenkrolle Teil einer stationären Umlenkrollenanordnung (44) aus einer Mehrzahl von stationären Umlenkrollen (44', 44'') ist, wobei das Flachbandkabel (20) über jede der stationären Umlenkrollen (44', 44'') der stationären Umlenkrollenanordnung (44) geführt ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (46) von einer Zugfeder (46') gebildet ist die, vorzugsweise parallel, entlang des sich von der zumindest einen stationären Umlenkrolle (44', 44'') zu der zumindest einen mit der Zugkraft beaufschlagten, beweglichen Umlenkrolle (42', 42'', 42''') erstreckenden Teils des Flachbandkabels (20) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug im Bereich des inneren Randes (11) der Karosserieöffnung (10) mit einer Kabelführungseinrichtung (5) versehen ist, durch die das Flachbandkabel (20) von der Kabelaufnahmevorrichtung (4, 4') zum Rand (11) der Karosserieöffnung (10) führbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführungseinrichtung (5) zwischen einer Bereitschaftsposition und einer Ruheposition verschwenkbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachbandkabel (20) vor der Kabelaufnahmevorrichtung (4, 4') durch eine Kabelreinigungseinrichtung (8) geführt Ist.
Kabelaufnahmevorrichtung mit einem Ladekabel (2) für ein Fahrzeug (1) mit einer externen Stromversorgung und einer wieder aufladbaren Speichereinrichtung für elektrische Energie, insbesondere für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kabelaufnahmevorrichtung (4) einen Kabeleinzugsmechanismus (40) aufweist, in dem das Ladekabel (2) über zumindest eine von einem elastischen Element (46) mit einer Zugkraft beaufschlagte, bewegliche Umlenkrolle und über zumindest eine stationäre Umlenkrolle geführt ist. dadurch gekennzeichnet, – dass das Ladekabel (2) zumindest in dem von der Kabelaufnahmevorrichtung (4) aufgenommenen Teil des Ladekabels (2) als Flachbandkabel (20) ausgeführt ist; – dass die vom elastischen Element (46) mit einer Zugkraft beaufschlagte, bewegliche Umlenkrolle Teil einer beweglichen Umlenkrollenanordnung (42) aus einer Mehrzahl von gemeinsam vom elastischen Element (46) mit der Zugkraft beaufschlagten Umlenkrollen (42', 42'', 42''') ist, wobei das Flachbandkabel (20) über jede der Umlenkrollen (42', 42'', 42''') der beweglichen Umlenkrollenanordnung (42) geführt ist, und – dass die stationäre Umlenkrolle Teil einer stationären Umlenkrollenanordnung (44) aus einer Mehrzahl von stationären Umlenkrollen (44', 44'') ist, wobei das Flachbandkabel (20) über jede der festen Umlenkrollen (44', 44'') der stationären Umlenkrollenanordnung (44) geführt ist.
Kabelaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (46) von einer Zugfeder (46') gebildet ist, die, vorzugsweise parallel, entlang des sich von der zumindest einen festen Umlenkrolle zu der zumindest einen mit der Zugkraft beaufschlagten Umlenkrolle erstreckenden Teils des Flachbandkabels (20) angeordnet ist.
Kabelaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kabeleintrittsbereich der Kabelaufnahmevorrichtung (4) eine Kabelreinigungseinrichtung (8) vorgesehen ist, durch die das Flachbandkabel (20) geführt ist.