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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestation zur Übertragung bzw. Abgabe elektrischer Energie an einen Energieempfänger. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Ladestation zum Aufladen einer Autobatterie eines Elektrofahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind Ladestationen zum Übertragen von elektrischer Energie an ein elektroangetriebenes Fahrzeug bekannt. Diese Ladestationen umfassen jeweils einen Ladestecker, der mit der Ladestation über ein Versorgungskabel elektrisch verbunden ist. Dieser Ladestecker lässt sich in eine dafür vorgesehene fahrzeugseitige Verbindungsvorrichtung, die üblicherweise als Buchse oder als Inlet bezeichnet wird, einführen, sodass eine elektrische Verbindung der aufzuladenden Autobatterie mittels des Inlets und des Ladesteckers mit der Ladestation realisiert wird. In dem Ladestecker sind üblicherweise mehrere Kontakte bzw. Elektrokontakte, die auch als Elektroanschlusskörper bezeichnet werden können, in Form von Anschlussbuchsen vorgesehen, in die fahrzeugseitig im Inlet bereitgestellte Kontaktstifte einführbar sind.
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Aufgrund eines durch den Elektroanschlusskörper fließenden Ladestroms heizt sich der Elektroanschlusskörper unweigerlich aufgrund von ohmschen Stromwärmeverlusten auf. Das Aufheizen sowohl des Elektroanschlusskörpers als auch der Kontaktstifte des Inlets sind jedoch auf eine vorgegebene Grenztemperaturerhöhung limitiert. So ist beispielsweise gemäß der Norm IEC 62196-3 die Grenztemperaturerhöhung auf 50K limitiert. Dies wiederum führt bei größtenteils genormten Steckverbindergeometrien zu einem maximalen Ladestrom von bis zu 200 A Dauerlast. Der Leitungsquerschnitt der Elektroanschlusskörper lässt sich nicht beliebig vergrößern, da die Steckverbindergeometrien genormt sind und darüber hinaus für die Elektroanschlusskörper eine möglichst geringe Menge an leitfähigem Material, üblicherweise Kupfer, verwendet werden soll.
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Die fahrzeugseitige Verbindungsvorrichtung hat nach einem Ladezyklus üblicherweise genügend Zeit, um wieder auf die Umgebungstemperatur abzukühlen, sodass ein erneuter Ladezyklus stets bei Umgebungstemperatur initiiert wird.
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Die Temperatursituation des Ladesteckers ist gänzlich anders, da sich nach dem Beenden eines Ladezyklus für ein erstes Fahrzeug unmittelbar ein weiterer Ladezyklus zum Aufladen eines zweiten Fahrzeuges anschließen kann. Da die Ladestecker aufgrund ihrer Bauform eine erhebliche Wärmekapazität aufweisen, wird eine Gleichgewichtstemperatur erst nach einer größeren Zeitspanne, die selbstverständlich von dem Ladestrom abhängig ist, erreicht. Diese Zeitspanne zum Erreichen der Gleichgewichtstemperatur kann mitunter erheblich länger sein als die Dauer des eigentlichen Ladezyklus. Folglich führen in kurzen zeitlichen Abständen aufeinanderfolgende Ladevorgänge zu erheblichen thermischen Belastungen des Ladesteckers und insbesondere der in dem Ladestecker zur Übertragung des Ladestroms angeordneten Elektrokontakte.
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In der
DE 10 2010 050 562 B3 ist eine Ladestation zum Laden eines mit elektrischer Energie antreibbaren Fahrzeugs beschrieben, wobei die Ladestation ein Kühlaggregat umfasst, das mittels zumindest eines Kühlschlauchs mit dem Ladestecker gekoppelt ist. In dem Ladestecker sind spiralförmige Kühlkanäle gebildet, die mit dem Kühlschlauch fluidverbunden sind.
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Die
DE 10 2011 109 414 A1 beschreibt eine Ladekabelvorrichtung zum Übertragen elektrischer Energie an einen Energieempfänger. Die Ladekabelvorrichtung weist einen Ladestecker auf, der mittels eines spiralförmigen Ladekabels mit einer Energiequelle verbunden ist. In einer Parkposition des Ladesteckers ist dieser in einer Aufnahme der Ladekabelvorrichtung eingeführt und das Ladekabel ist in einem Aufnahmebehälter der Ladekabelvorrichtung aufgenommen. Der Aufnahmebehälter ist mittels einer separaten Kühleinrichtung aktiv kühlbar.
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Die
DE 20 2013 105 353 U1 beschreibt eine Ladestation, welche mittels einer Internetverbindung mit dem Internet verbindbar ist. In dem Gehäuse der Ladestation sind eine Bildschirmeinheit und ein Lautsprecher angeordnet, so dass personalisierte Daten von der Bildschirmeinheit und von den Lautsprechern wiedergegeben werden können. In dem Gehäuse der Ladestation ist ferner ein Temperierungsgerät vorgesehen, mittels dem das Gehäuse auf eine Solltemperatur regelbar ist.
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Die
JP 2013 -
099 024 A beschreibt eine Ladevorrichtung mit einem Ladestecker. Durch Verbinden des Ladesteckers mit einer fahrzeugseitigen Ladebuchse wird ein geschlossener Kühlkreislauf gebildet, so dass eine fahrzeugseitige Batterie mittels einem in einem Kühlfluidtank bevorratetem Kühlmedium kühlbar ist. Das Kühlfluid zirkuliert dabei in dem so gebildeten geschlossenen Kühlkreislauf.
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Die
WO 2012/051510 A2 beschreibt eine aktiv gekühlte elektrische Verbindungsvorrichtung, die zwei miteinander zusammenwirkende Elektroanschlusskörper umfasst, die mit elektrischen Leitern koppelbar sind, wobei in jedem der Elektroanschlusskörper ein Fluidkanal vorgesehen ist, durch den Kühlfluid durchgeleitet wird. Der so gebildete Kühlkreislauf ist dabei geschlossen ausgebildet.
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Ferner ist aus der
JP 2009-266418 A eine Kühlung mittels eines Gebläses bekannt.
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Aus der
US 2013/0069588 A1 ist zudem eine Schnellladestation bekannt.
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In der
GB 2489988 A ist der Einsatz eines Temperatursensors an einem Ladestecker beschrieben.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation zur Abgabe elektrischer Energie an einen Energieempfänger bereitzustellen, mittels der in kurzen zeitlichen Abständen Energieempfänger, insbesondere Batterien von elektrobetriebenen Fahrzeugen, aufladbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gemäß eine ersten Ausgestaltung durch eine Ladestation zur Übertragung elektrischer Energie an einen Energieempfänger gelöst, die einen Ladestecker zur Kopplung mit einer korrespondierenden Verbindungsvorrichtung des Energieempfängers und zur Übertragung elektrischer Energie aufweist, wobei der Ladestecker mit einem Versorgungskabel der Ladestation elektrisch gekoppelt ist. Die Ladestation weist ferner eine in der Ladestation angeordnete Halteeinrichtung zum Halten des Ladesteckers in einer Parkposition auf. Zudem weist die Ladestation eine Kühleinrichtung auf, mittels der der in der Parkposition befindliche Ladestecker kühlbar ist. Die Ladestation ist ferner durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
- - die Kühleinrichtung weist eine Gebläseeinrichtung zur Erzeugung eines Kühlfluidstroms auf, wobei der Kühlfluidstrom aus Umgebungsluft gebildet ist;
- - die Ladestation weist eine in der Ladestation angeordnete Halteeinrichtung zum Halten des Ladesteckers in einer Parkposition auf;
- - der in der Parkposition befindliche Ladestecker ist mittels des von der Kühleinrichtung erzeugten Kühlfluidstroms kühlbar;
- - die Ladestation weist ferner eine Kühlfluidstromführungseinrichtung mit einem der Kühleinrichtung gegenüberliegenden Einlass zum Aufnehmen eines von der Kühleinrichtung erzeugten Kühlfluidstromes und einem dem, in seiner Parkposition angeordneten, Ladestecker gegenüberliegenden Auslass zum Ausgeben des Kühlfluidstromes auf, wobei mittels der Kühlfluidstromführungseinrichtung der Kühlfluidstrom auf einen Bereich des Ladesteckers konzentriert wird;
- - der Ladestecker weist zumindest einen Elektroanschlusskörper zur Übertragung von elektrischer Energie von der Ladestation zu dem Energieempfänger auf;
- - der Ladestecker weist zumindest eine Kontaktkammer mit einer Zugangsöffnung auf, wobei der zumindest eine Elektroanschlusskörper in der zumindest einen Kontaktkammer angeordnet und über die Zugangsöffnung zugänglich ist;
- - in der Parkposition des Ladesteckers ist der Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung der Zugangsöffnung der zumindest einen Kontaktkammer gegenüberliegend angeordnet; und
- - in der Parkposition des Ladesteckers ist lediglich ein Teil einer freien Querschnittsfläche der Zugangsöffnung der zumindest einen Kontaktkammer von dem aus dem Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung austretenden Kühlfluid anströmbar.
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Durch Bereitstellen einer Kühleinrichtung in der Ladestation können somit der Ladestecker und insbesondere die in dem Ladestecker angeordneten Kontakte bzw. Elektrokontakte, die auch als Elektroanschlusskörper bezeichnet werden können, nach einem Ladezyklus stets abgekühlt werden, wenn der Ladestecker in dessen Parkposition überführt wird, sodass dadurch ein übermäßiger Temperaturanstieg des Ladesteckers und insbesondere der in dem Ladestecker angeordneten Elektroanschlusskörper bei aufeinanderfolgenden Ladezyklen vermieden wird. Dies wiederum hat zur Folge, dass in einer vorgegebenen Zeitspanne mittels der erfindungsgemäßen Ladestation mehr Energieempfänger, insbesondere mehr elektroangetriebene Fahrzeuge, wieder aufgeladen werden können, sodass zum Aufladen der Energieempfänger eine verminderte Anzahl von Ladestationen benötigt wird.
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Wie bereits oben erwähnt, ist die Ladestation insbesondere zur Aufladung von Elektrofahrzeugen mit elektrischer Energie ausgebildet, wobei in diesem Fall der Energieempfänger ein Akkumulator bzw. eine Fahrzeugbatterie des Elektrofahrzeugs ist. In diesem Fall ist die Verbindungsvorrichtung als fahrzeugseitige Buchse bzw. als fahrzeugseitiges Inlet ausgebildet. Üblicherweise sind in der fahrzeugseitigen Buchse Kontaktstifte angeordnet, auf die in dem Ladestecker angeordnete als Kontaktbuchsen ausgebildete Elektroanschlusskörper aufschiebbar sind.
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Die Ladestation kann mit einem Energiespeicher versehen und/oder verbunden und/oder mit einem elektrischen Versorgungsnetz elektrisch verbunden sein. Im letztgenannten Beispiel wird folglich dann elektrische Energie von dem elektrischen Versorgungsnetz in die Ladestation übertragen, von wo aus diese über das Versorgungskabel an den Ladestecker und von dort aus über die Verbindungseinrichtung an die Fahrzeugbatterie übertragen wird.
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Die Ladestation ist derart ausgebildet, dass der Laderstecker durch die Kühleinrichtung lediglich dann gekühlt wird, wenn der Ladestecker von der Halteeinrichtung in dessen Parkposition gehalten wird. Die Parkposition des Ladesteckers ist dabei die Position, in die der Ladestecker bei Nichtgebrauch abgelegt wird. Folglich kann die Parkposition auch als Ruheposition bezeichnet werden.
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Die Kühleinrichtung kann als Luftkühleinrichtung, als Druckluftkühleinrichtung, als Peltierkühlung oder im einfachsten Fall als Kühlkörper ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung als Aufnahmeeinrichtung ausgebildet, in die der Ladestecker in die Parkposition einführbar und/oder einrastbar ist. Dadurch ist eine genaue Positionierung in der Parkposition bzw. Parkstellung mit einer erhöhten Genauigkeit möglich. Die Aufnahmeeinrichtung weist dabei vorzugsweise einen Aufnahmeraum auf, in den der Ladestecker zumindest abschnittsweise einführbar ist.
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Weiter vorzugsweise weist die Ladestation ferner einen Temperatursensor auf, mittels dem eine Temperatur des Ladesteckers und/oder die Temperatur eines Bereichs des Ladesteckers ermittelbar ist. Dabei kann vorzugsweise die Temperaturermittlung durch den Temperatursensor berührungslos erfolgen. In diesem Fall ist der Temperatursensor vorzugsweise als Infrarot-Thermometer ausgebildet. Der Temperatursensor ist innerhalb der Halteeinrichtung angeordnet und dazu angepasst, die Temperatur des Ladesteckers und/oder von zumindest einem im Ladestecker angeordneten Elektroanschlusskörper im stromlosen Zustand, in welchem mittels des Ladesteckers kein Ladestrom übertragen wird, zu messen.
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Die mittels des Temperatursensors ermittelte Temperatur kann zur Steuerung der Kühleinrichtung herangezogen werden. Dadurch lässt sich eine Kühlleistung der Kühleinrichtung bedarfsgerecht regeln.
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Vorzugsweise ist mittels des Temperatursensors die Temperatur von zumindest einem Elektrokontakt / Elektroanschlusskörper innerhalb des Ladesteckers ermittelbar. Durch eine entsprechende Ausbildung der Ladestation können die thermisch am stärksten belasteten Bauteile, nämlich die Elektroanschlusskörper, überwacht werden, sodass der Betrieb der Ladestation, insbesondere die Steuerung der Kühlleistung der Kühleinrichtung, basierend auf der so ermittelten Temperatur geregelt werden kann.
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Vorzugsweise weist die Ladestation eine Steuerungseinrichtung auf, die zum Austausch von Daten mit dem Temperatursensor und/oder der Kühleinrichtung verbunden ist.
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Die Verbindung zwischen der Steuerungseinrichtung und dem Temperatursensor und/oder der Kühleinrichtung kann zweckmäßigerweise galvanisch realisiert sein. Jedoch ist auch eine Funkverbindung zwischen der Steuerungseinrichtung und dem Temperatursensor und/oder der Kühleinrichtung möglich. Mittels der Steuerungseinrichtung lässt sich der Temperatursensor auslesen und die Kühleinrichtung steuern bzw. regeln.
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Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet, dass diese die Kühleinrichtung aktiviert, wenn die von Temperatursensor ermittelte Temperatur größer als eine vorgegebene Grenztemperatur ist. Durch eine entsprechende Ausbildung der Ladestation wird verhindert, dass die Kühleinrichtung permanent den Ladestecker bzw. die Elektroanschlusskörper im Ladestecker kühlt, sodass ein Energieverbrauch der Ladestation vermindert werden kann.
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Vorzugsweise verwendet die Steuerungseinrichtung die von dem Temperatursensor und/oder der Kühleinrichtung erhaltenen Daten zur Regelung der Temperatur des Ladesteckers und/oder des Bereichs des Ladesteckers. Durch eine entsprechende Ausbildung der Ladestation lässt sich bedarfsorientiert die Temperatur des Ladesteckers oder eines Bereichs des Ladesteckers kühlen. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Gesamtenergieaufnahme der Ladestation reduziert wird.
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Die Regelung der Temperatur des Ladesteckers bzw. des Bereichs des Ladesteckers erfolgt dabei in Form eines Regelkreises. So kann beispielsweise die Kühlleistung in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur eingestellt werden. Insbesondere kann die Kühlleistung umso größer eingestellt werden, desto höher die durch den Temperatursensor ermittelte Temperatur ist.
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Die Kühleinrichtung ist zur Erzeugung eines Kühlfluidstroms ausgebildet. Als Kühlfluid kann zweckmäßigerweise Umgebungsluft verwendet werden. Diese Umgebungsluft kann vorzugsweise vorgekühlt werden. Jedoch ist es auch möglich, dass andere Fluide, insbesondere gasförmige Fluide verwendet werden. Beispielsweise könnte auch Stickstoff als Kühlfluid Verwendung finden.
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Entsprechend ausgebildete Ladestationen sind hinsichtlich ihres Aufbaus besonders einfach und daher wenig fehleranfällig. Ferner wird eine große Kühlleistung erreicht.
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Erfindungsgemäß weist die Kühleinrichtung eine Gebläseeinrichtung zur Erzeugung des Kühlfluidstroms auf. Eine entsprechende Ausbildung der Ladestation ist besonders einfach. Bevorzugterweise kann die Gebläseeinrichtung als Radiallüfter ausgebildet sein. Ein Radiallüfter weist einen vorteilhaften Wirkungsgrad auf, sodass mit einem kleinen Energieverbrauch ein großer Kühlfluidstrom erzeugbar ist.
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Erfindungsgemäß weist die Ladestation ferner eine Kühlfluidstromführungseinrichtung mit einem der Kühleinrichtung gegenüberliegenden Einlass zum Aufnehmen eines von der Kühleinrichtung erzeugten Kühlfluidstromes und einem dem Ladestecker gegenüberliegenden Auslass zum Ausgeben des Kühlfluidstromes auf, wobei mittels der Kühlfluidstromführungseinrichtung der Kühlfluidstrom auf einen Bereich des Ladesteckers konzentrierbar ist.
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Die Kühlfluidstromführungseinrichtung kann in Form eines Trichters ausgebildet sein. Ferner kann die Kühlfluidstromführungseinrichtung Leitbleche zum Leiten des Kühlfluidstroms aufweisen. Durch Bereitstellen der Kühlfluidstromführungseinrichtung kann der von der Kühlereinrichtung erzeugte Kühlfluidstrom konzentriert auf die zu kühlenden Bauteile übertragen werden, sodass bei der entsprechend ausgebildeten Ladestation der Ladestecker und insbesondere die in dem Ladestecker angeordneten Elektroleitkörper in einer verkürzten Zeit auf eine gewünschte Temperatur heruntergekühlt werden können.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist der Ladestecker zumindest einen Kontakt bzw. Elektrokontakt, der auch als Elektroanschlusskörper bezeichnet werden kann, zur Übertragung von elektrischer Energie von der Ladestation zu dem Energieempfänger auf. Weiterhin weist der Ladestecker zumindest eine Kontaktkammer mit einer Zugangsöffnung auf, wobei der Elektroanschlusskörper in der Kontaktkammer angeordnet und über die Zugangsöffnung zugänglich ist. In der Parkposition des Ladesteckers ist der Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung der Zugangsöffnung der Kontaktkammer gegenüberliegend angeordnet.
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Durch Anordnung des Elektroanschlusskörpers innerhalb der Kontaktkammer lässt sich der Elektroanschlusskörper verbessert abkühlen, da der gesamte Kühlfluidstrom so besser auf den Elektroanschlusskörper konzentriert werden kann.
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Vorzugsweise weist der Ladestecker eine der Anzahl der Elektroanschlusskörper entsprechende Anzahl von Kontaktkammern auf, wobei die jeweiligen Elektroanschlusskörper jeweils in einer Kontaktkammer angeordnet sind. Der/die Elektroanschlusskörper ist/sind selbstverständlich mit einem Ladekabel mit der Ladestation galvanisch verbunden.
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Die Kühlfluidstromführungseinrichtung bewirkt folglich, dass der von der Kühleinrichtung erzeugte Kühlfluidstrom auf die Zugangsöffnung der Kontaktkammer konzentriert wird, sodass im Wesentlichen der gesamte von der Kühleinrichtung erzeugte Kühlfluidstrom für die Kühlung des Elektroanschlusskörpers bzw. der Elektroanschlusskörper verwendet werden kann.
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In der Parkposition des Ladesteckers kann eine im Wesentlichen gesamte freie Querschnittsfläche der Zugangsöffnung der Kontaktkammer von dem aus dem Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung austretenden Kühlfluid angeströmt werden, was jedoch nicht Teil der Erfindung ist. Folglich ist der Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung der Zugangsöffnung der Kontaktkammer derart gegenüberliegend angeordnet, dass im Wesentlichen der gesamte aus dem Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung austretende Kühlfluidstrom in die Zugangsöffnung der Kontaktkammer einströmen kann. Der Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung fluchtet also mit der Zugangsöffnung der Kontaktkammer.
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In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird in der Parkposition des Ladesteckers lediglich ein Teil einer freien Querschnittsfläche der Zugangsöffnung der Kontaktkammer von dem aus dem Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung austretendem Kühlfluid angeströmt. Folglich ist der Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung der Zugangsöffnung der Kontaktkammer zwar gegenüberliegend angeordnet, jedoch ist die freie Querschnittsfläche der Zugangsöffnung der Kontaktkammer größer als eine freie Querschnittsfläche des Auslasses der Kühlfluidstromführungseinrichtung. Weiterhin können der Auslass der Kühlfluidstromführungseinrichtung und die Zugangsöffnung der Kontaktkammer einander zwar gegenüberliegend aber nicht fluchtend miteinander angeordnet sein.
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Vorzugsweise weist die Kühlfluidstromführungseinrichtung eine dem Auslass benachbarte und außenseitig angeordnete Fluidrückstromleitfläche zum Umleiten des aus der Kontaktkammer ausströmenden Kühlfluids auf. Durch eine entsprechende Ausbildung wird erreicht, dass das aus der Kontaktkammer ausströmende Kühlfluid nicht zurück in die Kühlfluidstromführungseinrichtung fließt, sodass eine verbesserte Kühlung des in der Kontaktkammer befindlichen Elektroanschlusskörpers erreicht wird.
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Weiter vorzugsweise weist die Kontaktkammer eine Fluidauslassöffnung auf. Diese Fluidauslassöffnung ist eine von der Zugangsöffnung separate Öffnung. Dadurch wird erreicht, dass in der Kontaktkammer kein Rückstau des in die Kontaktkammer einströmenden Kühlfluids entsteht. Insbesondere für den Fall, dass die im Wesentlichen gesamte freie Querschnittsfläche der Zugangsöffnung der Kontaktkammer von dem aus dem Auslass der der Kühlfluidstromführungseinrichtung austretenden Kühlfluid angeströmt wird, ist die Bereitstellung einer separaten Fluidauslassöffnung für die Kühlung des in der Kontaktkammer befindlichen Elektroanschlusskörpers vorteilhaft, da kein Rückstau des Kühlfluids in der Kontaktkammer vorliegt.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus dem erläuterten Ausführungsbeispiel. Dabei zeigen im Einzelnen:
- 1A: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ladestation;
- 1B: eine Querschnittsdarstellung der in 1A dargestellten Ladestation;
- 2A: einen Ladestecker der in den 1A und 1B dargestellten Ladesäule, wobei der Ladestecker in dessen Parkposition einer Kühleinrichtung gegenüberliegend angeordnet ist;
- 2B: die Ladestecker-Kühleinrichtung-Kombination aus 2A in perspektivische Darstellung;
- 3A: eine Querschnittsdarstellung einer als Radiallüfter ausgebildeten Kühleinrichtung mit einem an dieser angedockten Ladestecker;
- 3B: eine Vergrößerung des in 3A gestrichelt umkreisten Bereichs;
- 3C: den in 3A dargestellten Radiallüfter mit einem Teil einer Aufnahmeeinrichtung der Ladestation;
- 4A: eine Querschnittsdarstellung einer als Radiallüfter ausgebildeten Kühleinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zusammen mit einem an der Kühleinrichtung angedockten Ladestecker;
- 4B: eine Vergrößerung des in 4A gestrichelt umkreisten Bereichs; und
- 4C: eine Querschnittsdarstellung eines Radiallüfters gemäß einer weiteren Ausführungsform zusammen mit Teil einer Aufnahmeeinrichtung der Ladestation.
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In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile beziehungsweise gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, so dass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in andere Ausführungsformen verwendbar.
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In den 1A und 1B ist jeweils eine Ladestation 10 zu Übertragung elektrischer Energie an einen Energieempfänger dargestellt, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Ladestation 10 zur Aufladung von Elektrofahrzeugen ausgebildet ist. Die Ladestation 10 weist ein Gehäuse 11 auf, an dessen Frontseite eine Informationsanzeige 12 zur Darstellung von Betriebsparametern und mehrere Bedientasten 13 zum Bedienen der Ladestation 10 angeordnet sind. Die Ladestation 10 umfasst ferner einen Ladestecker 50, der in eine dafür vorgesehene Verbindungsvorrichtung eines Elektrofahrzeuges einführbar ist. Dabei handelt es sich bei der in den Figuren nicht dargestellten Verbindungsvorrichtung üblicherweise um eine Kontaktbuchse, die auch als Inlet bezeichnet wird. In der fahrzeugseitigen Kontaktbuchse sind als Kontaktstifte ausgebildete Elektroanschlusskörper angeordnet, auf die als Kontaktbuchsen 53 ausgebildete Elektroanschlusskörper 53 aufschiebbar bzw. aufstülpbar sind, wobei die Elektroanschlusskörper 53 Ladestecker 50 angeordnet sind. Die Elektronanschlusskörper 53 können auch als Elektrokontakte 53 oder einfach als Kontakte 53 bezeichnet werden.
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Aus den Figuren ist ersichtlich, dass der Laderstecker 50 mittels eines Versorgungskabels 60 elektrisch mit der Ladestation 10 gekoppelt ist. Die Elektroanschlusskörper 53 sind galvanisch mit in den Figuren nicht dargestellten Elektrokabeln verbunden, wobei die Elektrokabel zu einem Versorgungskabels 60 zusammengefasst sind. Somit lässt sich eine galvanische Verbindung zwischen einer Fahrzeugbatterie, die mit den fahrzeugseitigen Kontaktstiften galvanisch verbunden sind, und der Ladestation 10 erreichen.
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Aus den 1A und 1B ist ferner ersichtlich, dass die Ladestation 10 eine als Aufnahmeeinrichtung 14 ausgebildete Halteeinrichtung 14 zum Halten bzw. Aufnehmen des Ladesteckers 50 im Gehäuse 11 der Ladestation 10 aufweist. Bei Nichtgebrauch des Ladesteckers 50, d.h. wenn mittels der Ladestation 10 keine Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeuges aufgeladen werden soll, ist somit der Ladestecker 50 in die Aufnahmeeinrichtung 14 einführbar und vorzugsweise auch einrastbar, so dass sich der Ladestecker 50 in einer Parkposition befindet. Diese Parkposition des Ladesteckers 50 ist in den 1A und 1B dargestellt. Die Parkposition kann auch als Ruheposition (bei Nichtgebrauch des Ladesteckers 50) bezeichnet werden.
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Aus 1B ist ferner ersichtlich, dass die Ladestation 10 eine Kühleinrichtung 20 aufweist, mittels der der in der Parkposition befindliche Ladestecker 50 kühlbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kühleinrichtung 20 als Gebläseeinrichtung 20, im Genaueren als Radialgebläse 20, ausgebildet. Das Radialgebläse 20 umfasst ein um eine Drehachse drehbares Radialgebläserad 21, mittels dem ein Kühlfluidstrom erzeugbar ist. Bei dem Kühlfluidstrom handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Luftstrom.
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Zwischen dem Radialgebläse 20 und der Stirnseite des Ladesteckers 50 ist eine Kühlfluidstromführungseinrichtung 30 angeordnet. Bei der Kühlfluidstromführungseinrichtung 30 handelt es sich um eine Luftleiteinrichtung, mittels der ein von dem Radialgebläserad 20 erzeugte Luftstrom konzentrierbar ist. Die Kühlfluidstromführungseinrichtung 30 kann auch einfach als Fluidtleitrichter 30 bzw. als Luftleittrichter 30 bezeichnet werden. In den 2A und 2B ist die relative Anordnung des Ladesteckers 50 zur Kühleinrichtung 20 und zum Luftleittrichter 30 nochmals in Alleinstellung dargestellt, wobei in 2A die relative Positionierung des Ladesteckers 50 in dessen Parkposition in seitlicher Ansicht und in 2B hingegen in räumlicher Ansicht dargestellt ist.
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In den 3A bis 3C ist die relative Positionierung des Ladesteckers hin zum Luftleittrichter 30 und zur Kühleinrichtung 20 nochmals separat dargestellt. Der Luftleittrichter 30 weist eine dem Radiallüfter 20, im Genaueren dem Radialgebläserad 21 gegenüberliegenden Einlass 31 zum Aufnehmen eines von dem Radialgebläserad 21 erzeugten Luftstromes auf. Ferner weist der Luftleittrichter 30 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Auslässe 32 zum Ausgeben des konzentrierten Luftstroms auf.
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Der Ladestecker 50 weist mehrere Elektroanschlusskörper 53 zu Übertragung von elektrischer Energie von der Ladestation 10 zu einem Energieempfänger, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie auf. Die Elektroanschlusskörper 53 werden auch als Elektrokontakte 53 bezeichnet. Diese Elektroanschlusskörper 53 sind in dafür vorgesehene Kontaktkammern 54 angeordnet die einen zylinderförmigen Hohlraum aufweisen, in dem die üblicherweise als Kontaktbuchsen ausgebildeten Elektroanschlusskörper 53 angeordnet sind. Wie insbesondere aus den 3A und 3B ersichtlich ist, weisen die Kontaktkammern 54 jeweils eine Zugangsöffnung 55 auf, so dass die in den Kontaktkammern 54 angeordneten Elektroanschlusskörper 53 über die Zugangsöffnungen 55 zugänglich sind. In der in den Figuren dargestellten Parkposition des Ladesteckers 50 sind die Auslässe 32 des Luftleittrichters 30 den jeweiligen Zugangsöffnungen 55 der Kontaktkammern 54 gegenüberliegend angeordnet.
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Insbesondere aus 3B ist ersichtlich, dass die Auslässe 32 des Luftleittrichters 30 fluchtend mit den jeweiligen Zugangsöffnungen 55 der Kontaktkammern 54 ausgerichtet sind. Die Auslässe 32 des Luftleittrichters 30 sind also den Zugangsöffnungen 55 der Kontaktkammern 54 derart gegenüberliegend angeordnet, dass im Wesentlichen der gesamte aus den Auslässen 32 austretende Luftstrom durch die Zugangsöffnungen 55 in die Kontaktkammern 54 strömen kann. Folglich wird die im Wesentlichen gesamte freie Querschnittsfläche der Zugangsöffnungen 55 der Kontaktkammern 54 von dem aus den Auslässen 32 des Luftleittrichters 30 austretenden Kühlfluid angeströmt. Damit der in die Kontaktkammern 54 eingeblasene Luftstrom aus diesen wieder Im Wesentlichen ungehindert austreten kann, sind in den jeweiligen Kontaktkammern 54 sich jeweils von den Kontaktkammern 54 radial wegerstreckende Fluidauslassöffnungen 56 in Form von Luftauslassöffnungen 56 angeordnet.
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Ferner ist aus 3B ersichtlich, dass an der der Zugangsöffnung 55 gegenüberliegenden Spitze des Luftleittrichters 30 ein Temperatursensor 40 angeordnet ist. Dabei handelt es sich bei dem Temperatursensor 40 vorzugsweise um einen Infrarot-Thermometer 40. Mittels des Temperatursensors 40 ist eine Temperatur eines sich in der Kontaktkammer 54 befindlichen Elektroanschlusskörpers 53 ermittelbar. Die so ermittelte Temperatur kann an eine in den Figuren nicht dargestellte Steuerungseinrichtung übertragen werden, wobei die Steuerungseinrichtung ferner mit der Kühleinrichtung 20 zum Austausch von Daten gekoppelt ist. Die Steuerungseinrichtung kann dann derart ausgebildet sein, dass diese die Kühleinrichtung 20 aktiviert, wenn die von dem Temperatursensor 40 ermittelte Temperatur größer als eine vorgegebene Grenztemperatur ist. Ferner kann die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass die von dem Temperatursensor 40 und von der Kühleinrichtung 20 übertragenen Daten zur Regelung der Temperatur des Elektroanschlusskörpers 53 oder eines anderen Bereichs des Ladesteckers 50 verwendet werden.
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In den 4A bis 4C ist eine abgewandelte Ausführungsform der Kühlfluidstromführungseinrichtung 30 dargestellt. Die in den 4A bis 4C dargestellte Ausführungsform ist größtenteils identisch mit der in den 3A bis 3C dargestellten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass die Auslässe 32 des Luftleittrichters 30 abgewandelt ausgebildet sind, und darüber hinaus der Luftleittrichter 30 eine Fluidrückstromleitfläche 33 aufweist. Die übrige Funktionalität ist jedoch identisch, sodass auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Die halbkreisförmigen Auslässe 32 des Luftleittrichters 30 sind den jeweiligen Zugangsöffnungen 55 der jeweiligen Kontaktkammern 54 zwar gegenüberliegend angeordnet, jedoch ist die freie Querschnittsfläche der Zugangsöffnungen 55 der Kontaktkammern 54 jeweils größer als eine freie Querschnittsfläche der jeweiligen Auslässe 32 des Luftleittrichters 30. Daher werden in der Parkposition des Ladesteckers 50 die jeweiligen freien Querschnittsflächen der Zugangsöffnungen 55 der Kontaktkammer 54 von dem aus den Auslässen 32 des Luftleittrichters 30 austretendem Luftstrom jeweils nur teilweise angeströmt.
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Aus 4B ist ferner ersichtlich, dass der Luftleittrichter 30 eine dem Auslass 32 benachbarte und außenseitige Fluidrückstromleitfläche 33 zum Umleiten des aus der Kontaktkammer 54 ausströmenden Luftstroms aufweist. Die Fluidrückstromleitfläche 33 ist eine Leitfläche zur Führung eines Rückstroms des Kühlfluids, bzw. des Luftstroms aus den Kontaktkammern 54 heraus. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Zugangsöffnung 55 einer Kontaktkammer 54 nicht gänzlich durch einen Auslass 32 angeströmt wird, sodass sich eine zirkulierende Kühlfluidströmung innerhalb der Kontaktkammer 54 ausbilden kann, wobei ein Rückstrom des Kühlfluids aus der Kontaktkammer 54 durch die Zugangsöffnung 55 mittels der Fluidrückstromleitfläche 33 weg geleitet werden kann, sodass ein Rückstau des Kühlfluids vermindert wird. Bei einer entsprechenden Ausbildung müssen in der Kontaktkammer 54 nicht notwendigerweise Fluidauslassöffnungen 56 bereitgestellt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ladestation
- 11
- Gehäuse (der Ladestation)
- 12
- Informationsanzeige (der Ladestation)
- 13
- Bedientaste (der Ladestation)
- 14
- Halteeinrichtung/Aufnahmeeinrichtung (der Ladestation)
- 20
- Kühleinrichtung / Gebläseeinrichtung / Radialgebläse
- 21
- Radialgebläserad
- 30
- Kühlfluidstromführungseinrichtung / Fluidleittrichter / Luftleittrichter
- 31
- Einlass (der Kühlfluidstromführungseinrichtung)
- 32
- Auslass (der Kühlfluidstromführungseinrichtung)
- 33
- Fluidrückstromleitfläche / Leitfläche für Rückstrom des Kühlfluids
- 40
- Temperatursensor / Infrarot-Thermometer
- 50
- Ladestecker
- 52
- Haltegriff (des Ladesteckers)
- 53
- Elektroanschlusskörper / Kontakt / Elektrokontakt (des Ladesteckers)
- 54
- Kontaktkammer (des Ladesteckers)
- 55
- Zugangsöffnung (der Kontaktkammer)
- 56
- Fluidauslassöffnung (der Kontaktkammer)
- 60
- Versorgungskabel
