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Die Erfindung betrifft eine Ladekabelanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Ladekabel und einen das Ladekabel aufnehmenden Kabelspeicher, aus dem und in den das Ladekabel bringbar ist, wobei das Ladekabel mit dem speicherseitigen Ende fest mit einem zugeordneten Drittgegenstand verbindbar ist, wobei der Kabelspeicher einen Aufnahmeraum aufweist, in den das Ladekabel über eine motorische Kabelfördereinrichtung mäanderförmig einbringbar ist, wobei eine Halteeinrichtung zur Aufnahme eines am freien Ende des Ladekabels angeordnete Ladesteckers vorgesehen ist, wobei das Ladekabel nach Entnahme des Ladesteckers aus der Halteeinrichtung aus dem Kabelspeicher förderbar ist.
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Eine solche Ladekabelanordnung kommt bei teil- oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen zum Einsatz und dient dazu, eine Energiespeichereinrichtung zu laden. Hierzu ist ein Ladekabel vorgesehen, das an einem Ende einen Ladestecker aufweist, der an eine entsprechende Ladebuchse einer Ladesäule zu stecken ist. Das andere Ende des Ladekabels ist in der Montagestellung fest mit einem zugeordneten Drittgegenstand, also beispielsweise der Energiespeichereinrichtung selbst oder einem Teil davon, verbunden.
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Da üblicherweise zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladeanschlussdose, in die der Ladestecker einzustecken ist, ein gewisser Abstand gegeben ist, weist das Ladekabel eine entsprechende Länge von zumeist mehreren Metern auf, was es erfordert, dass das Ladekabel, wenn es nicht benutzt wird, in einem Ladekabelspeicher aufgenommen ist. Hierfür kann das Kabel auf eine Kabeltrommel gewickelt werden, auf der es mit mehreren Wicklungen neben- und übereinander aufgewickelt wird. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus
DE 44 06 583 A1 bekannt. Dort ist ein zwangsgeführtes System mit einer Kabeltrommel beschrieben, welches komplett abgewickelt werden muss, um die Funktion zu gewährleisten. Ähnliche Anordnungen sind beispielsweise auch in
DE 82 13 269 U1 oder
DE 10 2009 016 895 A1 beschrieben.
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Nachteilig bei dem Aufwickeln auf eine Kabeltrommel ist es, dass es aufgrund der übereinander liegenden Kabelwindungen beim Laden mit hoher Ladeleistung zu einer übermäßigen Erwärmung seitens des Ladekabels kommt, wobei eine Wärmeabfuhr aufgrund der übereinander gewickelten Kabellagen, wenn das Kabel nicht gänzlich ausgezogen ist, nur in reduziertem Maße möglich ist.
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Alternativ zur Verwendung eines solchen Kabeltrommelsystems ist es bekannt, das Ladekabel als separates Teil zu konfigurieren und mit zwei Steckern auszurüsten, nämlich einem für die Ladesäule und einem zweiten für eine fahrzeugseitige Ladebuchse. Das zumeist im Kofferraum mitgeführte Kabel ist sodann vom Nutzer an beiden Buchsen einzustecken und nach dem Ladevorgang aufzuwickeln und platzsparend unterzubringen. Dies ist einerseits umständlich, andererseits muss fahrzeugseitig eine spezielle eigene Ladebuchse, die natürlich über eine Klappe zu verschließen ist, zur Verfügung gestellt werden, was Bauraum benötigt, gegebenenfalls Übergangswiderstände aufweist und mit höheren Kosten verbunden ist. Darüber hinaus wird das Kabel üblicherweise auch vollständig verlegt, ist also der Witterung ausgesetzt und kann verschmutzen.
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Eine Ladekabelanordnung der eingangs genannten Art ist aus
DE 10 2011 006 104 A1 bekannt. Dort wird das Ladekabel mäanderförmig ist einem Kabelspeicher abgelegt, ferner ist eine motorische Kabelfördereinrichtung umfassend drei Transportrollen, die reibschlüssig an dem Elektrokabel anliegen, sowie zwei elektrische Antriebe, mit denen die Transportrollen angetrieben werden, vorgesehen.
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Aus
DE 10 2012 040 787 A1 ist eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug bekannt. Dort ist ein Zug- und Greifmechanismus vorgesehen, der dazu dient, den an die Ladebuchse angesetzten Stecker automatisch in die Ladebuchse zu ziehen und dabei den Kontakt herzustellen. Hierzu ist die Ladebuchse mit einem Antriebsmittel versehen, das den Ladestecker erfasst und in die Ladebuchse bewegen kann, wobei ein Sensor vorgesehen ist, der das Vorhandensein des Ladesteckers in einer Ausgangsstellung erkennt, woraufhin das Antriebsmittel durch den Sensor aktiviert und den Ladestecker automatisch in die Endstellung bewegt. Ein weiterer Sensor dient der Endstellungsdetektion und der Deaktivierung des Antriebsmittels.
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DE 10 2012 200 421 A1 offenbart eine Ladekabelanordnung, bei der das Ladekabel aus einem verschließbaren Speicher herausgefördert werden kann. Eine Halteeinrichtung zur Aufnahme eines Ladesteckers ist dort nicht vorgesehen.
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Aus
DE 10 2011 109 414 A1 ist eine Ladekabelanordnung bekannt, bei der der Ladestecker in eine Halteeinrichtung eingesetzt werden kann. Diese Halteeinrichtung ist starr, also nicht beweglich.
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Aus
DE 10 2008 055 881 A1 ist ein Verfahren zum automatischen Laden von vollständig oder teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen bekannt.
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DE 42 12 207 C2 beschreibt eine Leitungsvorrichtung für Fahrzeuge, die ein schraubenförmig aufgewickeltes Kabel, das in einem über einen Deckel verschließbaren Gehäuse aufgenommen ist, aufweist. Zum Einziehen des ausgezogenen Kabels dient die beim Ausziehen aufgrund der schraubenförmigen Kabelform aufgebaute Rückstellkraft.
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Aus
DE 10 2010 040 786 A1 ist eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug bekannt, mit einem Elektrokabel und einem Ladestecker oder einer Ladebuchse. Der Ladestecker bzw. die Ladebuchse ist an einem aus dem Innenraum der Ladeeinrichtung heraus bewegbaren Ende des Elektrokabels angebracht. Mit einem Transportmittel kann das Elektrokabel in den Innenraum hinein- oder aus dem Innenraum herausbewegt werden, wobei es im Innenraum auf eine Trommel aufgewickelt wird, derart, dass es schräg nach oben in den Innenraum hineinbewegt wird.
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In
DE 10 2010 040 796 A1 ist eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug beschrieben, mit einer in einer Aufnahme einer angeordneten Ladebuchse oder einem Ladestecker. Die Aufnahmeeinheit ist zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung verschiebbar und/oder verschwenkbar. Durch diese Beweglichkeit kann die Aufnahmeeinrichtung vor einem Aufladen in eine Stellung bewegt werden, die die für ein Aufladen durchzuführende Handhabung oder Bewegung erleichtert. Ist aufgeladen worden, so kann die Aufnahmeeinheit in eine für den Fahrbetrieb besser geeignete Stellung gebracht werden.
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Schließlich ist aus
DE 10 2010 040 797 A1 ein Elektrofahrzeug bekannt, das ein ausziehbares Elektrokabel für ein Aufladen einer fahrzeugseitigen Batterie umfasst. An dem ausziehbaren Ende des Elektrokabels ist ein Ladestecker oder eine Ladebuchse angebracht. Eine Beleuchtungseinheit dient als Abdeckung für den Ladestecker oder die Ladebuchse.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Ladekabelanordnung anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Ladekabelanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ladestecker an der schwenkbaren Halteeinrichtung angeordnet und zwischen einer Ruhestellung und einer Entnahmestellung verschwenkbar ist, wobei der Ladestecker automatisch durch Fördern einer kurzen Kabellänge aus dem Kabelspeicher nach Erfassen eines Ladewunsches in der Entnahmestellung und/oder durch Fördern einer kurzen Kabellänge in den Kabelspeicher nach Erfassen des Einsteckens des Ladesteckers in die Halteeinrichtung in die Ruhestellung bringbar ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Ladekabelanordnung erfolgt zum einen die Förderung des Kabels in und aus dem Kabelspeicher über eine motorische Kabelfördereinrichtung, geschieht also teil- oder vollautomatisch, so dass ein komfortables Bewegen des Ladekabels zur Ladesäule hin möglich ist.
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Darüber hinaus wird das Kabel im Kabelspeicher erfindungsgemäß mäanderförmig eingebracht und abgelegt, das heißt, dass das Kabel in aufeinander folgenden, mäanderförmigen Schlaufen im Kabelspeicher über die motorische Kabelfördereinrichtung eingebracht wird. Dies führt dazu, dass sich das Kabel nur an wenigen Stellen wenn überhaupt berührt, die einzelnen mäanderförmig liegenden Leitungswindungen liegen nebeneinander, jedoch nicht, wie beim Aufwickeln auf eine Trommel, übereinander. Dies führt mit besonderem Vorteil dazu, dass auch bei nur teilweise ausgezogenem Ladekabel ein Ladebetrieb unter maximaler Last, also mit maximaler Ladeenergie ohne weiteres möglich ist und es zu keiner übermäßigen Erwärmung seitens des Ladekabels kommt. Entstehende Wärme wird, da die Kabeloberfläche freiliegt, gut abgeführt.
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Auch ist nur ein teilweise Kabelauszug möglich, so dass vermieden werden kann, dass eine Kabellänge auf dem Boden liegt und verschmutzen kann, da es möglich ist, nur so viel Kabellänge auszuziehen, wie erforderlich.
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Wie beschrieben ist eine motorische Kabelfördereinrichtung vorgesehen, die einen teil- oder vollautomatischen Förderbetrieb ermöglicht. Hierzu kann die Kabelfördereinrichtung wenigstens zwei Rollen aufweisen, zwischen den das Ladekabel aufgenommen ist und die am Ladekabel angreifen, wobei wenigstens eine Rolle über einen Antriebsmotor antreibbar ist. Die beiden Rollen liegen also mit hinreichendem Druck am Ladekabel beidseits an, so dass bei Antrieb einer der Rollen über einen Antriebsmotor das Ladekabel problemlos aus dem Kabelspeicher gefördert oder in den Kabelspeicher eingelegt werden kann. Beim automatischen Einbringen in den Kabelspeicher wird das Ladekabel in der mäanderförmigen Weise abgelegt. Als Antriebsmotor kann ein einfacher Elektromotor verwendet werden, der über eine entsprechende Steuerungseinrichtung bei Bedarf angesteuert wird.
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Den beiden ersten Rollen können in Weiterbildung der Erfindung zwei zweite Rollen vor- oder nachgeschaltet werden, zwischen denen das Ladekabel aufgenommen ist und die am Ladekabel angreifen, über welches zweite Rollenpaar das Ladekabel geführt ist. Dieses Rollenpaar, das dem eigentlichen Aufnahmebereich des Kabelspeichers beispielsweise unmittelbar vorgeschaltet ist, führt das Ladekabel exakt in den Kabelspeicher ein, wo es sodann mäanderförmig eingeführt und abgelegt wird.
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Um eine an einer Rolle vorbeibewegte Kabellänge zu erfassen, ist es ferner zweckmäßig, wenn wenigstens einer Rolle ein Sensor zur Erfassung der an der Rolle vorbeibewegten Kabellänge zugeordnet ist. Bei diesem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Umdrehungssensor handeln, wobei durch die erfasste Umdrehungsanzahl sowie den bekannten Rollendurchmesser ohne weiteres ermittelt werden kann, wie lange die vorbeibewegte Kabelstrecke ist. Hierüber ist eine genaue Längenerfassung möglich, was vor allem dann zweckmäßig ist, wenn der Anwender das Ladekabel zusätzlich manuell aus dem Kabelspeicher zieht, wenn er also den arbeitenden Antriebsmotor oder den ruhenden Antriebsmotor durch mechanisches Ziehen am Kabel übergeht. Dadurch, dass die Rollen am Ladekabel anliegen, werden sie zwangsläufig gedreht, so dass hierüber die exakte Kabellänge erfasst werden kann und steuerungseinrichtungsseitig bekannt ist, wieviel Kabellänge ausgezogen worden ist und hereingefördert werden muss.
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Um das Ladekabel im Inneren des Kabelspeichers mäanderförmig abzulegen kann es ausreichend sein, wenn der Kabelspeicher entsprechende seitliche Begrenzungswände aufweist, gegen die das eingelegte Kabel läuft, wo es sodann umgelenkt wird und zur gegenüberliegenden Wand läuft. Denkbar ist es natürlich auch, an diesen Wänden entsprechende Umlenkradien vorzusehen, über die das Ladekabel definiert umgelenkt und zur gegenüberliegenden Seite gerichtet wird.
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Zweckmäßig ist es ferner, wenn kabelseitig wenigstens ein Element angeordnet ist, das über einen positionsfesten Sensor erfassbar ist, wobei die Förderung des Ladekabels in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses steuerbar ist. Ein solches Element kann beispielsweise nahe des Ladesteckers vorgesehen sein. Wird das Ladekabel über die Kabelfördereinrichtung in den Kabelspeicher automatisch eingezogen, so kann bei Erfassung des kabelseitigen Elements der Förderbetrieb gestoppt werden, da dann das Ladekabel soweit eingezogen ist, dass lediglich noch der Ladestecker zu verräumen ist. Auch am Ende des Kabels, also nahe der maximalen Auszugslänge, kann ein solches Element angeordnet sein. Wird dieses erfasst, so wird der automatische Kabelauszug gestoppt, da dann die maximale Auszugslänge erreicht ist. Das Kabel wird also nicht auf maximale Spannung aus dem Kabelspeicher gezogen. Der Sensor kann beispielsweise im Bereich einer Rolle angeordnet sein. Er umfasst das oder die kabelseitig vorgesehenen Elemente bevorzugt berührungslos.
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Ist das Ladekabel vollständig in den Kabelspeicher eingebracht, so ist lediglich noch der Ladestecker entsprechend zu fixieren, sofern er nicht automatisch mit dem Einlaufen in die Ruhestellung fixiert ist. Erfindungsgemäß ist hierfür eine Halteeinrichtung zur Aufnahme des Ladesteckers, der am freien Ende des Ladekabels angeordnet ist, vorgesehen, wobei das Ladekabel nach Entnahme des Ladesteckers aus der Halteeinrichtung aus dem Kabelspeicher förderbar ist. Diese Halteeinrichtung dient quasi als Freigabemittel für den automatischen Förderbetrieb. Erst wenn der Ladestecker aus der Halteeinrichtung gezogen ist, kann der automatische Förderbetrieb beginnen.
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Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ladestecker schwenkbar an der Halteeinrichtung angeordnet und zwischen einer Ruhestellung und einer Entnahmestellung verschwenkbar ist, wobei der Ladestecker automatisch durch Fördern einer kurzen Kabellänge aus dem Kabelspeicher nach Erfassen eines Ladewunsches in die Entnahmestellung und/oder durch Fördern einer kurzen Kabellänge in den Kabelspeicher nach Erfassen des Einsteckens des Ladesteckers in die Halteeinrichtung in die Ruhestellung bringbar ist. Wird ein Ladewunsch erfasst, was, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, auf unterschiedliche Weise erfolgen kann, so wird die Kabelfördereinrichtung angesteuert, um eine kurze Kabellänge auszuschieben, beispielsweise ein Kabelstück von ca. 30 cm. Dies führt dazu, dass, geschoben über das geförderte Ladekabel, der Ladestecker aus der Ruhestellung in die Entnahmestellung schwenkt. Die Kabelfördereinrichtung fördert das Kabel nur dieses kurze Stück, sodann wird der Förderbetrieb beendet, das heißt, dass die Einnahme der Entnahmestellung erfasst wird oder die kurze Kabellänge erfasst wird, wonach die Förderung automatisch beendet wird. Erst wenn der Ladestecker entnommen wird, wird der automatische Förderbetrieb fortgesetzt.
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Umgekehrt, wenn das Kabel eingefördert wird, so geschieht dies solange, bis eine bestimmte ausgezogene Kabellänge eingefördert wurde oder bis das zuvor bereits beschriebene Element sensiert wird oder dergleichen. Der Förderbetrieb stoppt automatisch. Erst wenn der Ladestecker in die Halteeinrichtung eingesteckt wurde, wird die kurze Restkabellänge in den Kabelspeicher gefördert, was automatisch dazu führt, dass der Ladestecker aus der Entnahmestellung in die Ruhestellung einschwenkt. Mit Einschwenken in die Ruhestellung, was ebenfalls erfasst werden kann, oder nach Erfassung der kurzen Kabellänge wird der Förderbetrieb gestoppt, das Ladekabel ist gänzlich verräumt.
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Der Ladewunsch kann beispielsweise durch das nutzerseitige oder automatische Öffnen einer die Halteeinrichtung abdeckenden Abdeckklappe erfasst werden. Eine solche Abdeckklappe kann beispielsweise die Fronthaube des Kraftfahrzeugs sein, wenn der Kabelspeicher unterhalb der Frontklappe verbaut ist. Es kann aber auch eine seitliche kleine Abdeckklappe sein, wenn der Kabelspeicher im Bereich einer Seitenwand der Karosserie verbaut ist oder Ähnliches. Der Ladewunsch kann beispielsweise dadurch erfasst werden, dass der Fahrer eine Öffnungstaste drückt, beispielsweise im Fahrzeuginneren oder an einem Fernbedienungselement, beispielsweise dem Fahrzeugschlüssel. Daneben ist es denkbar, dass über eine fahrzeugseitig verbaute, das Fahrzeugumfeld erfassende Einrichtung wie eine Kameraeinrichtung oder Ähnliches erkannt wird, dass das Kraftfahrzeug eine Ladestation angefahren hat, woraufhin, nachdem dies als Ladewunsch interpretiert werden kann, die Abdeckklappe automatisch geöffnet werden kann. Denkbar ist es natürlich auch, beispielsweise im Falle einer seitlichen Abdeckklappe, dass über einen Sensor das manuelle Öffnen der Abdeckklappe erfasst wird. Unabhängig davon, wie nun der Ladewunsch erfasst wird, beginnt der automatische kurze Ausschiebevorgang, bis der Ladestecker in die für den Anwender gut zugängliche, manuelle Entnahmeposition gebracht ist, worauf nach Entnahme der automatische Ausschiebevorgang einsetzt. Im Falle des Einbringens in den Kabelspeicher und erfolgtem Einstecken des Ladesteckers und Zurückschwenken in die Ruhestellung kann die Abdeckklappe nach Erfassen der Ruhestellung automatisch geschlossen werden, oder vom Anwender manuell zugedrückt werden.
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Der automatische Förderbetrieb kann auf verschiedene Weise gesteuert werden. Gemäß einer ersten Erfindungsalternative kann am Ladestecker ein oder können mehrere Bedienelemente vorgesehen sein, über das oder die der Förderbetrieb der Kabelfördereinrichtung steuerbar ist. Beispielsweise kann steckerseitig eine Taste vorgesehen sein, über die die Kabelfördereinrichtung das Kabel aus dem Kabelspeicher fördert, sowie eine zweite Taste, bei deren Betätigung die Kabelfördereinrichtung zum Einbringen des Ladekabels in den Kabelspeicher angesteuert wird. Beispielsweise ist die eine oder die andere Taste solange zu drücken, bis die gewünschte Kabellänge erreicht ist oder eingebracht wurde. Denkbar ist auch nur eine Taste, die jedoch je nach gewünschtem Betrieb umgeschaltet werden kann und Ähnliches. Ist der vorstehend beschriebene Stufenbetrieb vorgesehen, in dem das Kabel zunächst ein kurzes Kabelstück ausgeschoben wird, bis der Stecker in der Entnahmeposition ist, oder umgekehrt beim Einfahren automatisch eingezogen wird, so ist es denkbar, dass die jeweiligen kurzen Bewegungen automatisch erfolgen und hierfür keine Betätigung eines steckerseitigen Bedienelements erforderlich ist. Das heißt, dass nach Erfassen des Ladewunsches automatisch die kurze Kabellänge ausgeschoben und der Ladestecker in die Entnahmestellung geschwenkt wird, woraufhin er entnommen werden kann und erst anschließend das oder die Bedienelemente funktionstüchtig sind. Beim Einfördern kann das Kabel soweit eingefördert werden, bis beispielsweise das beschriebene Element erfasst wird oder die entsprechende Kabeleinbringlänge erfasst wird. Anschließend wird der Ladestecker in die Halteeinrichtung eingesteckt. Sobald das Einstecken erfasst wird, geschieht automatisch der Kabeleinzug, ohne dass hierfür ein Bedienelemente oder dergleichen zu betätigen ist.
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Alternativ zur Verwendung eines oder mehrerer steckerseitig vorgesehener Bedienelemente ist es auch denkbar, dass der Förderbetrieb der Kabelfördereinrichtung in Abhängigkeit der mittels einer die Umgebung um das Kraftfahrzeug erfassenden Kamera- oder Sensoreinrichtung ermittelten Umgebungsinformationen steuerbar ist. Mittels einer solchen Kamera- oder Sensoreinrichtung kann beispielsweise eine Ladesäule sowie deren Position relativ zum Fahrzeug erfasst werden. Die Steuerungseinrichtung kann nun ermitteln, wieviel Kabellänge auszuschieben ist, damit der Anwender den Ladestecker bis an der Säulenladebuchse einstecken kann. Es wird dann eben diese Kabellänge herausgefördert. Sollte die ermittelte Kabellänge etwas zu kurz sein, so kann der Anwender die Restlänge ohne weiteres manuell trotz ruhendem Antriebsmotor herausziehen. Eine solche Kamera- oder Sensoreinrichtung kann beispielsweise eine Topview-Kameraeinrichtung sein, die also quasi von oben die Umgebungssituation erfasst, alternativ sind auch Ultraschallsensoren und Ähnliches verwendbar. Gegebenenfalls kann auch eine Erfassung der Position des Ladesteckers erfolgen, um gegebenenfalls zu erfassen, dass die ursprünglich ermittelte auszuschiebende Ladekabellänge zu kurz ist, um den Förderbetrieb zu korrigieren.
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Eine dritte erfindungsgemäße Alternative zur Steuerung des Förderbetriebs sieht vor, dass der Förderbetrieb der Kabelfördereinrichtung in Abhängigkeit der mittels einer die Ausrichtung des Ladesteckers relativ zum Kraftfahrzeug erfassenden Kamera- oder Sensoreinrichtung steuert Hier wird also erfasst, wie der Ladestecker relativ zum Kraftfahrzeug orientiert ist. Weist der Ladestecker vom Kraftfahrzeug weg, so ist davon auszugehen, dass der Anwender das Ladekabel zu einer Ladesäule führen will, das Kabel wird also ausgeschoben. Dies geschieht solange, bis beispielsweise über einen Sensor am Ladestecker erfasst wird, dass dieser in die Ladebuchse eingesteckt ist. Wird im umgekehrten Fall der Ladestecker aus der Ladebuchse gezogen und wird er zum Kraftfahrzeug hin gerichtet, so ist davon auszugehen, dass der Ladebetrieb beendet ist und das Ladekabel wieder verräumt werden soll. Es setzt der Rückzugsbetrieb ein, der beispielsweise solange erfolgt, bis das kabelseitige, das Kabelende anzeigende Element sensiert wird oder dergleichen. Als Sensor kann beispielsweise ein steckerseitig verbauter gyrometrischer Sensor oder Ähnliches verwendet werden. Auch eine Kamera kann verwendet werden, über die entsprechende Bilder erfasst werden können, in denen der Ladestecker und dessen räumliche Orientierung erfasst werden können.
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Neben der Ladeanordnung selbst betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug umfassend eine solche Ladekabelanordnung.
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Dabei kann die Ladekabelanordnung unterhalb einer Frontklappe angeordnet sein, die zum Freigeben des Ladesteckers bei Betätigung eines Bedienelements automatisch oder bedienerseitig manuell zumindest abschnittsweise öffenbar ist, wobei das automatische oder manuelle Öffnen gegebenenfalls als Ladewunsch erfassbar ist. Wird die Fronthaube manuell geöffnet, so kann dies beispielsweise über einen Sensor erfasst werden, woraufhin der gegebenenfalls vorgesehene automatische kurze Ausschiebebetrieb einsetzt, bis der Ladestecker in der Entnahmeposition ist. Erfolgt ein automatisches Öffnen der Frontklappe so kann dies unmittelbar als Ladewunsche interpretiert werden. Wird nach Ausschwenken des Ladesteckers in die Entnahmeposition beispielsweise nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit erfasst, dass der Ladestecker nicht gezogen wurde, so wird dies interpretiert, dass doch kein Ladewunsch vorliegt, die kurze Kabellänge kann wieder zurückgezogen und der Stecker wieder in die Ruhestellung verschwenkt und die Haube wieder geschlossen werden.
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Im Falle einer automatisch betätigten Frontklappe ist es denkbar, diese in Richtung der Fahrzeuglängsachse nach hinten zu bewegen, wobei der Ladestecker im Bereich der Fahrzeugfront angeordnet ist. Über entsprechende Scharnierverbindungen der Frontklappe zur Karosserie ist es denkbar, diese am windschutzscheibenseitigen Ende etwas anzuheben und zur Windschutzscheibe hinzuziehen, so dass frontseitig ein entsprechender Spalt geöffnet wird, über den der dann in die Entnahmeposition geschwenkte Ladestecker zugänglich ist.
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Alternativ zur Anordnung unterhalb der Fahrzeugfront ist es denkbar, die Ladekabelanordnung auch hinter einer Seitenwand der Karosserie anzuordnen und eine wandseitige Klappe vorzusehen, die zum Freigeben des Ladesteckers bei Betätigung eines Bedienelements automatisch oder bedienerseitig manuell öffenbar ist, wobei das automatische oder manuelle Öffnen gegebenenfalls als Ladewunsch erfassbar ist. Wird dies als Ladewunsch erfasst, so kann wiederum automatisch ausgeschoben werden etc.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit in den Kabelspeicher mäanderförmig eingelegtem Ladekabel,
- 2 die Anordnung aus 1 mit teilweise ausgeschobenem Ladekabel,
- 3 eine Prinzipdarstellung mit der Möglichkeit zur Steuerung des automatischen Förderbetriebs über steckerseitige Bedienelemente,
- 4 eine Prinzipdarstellung mit der Möglichkeit zur Steuerung des Förderbetriebs über eine Umfelderfassung, und
- 5 eine Prinzipdarstellung mit der Möglichkeit zur Steuerung des Förderbetriebs mit einer Erfassung der räumlichen Ausrichtung des Ladesteckers.
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1 zeigt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1, bei dem unterhalb einer hier nur gestrichelt gezeigte Fronthaube 2 eine Ladekabelanordnung 3 umfassend einen hier geöffnet gezeigten Kabelspeicher 4 nebst Ladekabel 5 und automatischer Fördereinrichtung 6 vorgesehen ist. Die Frontklappe 2 ist hier in zwei gestrichelten Positionen gezeigt, nämlich in der Position I, in der sie in der Schließstellung angeordnet ist, und in der Position II, in der sie etwas in Rückwärtsrichtung zur Windschutzscheibe hin zurückgezogen und mit dem scheibenseitigen Ende angehoben ist, so dass frontseitig ein Bereich 7 freigelegt wird, in dem ein am Ladekabel 5 angeordneter Ladestecker 8 gegriffen werden kann.
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Der Kabelspeicher 4 ist ein flacher Aufnahmeraum, der über eine nicht näher gezeigte Abdeckung, die gegebenenfalls Lüftungslöcher oder Schlitze aufweist, abgedeckt ist, hier jedoch aus Darstellungsgründen geöffnet gezeigt ist. In diesem Kabelspeicher, der sich in Fahrzeuglängsrichtung etwas verjüngt, ist das Ladekabel 5 in mäanderförmigen Schlaufen eingelegt, wie 1 deutlich zeigt. Es ist mit seinem nicht näher gezeigten, speicherseitigen Ende fest mit einem fahrzeugseitigen Gegenstand, beispielsweise direkt einer Energiespeichereinrichtung, die über das Ladekabel 5 geladen werden soll, oder einem der Energiespeichereinrichtung zugeordneten Ladeelement verbunden.
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Das Ladekabel 5 läuft durch zwei Rollen 9, hier das Ladekabel 5 zwischen sich führend, wobei einer Rolle 9 ein Antriebsmotor 10 (siehe die 3 - 5) zugeordnet ist, beispielsweise ein kleiner Elektromotor, über den die entsprechende Rolle aktiv angetrieben werden kann, wobei der Betrieb der Kabelfördereinrichtung 6 über eine Steuerungseinrichtung 11 gesteuert wird. Hierüber kann das Ladekabel 5 aktiv in den Kabelspeicher 4 eingefördert und dort mäanderförmig abgelegt oder aus dem Kabelspeicher 4 herausgezogen werden.
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Der Ladestecker 8 ist in einer schwenkbaren Halteeinrichtung 12, die um eine entsprechende Schwenkachse fahrzeugseitig montiert ist, angeordnet, und kann zwischen der in 1 gezeigten Ruhestellung A und der ebenfalls gezeigten Entnahmestellung B verschwenkt werden, wie durch den Doppelpfeil P dargestellt ist.
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Dieses Verschwenken erfolgt automatisch, indem beispielsweise nach Erfassung eines Ladewunsches, die Steuerungseinrichtung 11 den Antriebsmotor 10 so ansteuert, dass dieser zunächst ein vorbestimmtes Kabelstück aus dem Kabelspeicher 4 herausfördert. Das Ladekabel 5 wird also aktiv herausgeschoben, was dazu führt, dass der Ladestecker 8 von der Ruheposition A in die Entnahmeposition B verschwenkt wird. Nach Herausfördern der vorbestimmten Ladekabellänge, beispielsweise von 30 cm, wird der Förderbetrieb gestoppt.
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Der Ladewunsch kann beispielsweise dadurch erfasst werden, dass die Frontklappe 2 von der Schließstellung I in die geöffnete Position II verbracht wird, was beispielsweise automatisch bei Betätigung eines Bedienelements oder dergleichen erfolgen kann, oder beim manuellen Öffnen sensorisch erfasst werden kann.
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In der Entnahmeposition B kann der Anwender den Ladestecker entnehmen, woraufhin der automatische Betrieb der Kabelfördereinrichtung 6 einsetzt und das Ladekabel 5 automatisch aus dem Kabelspeicher 4 herausgeschoben wird, bis die entsprechende Kabellänge abgezogen ist und der Ladestecker 8 in eine entsprechende Ladebuchse 13 einer Ladesäule 14 eingesteckt ist. Diese Situation ist in 2 gezeigt. Ersichtlich ist das Ladekabel 5 über die Fördereinrichtung 6, die hier nur mit den beiden Rollen dargestellt ist, über eine Teillänge aus dem Kabelspeicher 4 herausgezogen. Lediglich wenige mäanderförmige Schlaufen sind noch im Kabelspeicher 4 verblieben.
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In 1 und 2 ist der Kabelspeicher 4 horizontal liegend unterhalb der Fronthaube 2 verbaut. Es wäre aber auch denkbar, ihn schrägstehend oder vertikal zu montieren. In jedem Fall liegt das Ladekabel im benachbarten mäanderförmig liegenden Schlaufen im Kabelspeicher 4, das heißt, dass die Kabelwindungen nicht übereinander liegen, so dass auch bei hoher Ladeleistung nur eine geringe Kabelerwärmung respektive eine gute Wärmeabfuhr möglich ist.
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3 zeigt ein erstes Beispiel, wie der Förderbetrieb der Kabelfördereinrichtung 6 gesteuert werden kann. Bei dieser Ausgestaltung sind am Ladestecker 8 zwei Bedienelemente 15, 16 vorgesehen, die zum Ansteuern der Kabelfördereinrichtung 6 dienen, beispielsweise das Bedienelement 15 für den Ausschiebebetrieb und das Bedienelement 16 für den Einziehbetrieb. Im gezeigten Beispiel ist der Ladestecker 8 aus der Halteeinrichtung 12 entnommen, die Bedienelemente 15, 16 sind zugänglich und aktiv. Zuvor hat beispielsweise die Steuerungseinrichtung 11 den Antriebsmotor 10 angesteuert, eine vorbestimmte Kabellänge, beispielsweise 20 - 30 cm, auszuschieben, so dass der Ladestecker 5 automatisch über die schwenkbare Halteeinrichtung 12 von der Ruhe- in die Entnahmestellung geschwenkt wurde. Wird nun das Bedienelement 15 gedrückt, so steuert die Steuerungseinrichtung 11 den Antriebsmotor 10 an, die zugeordnete Rolle 9 wird aktiv gedreht. Da beide Rollen 9 unter Druck außenseitig am Ladekabel 5 angreifen, wird dieses aktiv aus dem Kabelspeicher 4 herausschoben. Dies geschieht solange, wie das Bedienelement 15 gedrückt wird, oder bis das Bedienelement 15 ein zweites Mal gedrückt wird. Sodann stoppt der Förderbetrieb und der Ladestecker 15 kann in die Ladebuchse 13 eingesteckt werden.
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Zum Einbringen in den Kabelspeicher 4 nach erfolgtem Ladevorgang ist das Bedienelement 16 in gleicher Weise wie zuvor das Bedienelement 15 zu drücken, woraufhin die Steuerungseinrichtung 11 den Antriebsmotor 10 in entgegengesetzter Richtung ansteuert und die Rollen 9 das Ladekabel wieder in den Kabelspeicher 4 einschieben. Während dieser Einschiebebewegung wird das Ladekabel 5 mäanderförmig, wie in 1 gezeigt, in den Kabelspeicher abgelegt.
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Gezeigt ist in 3 ferner ein Element 17, das am Ladekabel 5 angeordnet ist, sowie ein Sensor 18, der mit der Steuerungseinrichtung 11 kommuniziert. Dieses Element 17 kann über den Sensor 18 erfasst werden. Es zeigt an, dass nahezu die gesamte Kabellänge in den Kabelspeicher 4 eingeschoben ist. Wird das Element 17 erfasst, so stoppt der Einschiebebetrieb. Der Nutzer muss nun den Ladestecker 8 in die Halteeinrichtung 12 einstecken, woraufhin automatisch die Steuerungseinrichtung 11, die beispielsweise über einen der Halteeinrichtung 12 zugeordneten Sensor 19 das Einstecken des Ladesteckers 8 sensiert, die Antriebseinrichtung 10 wiederum ansteuert, um auch die vorbestimmte Kabellänge, beispielsweise die beschriebenen 20 - 30 cm, noch einzuziehen. Die Halteeinrichtung 12 schwenkt dabei automatisch in die Ruhestellung, der Förderbetrieb ist beendet und die Frontklappe 2 kann wieder geschlossen werden.
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3 zeigt des Weiteren zwei nur gestrichelt gezeigte Rollen 24, die im gezeigten Beispiel den Rollen 9 zum Kabelspeicher 4 hin vorgeschaltet sind und die der Führung des Ladekabels 5 dienen.
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4 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Steuerungsmöglichkeit der Kabelfördereinrichtung 6. Der Steuerungseinrichtung 11 ist eine Kameraeinrichtung 20 zugeordnet, die Bilder vom Fahrzeugumfeld aufnimmt, wobei ein solches Umfeldbild 21 exemplarisch gezeigt ist. Es zeigt das eigene Kraftfahrzeug 1 sowie die Ladesäule 14. Die Steuerungseinrichtung 11 kann nun durch Auswertung des Bildes erfassen, dass das Kraftfahrzeug 1 an eine Ladesäule 14 gefahren ist, woraufhin beispielsweise automatisch die Frontklappe 2 geöffnet werden kann. Auch kann aus der Relativposition des Kraftfahrzeugs 1 zur Ladesäule 14 erfasst werden, wie lange die aus dem Kabelspeicher 4 herauszufördernde Kabellänge sein muss, damit der Nutzer den Ladestecker 8 in die Ladebuchse 13 stecken kann.
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Nach Erfassung des Ladewunsches durch Öffnen der Frontklappe 2 steuert die Steuerungseinrichtung 11 die Antriebseinrichtung 10 so an, dass wiederum die vorbestimmte Kabellänge herausgeschoben wird und die Halteeinrichtung 12 aus der Ruhestellung in die Entnahmestellung, wie in 4 gezeigt, schwenkt. Der Ladestecker 8 ist hier exemplarisch noch in der eingesteckten Position gezeigt. Wird er nun entnommen, was beispielsweise wiederum über den Sensor 19 erfasst werden kann, so beginnt automatisch der weitere Ausförderbetrieb, bis die vorbestimmte Kabellänge ausgeschoben ist. Sollte sich herausstellen, dass diese noch zu kurz ist, so kann der Nutzer entweder manuell noch ein Stück mehr Kabel herausziehen, ohne dass die Antriebseinrichtung 10 tätig wird, oder es kann, wenn die Steuerungseinrichtung 11 selbst erkennt, dass die Kabellänge zu kurz ist, noch ein Stück weit aktiv über die Antriebseinrichtung 10 herausgeschoben werden.
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Der Betrieb zum Einfördern des Ladekabels 5 in den Kabelspeicher 4 erfolgt in ähnlicher Weise wie bezüglich 3 beschrieben.
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In 4 ist exemplarisch ein weiterer Sensor 22 gezeigt, der der Erfassung der Drehzahl der einen Rolle 9 dient. Der Sensor 22 kommuniziert ebenfalls mit der Steuerungseinrichtung 11. Über ihn kann anhand der gezählten Umdrehung respektive Drehzahl, die mit Beginn des Förderbetriebs gezählt wird, in Verbindung mit dem Rollendurchmesser erfasst werden, wieviel Kabellänge herausgefördert wurde, so dass für den Rückzugsbetrieb bekannt ist, wieviel Kabel noch zurückzuziehen ist, bis nahezu die Endstellung erreicht ist und der Ladestecker 8 wieder in die Halteeinrichtung 12 zu stecken ist. Diese Drehzahlerfassung kann zusätzlich zur Erfassung des Elements 17 erfolgen.
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5 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Steuerung der Antriebseinrichtung 10 durch Erfassen der Ausrichtung des Ladesteckers 8 im Raum respektive vom Kraftfahrzeug 1 weg gerichtet oder zu diesem hin erfasst wird. Hierzu ist am Ladestecker 8 beispielsweise ein gyrometrischer Sensor 23 angeordnet, der beispielsweise mit der Steuerungseinrichtung 11 kommuniziert und über den die Raumlage des Ladesteckers 8 erfasst werden kann. Die Steuerungseinrichtung 11 kann hieran also erkennen, ob der Ladestecker 8 vom Kraftfahrzeug weg gerichtet ist, was den Schluss zulässt, dass der Nutzer den Ladestecker zu einer Ladesäule führen möchte. Wäre der Ladestecker 8 umgekehrt zum Kraftfahrzeug hin gerichtet, so lässt dies den Schluss zu, dass der Ladevorgang beendet ist und der Nutzer das Ladekabel 5 wieder verräumen möchte. Je nach erfasster Ausrichtung wird die Kabelfördereinrichtung 6 entsprechend angesteuert, um das Ladekabel 5 entweder aus dem Kabelspeicher 4 zu fördern oder in diesen hineinzubringen. Wird das Kabel aus dem Speicher 4 gefördert, so endet der Förderbetrieb, wenn beispielsweise über ein nicht näher gezeigten steckerseitigen Sensor erfasst wird, dass er in der Ladebuchse eingesteckt ist. Umgekehrt kann der Rückzugsbetrieb zum Einfördern in den Kabelspeicher 4 gestoppt werden, wenn beispielsweise das Element 17 über den Sensor 18 erfasst wird. Wird sodann der Ladestecker 8 wieder in die Halteeinrichtung 12 eingesteckt, so kann die vorbestimmte Kabellänge noch gänzlich zurückgezogen und der Ladestecker in die Ruheposition verbracht werden.
