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Die Erfindung betrifft einen Ladestecker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine kombinierte Lade- und Kühlvorrichtung gemäß dem Anspruch 11, ein elektrisches Fahrzeug gemäß dem Anspruch 12 sowie ein Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 14.
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Elektrifizierte Fahrzeuge weisen eine Batterie zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Antrieb des Fahrzeugs auf. In den meisten Fällen ist diese Batterie über eine externe Schnittstelle elektrisch aufladbar. Insbesondere bei Schnelladevorgängen tritt dabei eine stärkere Erwärmung der Batterie auf als im Fahrbetrieb. Dadurch ergibt sich während des Ladevorgangs ein höherer Kühlbedarf als während der Fahrt. Im Stand der Technik ist vorgesehen, diesen höheren Kühlbedarf zu decken, indem durch die Ladevorrichtung während des Ladevorgangs zusätzlich Kühlleistung bereitgestellt wird.
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In diesem Zusammenhang offenbart das Dokument
DE 10 2012 213 855 A1 eine Ladestation und eine in einem Fahrzeug angeordnete Batterie, wobei das Fahrzeug mit einem Ladekabel und einer Temperierleitung an die Ladestation anschließbar ist. Die Ladestation umfasst weiterhin einen Temperierkörper.
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Weiterhin offenbart das Dokument
DE 11 2012 003 109 T5 ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit einer Elektrobatterie. Das Laden umfasst dabei insbesondere für Ladeleistungen zwischen 100 und 300 kW die Zuführung eines Kühlmittels zum Elektrofahrzeug, um die Elektrobatterie während des Ladevorgangs zu kühlen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den bekannten Stand der Technik zumindest teilweise zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ladestecker gemäß Anspruch 1 sowie eine kombinierte Lade- und Kühlvorrichtung gemäß dem Anspruch 11, ein elektrisches Fahrzeug gemäß dem Anspruch 12 sowie ein Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Der erfindungsgemäße Ladestecker für elektrifizierte Fahrzeuge weist wenigstens
- - ein erstes Steckelement zur Übertragung elektrischer Energie,
- - ein zweites Steckelement zur Übertragung eines Fluides,
auf. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steckelement in Steckrichtung verschiebbar ausgebildet ist.
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Das erste Steckelement hat dabei die Funktion eines herkömmlichen Ladesteckers. Er kann zwei- oder mehrpolig ausgeführt sein und dient zur Übertragung elektrischer Energie in die Ladeelektrik eines elektrifizierten Fahrzeugs, mittels welchem schließlich dessen Traktionsbatterie geladen wird.
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Das zweite Steckelement weist üblicherweise einen Vor- und einen Rücklauf für ein Kühlfluid, bevorzugt Kühlmittel, auf, mittels welchem während des Ladevorgangs Kühlfluid mit dem Kühlsystem eines elektrifizierten Fahrzeugs ausgetauscht werden kann, welches sodann während eines Ladevorgangs die Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs kühlt.
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Unter Steckrichtung ist diejenige Richtung zu verstehen, in welche der Ladestecker bewegt werden muss, sodass eine Steckverbindung zwischen dem ersten Steckelement und einer für eine Verbindung mit dem ersten Steckelement bestimmte Buchse hergestellt werden kann.
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Das zweite Steckelement ist in dieser Steckrichtung verschiebbar ausgeführt. In Steckrichtung verschiebbar bedeutet selbstverständlich, dass es auch entgegen der Steckrichtung bewegbar ist, die Bewegung also reversibel und mehrfach durchführbar ist. Der Vorteil daran ist, dass der Ladestecker dadurch sowohl für das Laden von elektrifizierten Fahrzeugen genutzt werden kann, welche die zum zweiten Steckelement korrespondierenden Anschlüsse für das externe Kühlen aufweisen, als auch für das Laden von elektrifizierten Fahrzeugen, welche diese Anschlüsse nicht aufweisen. Wird das erste Steckelement in die korrespondierende Ladebuchse eines elektrifizierten Fahrzeugs gesteckt, welches kein externes Kühlen erlaubt, so kollidiert das zweite Steckelement nicht mit der Fahrzeugkarosserie, da es sich entgegen der Steckrichtung bewegen kann.
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Bevorzugt wird das zweite Steckelement an einer Gleitschiene geführt. Bei einer Gleitschiene handelt es sich um ein herkömmliches und vielfach verwendetes Konstruktionselement, um Verschiebbarkeit in einer bestimmten Richtung zu gewährleisten. Somit lässt sich die Verschiebbarkeit des zweiten Steckelements besonders einfach umsetzen.
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In einer Ausführungsform weist der Ladestecker weiterhin ein Rückstellelement auf, welches Kraft auf das zweite Steckelement entgegen der Steckrichtung ausübt. Dadurch ist sichergestellt, dass das zweite Steckelement in der Ruheposition so weit zurückgezogen ist, dass es, falls der Ladestecker mit einem elektrifizierten Fahrzeug genutzt wird, welches kein externes Kühlen erlaubt, nicht mit der Fahrzeugkarosserie kollidiert.
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Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Rückstellelement um eine Feder, da diese besonders kostengünstig und zuverlässig ist. Es kann sich aber auch um einen elektrischen und/oder hydraulischen Aktuator handeln.
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Besonders bevorzugt beträgt die durch das Rückstellelement entgegen der Steckrichtung ausgeübte Kraft höchstens 50 N. Dadurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass für den Fall der externen Kühlung keine große Kraft aufgewendet werden muss, um das zweite Steckelement zu verbinden.
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In einigen Ausführungsformen ist die Kraft größer ist als die auf die zweite Steckeinheit wirkende Gewichtskraft, falls der Ladestecker mit der Steckrichtung in Richtung der Gewichtskraft ausgerichtet ist. Somit ist unabhängig von der Ausrichtung des Ladesteckers sichergestellt, dass das zweite Steckelement in der Ruheposition nicht herausgefahren ist.
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In einer Gruppe von Ausführungsformen ist mit dem zweiten Steckelement wenigstens ein Griff fest verbunden. Ein Griff ermöglicht es dem Nutzer, das zweite Steckelement besonders einfach zu stecken.
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Es ist auch möglich, dass der Ladestecker einen Aktuator aufweist und das zweite Steckelement mittels des Aktuators wenigstens in Steckrichtung verschiebbar ist. Dies stellt eine für den Nutzer besonders komfortable Ausführungsform dar, da das zweite Steckelement mittels des Aktuator automatisch und ohne Zutun des Nutzers gesteckt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Steckelement ein Verriegelungselement zum Blockieren der Verschiebungsbewegung auf. Das Verriegelungselement, beispielsweise ein mittels Federkraft und/oder manuell und/oder mittels eines Aktuators herausfahrbarer Pin, kann sicherstellen, dass während des Kühlvorgangs in Steckrichtung herausgefahrenes zweites Steckelement nicht ungewollt einfährt und somit den Kühlvorgang unterbricht.
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In einigen Ausführungsformen weist der Ladestecker weiterhin einen Sensor zur Positionsbestimmung des zweiten Steckelements, beispielsweise eine Kamera und/oder einen Lasersensor auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das zweite Steckelement genau über der korrespondierenden Buchse im elektrifizierten Fahrzeug liegt, bevor es verbunden wird.
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Die Erfindung betrifft auch eine kombinierte Lade- und Kühlvorrichtung für ein elektrifiziertes Fahrzeug, welche einen erfindungsgemäßen Ladestecker umfasst.
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Unter einer kombinierten kombinierte Lade- und Kühlvorrichtung ist jede Vorrichtung zu verstehen, die aufeinander bezogenes Laden und Kühlen eines elektrischen Energiespeichers ermöglicht. Die für das Laden und das Kühlen erforderlichen Komponenten sind dabei bevorzug auch räumlich aufeinander bezogen, besonders bevorzugt innerhalb eines Gehäuses, angeordnet. Bevorzugt handelt es sich bei der kombinierten kombinierte Lade- und Kühlvorrichtung um eine Ladesäule für elektrifizierte Fahrzeuge, welche neben dem Laden auch das externe Kühlen von Batterien ermöglicht, während diese geladen werden. In einigen Ausführungen ist die kombinierten kombinierte Lade- und Kühlvorrichtung auch Teil eines Ladeparks.
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Bei kombinierten kombinierte Lade- und Kühlvorrichtungen kommt der erfindungsgemäße Ladestecker besonders vorteilhaft zum Einsatz, da diese dann von elektrifizierten Fahrzeugen genutzt werden können, unabhängig davon, ob diese eine externe Kühlung der Batterie erlauben oder nicht.
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Insbesondere umfasst die kombinierte Lade- und Kühlvorrichtung eine Einrichtung zum automatischen Stecken des Ladesteckers in eine Ladebuchse des elektrifizierten Fahrzeugs. Da bei einem Ladevorgang an der erfindungsgemäßen kombinierten Lade- und Kühlvorrichtung zusätzlich zur Bedienung des Ladesteckers die Verschiebung des zweiten Steckelements durchgeführt werden muss, eignet sie sich besonders gut für eine Automatisierung.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einer Ladebuchse, wobei die Ladebuchse mit einem erfindungsgemäßen Ladestecker verbindbar ist. Die Ladebuchse des elektrifizierten Fahrzeugs weist also sowohl zum ersten als auch zum zweiten Steckelement korrespondierende Buchsen auf. Dadurch kann das elektrifizierte Fahrzeug besonders komfortabel an eine kombinierte Lade- und Kühlvorrichtung angeschlossen werden.
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Bei dem elektrifizierten Fahrzeughandelt es sich insbesondere um ein reinelektrisches Fahrzeug. Es kann sich jedoch auch um ein Hybrid- oder Wasserstofffahrzeug handeln. Bevorzugt handelt es sich weiterhin um ein Landfahrzeug, besonders bevorzugt um ein nicht schienengebundenes Landfahrzeug.
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Bevorzugt weist die Ladebuchse einen Sensor zur Positionsbestimmung des zweiten Steckelements und/oder ein Verriegelungselement auf. Es kommen dieselben Varianten wie bei einem ladesteckerseitigen Sensor und/oder Verriegelungselement in Frage. Dadurch kommen die bereits genannten Vorteile eines Verriegelungselements und/oder eines Sensors zur Positionsbestimmung auch fahrzeugseitig zum Tragen.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Steuern eines kombinierten Kühl- und Ladevorgangs eines elektrifizierten Fahrzeugs an einer erfindungsgemäßen kombinierten Lade- und Kühlvorrichtung, wobei das zweite Steckelement mittels eines Aktuators in Steckrichtung verschoben wird,
- - sobald mittels des ersten Steckelements elektrische Energie übertragen wird und/oder
- - sobald ein Verriegelungselement aktiviert ist und/oder
- - sobald die sichere Positionierung des zweiten Steckelements erkannt wurde.
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Dabei wird das zweite Steckelement insbesondere so weit in Steckrichtung verschoben, dass es in die korrespondierenden Buchsen einer Ladebuchse eines elektrifizierten Fahrzeugs fluiddicht einfährt.
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Im ersten und zweiten Fall wird besonders einfach erkannt, dass das zweite Steckelement gesteckt werden kann. Sobald mittels des ersten Steckelements elektrische Energie übertragen wird und/oder ein Verriegelungselement zur Verriegelung des Ladesteckers am Fahrzeugs aktiviert ist, muss das erste Steckelement zwangsläufig gesteckt sein.
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Im dritten Fall wird, beispielsweise über einen Sensor zur Positionsbestimmung des zweiten Steckelements, noch sicherer erkannt, dass das zweite Steckelement gefahrlos gesteckt werden kann.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Ladestecker bei der Verwendung an einem elektrifizierten Fahrzeug ohne externe Kühlung,
- 2 einen erfindungsgemäßen Ladestecker bei der Verwendung an einem elektrifizierten Fahrzeug mit externer Kühlung.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Ladestecker 10 bei der Verwendung an einem elektrifizierten Fahrzeug 20 ohne externe Kühlung. Der Stecker 10 ist in die Ladebuchse des elektrifizierten Fahrzeugs 20 gesteckt. Hier ist lediglich ein Teil der Karosserie des Fahrzeugs 20 dargestellt. Das Fahrzeug 20 bietet nur eine zum ersten Steckelement 30, hier in Form eines zweipoligen Steckers, korrespondierende Buchse. Das zweite Steckelement 40 kollidiert nicht mit der Karosserie des Fahrzeugs 20, da es entgegen der Steckrichtung 50 an einer Gleitschiene 60 verschoben und eingefahren ist. In dieser Ruheposition wird es von dem Rückstellelement 70 in Form einer einfachen Feder, gehalten.
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2 zeigt denselben Ladestecker 10 bei der Verwendung an einem elektrifizierten Fahrzeug 20 mit externer Kühlung. Damit neben der Übertragung von elektrischer Energie über das erste Steckelement 30 auch gekühlt werden kann, ist das zweite Steckelement 40 in Steckrichtung 50 herausgeschoben und in die korrespondierende Buchse im Ladestecker des Fahrzeugs 20 eingesteckt. Zum Verschieben des zweiten Steckelements 40 ist in der hier dargestellten Ausführungsform ein Griff 80 vorgesehen, welcher fest mit dem zweiten Steckelement 40 verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ladestecker
- 20
- elektrifiziertes Fahrzeug
- 30
- erstes Steckelement
- 40
- zweites Steckelement
- 50
- Steckrichtung
- 60
- Gleitschiene
- 70
- Rückstellelement
- 80
- Griff
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012213855 A1 [0003]
- DE 112012003109 T5 [0004]
