DE102024109903A1 - Manipulator device for charging cables - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Manipulatoreinrichtung (M1) für ein Ladekabel (1) einer Ladestation (2) zum Laden eines Elektrofahrzeugs (4) mit
- zumindest einem zu der Kabelmitte des Ladekabels (1) exzentrisch angeordneten und beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildetem und angeordnetem Manipulatorelement (6), und
- zumindest einem längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildetem und angeordneten Manipulatorelement (60; 7, 70),
- die sich jeweils in Längsrichtung (L) des Ladekabels (1) erstrecken, und an einer vorbestimmten Position (P) des Ladekabels (1) miteinander verbunden sind, wobei
- die Manipulatoreinrichtung (M1) derart ausgebildet, angeordnet und eingerichtet ist, dass das Manipulatorelement (6) derart mit dem Manipulatorelement (60; 7, 70) und dem Ladekabel (1) zusammenwirkt, dass
- bei der Handhabung des Ladekabels (1) insbesondere zum Laden des Elektrofahrzeugs (4) eine Gewichtsentlastung des Ladekabels (1) und ein weitgehender Schutz des Kabels (1) vor einem Bodenkontakt bereitgestellt ist.
Die Erfindung betrifft dabei insbesondere außerdem ein Ladekabel (1) zum Laden eines Elektrofahrzeugs (4) an einer Ladestation (2), das mit einer vorstehenden Manipulatoreinrichtung (M1) ausgestattet ist, sowie ein Steuerungssystem (S1) zur Einstellung eines Betriebszustands eines mit einer Manipulatoreinrichtung (M1) ausgestatteten Ladekabels (1).
The invention relates to a manipulator device (M1) for a charging cable (1) of a charging station (2) for charging an electric vehicle (4) with
- at least one manipulator element (6) arranged eccentrically to the center of the charging cable (1) and designed and arranged to be movable or expandable and compressible, and
- at least one manipulator element (60; 7, 70) which is designed and arranged to be length-stable and flexible or pivotable,
- which each extend in the longitudinal direction (L) of the charging cable (1) and are connected to one another at a predetermined position (P) of the charging cable (1), wherein
- the manipulator device (M1) is designed, arranged and set up in such a way that the manipulator element (6) interacts with the manipulator element (60; 7, 70) and the charging cable (1) in such a way that
- when handling the charging cable (1), in particular for charging the electric vehicle (4), weight relief of the charging cable (1) and extensive protection of the cable (1) against contact with the ground are provided.
The invention also relates in particular to a charging cable (1) for charging an electric vehicle (4) at a charging station (2), which is equipped with a protruding manipulator device (M1), and to a control system (S1) for setting an operating state of a charging cable (1) equipped with a manipulator device (M1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Manipulatoreinrichtung für ein Ladekabel zum Laden eines Elektrofahrzeugs, zur Bereitstellung einer Erleichterung der Handhabung eines Ladekabels. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere ein mit einer derartigen Manipulatoreinrichtung ausgestattetes Ladekabel sowie ein Steuerungssystem zur Einstellung eines Betriebszustands des Ladekabels.The invention relates to a manipulator device for a charging cable for charging an electric vehicle, for facilitating the handling of a charging cable. The invention particularly relates to a charging cable equipped with such a manipulator device and a control system for adjusting an operating state of the charging cable.
Beim Laden von Elektrofahrzeugen werden zur Verbindung der Ladebuchse des Elektrofahrzeugs mit einer Ladestation geeignete Ladekabel benötigt, an deren Ende ein mit der Ladebuchse des Fahrzeugs korrespondierender Ladestecker vorgesehen ist.When charging electric vehicles, suitable charging cables are required to connect the charging socket of the electric vehicle to a charging station, at the end of which there is a charging plug corresponding to the charging socket of the vehicle.
Derartige insbesondere zum Schnellladen oder Hochleistungsladen geeignete Ladekabel weisen beträchtlich große Kabelquerschnitte mit mehradrigen Leitungen, eine beträchtliche Kabellänge und ein entsprechend hohes Eigengewicht bei einer ebenfalls hohen Steifigkeit auf. Dies macht die Bedienung für einen Nutzer der Ladestation beim Zuführen des Ladesteckers zu einer Ladebuchse am Fahrzeug beschwerlich.Such charging cables, particularly suitable for fast or high-performance charging, feature considerably large cable cross-sections with multi-core cables, considerable cable length, and a correspondingly high weight, as well as high rigidity. This makes it difficult for a charging station user to insert the charging plug into a charging socket on the vehicle.
Zum Schutz des Ladekabels vor Abnutzung und für eine
wünschenswerte Lebensdauer sollten derartige Ladekabel möglichst keinen Bodenkontakt haben und nicht absichtlich oder versehentlich über den Boden geschleift werden. Eine Bedienperson muss demnach beim Laden eines Elektrofahrzeugs entweder das Ladekabel fast vollständig mit einer in vertikaler Richtung wirkenden Kraft tragen oder eine noch um Größenordnungen höhere, in horizontaler Richtung wirkende Kraft aufbringen, um das Ladekabel anzuheben.To protect the charging cable from wear and tear and for
To achieve a desirable service life, such charging cables should, if possible, have no contact with the ground and should not be dragged intentionally or accidentally across the ground. Therefore, when charging an electric vehicle, an operator must either support the charging cable almost entirely with a force acting vertically or apply an even greater force acting horizontally to lift the charging cable.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Die Kabelaufhängungseinrichtung weist einen Abstand zu einer Bodenoberfläche auf, auf der ein zu ladendes Elektrofahrzeug angeordnet ist, die zumindest größer ist als der Abstand der Steckeraufnahme des zu ladenden Elektrofahrzeugs zu der Bodenoberfläche. In einem Anschlusspunktbereich des Ladekabels liegt zwischen dem Ladekabel und einer horizontalen, durch den Anschlusspunktbereich verlaufenden Ebene in einem eingesteckten Zustand des Ladesteckers von der Bodenoberfläche aus gesehen, ein erster oberer Winkel vor, der zwischen 1° und 90° liegt.The cable suspension device has a distance from a ground surface on which an electric vehicle to be charged is arranged that is at least greater than the distance of the plug receptacle of the electric vehicle to be charged from the ground surface. In a connection point area of the charging cable, a first upper angle of between 1° and 90° exists between the charging cable and a horizontal plane running through the connection point area when the charging plug is plugged in, as viewed from the ground surface.
Die aufwendig viel Raum beanspruchende Mechanik der bekannten Kabelaufhängungseinrichtung liegt nachteilhaft ungeschützt frei und ist nicht vor Beeinträchtigungen aufgrund von Umwelteinflüssen oder Verschmutzung geschützt und entsprechend störanfällig.The space-consuming mechanism of the known cable suspension device is disadvantageously exposed and not protected from adverse effects due to environmental influences or contamination and is therefore susceptible to failure.
Aus der
Derartige Vorrichtungen zum automatisierten Laden sind nachteilhaft komplex und aufwendig in ihrer Herstellung und entsprechend kostspielig. Außerdem sind derartige roboterbasierte Vorrichtungen nur für eindeutig definierte Positionen eines Fahrzeugs mit dessen Ladebuchse geeignet.Such automated charging devices are disadvantageously complex and laborious to manufacture, and therefore expensive. Furthermore, such robot-based devices are only suitable for clearly defined positions on a vehicle with its charging socket.
AufgabenstellungTask
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Erleichterung der Handhabung eines Ladekabels einer Ladestation zum Laden eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen, die auch zum Schutz des Ladekabels beiträgt. Weitere Aufgabe der Erfindung ist dabei insbesondere ein mit einer derartigen Einrichtung ausgestattetes Ladekabel sowie ein zur Einstellung eines Betriebszustands des Ladekabels geeignetes Steuerungssystem bereitzustellen.The object of the invention is to provide a device for facilitating the handling of a charging cable of a charging station for charging an electric vehicle, which also contributes to the protection of the charging cable. A further object of the invention is, in particular, to provide a charging cable equipped with such a device and a control system suitable for adjusting the operating state of the charging cable.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved by the features of independent claim 1.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims and/or the following description.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Manipulatoreinrichtung für ein Ladekabel an einer Ladestation zum Laden eines Elektrofahrzeugs. Die Manipulatoreinrichtung weist zumindest ein zu der Kabelmitte des Ladekabels exzentrisch angeordnetes Manipulatorelement auf, das insbesondere in Längsrichtung des Kabels beweglich oder dehnbaren und komprimierbar angeordnet und ausgebildet ist. Die Manipulatoreinrichtung weist dabei außerdem zumindest ein längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildetes und angeordnetes Manipulatorelement auf. Die zumindest zwei vorstehenden Manipulatorelemente erstrecken sich geeigneter Weise jeweils in Längsrichtung des Ladekabels und sind an einer vorbestimmten Position des Ladekabels miteinander verbunden.The invention particularly relates to a manipulator device for a charging cable at a charging station for charging an electric vehicle. The manipulator device comprises at least one manipulator element arranged eccentrically to the center of the charging cable, which is arranged and configured to be movable, expandable, and compressible, in particular in the longitudinal direction of the cable. The manipulator device also comprises at least one manipulator element configured and arranged to be length-stable and flexible or pivotable. The at least two protruding manipulator elements each suitably extend in the longitudinal direction of the charging cable and are connected to one another at a predetermined position on the charging cable.
Die Manipulatoreinrichtung ist dabei mit insbesondere ihren unterschiedlich ausgebildeten Manipulatorelementen mit in Längsrichtung des Ladekabels verschiedenen Eigenschaften und deren Verbindung an einer vorbestimmten Position des Ladekabels vorteilhaft derart ausgebildet, angeordnet und eingerichtet, dass die Manipulatorelemente derart miteinander und dem Ladekabel zusammenwirken, dass bei der Handhabung des Ladekabels insbesondere zum Laden des Elektrofahrzeugs eine Gewichtsentlastung des Ladekabels und ein weitgehender Schutz des Kabels vor einem Bodenkontakt bereitgestellt ist.The manipulator device, in particular with its differently designed manipulator elements having different properties in the longitudinal direction of the charging cable and their connection at a predetermined position of the charging cable, is advantageously designed, arranged and configured in such a way that the manipulator elements interact with one another and with the charging cable in such a way that, when handling the charging cable, in particular for charging the electric vehicle, the charging cable is relieved of its weight and the cable is largely protected from contact with the ground.
Zur Ermöglichung der vorstehenden vorteilhaften Eigenschaften kann die Manipulatoreinrichtung vorteilhaft derart ausgebildet, angeordnet und eingerichtet sein, dass die Manipulatorelemente derart miteinander und dem Ladekabel zusammenwirken, dass sich bei der Handhabung des Ladekabels insbesondere zum Laden des Elektrofahrzeugs zumindest eine vorbestimmte Biegung oder Krümmung des Ladekabels in zumindest eine vorbestimmte Richtung einstellt oder eingestellt wird.To enable the above advantageous properties, the manipulator device can advantageously be designed, arranged and configured such that the manipulator elements interact with each other and with the charging cable in such a way that when handling the charging cable, in particular for charging the electric vehicle, at least one predetermined bend or curvature of the charging cable is set or adjusted in at least one predetermined direction.
Für eine wünschenswert zuverlässige Einstellung und Genauigkeit der Einstellung einer vorbestimmten Richtung mit auch einem vorbestimmten Betrag der Biegung oder Krümmung des Ladekabels in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Betriebszustand des Ladekabels mit insbesondere auch einer vorbestimmten Ausrichtung, Orientierung und Positionierung des Ladekabels können vorteilhaft zumindest drei punktsymmetrisch zu der Kabelmitte exzentrisch angeordnete vorstehende Manipulatorelemente vorgesehen sein, die jeweils in Längsrichtung des Ladekabels beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildet und angeordnet sind und dabei diesbezüglich insbesondere auch unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können.For a desirably reliable adjustment and accuracy of the adjustment of a predetermined direction with also a predetermined amount of bending or curvature of the charging cable in accordance with a predetermined operating state of the charging cable with in particular also a predetermined alignment, orientation and positioning of the charging cable, at least three protruding manipulator elements arranged eccentrically and point-symmetrically to the cable center can advantageously be provided, which are each designed and arranged to be movable or expandable and compressible in the longitudinal direction of the charging cable and in this respect can in particular also have different properties.
Die vorstehenden Manipulatorelemente sind nämlich aufgrund ihrer vorstehend beschriebenen Verbindung mit dem weiteren Manipulatorelement, das wie vorstehend beschrieben im Unterschied zu den beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelementen längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildet und angeordnet ist, auch miteinander verbunden.The above manipulator elements are in fact also connected to one another due to their connection with the further manipulator element as described above, which, as described above, is designed and arranged to be length-stable and flexible or pivotable, in contrast to the manipulator elements designed and arranged to be movable or stretchable and compressible.
Insbesondere auch mit dieser Verbindung der beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelemente mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften kann eine vorstehend beschriebene vorteilhafte Gewichtsentlastung bei der Handhabung des Ladekabels mit einem weitgehend zuverlässigen Schutz vor Bodenkontakt des Ladekabels mit einer wünschenswert genauen Ausrichtung, Orientierung und Positionierung der Ladekabels in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Betriebszustand des Ladekabels erzielt werden.In particular, with this connection of the movable or expandable and compressible manipulator elements with different mechanical properties, an advantageous weight relief as described above can be achieved when handling the charging cable with a largely reliable protection against ground contact of the charging cable with a desirably precise alignment, orientation and positioning of the charging cable in accordance with a predetermined operating state of the charging cable.
Für eine besonders vorteilhafte Gewichtsentlastung mit einem besonders zuverlässigen Schutz vor Bodenkontakt des Ladekabels und einer besonders genauen Ausrichtung, Orientierung und Positionierung des Ladekabels bei dessen Handhabung kann eine vorstehende Manipulatoreinrichtung jeweils drei erste, zweite und dritte in Längsrichtung des Ladekabels beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildete und angeordnete Manipulatorelemente aufweisen.For particularly advantageous weight relief with particularly reliable protection against ground contact of the charging cable and particularly precise alignment, orientation and positioning of the charging cable during its handling, a protruding manipulator device can have three first, second and third manipulator elements each designed and arranged to be movable or expandable and compressible in the longitudinal direction of the charging cable.
Die ersten Manipulatorelemente erstrecken sich dabei geeigneter Weise ausgehend von der Ladestation entlang eines ersten Abschnitts des Ladekabels in Längsrichtung des Ladekabels, und sind an einer ersten Position am Ende des ersten Abschnitts mit dem vorstehenden längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelement und damit wie vorstehend beschrieben auch miteinander verbunden.The first manipulator elements extend in a suitable manner from the charging station along a first section of the charging cable in the longitudinal direction of the charging cable, and are connected at a first position at the end of the first section to the protruding manipulator element, which is designed and arranged to be length-stable and flexible or pivotable, and are thus also connected to one another as described above.
Die zweiten Manipulatorelemente erstrecken sich hierbei ausgehend von der Ladestation entlang des ersten Abschnitts des Ladekabels und entlang eines an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitts des Ladekabels, und sind an einer zweiten Position am Ende des zweiten Abschnitts jeweils mit dem längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelement und damit auch miteinander verbunden.The second manipulator elements extend from the charging station along the first section of the charging cable and along a second section of the charging cable adjoining the first section, and are connected at a second position at the end of the second section to the manipulator element, which is designed and arranged to be length-stable and flexible or pivotable, and thus also to each other.
Die dritten Manipulatorelemente erstrecken sich hierbei ausgehend von der Ladestation entlang des ersten und zweiten Abschnitts und entlang eines an den zweiten Abschnitt anschließenden dritten Abschnitts des Ladekabels, und sind an einer dritten Position am Ende des dritten Abschnitts mit dem längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelement und/oder mit einem am Ende des Ladekabels vorgesehenen Ladestecker und damit auch miteinander verbunden.The third manipulator elements extend from the charging station along the first and second sections and along a third section of the charging cable adjoining the second section, and are connected at a third position at the end of the third section to the manipulator element which is designed and arranged to be length-stable and flexible or pivotable and/or to a manipulator element arranged at the end of the charging cable. provided charging plug and thus also connected to each other.
Bei einer nachfolgend beschriebenen internen Manipulatoreinrichtung können zur Verbindung der in Längsrichtung des Ladekabels beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelemente mit dem längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelement geeignete Befestigungselemente in dem Ladekabel vorgesehen sein, wobei die Manipulatorelemente an den Befestigungselementen befestigt sind.In an internal manipulator device described below, suitable fastening elements can be provided in the charging cable for connecting the manipulator elements designed and arranged to be movable or stretchable and compressible in the longitudinal direction of the charging cable to the manipulator element designed and arranged to be length-stable and flexible or pivotable, wherein the manipulator elements are fastened to the fastening elements.
Eine vorstehend beschriebene Manipulatoreinrichtung kann als kabelinterne Manipulatoreinrichtung ausgebildet sein, deren längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildetes Manipulatorelement und deren in Längsrichtung des Ladekabels beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildete und angeordnete Manipulatorelemente jeweils in dem Ladekabel angeordnet sind. Mit der kabelinternen Manipulatoreinrichtung ist eine vorteilhaft kompakte Ausbildung und Anordnung des Ladekabels und der Manipulatoreinrichtung bereitgestellt, die außerdem vorteilhaft zuverlässig vor Beeinträchtigung aufgrund von Umwelteinflüssen und Verschmutzung geschützt ist.A manipulator device described above can be designed as an internal cable manipulator device, the manipulator element of which is designed to be length-stable and flexible or pivotable, and the manipulator elements of which are designed and arranged to be movable or expandable and compressible in the longitudinal direction of the charging cable, are each arranged in the charging cable. The internal cable manipulator device provides an advantageously compact design and arrangement of the charging cable and the manipulator device, which is also advantageously reliably protected from impairment due to environmental influences and contamination.
Das längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildete und angeordnete Manipulatorelement kann hierbei vorteilhaft als länglicher zentraler Kern des Ladekabels ausgebildet und angeordnet sein, der sich im Zentrum des Ladekabels insbesondere bis zu der Position des Ladekabels erstrecken kann, an der er mit den in Längsrichtung des Ladekabels beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelemente verbunden ist, die wie vorstehend beschrieben exzentrisch zu der Kabelmitte angeordnet und entsprechend von dem als zentraler Kern ausgebildeten Manipulatorelement beabstandet sind.The manipulator element, which is designed and arranged to be length-stable and flexible or pivotable, can advantageously be designed and arranged as an elongated central core of the charging cable, which can extend in the center of the charging cable, in particular up to the position of the charging cable at which it is connected to the manipulator elements, which are designed and arranged to be movable or expandable and compressible in the longitudinal direction of the charging cable and which, as described above, are arranged eccentrically to the center of the cable and are correspondingly spaced from the manipulator element designed as a central core.
Das als länglicher zentraler Kern ausgebildete Manipulatorelement kann sich hieran anschließend außerdem bis zu dem Ende des Ladekabels und somit über die vollständige Länge des Ladekabels erstrecken. Das als länglicher zentraler Kern ausgebildete Manipulatorelement kann dabei einen geeigneten Durchmesser aufweisen und insbesondere mittels einem geeigneten Metalldraht bereitgestellt sein.The manipulator element, designed as an elongated central core, can then extend to the end of the charging cable and thus over the entire length of the charging cable. The manipulator element, designed as an elongated central core, can have a suitable diameter and, in particular, be provided by means of a suitable metal wire.
Eine eingangs beschriebene Manipulatoreinrichtung kann alternativ zu der vorstehenden kabelinternen Manipulatoreinrichtung als kabelexterne Manipulatoreinrichtung ausgebildet sein, deren längenstabil und biegschlaff oder schwenkbar ausgebildetes und angeordnetes Manipulatorelement geeigneter Weise als vielgliedrige Leitung ausgebildet ist und vorteilhaft eine äußere Leitung für das Ladekabel bildet. Für einen wünschenswerten Schutz vor Beeinträchtigung aufgrund von Umwelteinflüssen und Verschmutzung kann die als äußere Leitung des Ladekabels ausgebildete externe Manipulatoreinrichtung eine geeignete äußere Schutzhülle aufweisen.As an alternative to the aforementioned internal cable manipulator device, a manipulator device as described above can be designed as an external cable manipulator device, whose manipulator element, designed and arranged to be length-stable and flexible or pivotable, is suitably designed as a multi-element cable and advantageously forms an external cable for the charging cable. For desirable protection against deterioration due to environmental influences and contamination, the external manipulator device designed as the external cable of the charging cable can have a suitable outer protective cover.
Die vielgliedrige äußere Leitung kann vorteilhaft aus eine Vielzahl von formschlüssig miteinander korrespondierend ausgebildeter, in einer Reihe aufeinanderfolgend zusammengesetzter Leitungsglieder gebildet sein, wobei die beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelemente sich vorteilhaft entlang der Leitung beweglich durch die Leitungsglieder erstrecken. Die Leitungsglieder und damit die äußere Leitung können aus einem geeigneten Kunststoff oder Metall bereitgestellt sein.The multi-element outer conduit can advantageously be formed from a plurality of conduit elements that are configured to correspond to one another in a form-fitting manner and are assembled in a row. The manipulator elements, which are configured and arranged to be movable or expandable and compressible, advantageously extend movably along the conduit through the conduit elements. The conduit elements, and thus the outer conduit, can be made of a suitable plastic or metal.
Die sich beweglich durch die einzelnen Leitungsglieder erstreckenden Manipulatorelemente weisen dabei eine vorteilhafte Doppelfunktion auf, insbesondere auch nachdem sie neben ihrer vorstehend beschriebenen Funktion außerdem eine einfache Aneinanderreihung der einzelnen Leitungsglieder ermöglichen und die Leitungsglieder der zusammengesetzten äußeren Leitung zusammenhalten und damit zu deren Stabilität beitragen.The manipulator elements extending movably through the individual line elements have an advantageous dual function, in particular since, in addition to their function described above, they also enable the individual line elements to be easily arranged in series and hold the line elements of the assembled outer line together, thus contributing to its stability.
Für eine Aufnahme und wünschenswert kompakte und stabile Anordnung des Ladekabels in der äußeren Leitung korrespondiert ein innerer Durchmesser deren Leitungsglieder und damit der äußeren Leitung geeigneter Weise mit einem äußeren Durchmesser des Ladekabels.For accommodation and a desirable compact and stable arrangement of the charging cable in the outer cable, an inner diameter of its cable elements and thus of the outer cable corresponds appropriately to an outer diameter of the charging cable.
Zur vorteilhaft schwenkbaren Ausbildung der zusammengesetzten äußeren Leitung und Ausbildung einer vorstehend beschriebenen Biegung oder Krümmung des Ladekabels weisen die formschlüssig miteinander korrespondierend zusammengesetzten Leitungsglieder zu einem jeweils benachbarten Leitungsglied geeigneter Weise ein vorbestimmtes Spiel auf, so dass die benachbarten Leitungsglieder zueinander verschwenkbar sind.For the advantageous pivotable formation of the assembled outer line and formation of a bend or curvature of the charging cable as described above, the line members which are assembled in a form-fitting manner and corresponding to one another suitably have a predetermined play with respect to a respective adjacent line member, so that the adjacent line members can be pivoted with respect to one another.
Zur Ausbildung eines vorstehendes Schwenkens mit einer entsprechenden Biegung oder Krümmung des Ladekabels in eine vorbestimmte Richtung und einer entsprechenden vorbestimmten Ausrichtung, Orientierung und Positionierung des Ladekabels sind die beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelemente geeigneter Weise jeweils mit einem an einer vorbestimmten Position der Leitung angeordneten Leitungsglied verbunden oder mit dem Ladestecker verbunden. Die Manipulatorelemente wirken dabei mit den Leitungsgliedern, durch die sie sich erstrecken, und dem Leitungsglied, mit dem sie verbunden sind, derart zusammen, dass mittels einer vorbestimmten Dehnung oder Komprimierung oder Bewegung zumindest eines der Manipulatorelemente eine Biegung oder Krümmung der Leitung und des in der Leitung angeordneten Ladekabels in eine vorbestimmte Richtung bereitgestellt ist.To form a projecting pivot with a corresponding bend or curvature of the charging cable in a predetermined direction and a corresponding predetermined alignment, orientation, and positioning of the charging cable, the movable or expandable and compressible manipulator elements are suitably connected to a line member arranged at a predetermined position of the line or to the charging plug. The manipulator elements interact with the line members by which they extend, and the line member to which they are connected, in such a way that by means of a predetermined stretching or compression or movement of at least one of the manipulator elements, a bend or curvature of the line and of the charging cable arranged in the line in a predetermined direction is provided.
Eine vorstehende externe Manipulatoreinrichtung, die darüber hinaus als nachfolgend beschriebene passive Manipulatoreinrichtung ausgebildet sein kann, ist vorteilhaft insbesondere auch zur Nachrüstung eines Ladekabels an einer Ladestation geeignet.An above external manipulator device, which can also be designed as a passive manipulator device described below, is advantageously also suitable in particular for retrofitting a charging cable at a charging station.
Eine eingangs beschriebene und vorstehend beschriebene interne oder externe Manipulatoreinrichtung kann als passive Manipulatoreinrichtung ausgebildet und eingerichtet sein, deren beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildete Manipulatorelemente als federelastische, dehnbare und komprimierbare Federelemente ausgebildet sind. Für eine wünschenswert einfache, zuverlässige und komfortable Handhabung eines mit einer passiven Manipulatoreinrichtung ausgestatteten Ladekabels können deren als Federelemente ausgebildete Manipulatorelemente mit einem in der Ladestation vorgesehenen geeigneten Feder-/Dämpfer-System verbunden sein und zusammenwirken. Die als Federelemente ausgebildeten Manipulatorelemente können insbesondere mittels geeigneten Metallfedern bereitgestellt sein, die als Spiralfedern ausgebildet sein können. Die als Federelemente ausgebildeten Manipulatorelemente sind vorteilhaft jeweils in einer geeigneten äußeren Hülle angeordnet, die deren Funktion sicherstellt.An internal or external manipulator device described at the outset and above can be designed and configured as a passive manipulator device, whose movable or expandable and compressible manipulator elements are designed as resilient, expandable, and compressible spring elements. For a desirably simple, reliable, and comfortable handling of a charging cable equipped with a passive manipulator device, the manipulator elements designed as spring elements can be connected to and interact with a suitable spring/damper system provided in the charging station. The manipulator elements designed as spring elements can be provided in particular by means of suitable metal springs, which can be designed as spiral springs. The manipulator elements designed as spring elements are advantageously each arranged in a suitable outer casing that ensures their function.
Eine eingangs beschriebene und vorstehend beschriebene interne oder externe Manipulatoreinrichtung kann alternativ als besonders vorteilhafte aktive Manipulatoreinrichtung ausgebildet und eingerichtet sein, deren beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildete Manipulatorelemente vorteilhaft jeweils als geeignete bewegliche Seilzüge oder geeignete dehnbare und komprimierbare Formgedächtnislegierungen ausgebildet sind. Wie die vorstehend beschriebenen Federelemente der passiven Manipulatoreinrichtung sind die als Seilzüge oder Formgedächtnislegierungen ausgebildeten Manipulatorelemente ebenfalls vorteilhaft jeweils in einer geeigneten äußeren Hülle angeordnet, die deren Funktion sicherstellt. Die als Seilzüge ausgebildeten Manipulatorelemente bestehen geeigneter Weise jeweils aus einem geeigneten ausgewählten Metall und können dabei mittels geeignet ausgebildeter Bowdenzüge bereitgestellt sein.An internal or external manipulator device described at the outset and described above can alternatively be designed and configured as a particularly advantageous active manipulator device, whose movable or expandable and compressible manipulator elements are advantageously each designed as suitable movable cables or suitable expandable and compressible shape memory alloys. Like the spring elements of the passive manipulator device described above, the manipulator elements designed as cables or shape memory alloys are also advantageously each arranged in a suitable outer casing, which ensures their function. The manipulator elements designed as cables are suitably each made of a suitable selected metal and can be provided by means of suitably designed Bowden cables.
Eine vorstehende besonders vorteilhafte aktive Manipulatoreinrichtung kann mit ihren beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten Manipulatorelementen vorteilhaft mit einer in der Ladestation vorgesehenen Steuerung verbunden sein und zusammenwirken. Die Steuerung kann hierfür geeignete Steuerelemente zur Ansteuerung zumindest eines vorbestimmten Betriebszustands der Manipulatoreinrichtung und des Ladekabels aufweisen.A particularly advantageous active manipulator device, with its movable or expandable and compressible manipulator elements, can advantageously be connected to and interact with a controller provided in the charging station. For this purpose, the controller can have suitable control elements for controlling at least one predetermined operating state of the manipulator device and the charging cable.
Eine Positionierung, Orientierung und Ausrichtung des Ladekabels und eines mit dem Ladekabel verbundenen Ladesteckers an einer zum Laden eines Elektrofahrzeugs geeigneten Position oder eine Positionierung, Orientierung und Ausrichtung des Ladekabels und eines mit dem Ladekabel verbundenen Ladesteckers an einer zum Parken des Ladesteckers und des Ladekabels an der Ladestation geeigneten Position können so auf geeignete Weise angesteuert werden. Die Erfindung betrifft demnach außerdem insbesondere ein nachfolgend beschriebenes Steuerungssystem zur Einstellung eines Betriebszustandes eines Ladekabels.The positioning, orientation, and alignment of the charging cable and a charging plug connected to the charging cable at a position suitable for charging an electric vehicle, or the positioning, orientation, and alignment of the charging cable and a charging plug connected to the charging cable at a position suitable for parking the charging plug and the charging cable at the charging station, can thus be controlled in a suitable manner. The invention therefore also relates in particular to a control system, described below, for setting an operating state of a charging cable.
Wie vorstehend mehrfach erwähnt betrifft dabei die Erfindung zunächst insbesondere auch ein Ladekabel zum Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation, das vorteilhaft mit einer vorstehend beschriebenen Manipulatoreinrichtung ausgestattet ist. Das Ladekabel kann dabei insbesondere eine vorbestimmte geeignete Anzahl von Adern mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser für Energie-, Signal- und Datenübertragung aufweisen, die sich parallel zu den beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten Manipulatorelementen und dem als länglicher zentraler Kern ausgebildeten Manipulatorelement in Längsrichtung des Kabels erstrecken, wobei das Ladekabel außerdem Leitungen für eine Kühlflüssigkeit aufweisen kann. Ein derartiges mit einer Manipulatoreinrichtung ausgestattetes Kabel kann insbesondere ein zum Schnellladen oder Hochleistungsladen geeignetes Ladekabel mit einem entsprechend großen Kabelquerschnitt und mit mehradrigen Leitungen sein, und geeigneter Weise insbesondere eine Länge von etwa vier bis acht Meter und vorteilhaft von etwa fünf bis sechs Meter aufweisen.As mentioned several times above, the invention initially also relates in particular to a charging cable for charging an electric vehicle at a charging station, which is advantageously equipped with a manipulator device described above. The charging cable can in particular have a predetermined suitable number of wires, each with a different diameter, for energy, signal, and data transmission, which extend parallel to the movable or expandable and compressible manipulator elements and the manipulator element designed as an elongated central core in the longitudinal direction of the cable, wherein the charging cable can also have lines for a cooling fluid. Such a cable equipped with a manipulator device can in particular be a charging cable suitable for rapid charging or high-power charging, with a correspondingly large cable cross-section and with multi-core wires, and suitably in particular have a length of approximately four to eight meters and advantageously of approximately five to six meters.
Wie bei der vorstehenden Beschreibung der aktiven Manipulatoreinrichtung erwähnt, deren beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildete Manipulatorelemente vorteilhaft mit einer in der Ladestation vorgesehenen Steuerung verbunden sein können und zusammenwirken können, betrifft die Erfindung außerdem ein Steuerungssystem zur Einstellung eines Betriebszustands eines vorstehenden Ladekabels an einer Ladestation zum Laden eines Elektrofahrzeugs, wobei das Ladekabel mit einer vorstehenden aktiven Manipulatoreinrichtung ausgestattet ist.As mentioned in the above description of the active manipulator device, whose movable or expandable and compressible manipulator elements can advantageously be connected to and interact with a control provided in the charging station, the invention also relates to a control system for setting an operating state of a protruding charging cable at a charging station for charging an electric vehicle, wherein the charging cable is equipped with a protruding active manipulator device.
Das Steuerungssystem umfasst dabei insbesondere eine an der Ladestation vorgesehene hard- und softwaregestützte Steuerung, die zur Einstellung einer vorbestimmten Positionierung, Ausrichtung und Orientierung mit einer vorbestimmten Biegung oder Krümmung des Ladekabels geeignete, als Elektromotoren oder schaltbare und/oder regelbare elektrische Anschlüsse ausgebildete Steuerelemente aufweist.The control system comprises in particular a hardware and software-supported control provided at the charging station, which has control elements designed as electric motors or switchable and/or controllable electrical connections for setting a predetermined positioning, alignment and orientation with a predetermined bend or curvature of the charging cable.
Die als Elektromotoren ausgebildeten Steuerelemente sind dabei zur Ansteuerung der als Seilzüge ausgebildeten Manipulatorelemente der aktiven Manipulatoreinrichtung geeignet und entsprechend mit diesen Manipulatorelementen verbunden. Die als schaltbare und/oder regelbare elektrische Anschlüsse ausgebildeten Steuerelemente sind für die als Formgedächtnislegierungen ausgebildeten Manipulatorelemente der aktiven Manipulatoreinrichtung geeignet und entsprechend mit diesen Manipulatorelementen verbunden.The control elements, designed as electric motors, are suitable for controlling the manipulator elements of the active manipulator device, which are designed as cable pulls, and are connected to these manipulator elements accordingly. The control elements, designed as switchable and/or controllable electrical connections, are suitable for the manipulator elements of the active manipulator device, which are designed as shape memory alloys, and are connected to these manipulator elements accordingly.
Das Steuerungssystem kann außerdem eine insbesondere an einem mit dem Ladekabel verbundenen Ladestecker vorgesehene insbesondere optische Sensorik umfassen, die mit der Steuerung zur bedienfreundlichen Ansteuerung einer für einen vorbestimmten Betriebszustand des Ladekabels geeigneten Positionierung, Ausrichtung, Orientierung und Biegung oder Krümmung des Ladekabels hard- und softwaregestützt verbunden ist und zusammenwirkt, wobei von der Steuerung von der Sensorik erfasste Bilddaten auf geeignete Weise auch Kl-gestützt ausgewertet werden.The control system can also comprise a sensor system, in particular an optical sensor system, which is provided in particular on a charging plug connected to the charging cable and which is connected and interacts with the controller in a hardware- and software-supported manner for the user-friendly control of a positioning, alignment, orientation and bending or curvature of the charging cable suitable for a predetermined operating state of the charging cable, wherein image data acquired by the sensor system are also evaluated by the controller in a suitable manner with the aid of KL.
Das Steuerungssystem kann für eine besonders komfortable, bedienfreundliche Handhabung des Ladekabels seitens einer Bedienperson zu deren individuellen Ansteuerung eines Betriebszustandes des Ladekabels und der aktiven Manipulatoreinrichtung vorteilhaft außerdem eine insbesondere an dem Ladestecker vorgesehene Schalteinrichtung zur auch stufenlosen Zu- oder Abschaltung der Aktivierung der Manipulatorelemente der Manipulatoreinrichtung aufweisen.For particularly comfortable, user-friendly handling of the charging cable by an operator for the individual control of an operating state of the charging cable and the active manipulator device, the control system can advantageously also have a switching device, provided in particular on the charging plug, for continuously switching on or off the activation of the manipulator elements of the manipulator device.
AusführungsbeispieleExamples of implementation
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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1A eine schematische Darstellung eines Ladekabels mit einer Manipulatoreinrichtung nach einer Ausführung der Erfindung beim Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation; -
1B einen Schnitt durch das Ladekabel mit der Manipulatoreinrichtung von1A entlang der Linie S-S von1A ; -
2A eine schematische Darstellung eines Ladekabels mit einer Manipulatoreinrichtung nach einer weiteren Ausführung der Erfindung beim Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation; -
2B eine vergrößerte Darstellung des Ladekabels mit der Manipulatoreinrichtung von2A ; -
3 Schnittdarstellungen durch das Ladekabel mit der Manipulatoreinrichtung von2B jeweils entlang einer der Linien S-S von2B ; -
4A eine schematische Darstellung eines Ladekabels mit einer Manipulatoreinrichtung nach einer weiteren Ausführung der Erfindung beim Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Ladestation; -
4B einen Schnitt durch das Ladekabel mit der Manipulatoreinrichtung von4A entlang der Linie S-S von4A ; -
5A eine vergrößerte Explosionsdarstellung eines zu dem Ladestecker benachbarten Ausschnitts der Manipulatoreinrichtung von4A ; -
5B eine vergrößerte Darstellung ausgewählter Elemente der Manipulatoreinrichtung von4A in einer anderen Perspektive; -
6A eine schematische Darstellung der wesentlichen Elemente einer Manipulatoreinrichtung für ein Ladekabel nach einer Ausführung der Erfindung; und -
6B eine schematische Darstellung eines Steuerungssystems für den Betrieb einer Manipulatoreinrichtung für ein Ladekabel nach einer Ausführung der Erfindung.
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1A a schematic representation of a charging cable with a manipulator device according to an embodiment of the invention when charging an electric vehicle at a charging station; -
1B a section through the charging cable with the manipulator device of1A along the SS line from1A ; -
2A a schematic representation of a charging cable with a manipulator device according to a further embodiment of the invention when charging an electric vehicle at a charging station; -
2B an enlarged view of the charging cable with the manipulator device of2A ; -
3 Sectional views through the charging cable with the manipulator device of2B each along one of the lines SS from2B ; -
4A a schematic representation of a charging cable with a manipulator device according to a further embodiment of the invention when charging an electric vehicle at a charging station; -
4B a section through the charging cable with the manipulator device of4A along the SS line from4A ; -
5A an enlarged exploded view of a section of the manipulator device adjacent to the charging plug of4A ; -
5B an enlarged view of selected elements of the manipulator device of4A in a different perspective; -
6A a schematic representation of the essential elements of a manipulator device for a charging cable according to an embodiment of the invention; and -
6B a schematic representation of a control system for the operation of a manipulator device for a charging cable according to an embodiment of the invention.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet, die nicht in allen Figuren dargestellt sein können. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente können unterschiedlich skaliert sein.The figures contain partially simplified, schematic representations. In some cases, identical reference symbols are used for identical, but possibly not identical, elements, which may not be shown in all figures. Different views of identical elements may be scaled differently.
In der schematischen perspektivischen Zeichnung erstreckt sich die Ladesäule der Ladestation 2 in einer ersten Richtung X und einer zweiten Richtung Y und nach oben in einer dritten Richtung Z. Der Klarheit und Übersichtlichkeit halber und zum besseren Verständnis ist in der schematischen Zeichnung das zum Laden in Richtung X gegenüber der Ladestation 2 angeordnete Elektrofahrzeug 4 ebenfalls schematisch perspektivisch mit Blick auf die Ladebuchse 40 des Fahrzeugs 4 dargestellt. Das Ladekabel 1 erstreckt sich dabei von der Ladestation 2 im Wesentlichen in Richtung X zu dem Elektrofahrzeug 4.In the schematic perspective drawing, the charging column of the charging station 2 extends in a first direction X and a second Direction Y and upwards in a third direction Z. For the sake of clarity and for better understanding, the schematic drawing also shows the electric vehicle 4, which is arranged for charging in direction X opposite the charging station 2, in a schematic perspective view, with a view of the charging socket 40 of the vehicle 4. The charging cable 1 extends from the charging station 2 essentially in direction X to the electric vehicle 4.
Das Ladekabel 1 ist mit einer Manipulatoreinrichtung M1 nach einer Ausführung der Erfindung ausgestattet, mittels der bei der Handhabung des Ladekabels 1 eine vorbestimmte Biegung oder Krümmung R des Ladekabels 1 in eine Richtung R bereitgestellt ist bzw. vereinfacht wird, so dass eine zum Laden geeignete Ausrichtung, Orientierung und Positionierung des Ladekabels 1 und insbesondere des Ladesteckers 3 an einer Position P1, auf einfache Weise eingestellt werden kann. Die zum Laden geeignete Position P1 korrespondiert geeigneter Weise mit einer bestimmungsgemäß mit dem Ladestecker 3 zusammenwirkenden Ladebuchse 40 des Elektrofahrzeugs 4, in die der Ladestecker 3 zum Laden des Elektrofahrzeugs 4 somit auf einfache Weise eingeführt werden kann. Eine zum Laden eines Elektrofahrzeugs 4 geeignete Position P1 des Ladesteckers 3 wird hier sowie im gesamten Kontext der Beschreibung als Arbeitsposition P1 bezeichnet.The charging cable 1 is equipped with a manipulator device M1 according to one embodiment of the invention, by means of which a predetermined bend or curvature R of the charging cable 1 in a direction R is provided or simplified during handling of the charging cable 1, so that an alignment, orientation, and positioning of the charging cable 1 and in particular of the charging plug 3 at a position P1 suitable for charging can be easily set. The position P1 suitable for charging suitably corresponds to a charging socket 40 of the electric vehicle 4, which socket cooperates as intended with the charging plug 3, into which the charging plug 3 can thus be easily inserted to charge the electric vehicle 4. A position P1 of the charging plug 3 suitable for charging an electric vehicle 4 is referred to here and throughout the context of the description as the working position P1.
Die Manipulatoreinrichtung M1 ist dabei außerdem derart eingerichtet und ausgelegt, dass insbesondere bei der Handhabung des Ladekabels 1 eine Gewichtsentlastung des Ladekabels 1 bereitgestellt ist, und das Ladekabel 1 mit seiner Biegung oder Krümmung R vor einem unerwünschten Kontakt mit dem Boden weitgehend geschützt ist. Auch durch diese bestimmungsgemäße Wirkung der Manipulatoreinrichtung M1 ist eine Handhabung des Ladekabels 1 mit seinem Ladestecker 3 vereinfacht bzw. erleichtert. Außerdem ist dabei das Ladekabel 1 zuverlässig vor unerwünschten Beschädigungen und Verschleiß etwa durch Bodenkontakt oder auch unbeabsichtigtem Schleifen des Kabels 1 über den Boden geschützt. Eine vorbestimmte Lebensdauer, für die das Ladekabel 1 ausgelegt ist, wird bei der Bedienung und Handhabung von Ladestecker 3 und Ladekabel 1 somit nicht beeinträchtigt.The manipulator device M1 is also configured and designed in such a way that, particularly during handling of the charging cable 1, the weight of the charging cable 1 is relieved, and the charging cable 1, with its bend or curvature R, is largely protected from unwanted contact with the ground. This intended effect of the manipulator device M1 also simplifies or facilitates handling of the charging cable 1 with its charging plug 3. Furthermore, the charging cable 1 is reliably protected from unwanted damage and wear, for example due to contact with the ground or even unintentional dragging of the cable 1 across the ground. A predetermined service life for which the charging cable 1 is designed is therefore not impaired by the operation and handling of the charging plug 3 and the charging cable 1.
Die Manipulatoreinrichtung M1 der Ausführung von
Neben den drei Manipulatorelementen 6 und dem als länglichen zentralen Kern 60 ausgebildeten Manipulatorelement 60 der kabelinternen Manipulatoreinrichtung M1 weist das Ladekabel 1 der Ausführung von
Die exzentrisch angeordneten drei beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten Manipulatorelemente 6 sind an dem Rand 10 des Kabels 1 geeigneter Weise bezüglich der Kabelmitte und dem als länglichen zentralen Kern 60 ausgebildeten Manipulatorelement 60 in einer dreizähligen Punktsymmetrie mit drei Symmetrieebenen E angeordnet, die jeweils in einem Winkel α von 120° um den zentralen Kern 60 gedreht zueinander angeordnet sind. Die Manipulatorelemente 6 sind entsprechend voneinander und dem zentralen Manipulatorelement 60 beabstandet angeordnet.The three eccentrically arranged manipulator elements 6, which are designed to be movable or expandable and compressible, are arranged on the edge 10 of the cable 1 in a suitable manner with respect to the cable center and the manipulator element 60, designed as an elongated central core 60, in a threefold point symmetry with three symmetry planes E, each of which is rotated at an angle α of 120° around the central core 60. The manipulator elements 6 are arranged at a corresponding distance from each other and from the central manipulator element 60.
Zur Ausbildung einer Biegung oder Krümmung des Kabels 1 in eine vorbestimmte Richtung R und eine Anordnung des Kabels 1 sowie des Ladesteckers 3 an einer vorbestimmten Position P(X, Y, Z) sind die Manipulatorelemente 6 anders als das als länglicher zentraler Kern 60 ausgebildete Manipulatorelement 60 insbesondere in ihrer relativen Ausdehnung in Längsrichtung L des Ladekabels 1 zueinander und zu dem Kern 60 variierbar ausgebildet.In order to form a bend or curvature of the cable 1 in a predetermined direction R and an arrangement of the cable 1 and the charging plug 3 at a predetermined position P(X, Y, Z), the manipulator elements 6, unlike the manipulator element 60 designed as an elongated central core 60, are designed to be variable, in particular in their relative extension in the longitudinal direction L of the charging cable 1 to one another and to the core 60.
Die Manipulatoreinrichtung M1 kann mit ihren beweglich oder dehnbar und komprimierbar angeordneten und ausgebildeten Manipulatorelementen 6 und dem als länglichen zentralen Kern 60 ausgebildeten Manipulatorelement 60 als passive Manipulatoreinrichtung M1 derart ausgebildet sein, dass eine vorbestimmte Biegung oder Krümmung R des Kabels 1 und eine entsprechende Ausrichtung, Orientierung und Positionierung des Kabels 1 und des Ladesteckers 3 an einer vorbestimmten Position P sich bei der Bedienung des Kabels 1 auf geeignete Weise selbständig einstellt. Die Manipulatorelemente 6 der passiven Manipulatoreinrichtung M1 können dabei insbesondere als geeignete unterschiedliche Federelemente ausgebildet sein, wobei die passive Manipulatoreinrichtung M1 für deren bedienfreundliche Funktion außerdem mit einem in der Ladestation 2 vorgesehenen geeigneten Feder-/Dämpfer-System 22 verbunden sein kann, das insbesondere mit den Manipulatorelementen 6 zusammenwirkt.The manipulator device M1, with its manipulator elements 6 arranged and configured to be movable or expandable and compressible, and the manipulator element 60 configured as an elongated central core 60, can be configured as a passive manipulator device M1 such that a predetermined bend or curvature R of the cable 1 and a corresponding alignment, orientation, and positioning of the cable 1 and the charging plug 3 at a predetermined position P are automatically adjusted in a suitable manner during operation of the cable 1. The manipulator elements 6 of the passive manipulator device M1 can in particular be designed as suitable different spring elements, wherein the passive manipulator device M1 can also be connected to a suitable spring/damper system 22 provided in the charging station 2 for its user-friendly function, which interacts in particular with the manipulator elements 6.
Die Manipulatoreinrichtung M1 kann mit ihren exzentrisch angeordneten und beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildeten Manipulatorelementen 6 und dem als länglichen zentralen Kern 60 ausgebildeten und angeordneten Manipulatorelement 60 auch als aktive Manipulatoreinrichtung M1 derart ausgebildet sein, dass deren Biegung oder Krümmung R des Kabels 1 und Ausrichtung, Orientierung und Positionierung des Kabels 1 und des Ladesteckers 3 an einer vorbestimmten Position P bei der Bedienung des Kabels 1 auf vorbestimmte Weise eingestellt wird. Zumindest ein beweglich oder dehnbar und komprimierbar ausgebildetes Manipulatorelement 6 der aktiven Manipulatoreinrichtung M1 kann dabei derart ausgebildet sein, dass dessen Ausdehnung in Längsrichtung L des Kabels 1 in Übereinstimmung mit der Handhabung des Ladesteckers 3 und des Ladekabels 1 und/oder deren Ausrichtung, Orientierung und Positionierung eingestellt wird. Natürlich ist für eine wünschenswert fein justierte und auf die Handhabung des Ladesteckers 3 und des Ladekabels 1 abgestimmte Einstellung zumindest einer vorbestimmten Position P1 insbesondere des Ladesteckers 3 von Vorteil, dass in Längsrichtung L des Ladekabels 1 die Ausdehnung aller Manipulatorelemente 6 einstellbar ist. Hierfür geeignete Manipulatorelemente 6 können mittels Seilzügen und insbesondere mittels Bowdenzügen oder geeigneten Formgedächtnislegierungen bereitgestellt sein.The manipulator device M1, with its eccentrically arranged and movable or expandable and compressible manipulator elements 6 and the manipulator element 60 designed and arranged as an elongated central core 60, can also be designed as an active manipulator device M1 such that its bending or curvature R of the cable 1 and the alignment, orientation, and positioning of the cable 1 and the charging plug 3 at a predetermined position P are adjusted in a predetermined manner during operation of the cable 1. At least one movable or expandable and compressible manipulator element 6 of the active manipulator device M1 can be designed such that its extension in the longitudinal direction L of the cable 1 is adjusted in accordance with the handling of the charging plug 3 and the charging cable 1 and/or their alignment, orientation, and positioning. Of course, for a desirable finely adjusted setting of at least one predetermined position P1, in particular of the charging plug 3, tailored to the handling of the charging plug 3 and the charging cable 1, it is advantageous that the extension of all manipulator elements 6 is adjustable in the longitudinal direction L of the charging cable 1. Manipulator elements 6 suitable for this purpose can be provided by means of cable pulls and, in particular, by means of Bowden cables or suitable shape memory alloys.
Wie die passive Manipulatoreinrichtung M1 kann auch die aktive Manipulatoreinrichtung M1 für deren bedienfreundliche Ausbildung mit einem in der Ladestation 2 vorgesehenen geeigneten Feder-/Dämpfer-System 22 verbunden sein, das insbesondere mit den Manipulatorelementen 6 zusammenwirkt.Like the passive manipulator device M1, the active manipulator device M1 can also be connected to a suitable spring/damper system 22 provided in the charging station 2 for its user-friendly design, which system interacts in particular with the manipulator elements 6.
Anders die passive Manipulatoreinrichtung M1 ist die aktive Manipulatoreinrichtung M1 zur Einstellung zumindest einer vorbestimmten Krümmung oder Biegung R des Kabels 1 mit einer in der Ladestation 2 vorgesehenen geeigneten Steuerung 21 verbunden, die insbesondere mit den Manipulatorelementen 6 der aktiven Manipulatoreinrichtung M1 zusammenwirkt. Die Steuerung 21 kann dabei geeigneter Weise mit einer geeigneten insbesondere optischen Sensorik 31 verbunden sein und zusammenwirken, die an dem Ladestecker 3 vorgesehen sein kann. Unlike the passive manipulator device M1, the active manipulator device M1 is connected to a suitable controller 21 provided in the charging station 2 for adjusting at least one predetermined curvature or bend R of the cable 1. The controller 21 interacts in particular with the manipulator elements 6 of the active manipulator device M1. The controller 21 can be suitably connected to and interact with a suitable, in particular optical, sensor system 31, which can be provided on the charging plug 3.
Darüber hinaus kann insbesondere an dem Ladestecker 3 eine geeignete Schalteinrichtung 32 zur auch stufenlosen Zu- oder Abschaltung der Aktivierung der Manipulatorelemente 6 der aktiven Manipulatoreinrichtung M1 vorgesehen sein.In addition, a suitable switching device 32 can be provided, in particular on the charging plug 3, for continuously switching on or off the activation of the manipulator elements 6 of the active manipulator device M1.
Mit der aktiven Manipulatoreinrichtung M1 und der mit ihr verbundenen Steuerung 21 kann besonders bedienfreundlich zumindest eine vorbestimmte Position P1 des Ladesteckers 3 eingestellt werden, deren Position P1 (X, Y, Z) in Übereinstimmung mit einer Position P1 (X, Y, Z) einer Ladebuchse 40 eines Elektrofahrzeugs variieren kann. Darüber hinaus kann mit der aktiven Manipulatoreinrichtung M1 und der mit ihr verbundenen Steuerung 21 das Ladekabel 1 und der Ladestecker 3 auf eine sich von der Position P1 unterscheidende vorbestimmte Parkposition oder Ruheposition P2 eines an der Ladestation 2 für den Ladestecker 3 und das Ladekabel 1 vorgesehenen Parkports oder Ruheports 20 eingestellt werden. Ein entsprechendes Steuerungssystem S1 nach einer Ausführung der Erfindung zur hierfür geeigneten Steuerung der aktiven Manipulatoreinrichtung M1 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
Das Ladekabel 1 mit der Manipulatoreinrichtung M1 der Ausführung von
Anders als die Manipulatoreinrichtung M1 von
Hierfür erstreckt sich ausgehend von der Ladestation 2 in dem ersten Abschnitt 11 des Ladekabels 1 das als längenstabiler und biegeschlaffer zentraler Kern ausgebildete Manipulatorelement 60 der Manipulatoreinrichtung M1 mit jeweils drei ersten 61, zweiten 62 und dritten 63 jeweils beweglich oder dehnbar und komprimierbar angeordneten und ausgebildeten Manipulatorelementen bis zu einer ersten Position P11 des Ladekabels 1, an der das Manipulatorelement 60 zusammen mit den drei ersten Manipulatorelementen 61 an einem in dem Ladekabel 1 vorgesehenen geeigneten Befestigungselement befestigt ist.For this purpose, the manipulator element 60 of the manipulator device M1, which is designed as a length-stable and flexible central core and has three first 61, second 62 and third 63 manipulator elements each arranged and designed to be movable or expandable and compressible, extends from the charging station 2 in the first section 11 of the charging cable 1 to a first position P11 of the charging cable 1, at which the manipulator element 60 is fastened together with the three first manipulator elements 61 to a suitable fastening element provided in the charging cable 1.
Die Ausbildung und Anordnung der Manipulatoreinrichtung M1 des Ladekabels 1 entspricht demnach mit dem zentralen Manipulatorelement 60 und den drei exzentrischen Manipulatorelementen 61 in dem ersten Abschnitt 11 der Manipulatorstruktur M1 des vorstehend beschriebenen Ladekabels 1 von
In dem an den ersten Abschnitt 11 anschließenden zweiten Abschnitt 12 des Ladekabels 1 erstreckt sich das längenstabile und biegeschlaffe zentrale Manipulatorelement 60 der Manipulatoreinrichtung M1 mit den drei zweiten 62 und dritten 63 Manipulatorelementen bis zu einer zweiten Position P12 des Ladekabels 1, an der das zentrale Manipulatorelement 60 zusammen mit den drei zweiten Manipulatorelementen 62 an einem in dem Ladekabel 1 vorgesehenen geeigneten Befestigungselement befestigt ist.In the second section 12 of the charging cable 1 adjoining the first section 11, the length-stable and flexible central manipulator element 60 of the manipulator device M1 extends with the three second 62 and third 63 manipulator elements up to a second position P12 of the charging cable 1, at which the central manipulator element 60 together with the three second manipulator elements 62 is fastened to a suitable fastening element provided in the charging cable 1.
Schließlich erstreckt sich in dem an den zweiten Abschnitt 12 anschließenden dritten Abschnitt 13 des Ladekabels 1 das längenstabile und biegeschlaffe zentrale Manipulatorelement 60 der Manipulatoreinrichtung M1 mit den drei dritten 63 Manipulatorelementen bis zu einer dritten Position P13 am Ende des Ladekabels 1, an der das zentrale Manipulatorelement 60 zusammen mit den drei dritten Manipulatorelementen 63 an einem in dem Ladekabel 1 vorgesehenen geeigneten Befestigungselement befestigt ist. Alternativ hierzu können das zentrale Manipulatorelement 60 und die drei dritten Manipulatorelemente 63 auch an dem Ladestecker 3 befestigt sein.Finally, in the third section 13 of the charging cable 1 adjoining the second section 12, the length-stable and flexible central manipulator element 60 of the manipulator device M1 extends with the three third manipulator elements 63 to a third position P13 at the end of the charging cable 1, at which the central manipulator element 60, together with the three third manipulator elements 63, is fastened to a suitable fastening element provided in the charging cable 1. Alternatively, the central manipulator element 60 and the three third manipulator elements 63 can also be fastened to the charging plug 3.
Die Manipulatoreinrichtung M1 der Ausführung von
Es ist klar, dass auch jeweils zumindest eines der insgesamt neun Manipulatorelemente 61, 62 und 63 einer Manipulatoreinrichtung M1 aktiv oder passiv ausgebildet und eingerichtet sein kann, während deren weitere Manipulatorelemente 61, 62 und 63 stattdessen passiv bzw. aktiv ausgebildet und eingerichtet sind.It is clear that at least one of the total of nine manipulator elements 61, 62 and 63 of a manipulator device M1 can be designed and configured to be active or passive, while the other manipulator elements 61, 62 and 63 are instead designed and configured to be passive or active.
Die Manipulatoreinrichtung M1 der Ausführung von
Ein innerer Durchmesser der Leitungsglieder 7 und der Leitung 70 korrespondiert dabei geeigneter Weise mit einem äußeren Durchmesser des in der Leitung 70 angeordneten Ladekabels 1 mit internen elektrischen Adern 5 und dem Kabelrand oder Kabelmantel 10. Zum Schutz vor Beeinträchtigung der Manipulatoreinrichtung M1 aufgrund von Umwelteinflüssen und Verschmutzung kann die Leitung 70 eine in der Zeichnung nicht dargestellte äußere Hülle aufweisen.An inner diameter of the line elements 7 and the line 70 corresponds in a suitable manner to an outer diameter of the charging cable 1 arranged in the line 70 with internal electrical wires 5 and the cable edge or cable sheath 10. To protect the manipulator device M1 from being impaired due to environmental influences and contamination, the line 70 can have an outer sheath not shown in the drawing.
Die Manipulatoreinrichtung M1 weist wie die Manipulatoreinrichtung M1 der Ausführung von
Die Anordnung und Ausbildung und Funktion der Manipulatorelemente 6 der Manipulatoreinrichtung M1 von
Zum besseren Verständnis der Manipulatoreinrichtung M1 von
Die aufeinanderfolgend in einer Reihe zu dem als äußere Leitung 70 für das Ladekabel 1 ausgebildeten Manipulatorelement 70 zusammengesetzten Leitungsglieder 7 sind derart formschlüssig miteinander zusammenwirkend ausgebildet, dass zwei zusammengesetzte Leitungsglieder 7 ein vorbestimmtes Spiel aufweisen, und die Leitungsglieder 7 in einer vorbestimmten Richtung R zueinander verschwenkbar sind. Aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgend angeordneten und jeweils gegenüber einem benachbarten Leitungsglied 7 jeweils in eine Richtung R verschwenkten Leitungsgliedern 7 resultiert eine Biegung oder Krümmung der aus den Leitungsgliedern 7 zusammengesetzten Leitung 70 in eine vorbestimmte Richtung R und damit eine entsprechende Biegung oder Krümmung des in der Leitung 70 beherbergten Ladekabels 1. Dabei kann die Biegung oder Krümmung durch eine Veränderung der Ausdehnung in Längsrichtung L zumindest eines der beweglich oder dehnbar und komprimierbar angeordneten und ausgebildeten Manipulatorelemente 6 um einen vorbestimmten Betrag entsprechend deren Ausbildung aktiv herbeigeführt werden oder passiv erfolgen.The line members 7, which are successively assembled in a row to form the manipulator element 70 designed as an outer line 70 for the charging cable 1, are designed to interact with one another in a form-fitting manner such that two assembled line members 7 have a predetermined play, and the line members 7 can be pivoted relative to one another in a predetermined direction R. A plurality of line members 7 arranged one after the other and each pivoted in a direction R relative to an adjacent line member 7 results in a bend or curvature of the line 70 composed of the line members 7 in a predetermined direction R and thus a corresponding bend or curvature of the charging cable 1 accommodated in the line 70. The bend or curvature can be brought about actively by changing the extension in the longitudinal direction L of at least one of the manipulator elements 6 arranged and designed to be movable or expandable and compressible by a predetermined amount depending on their design, or can take place passively.
Die Manipulatoreinrichtung M1 der Ausführung von
Nachfolgend werden hier der Einfachheit, Klarheit und Übersichtlichkeit halber eine passive und aktive Manipulatoreinrichtung M1 nach einer Ausführung beispielhaft unter Bezugnahme auf eine Manipulatoreinrichtung M1 mit Manipulatorelementen 6 beschrieben, wobei das zu der Manipulatoreinrichtung M1 jeweils Gesagte ebenfalls für eine vorstehend beschriebene Ausführung einer Manipulatoreinrichtung M1 mit Manipulatorelementen 61, 62 und 63 zutrifft.For the sake of simplicity, clarity and overview, a passive and active manipulator device M1 according to one embodiment is described below by way of example with reference to a manipulator device M1 with manipulator elements 6, wherein what has been said about the manipulator device M1 also applies to an embodiment of a manipulator device M1 with manipulator elements 61, 62 and 63 described above.
Eine schematisch in
Für deren bedienfreundliche Ausbildung und Funktion kann eine derartige passive Manipulatoreinrichtung M1 außerdem mit einem in der Ladestation 2 vorgesehenen geeigneten ebenfalls passiven Feder-/Dämpfer-System 22 verbunden sein, das mit den passiven Manipulatorelementen 6 verbunden ist und derart mit den Manipulatorelementen 6 zusammenwirkt, dass das Streben der Manipulatorelemente 6 in ihren idealen entspannten bzw. gespannten Zustand die Handhabung des mit der Manipulatoreinrichtung M1 ausgestatteten Ladekabels 1 mit dem Ladestecker 3 am Ende des Kabels 1 vereinfacht und erleichtert, und insbesondere eine Gewichtsentlastung des Kabels 1 bereitgestellt ist, und das Kabel 1 weitgehend vor einem Kontakt mit dem Boden geschützt ist.For its user-friendly design and function, such a passive manipulator device M1 can also be connected to a suitable, likewise passive, spring/damper system 22 provided in the charging station 2, which is connected to the passive manipulator elements 6 and interacts with the manipulator elements 6 in such a way that the striving of the manipulator elements 6 in their ideal relaxed or tensioned state simplifies and facilitates the handling of the charging cable 1 equipped with the manipulator device M1 with the charging plug 3 at the end of the cable 1, and in particular a weight relief of the cable 1 is provided, and the cable 1 is largely protected from contact with the ground.
Ein schematisch in
Das Steuerungssystem S1 zur Ansteuerung der aktiven Manipulatoreinrichtung M1 weist zur Einstellung zumindest einer vorbestimmten Krümmung oder Biegung R des Kabels 1 insbesondere eine in der Ladestation 2 vorgesehene geeignete hard- und softwaregestützte Steuerung 21 auf, die insbesondere mit den Manipulatorelementen 6 derart zusammenwirkt, dass deren Ausdehnung in Längsrichtung L in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Kabels 1 bei dessen Handhabung eingestellt wird.The control system S1 for controlling the active manipulator device M1 has, in particular, a suitable hardware- and software-supported control 21 provided in the charging station 2 for setting at least one predetermined curvature or bend R of the cable 1, which interacts in particular with the manipulator elements 6 such that their extension in the longitudinal direction L is adjusted in accordance with an operating state of the cable 1 during its handling.
Das Steuerungssystem S1 weist hierfür insbesondere eine mit der Steuerung 21 verbundene Sensorik 31 auf, die mit der Steuerung 21 zusammenwirkt. Bei der Sensorik 31 kann es sich insbesondere um eine optische Sensorik 31 handeln, deren erfasste Bilddaten von der Steuerung 21 hard- und softwaregestützt und insbesondere auch Kl-gestützt zur Vereinfachung der Einstellung zumindest einer Position P1 des Ladesteckers 3 ausgewertet werden. Hierbei können zur optimierten Einstellung der Ausrichtung, Orientierung und Positionierung des Ladekabels 1 und des Ladesteckers 3 insbesondere von der Sensorik 31 erfasste Bilddaten mit zur Verfügung stehenden bekannten Bilddaten eines Fahrzeugs 4 verglichen werden und außerdem insbesondere einer Ladebuchse 40 des Fahrzeugs 4 sowie mit Bilddaten der Ladestation 2 mit deren Ruheport 20 verglichen werden.For this purpose, the control system S1 has, in particular, a sensor system 31 connected to the controller 21 and interacting with the controller 21. The sensor system 31 can, in particular, be an optical sensor system 31, the captured image data of which is evaluated by the controller 21 with hardware and software support and, in particular, also with CI support to simplify the adjustment of at least one position P1 of the charging plug 3. For the optimized adjustment of the alignment, orientation, and positioning of the charging cable 1 and the charging plug 3, image data captured, in particular, by the sensor system 31 can be compared with available known image data of a vehicle 4 and, in particular, of a charging socket 40 of the vehicle 4 and with image data of the charging station 2 with its idle port 20.
Darüber hinaus kann insbesondere an dem Ladestecker 3 eine geeignete Schalteinrichtung 32 des Steuerungssystems S1 zur auch stufenlosen Zu- oder Abschaltung der Aktivierung der Manipulatorelemente 6 durch die Steuerung 21 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Schalteinrichtung 32 derart mit der Steuerung 21 zusammenwirken, dass eine Bedienperson ein jeweils beabsichtigtes Laden eines Elektrofahrzeugs 4 oder ein beabsichtigtes Parken des Ladesteckers 3 schalten kann. Natürlich kann von der Steuerung 21 der Manipulatoreinrichtung M1 auch ein entsprechender Betriebszustand des Ladekabels 1 und des Ladesteckers 3 etwa beim Laden des Elektrofahrzeugs 4 oder Parken des Ladesteckers 3 bei der Steuerung insbesondere der Ausdehnung der Manipulatorelemente 6 in Längsrichtung L berücksichtigt werden.Furthermore, a suitable switching device 32 of the control system S1 can be provided, in particular on the charging plug 3, for continuously switching on or off the activation of the manipulator elements 6 by the controller 21. For example, the switching device 32 can interact with the controller 21 in such a way that an operator can switch on the intended charging of an electric vehicle 4 or the intended parking of the charging plug 3. Of course, the controller 21 of the manipulator device M1 can also take into account a corresponding operating state of the charging cable 1 and the charging plug 3, for example when charging the electric vehicle 4 or parking the charging plug 3, when controlling, in particular, the extension of the manipulator elements 6 in the longitudinal direction L.
Bei den Manipulatorelementen 6 einer aktiven Manipulatoreinrichtung M1 kann es sich wie vorstehend beschrieben insbesondere vorteilhaft um Seilzüge, wie etwa um Bowdenzüge oder Formgedächtnislegierungen handeln, wobei das Steuerungssystem S1 zur Einstellung deren Ausdehnung in Längsrichtung L jeweils geeignete Elektromotoren bzw. schalt- und regelbare elektrische Anschlüsse umfasst. Es ist klar, dass ggf. zumindest ein Manipulatorelement 6 einer aktiven Manipulatoreinrichtung M1 auch als passives Manipulatorelement 6 ausgebildet sein kann.As described above, the manipulator elements 6 of an active manipulator device M1 can particularly advantageously be cable pulls, such as Bowden cables or shape memory alloys, wherein the control system S1 comprises suitable electric motors or switchable and controllable electrical connections for adjusting their extension in the longitudinal direction L. It is clear that, if necessary, at least one manipulator element 6 of an active manipulator device M1 can also be designed as a passive manipulator element 6.
Schließlich sei hier abschließend erneut darauf hingewiesen, dass auch ohne ein vorstehend vergleichsweise kompakt vorgestelltes Steuerungssystem S1 mittels einer vorstehend beschriebenen passiven oder aktiven Manipulatoreinrichtung M1 nach einer Ausführung der Erfindung jeweils zumindest eine Gewichtsentlastung des Ladekabels 1 bei dessen Handhabung bereitgestellt werden kann, und das Ladekabel 1 vor einem unerwünschten Kontakt mit dem Boden weitgehend geschützt werden kann.Finally, it should be pointed out again that even without a comparatively compact control system S1 presented above, by means of a passive or active manipulator device M1 described above, according to an embodiment of the invention at least one weight relief of the charging cable 1 at its handling can be provided, and the charging cable 1 can be largely protected from unwanted contact with the ground.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Ladekabel, KabelCharging cable, cable
- 1010
- Mantel, Umfang, Randmantle, circumference, edge
- 11, 12, 1311, 12, 13
- AbschnittSection
- 22
- Ladesäule, Ladestationcharging station
- 2020
- Ruheport, ParkportRest port, park port
- 2121
- Steuerungsteering
- 2222
- Feder/Dämpfer-SystemSpring/damper system
- 33
- LadesteckerCharging plug
- 3131
- SensorikSensor technology
- 3232
- SchalteinrichtungSwitching device
- 44
- Elektrofahrzeugelectric vehicle
- 4040
- LadebuchseCharging socket
- 55
- Ader, elektrische Leitungwire, electrical cable
- 66
- ManipulatorelementManipulator element
- 6060
- Manipulatorelement, längenstabiler Kern, DrahtManipulator element, length-stable core, wire
- 61, 62, 6361, 62, 63
- ManipulatorelementManipulator element
- 77
- Manipulatorelement, Leitungsmodul, LeitungsgliedManipulator element, line module, line link
- 7070
- Manipulatorelement, LeitungManipulator element, line
- αα
- Winkelangle
- EE
- Ebene, Symmetrieebeneplane, plane of symmetry
- HH
- HöheHeight
- LL
- Länge, LängsrichtungLength, longitudinal direction
- M1M1
- ManipulatoreinrichtungManipulator device
- P, P1, P2,P, P1, P2,
- Positionposition
- P11, P12, P13 R, R11, R12, R13P11, P12, P13 R, R11, R12, R13
- Richtung, Biegung, Krümmungdirection, bend, curvature
- SS
- Linieline
- S1S1
- SteuerungssystemControl system
- X, Y, ZX, Y, Z
- RichtungDirection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10 2017 127 002 A1 [0005]DE 10 2017 127 002 A1 [0005]
- WO 2020/084111 A2 [0008]WO 2020/084111 A2 [0008]
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2025
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Also Published As
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