DE102010038570A1

DE102010038570A1 - Ladeeinrichtung für ein Elektrfahrzeug und nebst Verfahren

Info

Publication number: DE102010038570A1
Application number: DE102010038570A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Kordowski Bernhard; Michael Scholz; Dipl.-Ing. Westerwick Volker
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: DE102010038570B4; WO2012013181A2; WO2012013181A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren für ein Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs. Für ein einfaches Aufladen umfasst eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug eine Ladebuchse oder einen Ladestecker sowie ein Antriebsmittel für ein Verbinden des Ladesteckers mit der Ladebuchse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren für ein Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs.
Es gibt Kraftfahrzeuge, die mit Hilfe eines Elektromotors angetrieben werden. Solche Elektrofahrzeuge umfassen eine Batterie zur Bereitstellung von elektrischer Energie, mit der der Elektromotor mit Strom versorgt wird. Außerdem ist eine Ladebuchse für ein Aufladen der Batterie vorgesehen.
Soll die Batterie eines solchen Elektrofahrzeuges aufgeladen werden, so wird ein externer Ladestecker einer Ladestation in die Ladebuchse gesteckt, über den anschließend elektrischer Strom zur Batterie zwecks Aufladung fließt. Eine Ladestation ist eine Einrichtung, die einen Ladestecker für ein Elektrofahrzeug umfasst und die einen elektrischen Strom für ein Aufladen der Batterie eines Elektrofahrzeugs zu liefern vermag. Eine solche Ladestation kann öffentlich zur Verfügung gestellt und wie eine Tankstelle von jedem Elektrofahrzeug kostenpflichtig für ein Aufladen benutzt werden. Eine Ladestation kann aber auch Teil eines Privatgebäudes sein, welche nicht für eine öffentliche Benutzung vorgesehen ist.
Da die Reichweiten solcher Elektrofahrzeuge im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor aufgrund begrenzter Batteriekapazitäten geringer sind, muss ein Elektrofahrzeug in vergleichsweise kurzen Abständen aufgeladen werden. Es ist daher für die Praxis besonders wichtig, dass die für ein Aufladen erforderliche ordnungsgemäße Handhabung einfach und damit sicher ist.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein einfaches Aufladen eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe umfasst eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug eine Ladebuchse oder einen Ladestecker sowie ein Antriebsmittel für ein Verbinden des Ladesteckers mit der Ladebuchse.
Das Antriebsmittel bewirkt, dass ausgehend von einer Ausgangsstellung ein Ladestecker in seine Endstellung in eine Ladebuchse hinein bewegt wird, in der der Ladestecker mit der Ladebuchse für ein Aufladen einer Batterie verbunden ist. Ein Ladestecker muss also lediglich in die Ausgangsstellung gebracht werden. Anschließend verbindet das Antriebsmittel den Ladestecker selbständig mit der Ladebuchse durch Bewegen des Ladesteckers in die Endstellung. Fließt dann ein Strom, so wird eine Batterie des Elektrofahrzeugs aufgeladen.
Ein Ladestecker kann durch die Erfindung nur dann mit der Ladebuchse verbunden werden, wenn der Ladestecker in die Ausgangsstellung gebracht wird. Hierdurch werden Beschädigungen vermieden, die entstehen könnten, wenn versucht wird, einen unzutreffend oder ungünstig aufgesetzten Ladestecker mit übermäßiger Kraft in eine Ladebuchse hinein zu bewegen. Durch die Erfindung werden derartige Beschädigungen vermieden, die zur Folge haben könnten, dass ein Elektrofahrzeug nicht mehr aufgeladen oder eine zum Beispiel öffentliche Ladestation anschließend nicht mehr für ein Aufladen verwendet werden kann oder aus Sicherheitsgründen nicht mehr verwendet werden darf.
Bevorzugt ist die Ladebuchse mit dem Antriebsmittel versehen, welches dann einen Ladestecker zu erfassen und in die Ladebuchse zu bewegen vermag.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ladeeinrichtung einen Sensor, der eine Ausgangsstellung eines Ladesteckers zu detektieren und in Abhängigkeit davon das Antriebsmittel zu aktivieren vermag. Erst wenn bzw. sobald der Detektor das Vorhandensein eines Ladesteckers in der Ausgangsstellung erkennt, wird das Antriebsmittel durch den Sensor aktiviert und bewegt den Ladestecker in die Endstellung hinein. Bevorzugt umfasst die Ladebuchse den Sensor.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ladeverbindungselement einen Sensor, der eine Endstellung eines Ladesteckers zu detektieren und in Abhängigkeit davon das Antriebsmittel zu deaktivieren vermag. Erst wenn bzw. sobald der Detektor das Vorhandensein eines Ladesteckers in der Endstellung erkennt, stopp das Antriebsmittel und damit die Bewegung des Ladesteckers in die Endstellung hinein.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Antriebsmittel einen Ladestecker von der Endstellung in die Ausgangsstellung bewegen, so zum Beispiel im Anschluss an den Erhalt eines Auslösesignals. Wird ein Auslösesignal übermittelt, so bewegt das Antriebsmittel den Ladestecker von der Endstellung in die Ausgangsstellung. Es werden so Beschädigungen vermieden, die andernfalls entstehen könnten, wenn ein Ladestecker zum Beispiel mit übermäßiger Geschwindigkeit aus der Ladebuchse heraus gezogen wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Ladestecker in seiner Endstellung verriegelt und so zum Beispiel in der aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2010 003 523 bekannten Weise, also mithilfe eines Stellglieds, welches einen Riegel umfasst, das an einer Gehäusewand eines ersten Bauteils und zwar insbesondere an einer Gehäusewand einer Ladebuchse angebracht ist. Befindet sich der Ladestecker in seiner Endstellung, so wird der Riegel durch zwei Löcher bewegt, die sich einerseits in der Gehäusewand der Ladebuchse und andererseits in der Gehäusewand des Ladesteckers befinden. Anschließend kann der Ladestecker nicht mehr aus der Ladebuchse heraus gezogen werden. Das Stellglied kann vorzugsweise motorisiert zwischen einer Ausgangsstellung und einer Verriegelungsstellung bewegt werden. Kann das Stellglied motorisiert bewegt werden, so umfasst das Stellglied vorzugsweise eine Notentriegelungseinrichtung, die ein mechanisches Entriegeln ermöglicht. Vorzugsweise kann die Notentriegelungseinrichtung nur vom Innenraum des Fahrzeugs betätigt werden, um die Notentriegelungseinrichtung vor dem Zugriff Unbefugter zu schützen.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Antriebsmittel wenigstens ein Eingreifelement, welches in der Ausgangsstellung in ein Eingreifelement des anderen Ladeverbindungselement (Stecker oder Buchse) eingreift oder einzugreifen vermag, welches ansonsten nicht mit dem Antriebselement verbunden ist. Mit Hilfe der ineinander greifenden Eingreifelemente wird erreicht, dass das Antriebselement den Ladestecker in die Endstellung hinein bewegen kann. In einer Ausführungsform der Erfindung ermöglicht das Ineinandergreifen der vorgenannten Eingreifelemente, dass das Antriebsmittel den Ladestecker von der Endstellung zurück in seine Ausgangsstellung zu bewegen vermag.
Es ist zweckmäßig, dass das Antriebsmittel elektromotorisch angetrieben wird, da aufgrund des Aufladens an einer Ladestation in jedem Fall elektrischer Strom zur Verfügung steht. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhält der elektromotorische Antrieb den für den Betrieb benötigten Strom von der Ladestation, also nicht von einer Batterie des Fahrzeugs. Auch bei leerer Batterie kann dann der elektromotorische Antrieb in Gang gesetzt werden.
Das Antriebsmittel kann eine Formgedächtnislegierung umfassen, die das Bewegen des Ladesteckers von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung bewirkt oder zumindest unterstützt. Eine Formgedächtnislegierung ist ein Material, welches durch Temperaturveränderung sprunghaft seine Form in Abhängigkeit von einer Aktivierungstemperatur zu verändern vermag. Antriebe mit einer Formgedächtnislegierung sind aus dem Stand der Technik bekannt, so zum Beispiel aus der Druckschrift DE 20 2006 010 201 U1 oder aber aus der Druckschrift DE 199 34 827 C1 . Beispielsweise die aus diesen beiden Druckschriften bekannten Aktuatoren können als Antriebsmittel vorgesehen sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Ladebuchse oder der Ladestecker mit mindestens einem Gesperre versehen, welches eine als Antriebsmittel dienende Drehfalle und vorzugsweise eine Sperrklinke für ein Verrosten der Drehfalle umfasst. Die Drehfalle kann also insbesondere elektromotorisch angetrieben werden.
Eine Drehfalle im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein drehbar gelagertes Bauteil mit einem gabelförmigen Einlaufschlitz, welches vorzugsweise bei oder an der Ladebuchse angebracht ist. Ein dann am Ladestecker angebrachter Bolzen gelangt in den Einlaufschlitz hinein, wenn der Ladestecker in die mit dem Gesperre versehene Ladebuchse gesteckt oder aber in die Ausgangsstellung gebracht wird. Der Bolzen wird in der Ausgangsstellung von der Drehfalle erfasst. Durch motorisiertes Drehen der Drehfalle wird der Ladestecker dann in die Ladebuchse bis zum Erreichen der Endstellung hinein gezogen.
Hat der Ladestecker die Endstellung erreicht, so kann der Bolzen in einer Ausführungsform vorteilhaft den Einlaufschlitz der Drehfalle nicht mehr verlassen. Die Drehfalle erfüllt dann eine Doppelfunktion, da diese einerseits das Antriebsmittel darstellt und andererseits dafür Sorge trägt, dass der Ladestecker nicht durch einfaches Herausziehen von der Ladebuchse gelöst werden kann.
Grundsätzlich kann auch der Ladestecker das Gesperre und die Ladebuchse den Bolzen umfassen, um den Ladestecker mit der Ladebuchse besonders zuverlässig verbinden zu können. Vorzugsweise umfasst jedoch eine am Elektrofahrzeug angebrachte Ladebuchse das Gesperre, um so sicherstellen zu können, dass zumindest der Benutzer des Fahrzeugs eine durch das Gesperre bereitgestellte Verriegelung öffnen kann und somit der Benutzer insbesondere auch während eines Aufladens Herr über sein Fahrzeug ist.
In der Endstellung verrostet eine Sperrklinke des Gesperres vorzugsweise die Drehfalle, so dass diese dann nicht mehr in die Ausgangsstellung zurückgedreht werden kann. Das Verrosten signalisiert zunächst, dass der Ladestecker seine Endstellung in der Ladebuchse erreicht hat und beispielsweise ein Ladevorgang für ein Elektrofahrzeug somit beginnen kann. Das Verrosten der Sperrklinke kann in einer Ausführungsform mit einem Betätigen eines Schalters einhergehen, der das Aufladen der Batterie aktiviert. Insbesondere sie entsprechende Bewegung der Sperrklinke für ein Einrasten betätig dann einen geeignet platzierten Schalter.
Der Ladestecker ist im verrosteten Zustand der Drehfalle besonders stabil, zuverlässig und daher stoßsicher mit der Ladebuchse verbunden. Versehentliche äußere Stöße können die Verbindung nicht lösen. Es wird so sichergestellt, dass sich der Ladestecker nicht versehentlich von einer Ladebuchse zu lösen vermag. Eine solche Ausführungsform ist daher besonders praxistauglich, wenn es auf hohe Zuverlässigkeit der Verbindung auch unter erschwerten äußeren Bedingungen ankommt wie zum Beispiel im Fall des Aufladens an einer öffentlichen Ladestation.
Der Bolzen steht bevorzugt von dem Ladestecker bzw. der Ladebuchse seitlich und zwar insbesondere senkrecht von einer entsprechenden Gehäusewand ab. Ein derart abstehender Bolzen stellt dann zugleich ein gut sichtbares Sichtelement dar, welches ein für ein Verbinden zutreffendes Aufsetzen des Ladesteckers auf die Ladebuchse erleichtert.
Um einen in die Ladebuchse eingesteckten Ladestecker wieder entfernen zu können, muss ggfs. die Sperrklinke aus ihrer Raststellung heraus bewegt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung gibt es einen mit dem Gesperre so verbundenen Betätigungshebel, dass durch Betätigen des Betätigungshebels die Sperrklinke aus ihrer Raststellung heraus bewegt wird und zwar vorzugsweise rein mechanisch. Eine Bewegung des Betätigungshebels kann unmittelbar oder mittelbar zum Beispiel über einen Bowdenzug auf die Sperrklinke übertragen werden. Insbesondere im Fall einer mechanischen Entriegelung handelt es sich um eine Notfallentriegelungseinrichtung, weil diese auch bei Ausfall der Elektrik wirksam ist. Der Betätigungshebel kann aber auch für ein Entsperren elektrisch betätigbar ausgestaltet sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Ladeeinrichtung und zwar vorzugsweise die Ladebuchse zwei als Antriebsmittel dienende Gesperre. Zwischen beiden Gesperren befindet sich der Ladestecker oder die Ladebuchse. Aus genannten Gründen befindet sich die Ladebuchse bevorzugt zwischen beiden Gesperren. Das damit korrespondierende Ladeverbindungselement, also in der Regel der Ladestecker weist dann zwei Bolzen auf. Ein jeder Bolzen gelangt in je ein Gesperre hinein, wenn der Ladestecker in die Ladebuchse gesteckt oder aber in die Ausgangsstellung gebracht wird. Durch diese Ausführungsform wird ein Verkanten vermieden, da während eines Bewegens des Ladesteckers in die Endstellung keine einseitige Belastung auftritt.
Gibt es zwei Gesperre, so sind diese in einer Ausführungsform mechanisch so verbunden, dass sich die Bauteile der Mechanik aufgrund der mechanischen Verbindung synchron bewegen. Einerseits wird so einem Verkanten weiter verbessert entgegengewirkt, wenn ein Ladestecker von einer Ausgangsstellung in die Endstellung bewegt wird. Andererseits kann so die Zahl an benötigten motorischen Antrieben gering gehalten werden, da nicht für jedes Gesperre ein eigener elektrischer Antrieb bereitgestellt werden muss.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein jedes Gesperre eine Zuziehhilfe, die die jeweilige Drehfalle ausgehend von einer Ausgangsstellung der Drehfalle in die Hauptrastposition verfährt. Eine solche Zuziehhilfe für ein Kraftfahrzeugschloss ist beispielsweise aus der Druckschriften DE 199 42 360 A1 bekannt. Die Zuziehhilfe verfährt die Drehfalle des Gesperres motorisiert insbesondere von einer Vorraststellung in die Hauptraststellung. Eine Vorraststellung ist eine erste Raststellung, in der die Drehfalle ein erstes Mal mit einer Sperrklinke verrostet wird. Wird die Drehfalle weiter in Richtung Endstellung gedreht, so wird die Drehfalle ein zweites Mal in der Endstellung durch ein Sperrklinke verrostet. Diese zweite Raststellung wird Hauptrastposition genannt.
Die Drehfalle kann aber auch ohne eine vorhandene Raststellung unmittelbar nach Einfahren eines Bolzens in Richtung Endstellung motorisiert bewegt werden.
Ein Ladestecker kann durch die Erfindung nur dann mit der Ladebuchse verbunden werden, wenn der Ladestecker in die Ausgangsstellung gebracht wird. Hierdurch werden Beschädigungen vermieden, die entstehen könnten, wenn versucht wird, einen unzutreffend oder ungünstig aufgesetzten Ladestecker mit übermäßiger Kraft in eine Ladebuchse hinein zu bewegen. Durch die Erfindung werden derartige Beschädigungen vermieden, die zur Folge haben können, dass ein Elektrofahrzeug nicht mehr aufgeladen oder eine zum Beispiel öffentliche Ladestation anschließend nicht mehr für ein Aufladen verwendet werden kann oder aus Sicherheitsgründen nicht mehr verwendet werden darf.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ladeeinrichtung oder aber das zugehörige Kraftfahrzeug bzw. Elektrofahrzeug eine elektronische Einrichtung zur Identifizierung des Kraftfahrzeugs. Vor oder während eines Ladens wird das Elektrofahrzeug identifiziert. Es werden weiter die Daten, die der Identifizierung des Elektrofahrzeugs dienen, bevorzugt in einer elektronischen Speichereinrichtung abgespeichert. Die Daten für die Identifizierung umfassen insbesondere das amtliche Kennzeichen des Fahrzeugs, eine amtliche Fahrzeugnummer und/oder Angaben zum Fahrzeugtyp.
In einer Ausführungsform wird in der Speichereinrichtung die Ladungsmenge abgespeichert, die für ein durchgeführtes Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs aufgewendet worden ist. Insbesondere werden ergänzend Angaben zur Identifizierung der Ladestation und/oder Angaben zu Datum und Zeitpunkt des Aufladens und/oder ggf. zur Abrechnung des Ladevorgangs ergänzend gespeichert.
Die Speichereinrichtung ist bevorzugt Teil der Ladestation und/oder Teil des Fahrzeugs, welches aufgeladen wird. Die Speicherung von vorgenannten Daten erlaubt eine Kontrolle der bezogenen Strommenge. Diese Ausführungsform erlaubt ein unbeaufsichtigtes Aufladen einer Batterie über einen längeren Zeitraum hinweg, ohne befürchten zu müssen, dass zwischendurch mit dem geflossenen Strom missbräuchlich ein anderes Fahrzeug aufgeladen worden ist. Wiederum wird aus bereits genannten Gründen für das Identifizieren und Abspeichern bevorzugt Strom verwendet, der von der Ladestation stammt und nicht Strom von einer Batterie des Kraftfahrzeugs.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird zu Beginn eines Aufladens das Antriebsmittel erst in Gang gesetzt, wenn das Fahrzeug identifiziert worden ist. Eine solche Identifizierung und Übermittlung der entsprechenden Daten kann drahtlos erfolgen oder aber bevorzugt mit Hilfe einer ersten anfänglichen elektrischen Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse in der Ausgangsstellung.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Identifizierung erst, wenn der Ladestecker vollständig in die Ladebuchse hinein gesteckt worden ist, also die Endstellung erreicht hat. Allerdings erfolgt erst im Anschluss an die Identifizierung ein Aufladen der Batterie. Diese Ausführungsform ermöglicht eine kabelgebundene Datenübertragung, ohne dass in der Ausgangsstellung bereits eine erste elektrische Verbindung vorhanden sein muss.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Fahrzeugidentifizierung erst in der Endstellung. Im Anschluss an die Fahrzeugidentifizierung wird der Ladestecker mit der Ladebuchse verriegelt, so dass der Ladestecker nicht mehr durch einfaches Herausziehen von der Ladebuchse gelöst werden kann. Das Aufladen erfolgt erst im Anschluss an das genannte Verriegeln.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Ladestecker automatisiert in die Ausgangsstellung gebracht, wenn ein Fahrzeug eine Ladestation geeignet erreicht. Ausführungsformen dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann ein Fachmann den Druckschriften DE 10 2008 055 881 A1 , US 54 95 159 sowie WO 03/061053 A1 entnehmen. Wir beziehen den entsprechenden Offenbarungsgehalt dieser beiden Druckschriften mit ein.
In einer Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens erreicht ein Elektrofahrzeug eine Ladestation bzw. fährt zu einer Ladestation. Diese Ladestation umfasst in einer Ausführungsform Mittel für ein Erkennen einer Ladeklappe und/oder der Ladebuchse des Elektrofahrzeugs und/oder für ein Identifizieren des Elektrofahrzeugs, so zum Beispiel eine Kamera nebst einer elektronischen Auswerteeinheit, die die Bilder Kamera geeignet auszuwerten vermag. Eine Ladeklappe und/oder eine Ladebuchse und/oder das Elektrofahrzeug kann alternativ oder ergänzend einen Sender umfassen und die Ladeeinrichtung einen zugehörigen Empfänger, damit eine Ladestation die Ladeklappe und/oder die Ladebuchse und/oder das Elektrofahrzeug erkennen bzw. identifizieren und/oder lokalisieren kann. Die Klappe und/oder die Ladebuchse kann ein passives elektronisches Erkennungsmittel und/oder Speichermittel wie zum Beispiel einen RFID-Transponder umfassen, welches induktiv mit Strom für ein Auslesen von darin gespeicherten Informationen gespeist werden kann, um so einer Ladestation mit Hilfe eines zugehörigen Lesegeräts das Erkennen und/oder Lokalisieren einer Ladeklappe und/oder einer Ladebuchse zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform umfasst die Ladeeinrichtung ein Beleuchtungsmittel für ein Beleuchten der Verbindung des Ladesteckers mit der Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs Durch ein Beleuchten kann jederzeit die Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse optisch problemlos kontrolliert werden. Vorzugsweise wird die Beleuchtungseinrichtung nach dem Aufladen automatisiert wieder ausgeschaltet. Einerseits wird so optisch deutlich sichtbar angezeigt, dass der Ladevorgang beendet ist. Andererseits wird so eine durchgängige Beleuchtung nebst dem damit einhergehenden Energieverbrauch vermieden, wenn kein Fahrzeug aufgeladen wird.
Erreicht ein Elektrofahrzeug eine Ladestation, so wird daher bevorzugt die Ladeklappe und/oder die Ladebuchse und/oder das Elektrofahrzeug von der Ladestation erkannt bzw. identifiziert. In einer Ausführungsform öffnet die Ladestation automatisiert eine Ladeklappe oder übermittelt beispielsweise drahtlos ein Signal an das Elektrofahrzeug, welches dann mit Hilfe dafür geeigneter Mittel die Ladeklappe automatisiert öffnet. Für ein automatisiertes Öffnen kann in einer Ausführungsform ein Riegel eines Stellglieds aus seiner die Klappe verriegelnden Stellung heraus bewegt werden und die Klappe durch eine vorgespannte Feder in eine geöffnete Stellung bewegt werden, die ein Verbinden eines Ladesteckers mit der Ladebuchse des Elektrofahrzeugs ermöglicht.
Ist es möglich oder ermöglicht worden, dass ein Ladestecker der Ladebuchse zugeführt werden kann, so wird der Ladestecker in die Ausgangsstellung gebracht, erforderlichenfalls zentriert und zwar vorzugsweise wie bereits beschrieben automatisiert. Zu diesem Zweck kann die Ladebuchse oder der Ladestecker Zentrierstifte umfassen, die in Zentrierbohrungen des korrespondierenden Verbindungselements gelangen können, wenn zentriert worden ist. Mit Hilfe des Antriebsmittels wird der Ladestecker dann in die Endstellung bewegt und vorzugsweise in der Endstellung wie beschrieben verriegelt, so zum Beispiel mit Hilfe eines Stellglieds und/oder mit Hilfe eines Gesperres. Im Anschluss daran findet ein Aufladen einer Batterie des Elektrofahrzeugs statt, so zum Beispiel im Anschluss an ein Signal, welches den verriegelten Zustand der Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse anzeigt. Dieses Signal kann das Aufladen in Gang setzen.
Bevorzugt gibt es eine mechanische und/oder elektrische Notentriegelungseinrichtung, die es ermöglicht, im Fall einer Störung das Aufladen elektrisch bzw. mechanisch zu unterbrechen und/oder den Ladestecker elektrisch bzw. mechanisch von der Ladebuchse zu lösen.
Bevorzugt umfasst der Ladestecker und/oder die Ladestation und/oder die Ladebuchse und/oder das Elektrofahrzeug eine Ladezustandseinrichtung, die den Ladezustand der aufzuladenden Batterie ermittelt und/oder anzeigt. Die Ladezustandseinrichtung ist bevorzugt am Armaturenbrett des Elektrofahrzeugs installiert. Es gibt weiter bevorzugt eine elektronische Einrichtung, die ein Aufladen unterbricht, wenn ein gewünschter Ladezustand der Batterie erreicht worden ist und/oder wenn eine gewünschte Menge an elektrischer Ladung von der Ladestation zum Elektrofahrzeug geflossen ist. In einer Ausführungsform kann ein Benutzer die gewünschte Menge an elektrischer Ladung einstellen, so zum Beispiel am oder im Elektrofahrzeug oder aber an der Ladestation. Es kann einem Benutzer so ermöglicht werden, dass automatisiert ein Aufladen gestoppt wird, wenn eine gewünschte eingestellte Obergrenze erreicht worden ist.
Ein Aufladen kann langsam zum Beispiel über Nacht oder mit hohen Stromstärken schnell zum Beispiel innerhalb von zum Beispiel weniger als einer halben Stunde erfolgen.
Nach dem Aufladen wird in einer Ausführungsform eine verriegelte Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse entriegelt und zwar vorzugsweise vollständig automatisiert. Hierunter ist zu verstehen, dass nach einem automatisierten Erkennen des Endes eines Aufladens sowie einer damit in einer Ausführungsform einhergehenden Unterbrechens des Stromflusses ein Signal an die Verriegelungseinrichtung übermittelt wird, die aufgrund des Signals motorisiert die Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse entriegelt.
Der Ladestecker wird dann bevorzugt automatisiert aus der Endstellung heraus bewegt, so zum Beispiel mit Hilfe einer Drehfalle eines Gesperres, wobei die Drehfalle motorisiert in die geöffnete Stellung verfahren wird. Hat der Ladestecker auf diese Weise vorzugsweise automatisiert die Ausgangsstellung erreicht, so entfernt vorzugsweise die Ladestation den Ladestecke automatisiert vom Elektrofahrzeug mit Hilfe eines dafür geeigneten Antriebs, so dass das Elektrofahrzeug die Ladestation wieder verlassen kann.
In einer Ausführungsform wird im Anschluss daran eine Klappe automatisiert wieder verschlossen, insbesondere verriegelt.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung ein Aufladen, welches insbesondere vor Missbrauch schützt. Eine verriegelte Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse schützt darüber hinaus grundsätzlich sehr zuverlässig vor Feuchtigkeit und Schmutz. Vorzugsweise ist daher ein in eine Ladebuchse eingesteckter Ladestecker staub- und feuchtigkeitsdicht mit der Ladebuchse so verbunden, dass weder Schmutz noch Feuchtigkeit zur Elektrik gelangen kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung verfügt der Ladestecker aus Sicherheitsgründen über ein Antriebsmittel, mit dem den Strom leitende Steckkontakte des Ladesteckers ein- und ausgefahren werden können. Bevorzugt werden die Steckkontakte erst für ein Aufladen ausgefahren und zwar besonders bevorzugt erst nach Erreichen der Endstellung eines Ladesteckers in einer Ladebuchse.
Die Erfindung ermöglicht es, mit Hilfe eines als Antriebsmittel eingesetzten Kleinstantriebs den Ladestecker in die Endstellung in eine Ladebuchse hinein zu bewegen und in der Endstellung mittels des Antriebsmittels auch zu verriegeln. Eine Ansteuerung über eine gemeinsame Elektronik ohne zusätzlichen Verkabelungsaufwand ist so möglich. Die Doppelfunktion des Antriebsmittels trägt zu einem geringen Gewicht und Platzbedarf bei. Das Antriebsmittel kann zugleich mit einer mechanischen Notentriegelungseinrichtung versehen sein, so zum Beispiel mit einem Betätigungshebel, der vom Fahrzeuginnenraum erreicht werden kann. Nach Betätigen des Riegels wird die Verriegelungseinrichtung mechanisch entriegelt. Der Ladestecker kann anschließend manuell aus der Ladebuchse heraus gezogen werden.
Die 1 skizziert einen Ladestecker 1 und eine Ladebuchse 2 einer elektrischen Steckverbindung. Der Ladestecker 1 umfasst zwei Bolzen 3, die seitlich im rechten Winkel von der zylinderförmigen Gehäusewand des Ladesteckers 1 abstehen. Die beiden Bolzen 3 befinden sich an gegenüberliegenden Seiten. Aus diesem Grund ist in der 1 nur ein Bolzen 3 zu sehen.
Seitlich an der der Ladebuchse 2 sind zwei Drehfallen 4 sowie zwei Sperrklinken 5 drehbar angebracht. Wird der Ladestecker 1 in die Ladebuchse 2 hinein gesteckt, so erfasst ein jeder Fangarm 6 der zugehörigen Drehfalle 4 den jeweiligen Bolzen 3 in einer Ausgangsstellung. Die jeweilige Drehfalle 4 wird dann elektromotorisch zum Beispiel mittels einer aus dem Stand der Technik bekannten Zuziehhilfe von der Ausgansstellung in Richtung Endstellung gedreht. Der Ladestecker wird so in die Ladebuchse hinein bewegt, bis die Endstellung erreicht ist. Die beiden Sperrklinken 5 sind durch je eine nicht dargestellte Feder in Richtung Drehfalle vorgespannt. Ist eine jede Drehfalle 4 bis zur Endstellung verschwenkt worden, so rastet ein jeder Fangarm 4 einer jeden Drehfalle 4 mit seinem Ende in der Rasteinbuchtung 7 der Sperrklinke 5 ein. Ein jeder Bolzen wird nun vom Lastarm 8 einer jeden Drehfalle 4 gehalten. Ladestecker 1 und Ladebuchse 2 sind nun miteinander verriegelt.
Die Drehfalle 4 kann um die Achse 9 und die Sperrklinke um die Achse 10 gedreht werden. 1 zeigt das Gesperre in der geöffneten Stellung. In der 1 wird ein elektromotorischer Antrieb 11 skizziert, der bei dem Gesperre angeordnet ist und der unmittelbar ein Bauteil des Gesperres verschwenkt, so zum Beispiel die Sperrklinke 5 oder die Drehfalle 4. Elektrische Antriebe können sich entfernt von der Ladebuchse befinden und über Riemen oder Bowdenzüge das Gesperre in gewünschter Weise betätigen. Ein entsprechender Bauraum im Bereich der Ladebuchse ist also für motorisierte Antriebe nicht zwingend bereitzustellen.
In der 2 wird eine seitliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Ein Antriebsmittel und zwar ein Elektromotor 11 treibt eine Spindel 12 an. Die Spindel 12 greift in eine sägezahnförmige Oberfläche bzw. Kontur 13 am Rücken der Drehfalle 4 ein. Ein Drehen der Spindel verschwenkt die Drehfalle um ihre Achse 9 herum. Die Drehrichtung der Drehfalle 4 hängt von der Drehrichtung der Spindel 12 ab. Durch Wahl der Drehrichtung des Elektromotors kann also die Drehfalle 4 entweder in Richtung Ausgangsstellung oder aber in Richtung Endstellung verschwenkt werden.
Mit Hilfe des Antriebs 11 kann also zugleich der Ladestecker 1 in die Ladebuchse 2 hinein sowie aus der Ladebuchse 2 heraus bewegt werden. Der Antrieb 11 kann ferner so beschaffen sein, dass er in der Endstellung die Verbindung zwischen dem Ladestecker 1 und der Ladebuchse zu verriegeln vermag.
Die Ausführungsform in der 2 ist besonders kompakt und kommt mit einer besonders geringen Zahl an Teilen einschließlich einer besonders geringen Anzahl an elektrischen Leitungen für Antrieb und Steuerung aus.
Das in der 2 gezeigte Prinzip kann auch mit einem Elektromotor verwirklicht werden, der entfernt von dem Gesperre angeordnet ist. Zum Beispiel über einen Riemenantrieb oder einen Kettenantrieb kann ein entfernt platzierter Motor eine Spindel 13 antreiben, die beim Gesperre angeordnet ist und in eine sägezahnförmige Kontur eingreift, um so das entsprechende Bauteil in die gewünschte Richtung verschwenken zu können. Mit diesem Prinzip kann ein jedes verschwenkbares Bauteil eines Gesperres motorisiert verschwenkt werden, also zum Beispiel auch eine Sperrklinke 5.
In der 3 wird der Fall dargestellt, dass eine Spindel 11 drehbar zum Beispiel an beiden Enden gelagert ist und über eine Kette 14 von einem entfernt angeordneten Motor 11 angetrieben wird.
In der 4 wird der Fall skizziert, dass die durch Federn in Richtung Drehfalle vorgespannten Sperrklinken mittels Bowdenzügen 15 durch entfernt angeordnete elektrische Antriebe 11 aus den Raststellungen heraus bewegt werden können. Vergleichbare Konstruktionen können für einen Antrieb der Drehfallen 4 vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Ladestecker
2: Ladebuchse
3: Bolzen
4: Drehfalle
5: Sperrklinken
6: Fangarm
7: Rasteinbuchtung
8: Lastarm
9: Achse
10: Achse
11: elektromotorischer Antrieb
12: Spindel
13: sägezahnförmige Oberfläche
14: Kette
15: Bowdenzug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010003523 [0013]
DE 202006010201 U1 [0016]
DE 19934827 C1 [0016]
DE 19942360 A1 [0027]
DE 102008055881 A1 [0036]
US 5495159 [0036]
WO 03/061053 A1 [0036]

Claims

Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug mit einem Ladestecker (1) und/oder einer Ladebuchse (2) sowie mit einem Antriebsmittel für ein Bewegen des Ladesteckers (1) ausgehend von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung in die Ladebuchse (2) hinein.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 mit einem Sensor, der einen in der Ausgangsstellung befindlichen Ladestecker (1) zu detektieren vermag.
Ladeeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch mit einer Aktivierungseinrichtung, die das Antriebsmittel aktiviert, wenn der Sensor einen in der Ausgangsstellung befindlichen Ladestecker (1) detektiert.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Verriegelungseinrichtung (5) für ein Verriegeln der Verbindung zwischen einem in der Endstellung befindlichen Ladestecker (1) und der zugehörigen Ladebuchse (2).
Ladeeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch mit einem Stellglied oder einem aus Drehfalle und Sperrklinke gebildeten Gesperre als Verriegelungseinrichtung (5).
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Antriebsmittel eine motorisch angetriebene Drehfalle (4) ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Sensor, der das Verriegeln einer Verbindung zwischen Ladestecker (1) und Ladebuchse (2) zu detektieren vermag und ein Aufladen erlaubt, sobald der Sensor eine solche verriegelte Verbindung detektiert hat.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem von einem Gehäuse des Ladesteckers (1) oder der Ladebuchse (2) abstehenden Bolzen für ein Zusammenwirken mit einem Gesperre.
Ladeeinrichtung mit einer elektronischen Einrichtung für ein Identifizieren eines aufzuladenden Elektrofahrzeugs.
Verfahren für ein Aufladen eines Elektrofahrzeugs, bei dem ein Ladestecker (1) in eine Ausgangsstellung bei einer Ladebuchse (2) gebracht wird und der Ladestecker anschließend automatisiert in eine Endstellung in die Ladebuchse hinein bewegt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem ein Elektrofahrzeug zu einer Ladestation fährt, die Ladebuchse (2) von der Ladestation automatisiert erkannt wird und ein Ladestecker (1) der Ladestation automatisiert in die Ausgangsstellung gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, bei dem ein Aufladen automatisiert begonnen wird, nachdem ein Sensor eine Verriegelung der Verbindung zwischen Ladestecker (1) und Ladebuchse (2) festgestellt hat oder nachdem ein Fahrzeug von der Ladeeinrichtung identifiziert worden ist.