DE102019127976A1

DE102019127976A1 - Anordnung zum automatischen Entriegeln eines Ladesteckers

Info

Publication number: DE102019127976A1
Application number: DE102019127976.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Ruppert
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-04-22
Also published as: CN112659934B; CN112659934A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum automatischen Entriegeln eines Ladesteckers (2) nach dem Aufladevorgang eines elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugs (3), wobei das Fahrzeug (3) wenigstens ein Anschlusselement aufweist, das mit dem Ladestecker (2) einer Ladeanordnung korrespondiert, der Ladestecker (2) im eingesteckten Zustand während eines Ladevorgangs in dem Anschlusselement mit Hilfe von wenigstens einem Verriegelungselement (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) verriegelt ist und das wenigstens eine Verriegelungselement (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) von einer Verrieglungsstellung in eine Lösestellung bringbar ist, wenn eine Person mit der Hand in den Erfassungsbereich einer Erfassungseinrichtung kommt und ein Schlüsselelement (22) sich innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs zu dem Fahrzeug (3) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum automatischen Entriegeln eines Ladesteckers nach dem Aufladevorgang eines elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Elektrofahrzeuge verfügen aktuell häufig über eine Ladesteckdose, die nach dem Verbinden des Ladesteckers mit der Ladesteckdose diesen in der Ladesteckdose verriegelt. Ein Beispiel einer solchen Ladesteckdose ist die im europäischen Raum gebräuchliche Combo-Ladedose (Combined Charging System; CCS), welche sowohl ein Gleichstromladen, als auch ein Wechselstromladen ermöglicht. Das Verriegeln des Ladesteckers in der Ladesteckdose schützt zum einen vor Diebstahl des Ladeequipments, hauptsächlich dient die Verriegelung aber dazu, ein Abziehen des Ladesteckers unter Last zu verhindern. Bei der aktuell verwendeten Combo-Ladedose bleibt bei gestecktem Stecker die Verriegelung weiterhin aktiv, auch wenn der Ladevorgang bereits beendet ist. Um den Stecker aus der Ladedose des Fahrzeuges zu entfernen, muss der Nutzer zunächst das Fahrzeug mit der Funkfernbedienung entriegeln. Zudem muss er im Anschluss den Entriegelungstaster in der Ladesteckdose betätigen, damit der Stecker entriegelt wird und abgenommen werden kann.
Um die Handhabung beim Beenden des Ladevorgangs zu verbessern, wurde mit der DE102014015576A1 eine Ladeeinrichtung zum Aufladen einer Batterie eines Kraftwagens vorgeschlagen, bei welcher der Ladestecker während des Ladevorgangs durch ein Verriegelungselement in der Ladesteckdose verriegelt ist und bei der das Verriegelungselement von einer Verrieglungsstellung in eine Lösestellung gebracht wird, wenn eine Person mit der Hand in den Erfassungsbereich einer fahrzeugseitigen Erfassungseinrichtung kommt, indem sie nach dem Ladestecker greift oder diesen berührt und ein Schlüsselelement sich innerhalb eines bestimmten Abstandes zu dem Kraftwagen befindet. Nachteilig hierbei ist, dass bereits bei einer Annäherung der Ladestecker freigegeben wird. Dies kann auch unbeabsichtigt geschehen, wenn sich die Person mit dem Schlüsselelement zwar im besagten Abstandsbereich befindet ohne den Wunsch die Verriegelung des Ladesteckers zu lösen, eine weitere Person, zum Beispiel ein Kind, aber im Erfassungsbereich einer fahrzeugseitigen Erfassungseinrichtung hantiert.
Weiter ist in der DE102013226628A1 ein Stecker für ein Ladekabel, eine Ladevorrichtung sowie ein Ladeverfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs beschrieben, bei dem der Stecker einen Berührungssensor aufweist. Dabei wird eine Berührung des Steckers erfasst, wobei die Berührung eine Reduzierung des Ladestroms der Ladevorrichtung bewirkt, so dass die Steckkontakte beim Abziehen des Steckers von der Ladesteckdose des Elektrofahrzeugs geschützt werden. Von Nachteil ist hierbei jedoch einerseits, dass zwar das Berühren des Steckers selbst erfasst wird, nicht aber, ob die den Stecker berührende Person auch dazu berechtigt ist. Andererseits fehlt eine Verriegelung des Steckers in der Steckdose, so dass das Ladekabel unberechtigt entfernt werden kann.
Aus der DE102017006586A1 ist schließlich ein Fahrzeug bekannt, das zum Laden eines elektrischen Energiespeichers im Fahrzeug eine fahrzeugseitige Steckerbuchse aufweist, die mit einem externen Stecker koppelbar ist. Steckerbuchse und Stecker sind während des Ladevorgangs miteinander verriegelt, wobei der Stecker durch einen Nutzer aus der Steckerbuchse gelöst werden kann, wenn dieser eine mobile Identifikationseinheit bei sich trägt und ein vorgegebener Ladezustand des elektrischen Energiespeichers oder eine vorgegebene Abfahrtzeit des Fahrzeugs erreicht ist. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass zur Entriegelung keine eindeutige, den Willen zum Entfernen des Ladesteckers signalisierende Handlung detektiert wird. Der Ladestecker könnte also von einem dritten unbemerkt abgezogen werden, ohne dass der die mobile Identifikationseinheit mit sich führende Nutzer dies wünscht und bemerkt.
Ausgehend vom vorstehend angesprochenen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Aufladen eines elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugs anzugeben, die ein sicheres Abziehen des Ladekabels komfortabel ermöglicht und eine Fehlbedienung, insbesondere im Sinne eines unberechtigten Abziehens des Ladesteckers weitgehend vermeidet.
Ausgegangen wird dabei von einer Anordnung zum automatischen Entriegeln eines Ladesteckers nach dem Aufladevorgang eines elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug wenigstens ein Anschlusselement aufweist, das mit einem Ladestecker an einer Ladeanordnung korrespondiert, der Ladestecker im eingesteckten Zustand während eines Ladevorgangs in dem Anschlusselement mit Hilfe von wenigstens einem Verriegelungselement verriegelt ist und das wenigstens ein Verriegelungselement von einer Verrieglungsstellung in eine Lösestellung gebracht wird, wenn eine Person mit der Hand in den Erfassungsbereich einer Erfassungseinrichtung kommt und ein Schlüsselelement sich innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs zu dem Fahrzeug befindet.
Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, an dem Ladestecker der Ladeanordnung einen Handgriff anzuordnen und an dem Handgriff ein bei Berühren und/ oder Umgreifen des Handgriffs den Zustand eines Stromkreises von einem ersten detektierbaren Zustand auf einen zweiten detektierbaren Zustand veränderndes Element vorzusehen. Weiter wird eine Auswerteeinrichtung vorgeschlagen, die feststellt, ob sich bei einer Zustandsänderung des Stromkreises von dem ersten Zustand auf den zweiten Zustand das Schlüsselelement innerhalb des bestimmten Abstandsbereichs befindet und ob ein Ladestrom fließt. Die Ausbildung der Auswerteeinrichtung sieht weiter vor, dass diese mittels einer fahrzeugseitigen Ladesteuerung das wenigstens eine Verriegelungselement von der Verrieglungsstellung in die Lösestellung bringt, wenn die Auswerteeinrichtung bei einer Zustandsänderung des Stromkreises von dem ersten Zustand auf den zweiten Zustand die Anwesenheit des Schlüsselelement innerhalb des bestimmten Abstandsbereichs und einen Ladestrom unterhalb einer vorgegebenen Schwelle registriert.
Die vorgeschlagene Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass einerseits ein Berühren beziehungsweise Umgreifen des Handgriffs des Ladesteckers nichts bewirkt, wenn sich das Schlüsselelement nicht innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs zu dem Fahrzeug befindet, so dass ein nicht autorisiertes Lösen des Ladesteckers aus dem fahrzeugseitigen Anschlusselement weitestgehend ausgeschlossen ist. Andererseits ermöglicht der Umstand, dass sich das zu betätigende zweite Element direkt an dem Handgriff des Ladesteckers befindet das Entfernen des Ladesteckers aus dem Anschlusselement gewissermaßen in einem Handgriff, wenn sich das Schlüsselelement innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs zu dem Fahrzeug befindet und kein Ladestrom fließt. Das Entriegeln des Ladesteckers erfolgt in hohem Maße komfortabel und damit vorteilhaft, ohne dass die im Besitz des Schlüsselelementes befindliche Person bewusst ein Entriegeln veranlassen muss, trotzdem ist der Ladestecker gegen unautorisierte Manipulation gesichert.
Eine bevorzugte Ausbildung der Anordnung sieht vor, dass das den Zustande des Stromkreises verändernde Element so ausgebildet und am Handgriff angeordnet ist, dass dieses erst beim Umgreifen des Handgriffs eine Zustandsänderung des Stromkreises herbeiführt. Hierdurch lässt sich weitestgehend und damit vorteilhaft sicherstellen, dass die Absicht den Ladestecker aus dem Anschlusselement zu entfernen tatsächlich besteht.
Die Anordnung ist weiter vorteilhaft so ausgebildet, dass das den Zustande des Stromkreises verändernde Element ein durch Berühren oder Umgreifen des Handgriffs den Widerstand, die Kapazität oder Induktivität des Stromkreises veränderndes Element ist. Ein den Widerstand eines Stromkreises veränderndes Element kann dabei auch ein Schalter sein, der den Stromkreis schließt, unterbricht oder überbrückt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Anordnung sieht vor, dass die Auswerteeinrichtung fahrzeugseitig angeordnet ist und dass an dem Handgriff und/ oder an der Ladeeinrichtung eine Meldeeinrichtung angeordnet ist, die den aktuellen Zustand des Stromkreises oder eine Zustandsänderung des Stromkreises von einem ersten Zustand auf einen zweiten Zustand an die fahrzeugseitige Auswerteeinrichtung meldet. Unter einer Meldeeirichtung wird dabei alles verstanden, was geeignet ist, den aktuellen Zustand des Stromkreises oder eine Zustandsänderung des Stromkreises zu erfassen und an die Auswerteeinrichtung zu übermitteln.
Da sich das den Zustand des Stromkreises durch Berühren beziehungsweise Umfassen des Handgriffs verändernde Element an dem Ladestecker befindet und die Auswerteeinrichtung am Fahrzeug, ist es von Vorteil, wenn der Stromkreis und die Meldeeinrichtung von einem elektromagnetischen Wechselfeld mit Energie versorgte Schaltungsanordnungen sind und in dem Fahrzeug eine das elektromagnetischen Wechselfeld erzeugende Anordnung vorgesehen ist. Die hierbei verwendete Technologie entspricht der von RFID (Radio Frequency Identification) Anordnungen. Auf diese Weise sind keine Eingriffe in die Ladeanordnung selbst erforderlich, es ist lediglich der Ladestecker entsprechend auszustatten, so dass eine bestehende Ladeinfrastruktur einfach nachrüstbar ist.
Um eine definierte Ausgangssituation zu schaffen ist es weiter vorteilhaft, das Einschalten der das elektromagnetischen Wechselfeld erzeugende Anordnung mit dem Beginn eines Ladevorgangs durch die Ladesteuerung vorzunehmen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Ladestecker bereits in der fahrzeugseitigen Anschlussanordnung, es finden also keine Manipulationen am Stecker mehr statt. Um hier die Sicherheit weiter zu erhöhen, kann eine Signalgabe beim Berühren oder Umgreifen des Handgriffs des Ladesteckers vorgesehen sein.
In einer alternativen Ausführung der Anordnung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Stromkreis und die Meldeeinrichtung von der Ladeeinrichtung mit Energie versorgte Schaltungsanordnungen sind. Darunter kann auch eine Ausgestaltung fallen, bei der die Energieversorgung mittels eines wiederaufladbaren Akkumulators im Handgriff des Ladesteckers erfolgt und das Aufladen des Akkumulators durch die Ladeeinrichtung erfolgt, wenn der Ladestecker sich in Ruhestellung an der Ladeeinrichtung befindet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung sieht vor, dass die Meldeeinrichtung eine Sendeeinrichtung umfasst und die Auswerteeinrichtung mit einer korrespondierenden Empfangseinrichtung ausgestattet ist und dass die Übermittlung des aktuellen Zustandes des Stromkreises und/ oder eine Zustandsänderung auf funktechnischem Weg von der Sendeeinrichtung an die Empfangseinrichtung erfolgt. Zum Einsatz kommt hierzu vorzugsweise die Nahfeldkommunikation NFC (Near Field Communication), die auf der RFID-Technologie basiert. Auch bei dieser Ausgestaltungsvariante sind keine Eingriffe in die Ladeanordnung selbst erforderlich, es ist lediglich der Ladestecker entsprechend auszustatten, so dass eine bestehende Ladeinfrastruktur einfach nachrüstbar ist.
Alternativ besteht die Möglichkeit die Anordnung so auszubilden, dass die Meldeeinrichtung eine direkte oder indirekte Leitungsverbindung zu der Auswerteeinrichtung aufweist und dass die Übermittlung des aktuellen Zustandes des Stromkreises und/ oder eine Zustandsänderung auf leitungstechnischem Weg von der Meldeeinrichtung an die Auswerteeinrichtung erfolgt. Auf diese Weise kann eine weitgehend gegen Funkstörungen abgesicherte und damit vorteilhaft sichere Übermittlung des aktuellen Zustand des Stromkreises und/ oder einer Zustandsänderung erfolgen. Unter einer indirekten Leitungsverbindung wird dabei verstanden, dass die Übermittlung des aktuellen Zustandes des Stromkreises und/ oder eine Zustandsänderung von dem Ladestecker zunächst an die Ladeeinrichtung und von dort an die fahrzeugseitige Auswerteeinrichtung erfolgt.
Um den Aufwand für eine leitungstechnische Übermittlung des aktuellen Zustandes des Stromkreises und/ oder der Zustandsänderung niedrig zu halten, ist es von Vorteil, die Anordnung so auszubilden, dass die Übermittlung über eine zwischen der Ladeeinrichtung und der fahrzeugseitigen Ladesteuerung zur Steuerung des Ladevorgangs ohnehin vorhandene Steuerleitung erfolgt und die Auswerteeinrichtung die Information von dieser Steuerleitung abgreift. Solche Steuerleitungen sind bei zahlreichen der heute gebräuchlichen Ladeeinrichtungen bereits vorhanden, zum Beispiel beim sogenannten Combined Charging System (CCS).
Wie vorstehend ausgeführt, ist der Ladestecker aus Sicherheitsgründen nur dann aus der Anschlusseinrichtung zu lösen, wenn kein Ladestrom fließt. Unter Umständen kann aber der Wunsch bestehen, den Ladevorgang vorzeitig abzubrechen. Um auch dies mit der erfindungsgemäßen Anordnung komfortabel zu ermöglichen, kann in Weiterbildung der Anordnung die Auswerteeinrichtung so ausgebildet sein, dass diese, dann wenn sie bei einer Zustandsänderung des Stromkreises in dem Handgriff des Ladesteckers und bei Anwesenheit des Schlüsselelementes innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs zum Fahrzeug einen Ladestromfluss feststellt, bei noch bestehendem Ladestromfluss zunächst ein Signal abgibt, das zwei Handlungsalternativen benennt und zum entsprechenden Handeln auffordert. Eine erste Handlungsalternative zum Abbruch des Ladevorgangs und Entfernen des Steckers aus der Anschlusseinrichtung und eine zweite Handlungsalternative zum Fortführen des Ladevorgangs. Die Handlungsalternative „Abbrechen des Ladevorgangs“ kann zum Beispiel dazu auffordern eine Handlung auszuführen, die einen weiteren Zustand des im Handgriff des Ladesteckers befindlichen Stromkreises bewirkt oder dazu den Handgriff für eine vorgegebene Zeit umfasst zu halten. Die Handlungsalternative „fortführen des Ladevorgangs“ kann zum Beispiel darin bestehen, durch die besagte Signalgabe aufzufordern, den Handgriff loszulassen. Beide Handlungsalternativen sind durch die Auswerteschaltung detektierbar, sodass diese gemäß der detektierten Handlungsalternative entweder den Ladestrom unterbricht und das wenigstens eine Verriegelungselement von der Verrieglungsstellung in die Lösestellung bringt oder den Ladestecker in dem Anschlusselement verriegelt hält und den Ladevorgang unverändert weiterführt.
Die Signalgabe kann dabei eine akustische Signalgabe, zum Beispiel eine Sprachausgabe und/ oder eine optische Signalgabe in Form eines Lichtsignals oder einer Schriftanzeige sein.
Das den Zustande eines Stromkreises veränderndes Element kann alternativ so ausgestaltet sein, dass es erst dann anspricht, wenn der Druck, den die den Handgriff umfassende Hand auf diesen ausübte, eine vorgegebene Auslöseschwelle übersteigt. Aus der Ausübung einer vorgegebenen Druckkraft kann vorteilhaft auf die sichere Absicht geschlossen werden, den Ladestecker aus der Anschlusseinrichtung zu lösen und gegebenenfalls den Ladevorgang abzubrechen.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 Prinzipdarstellung einer Anordnung zum automatischen Entriegeln eines Ladesteckers nach dem Aufladevorgang eines elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugs
2 Prinzipdarstellung eines in eine Ladesteckdose eingesteckten Ladesteckers

Die Darstellung in 1 zeigt stark vereinfacht eine Anordnung 1 zum automatischen Entriegeln eines Ladesteckers 2 nach dem Aufladevorgang eines elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugs 3. An dem Fahrzeug 3 ist als Anschlusselement eine Ladesteckdose 4 angeordnet, die mit dem Ladestecker 2 korrespondiert, der seinerseits über ein Ladekabel 5 mit einer Ladeeinrichtung in Form einer Ladesäule 6 verbunden ist. Ladestecker 2, Ladekabel 5 und Ladesäule 6 sind dabei fest aneinander angeordnet. Zur besseren Handhabung des Ladesteckers 2 befindet sich an diesem ein Handgriff 9. An der dem Handgriff 9 abgewandten Seite des Ladesteckers 2 ist das Einsteckteil 10 angeordnet, dieses weist Verriegelungsöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 auf, die mit Verriegelungselementen 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 an der Ladesteckdose 4 korrespondieren. Bei der gezeigten Ladeanordnung handelt es sich um eine Combo-Ladeanordnung (Combined Charging System; CCS) die eine erste Kombination aus einem Wechselstromladestecker 2 und einer Wechselstromladesteckdose 4 und eine zweite Kombination aus einem Gleichstromladestecker 2 und einer Gleichstromladesteckdose 4 umfasst. Die Darstellung in 1 zeigt den Ladestecker 2 und die Ladesteckdose 4 im nicht verbundenen Zustand, wobei der Ladestecker in Seitenansicht und die Ladesteckdose in Draufsicht auf die Steckkontakte gezeigt ist.
Um die Verriegelung des in die Ladesteckdose 4 eingesteckten Ladesteckers 2 besser erläutern zu können wird nun auf 2 verwiesen, die den Ladestecker 2 im in die Ladesteckdose 4 eingesteckten Zustand zeigt, die vorstehend eingeführten Bezugszeichen sind beibehalten. Die Darstellung zeigt die Anordnung mit Blickrichtung auf den Handgriff 9. Wie erkennbar, ist der Wechselstromladestecker 2 in die Wechselstromladesteckdose 4 und der Gleichstromladestecker 2 in die Gleichstromladesteckdose 4 eingesteckt. Zur Verriegelung des Ladesteckers 2 in der Ladesteckdose 4 befinden sich, an der Ladesteckdose 4 gestellfest angeordnet, jeweils links und rechts von der Wechselstromladesteckdose 4 und jeweils links und rechts von der Gleichstromladesteckdose 4 die Verriegelungselemente 8.1, 8.2, 8.3, 8.4. Diese sind gleich aufgebaut, so dass stellvertretend das Verriegelungselement 8.1 in Aufbau und Funktion näher erläutert wird. Dazu ist der Bereich um das Verriegelungselement 8.1, angedeutet durch eine Strichpunkt-Umfangslinie, in der Darstellung freigeschnitten, so dass der Blick auf eine an der Ladesteckdose 4 angeordnete Führung 11 sichtbar wird. In der Führung 11 ist ein Schließelement 12 geführt, das mittels eines Aktors (nicht dargestellt) in der durch den Bewegungspfeil 26 angedeuteten Weise bewegbar ist. Vor Beginn eines Ladevorgangs erfolgt das Verschließen des in die Ladesteckdose 4 eingesteckten Ladesteckers, indem der Aktor (nicht dargestellt), gesteuert durch die Ladesteuerung 23 (1), das Schließelement 12 durch die an dem Gehäuse des Wechselstromladesteckers 2 angeordnete Verriegelungsöffnung 8.1 schiebt. Analog wird natürlich mit den in der Darstellung nicht gezeigten Schließelementen aller übrigen Verriegelungselemente 8.2, 8.3, 8.4 verfahren. Die Schließelemente bleiben in ihrer Verschlussposition, bis durch entsprechende Ansteuerung der Aktoren mittels der Ladesteuerung 23 (1) der Ladestecker 2 wieder freigegeben wird. Dies soll erfindungsgemäß durch Umgreifen des Handgriffs 9 erfolgen. Zu diesem Zweck ist im Handgriff 9 des Ladesteckers 2 eine Detektionseinrichtung 13 angeordnet.
Die Detektionseinrichtung 13 und ihre Funktion innerhalb der Anordnung 1 ist nachfolgend in Verbindung mit 1 näher erläutert. Dazu ist in 1 oben rechts, in dem mit strichpunktierter Linie eingezeichneten Kreis, der Aufbau der Detektionseinrichtung 13 im Handgriff 9 in Funktionsblöcken dargestellt. Die Detektionseinrichtung 13 weist einen kapazitiven Näherungsschalters 14 mit einem Kondensatorelement 15, als den Zustande eines Stromkreises von einem ersten detektierbaren Zustand auf einen zweiten detektierbaren Zustand veränderndes Element auf. Der kapazitiven Näherungsschalters 14 arbeitet berührungsfrei, indem er bei Annäherung eines leitenden oder nicht leitenden Gegenstandes mit einem elektrischen Schaltsignal reagiert. Die Funktionsweise kapazitiver Näherungsschalter ist den Fachmann bekannt, so dass sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt. Es soll hier nur angemerkt werden, dass bei Beeinflussung des Feldes des Kondensatorelementes 15 durch einen Gegenstand, zum Beispiel die den Handgriff 9 umfassende Hand (nicht dargestellt), eine Kapazitätsänderung durch eine Änderung der wirksamen Permittivität im Bereich der Elektroden erreicht wird. Der Schaltabstand des kapazitiver Näherungsschalters 14 ist durch Aufbau und Anordnung an dem Handgriff 9 so gewählt, dass ein Ansprechen des Näherungsschalters 14 erst bei umfassen des Handgriffs 9 erfolgt. Weiter weist die Detektionseinrichtung 13, zur Energieversorgung des kapazitiven Näherungsschalters 14 mit diesem verbunden, eine Stromquelle 16 auf. Um das von dem Näherungsschalter 14 bei umfassen des Handgriffs 9 generierten elektrischen Schaltsignals weiterzuleiten, ist die Detektionseinrichtung 13 weiter mit einer Meldeeinrichtung 17 ausgestattet, die ein Sendemodul 18 enthält und über eine entsprechende Verbindung Schaltsignale vom Näherungsschalter 14 aufnimmt. Die Meldeeinrichtung 17 und das zugehörige Sendemodul 18 sind ebenfalls mit der Stromquelle 16 verbunden und werden von dieser mit Energie versorgt.
Da die Detektionseinrichtung 13 im Handgriff 9 angeordnet ist, die Information, dass der Ladestecker 2 aus der Ladesteckdose 4 gelöst werden soll, aber im Fahrzeug 3 benötigt wird, ist in dem Fahrzeug 3 eine Auswerteeinrichtung 19 vorgesehen, die über ein Empfangsmodul 20 verfügt, das mit dem Sendemodul 18 in der Meldeeinrichtung 17 korrespondiert. Die Auswerteeinrichtung 19 ist darüber hinaus mit einem Schließmodul 21 verbunden, das die Anwesenheit des Schlüsselelementes 22 für das Fahrzeug 3 auf funktechnischem Wege detektiert und damit, losgelöst von dem hier in Rede stehenden Entriegeln des Ladesteckers, die Schließfunktion der Türen ( nicht dargestellt) des Fahrzeugs 3 steuert. Um das Entriegeln des Ladesteckers 2 zu initiieren und den Ladestrom zu überwachen und gegebenenfalls abzuschalten, ist die Auswerteeinrichtung 19 weiter mit der Ladesteuerung 23 des Fahrzeugs 3 verbunden.
Die Stromquelle 16 in der Detektionseinrichtung 13 kann auf unterschiedlichste Weise realisiert sein, im gewählten Beispiel handelt es sich um eine Anordnung die von einer fahrzeugseitigen Sendeeinrichtung 24 mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes mit elektrischer Energie versorgt wird und diese für den Näherungsschalter 14 und die Meldeeinrichtung 17 mit dem Sendemodul 18 verfügbar macht. Die Detektionseinrichtung 13 kann hinsichtlich der Stromquelle 16 und der Meldeeinrichtung 17 mit dem darin enthaltenen Sendemodul 18 auf Komponenten der RFIT-Technologie zurückgreifen und ist so einfach und kostengünstig zu fertigen.
Für die Erläuterung der Funktionsweise ist angenommen, dass der Ladestecker 2 in der Ladesteckdose 4 steckt und die Verriegelungselemente 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 sich in der Verriegelungsstellung befinden. Weiter wird angenommen, dass der Ladestecker 2 von einer Bedienperson (nicht dargestellt), die im Besitz des Schlüsselelementes 22 ist, aus der Ladesteckdose 4 gelöst werden soll. Das Schlüsselelement 22 ist in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeug 3 und damit im Erfassungsbereich des Schließmoduls 21, das diesen Umstand detektiert. Umfasst nun die Bedienperson den Handgriff 9 des Ladesteckers 2 mit der Hand, spricht der Näherungsschalter 14 an und übermittelt einen Schaltimpuls an die Meldeeinrichtung 17 die über das Sendemodul 18 eine entsprechende Information an des Empfangsmodul 20 der Auswerteeinrichtung 19 sendet. Die Auswerteinrichtung 19 prüft daraufhin durch Abfragen der Ladesteuerung 23, ob ein Ladestrom fließt und durch Abfragen des Schließmoduls 21, ob sich das Schlüsselelement 22 im Erfassungsbereich befindet. Fließt kein Ladestrom und befindet sich das Schlüsselelement 22 im Erfassungsbereich, übermittelt die Auswerteeinrichtung 19 an die Ladesteuerung den Befehl, die Verriegelungselemente 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 in die Lösestellung zu bringen. Der gesamte Vorgang spielt sich in wenigen Millisekunden ab, so dass das Umfassen und herausziehen des Ladesteckers 2 in einem Handgriff erfolgen kann ohne dass die Bedienperson (nicht dargestellt) etwas von dem Entriegelungsvorgang spürt.
Ist im Unterschied zum vorstehend beschriebenen Ablauf das Schlüsselelement 22 nicht im Erfassungsbereich des Schließmoduls 21 und umfasst eine Person (nicht dargestellt) den Handgriff 9 des Ladesteckers 2, bleiben die Verriegelungselemente 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 in ihrer geschlossen Stellung.
Im praktischen Betrieb kann es vorkommen, dass die Bedienperson (nicht dargestellt), die über das Schlüsselelement 22 verfügt, den Handgriff 9 des Ladesteckers 2 umfasst, obwohl der Ladevorgang noch läuft, also ein Ladestrom fließt. In diesem Fall kann nicht entschieden werden, ob das Umfassen des Handgriffs 9 ein Versehen ist oder ob der Wunsch besteht den Ladevorgang abzubrechen. In diesem Fall gibt die Auswerteeinrichtung 19 über einen Lautsprecher 25 eine Sprachanweisung aus, den Handgriff 9 loszulassen um den Ladevorgang fortzuführen oder den Handgriff 9 für eine vorgegebene Zeit umfasst zu halten um den Ladevorgang abzubrechen und den Ladestecker zu entriegeln. Gleichzeitig startet die Auswerteeinrichtung 19 ein Zeitglied (nicht dargestellt) und überwacht, ob die Detektionseinrichtung 13 ein Schaltsignal des kapazitiven Näherungsschalters 14 über die Meldeeinrichtung 17 und das Sendemodul 18 übermittelt. Erhält die Auswerteeinrichtung 19 vor Ablauf des Zeitgliedes ein Schaltsignal, erfolgt keine weitere Aktion der Auswerteeinrichtung 19, der Ladevorgang wird fortgesetzt, der Ladestecker 2 bleibt verriegelt. Bleibt das Schaltsignal bis zum Ablauf des Zeitgliedes aus, übermittelt die Auswerteinrichtung 19 an die Ladesteuerung 23 den Befehl den Ladestrom abzuschalten und bringt nach Feststellen, dass kein Ladestrom mehr fließt, die Verriegelungselemente 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 in die Entriegelungsstellung.
Von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Varianten denkbar, wie sie einleitend bereits angesprochen sind. So kann die Spannungsversorgung 16 die im Beispiel mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes mit Energie versorgt wird auch mittels einer Leitungsverbindung zur Ladeanordnung oder mittels eines wiederaufladbaren Akkumulators (nicht dargestellt) mit Energie versorgt werden. Bei Verwendung eines wiederaufladbaren Akkumulators kann dieser mit Hilfe der Ladeanordnung, zum Beispiel wenn der Ladestecker 2 in einer Ruheposition (nicht dargestellt) an der Ladesäule 6 angeordnet ist, aufgeladen werden. Weiter kann die Meldeeinrichtung 17 auch mittels einer leitenden Verbindung (nicht dargestellt) mit der Auswerteeinrichtung 19 verbunden sein. Da bei heute verbreiteten Ladesystemen Steuerleitungen zum Steuern des Ladevorgangs zwischen der Ladesteuerung 23 und der Ladesäule 6 im Ladekabel 5 ohnehin vorgesehen sind, ist es sinnvoll solche Steuerleitungen für die Übertragung einer Zustandsänderung des Stromkreises im Handgriff 9 des Ladesteckers 2 von einem ersten Zustand auf einen zweiten Zustand und/ oder zurück, zu verwenden.
Es ist abschließend darauf hinzuweisen, dass die vorstehend beschriebenen Funktionseinheiten, insbesondere die Auswerteeinrichtung 19, die Ladesteuerung 23 und das Schließmodul 21 nicht zwangsläufig als Hardwarekomponenten ausgeführt sein müssen. Es ist vielmehr heute üblich, derartige Komponenten als Softwareroutinen auszubilden, die mittels Datenverarbeitungseinrichtungen ausgeführt werden. Heute übliche Fahrzeuge verfügen über eine Vielzahl solcher Datenverarbeitungseinrichtungen, die zur Datenübertragung miteinander vernetzt sind und unterschiedlichste Steuer-, Regel-, Analyse-, Klassifizierungs- und Datenübertragungsroutinen ausführen.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung zum automatischen Entriegeln eines Ladesteckers
2: Ladestecker
3: Fahrzeug
4: Ladesteckdose
5: Ladekabel
6: Ladesäule
7.1, 7.2, 7.3, 7.4: Verriegelungsöffnung
8.1, 8.2, 8.3, 8.4: Verriegelungselement
9: Handgriff
10: Einsteckteil
11: Führung
12: Schließelement
13: Detektionseinrichtung
14: Näherungsschalter
15: Kondensatorelement
16: Stromquelle
17: Meldeeinrichtung
18: Sendemodul
19: Auswerteeinrichtung
20: Empfangsmodul
21: Schließmodul
22: Schlüsselelement
23: Ladesteuerung
24: Sendeeinrichtung
25: Lautsprecher
26: Bewegungspfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014015576 A1 [0003]
DE 102013226628 A1 [0004]
DE 102017006586 A1 [0005]

Claims

Anordnung zum automatischen Entriegeln eines Ladesteckers (2) nach dem Aufladevorgang eines elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugs (3), wobei das Fahrzeug (3) wenigstens ein Anschlusselement aufweist, das mit dem Ladestecker (2) einer Ladeanordnung korrespondiert, der Ladestecker (2) im eingesteckten Zustand während eines Ladevorgangs in dem Anschlusselement mit Hilfe von wenigstens einem Verriegelungselement (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) verriegelt ist und das wenigstens eine Verriegelungselement (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) von einer Verrieglungsstellung in eine Lösestellung bringbar ist, wenn eine Person mit der Hand in den Erfassungsbereich einer Erfassungseinrichtung kommt und ein Schlüsselelement (22) sich innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs zu dem Fahrzeug (3) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass - an dem Ladestecker (2) der Ladeanordnung ein Handgriff (9) angeordnet ist und an dem Handgriff (9) ein bei Berühren und/ oder Umgreifen des Handgriffs (9) den Zustand eines Stromkreises von einem ersten detektierbaren Zustand auf einen zweiten detektierbaren Zustand veränderndes Element angeordnet ist, - eine Auswerteeinrichtung (19) vorgesehen ist, die feststellt, ob sich bei einer Zustandsänderung des Stromkreises von dem ersten Zustand auf den zweiten Zustand das Schlüsselelement (22) innerhalb des bestimmten Abstandsbereichs befindet und ob ein Ladestrom fließt, - die Auswerteeinrichtung (19) mittels einer fahrzeugseitigen Ladesteuerung (23) das wenigstens eine Verriegelungselement (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) von der Verrieglungsstellung in die Lösestellung bringt, wenn die Auswerteeinrichtung (19) bei einer Zustandsänderung des Stromkreises von dem ersten Zustand auf den zweiten Zustand die Anwesenheit des Schlüsselelementes (22) innerhalb des bestimmten Abstandsbereichs und einen Ladestrom unterhalb einer vorgegebenen Schwelle registriert.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Zustand des Stromkreises verändernde Element so ausgebildet und am Handgriff (9) angeordnet ist, dass dieses erst bei Umgreifen des Handgriffs (9) eine Zustandsänderung des Stromkreises herbeiführt, und/oder dass das den Zustand des Stromkreises verändernde Element ein durch Berührung oder Betätigung den Widerstand, die Kapazität oder Induktivität des Stromkreises veränderndes Element ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (19) fahrzeugseitig angeordnet ist und dass an dem Handgriff (9) und/ oder an der Ladeeinrichtung eine Meldeeinrichtung (17) angeordnet ist, die den aktuellen Zustand des Stromkreises oder eine Zustandsänderung des Stromkreises von einem ersten Zustand auf einen zweiten Zustand an die fahrzeugseitige Auswerteeinrichtung (19) meldet.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldeeinrichtung (17) im Handgriff (9) angeordnet ist und dass der Stromkreis und die Meldeeinrichtung (17) von einem elektromagnetischen Wechselfeld mit Energie versorgte Schaltungsanordnungen sind und in dem Fahrzeug eine das elektromagnetischen Wechselfeld erzeugende Sendeeinrichtung (24) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten der das elektromagnetische Wechselfeld erzeugenden Sendeeinrichtung (24) mit dem Beginn eines Ladevorgangs durch die Ladesteuerung (23) erfolgt, und/oder dass der Stromkreis und die Meldeeinrichtung (17) von der Ladeeinrichtung mit Energie versorgte Schaltungsanordnungen sind.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis und die Meldeeinrichtung (17) von einem wiederaufladbaren Akkumulator mit Energie versorgte Schaltungsanordnungen sind und das Wiederaufladen des Akkumulators durch die Ladeeinrichtung erfolgt, und/oder dass die Meldeeinrichtung (17) eine Sendemodul (18) umfasst und die Auswerteeinrichtung (19) mit einer korrespondierenden Empfangsmodul (20) ausgestattet ist, und dass die Übermittlung des aktuellen Zustand des Stromkreises und/ oder eine Zustandsänderung des Stromkreises auf funktechnischem Weg von dem Sendemodul (18) an das Empfangsmodul (20) erfolgt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldeeinrichtung eine direkte oder indirekte Leitungsverbindung zu der Auswerteeinrichtung aufweist, und dass die Übermittlung des aktuellen Zustandes des Stromkreises und/ oder eine Zustandsänderung auf leitungstechnischem Weg von der Meldeeinrichtung an die Auswerteeinrichtung erfolgt.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die leitungstechnische Übermittlung des aktuellen Zustand des Stromkreises und/ oder der Zustandsänderung von dem ersten Zustand auf den zweiten Zustand über eine zwischen der Ladeeinrichtung und der fahrzeugseitigen Ladesteuerung zur Steuerung des Ladevorgangs vorhandene Steuerleitung erfolgt und die Auswerteeinrichtung die Information von dieser Steuerleitung abgreift.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (19) so ausgebildet ist, dass sie bei einer Zustandsänderung von einem ersten Zustand zu einem zweiten Zustand des Stromkreises und bei Anwesenheit des Schlüsselelementes (22) innerhalb des bestimmten Abstandsbereichs zum Fahrzeug (3) und bestehendem Ladestromfluss, zunächst ein Signal abgibt, das zwei Handlungsalternativen benennt und zum entsprechenden Handeln auffordert, wobei die eine Handlungsalternative Anweisungen zum Abbruch des Ladevorgangs und Entfernen des Steckers aus der Anschlusseinrichtung und die andere Handlungsalternative Anweisungen zum Fortführen des Ladevorgangs bezeichnet.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (19) so ausgebildet ist, dass sie mit der Signalabgabe ein Zeitglied startet und überwacht, ob - der Zustand des Stromkreises innerhalb einer vorgegebenen Zeit von seinem zweiten Zustand auf seinen ersten Zustand wechselt oder ob das Schlüsselelement (22) den bestimmten Abstandsbereichs zum Fahrzeug (3) verlässt, und dass - die Auswerteeinrichtung (19) dann, wenn der Zustand des Stromkreises nicht von seinem zweiten Zustand auf seinen ersten Zustand wechselt und das Schlüsselelement (22) den bestimmten Abstandsbereichs zum Fahrzeug (3) nicht verlässt, mittels der Ladesteuerung (23) den Ladestrom abschaltet und dann das wenigstens eine Verriegelungselement (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) von der Verrieglungsstellung in die Lösestellung bringt, - die Auswerteeinrichtung (19) in allen anderen Fällen keine Veränderung durchführt.