Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung einer Steckverbinderhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer ande ren Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektrofahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte, aufweisend einen verfahrbaren Ver- rieglungsstift zum Verriegeln der in die Steckverbinder hälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte. Zudem betrifft die Erfindung einen Steckverbinder mit einer Steckverbinderhälfte mit einer Verriegelungseinrichtung sowie ein Elektrofahrzeug mit einem Steuergerät für das Elektrofahrzeug .

Batterien von Elektrofahrzeugen werden für gewöhnlich über einen Ladestecker als Steckverbinderhälfte aufgela den, der in eine fahrzeugseitige Ladesteckdose als andere Steckverbinderhälfte einsteckbar ist. Ein Ladevorgang zum Aufladen der Batterien des Elektrofahrzeugs dauert im Vergleich zum Betanken von Fahrzeugen mit einem Verbren nungsmotor sehr lange. In der Regel beträgt ein solcher Aufladevorgang mehrere Stunden.

Bei einem derart langen Aufladevorgang ist es keiner Per son zumutbar, den Aufladevorgang des Fahrzeugs über die gesamte Ladedauer zu begleiten. Daher besteht die Gefahr, dass der Aufladevorgang vor dem vollständigen Aufladen der Batterien durch Ausstecken des Ladesteckers aus der

Ladesteckdose von einem unbefugten Dritten unterbrochen wird. Verriegelungseinrichtungen, welche das Ausstecken des Ladesteckers aus einer Ladesteckdose verhindern sol len, sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Das Einstecken des Ladesteckers in die Steckdose erfolgt in der Regel manuell. Die zum Einstecken benötigte Steck kraft variiert nach Polzahl, Kontakt- und Gehäuseausfüh rung. Insofern kann es _V orkommen, dass die Steckverbin derhälften nicht vollständig zusammengefügt sind. In ei nem solchen Fall ist der elektrische Kontakt hergestellt, jedoch ist Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steck verbindung beeinträchtigt, was zu Ausfällen führen kann.

Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in verlässlicher Weise sicherzu stellen, dass Steckverbinderhälften beim Laden eines Elektrofahrzeugs richtig verrastet sind und ein unplan- mässiges Ausstecken verhindert wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der un abhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach wird die Erfindung durch eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung einer Steckverbin derhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektrofahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckver binderhälfte in die Steckverbinderhälfte, aufweisend einen verfahrbaren Verrieglungsstift zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte und

einen orthogonal zu der Steckrichtung angeordneten Positionssensor, insbesondere einen Hallsensor, wobei

an dem Verriegelungsstift korrespondierend zu dem Positionssensor ein Magnet vorgesehen ist, welcher durch Verfahren des Verrieglungsstifts auf den Positionssensor zu oder weg bewegbar ist.

Die Erfindung wird ferner gelöst durch eine Steckverbin derhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektrofahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckver binderhälfte in die Steckverbinderhälfte, mit

einer elektromotorisch angetriebenen Verriegelungs einrichtung aufweisend einen Verrieglungsstift zum Ver riegeln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten an deren Steckverbinderhälfte, wobei

an der Steckverbinderhälfte orthogonal zu der Steck richtung ein Positionssensor, insbesondere ein Hallsensor vorgesehen ist und

an dem Verriegelungsstift korrespondierend zu dem Positionssensor ein Magnet vorgesehen ist, welcher durch Verfahren des Verrieglungsstifts auf den Positionssensor zu oder weg bewegbar ist.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass durch den Positionssensor die Position des Verriegelungs stifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung bestimmbar ist. Insofern ist objektiv feststellbar, ob die Steckver- binderhälften vollständig zusammengefügt sind, so dass nicht nur der elektrische Kontakt hergestellt, sondern auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbin dung gegeben ist, so dass Ausfälle minimiert werden. Der Positionssensor ist ein Sensor, der zur Wegerfassung des Verriegelungsstifts eingerichtet ist. Beispielsweise be steht der Positionssensor aus einem Sensor, der über ei nen magnetischen Effekt die Position des Verriegelungs stifts detektiert, beispielsweise ein Hall-sensor, ein Sensor, der den GMR-Effekt (Riesenmagnetowiderstand) oder den TMR-Effekt (magnetischen Tunnelwiderstand) ausnutzt. Alternativ kann der Positionssensor die Position des Ver riegelungsstifts indirekt bestimmen, beispielsweise, wenn ein elektromotorischer Antrieb zum Verfahren des Verrie gelungsstifts vorliegt, durch eine Auswertung eines Mo torstromsignals, beispielsweise durch einen Rippelcount bei einem Gleichstrommotor oder eine Phasenauswertung bei einem BLDC-Motor.

In einer exemplarischen Ausgestaltungsvariante kann für den Positionssensor ein stationärer Hallsensor verwendet werden, wobei ein Magnet an dem Verriegelungsstift ange ordnet, dessen Magnetfeld von dem stationären Hallsensor detektiert wird. In einer weiteren exemplarischen Ausge staltungsvariante kann der Hallsensor durch einem Magne ten vorgespannt sein und am Verriegelungsstift ein ferti- gungs- und kostengünstig einfaches Metallteil angebracht sein, das beispielsweise aufgeklebt oder im Zuge eines Spritzgußprozesses zur Herstellung des Verriegelungs stifts eingespritzt sein kann. In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Positions sensor eine integrierte Elektronik aufweisen, welche eine Programmierung nach Montage des Positionssensor in die Verriegelungseinheit ermöglicht, so dass nach der Montage fertigungsbedingte Schwankung der Eigenschaften des Posi tionssensor und Montagetoleranzen bestimmt und über die integrierte Elektronik berücksichtigt werden können.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist die Verriege lungseinrichtung einen elektromotorischen Antrieb einge richtet zum Verfahren des Verrieglungsstiftes orthogonal zur Steckrichtung auf.

Zur Ausgestaltung des Positionssensor existieren grund sätzlich verschiedene Möglichkeiten. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der Positionssensor ausge führt, in Abhängigkeit der Position des Magneten ein pulsweitenmoduliertes Stromsignal auszugeben.

Nach einer noch anderen bevorzugten Weiterbildung ist in nerhalb der Verriegelungseinrichtung ein mit dem Positi onssensor in Kontakt stehender Kondensator vorgesehen ist. Bevorzugt ist der Kondensator zwischen Kontakten des Hallsensors angeordnet.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist der Positions sensor als Zweidraht-Hallsensor ausgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch einen Steck verbinder mit einer Steckverbinderhälfte mit einer wie zuvor beschriebenen Verriegelungseinrichtung gelöst . Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein Elektro fahrzeug mit einer wie zuvor beschriebenen Steckverbin derhälfte gelöst.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist das Elektro fahrzeug ein Steuergerät für das Elektrofahrzeug auf, wo bei das Steuergerät eingerichtet ist, die Verriegelungs einrichtung anzusteuern und einem von dem Positionssensor generiertes Signal zu verarbeiten. Bevorzugt ist das Steuergerät in einem Gehäuse, welches den elektromotori schen Antrieb der Verriegelungsvorrichtung aufnimmt, an geordnet oder unmittelbar an der Ladesteckdose angeord net .

In anderer bevorzugter Weiterbildung des Steckverbinders oder des Elektrofahrzeugs ist die Steckverbinderhälfte als Steckdose ausgeführt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Steck verbinders oder des Elektrofahrzeugs ist der andere Steckverbinderhälfte als Ladestecker ausgeführt.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es gilt jedoch der Grund satz, dass die Ausführungsbeispiele die Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich Ausführungsformen darstel len. Die dargestellten Merkmale können einzeln oder in Kombination mit weiteren Merkmalen der Beschreibung wie auch den Patentansprüchen einzeln oder in Kombination ausgeführt werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Verriegelungseinrichtung einer Steck verbinderhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer schematisch perspektivischen Ansicht.

Fig. 1 zeigt eine Verriegelungseinrichtung 1 einer Steck verbinderhälfte, angedeutet mit einem Kasten 2, zum Her stellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte gemäß einem bevorzugten Ausführungs beispiel in einer schematisch-perspektivischen Ansicht.

Die Verriegelungseinrichtung 1 weist einen insbesondere orthogonal zur Steckrichtung der Steckverbinderhälften 2, angedeutet durch einen Pfeil 3, verfahrbaren Verrieg- lungsstift 4 zum Verriegeln der in die Steckverbinder hälfte 2 eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte. Zum Verfahren des Verrieglungsstiftes 4 weist die Verriege lungseinrichtung 1 einen elektromotorischen Antrieb 5 auf, der über ein Getriebe 6 mit dem Verrieglungsstift 4 bewegungsgekoppelt ist und derart zum Verfahren des Ver rieglungsstiftes 4 insbesondere orthogonal zur Steckrich tung 3 eingerichtet ist. Die Verriegelungseinrichtung 1 weist ferner einen ortho gonal zu der Steckrichtung 3 angeordneten Positionssensor auf, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hallsensor 7 ausgeführt ist. Korrespondierend zu dem Hallsensor 7 ist an dem Verriegelungsstift 4 ein Magnet 8 vorgesehen, welcher durch Verfahren des Verrieglungs- stifts auf den Hallsensor zu oder weg bewegbar ist. Der art kann der Hallsensor 7 die Position des Verriege lungsstiftes 4 relativ zu der Verriegelungseinrichtung 1 bestimmen .

Konkret ist der Hallsensor 7 als Zweidraht-Hallsensor 7 ausgeführt, um in Abhängigkeit des Magneten 8 ein puls weitenmoduliertes Stromsignal auszugeben. Ferner ist in nerhalb der Verriegelungseinrichtung 1 ein mit dem Hallsensor 7 in Kontakt stehender Kondensator 9 vorgese hen .

Das Elektrofahrzeug weist ein Steuergerät 10 auf, welches eingerichtet ist, die Verriegelungseinrichtung 1 anzu steuern und ein von dem Hallsensor 7 generiertes Signal zu verarbeiten.

Bezugszeichenliste

1 Verriegelungseinrichtung

2 Steckverbinderhälfte 3 Steckrichtung

4 Verrieglungsstift

5 Antrieb

6 Getriebe

7 Hallsensor

8 Magnet

9 Kondensator

10 Steuergerät