Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Aufladen eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs umfassend eine Lade Steckdose, einen Ladestecker und eine Verriegelungsvorrichtung für den Ladestecker, welcher in die an einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug und/oder an einer Ladesäule angeordnete

Ladesteckdose einsteckbar ist. Die Verriegelungsvorrichtung umfasst mindestens ein mechanisch oder elektromechanisch zu betreibendes Verriegelungselement, und eine dem Ladestecker zugeordnete Aufnahme, wobei im eingesteckten Zustand des Ladesteckers in der Ladesteckdose das Verriegelungselement in die Aufnahme aufnehmbar ist, um den Ladestecker in der Ladesteckdose zu verriegeln.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zum elektrischen Aufladen eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bekannt. Dabei wird ein Ladestecker in eine Ladesteckdose eingesteckt und mittels einer Verriegelungsvorrichtung verriegelt. Die Verriegelungsvorrichtung umfasst dabei mindestens einen Verriegelungsbolzen und eine Aufnahme, welche den Verriegelungsbolzen im verriegelten Zustand aufnimmt. Fällt der Ladestecker beispielsweise auf eine harte Bodenoberfläche kann dies zu Beschädigungen der Verriegelungsvorrichtung, insbesondere zu Beschädigungen der Aufnahme führen, so dass eine sichere Verriegelung nicht mehr gewährleistet werden kann. Wird nun ein Ladestecker mit einer beschädigten Aufnahme verwendet und die Beschädigung fällt dem Benutzer nicht auf, so kann der Ladevorgang bereits durch ein versehentliches Ziehen eines an den Ladestecker angeordneten Kabels unterbrochen werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine sichere und zuverlässige Vorrichtung zum elektrischen Aufladen eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche Beschädigungen der Verriegelungsvorrichtung frühzeitig erfassen kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Vorrichtung ein Sensor zur Erfassung des mechanischen Zustande der Verriegelungsvorrichtung zugeordnet ist.

Mit Hilfe eines Sensors werden Beschädigungen der Verriegelungsvorrichtung sofort erkannt, sobald ein beschädigter Ladestecker zum elektrischen Aufladen eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs verwendet wird. Dadurch wird in

vorteilhafterweise ausgeschlossen, dass beschädigte Ladestecker mehrmals verwendet werden. Ohne einen Sensor würden Beschädigungen an der Verriegelungsvorrichtung überhaupt nicht erfasst werden. Der Benutzer kann mit Hilfe der Informationen, welche er mittelbar durch den Sensor erlangt, die

Verriegelungsvorrichtung austauschen oder reparieren. Ebenfalls kann er sofort den Ladevorgang stoppen und Gefahren für sich und Andere verhindern, wenn die Verriegelungsvorrichtung defekt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahme mindestens drei Wandungen mit angrenzenden Wandabschnitten aufweist, wobei der mechanische Zustand mindestens einer Wandung und/oder der mechanische Zustand mindestens eines Wandabschnitts, durch den Sensor erfassbar ist. In der Praxis hat sich gezeigt, dass insbesondere die aus Kunststoff ausgebildeten Wandungen der Aufnahme als auch die angrenzenden

Wandabschnitte, beispielsweise beim versehentlichen Herunterfallen eines

Ladesteckers, brechen können. Insbesondere der Wandungsabschnitt, der am nächsten zu den zu Anschlussstiften des Ladesteckers angeordnet ist, weist eine besonders geringe Wandstärke auf. Es ist vorteilhaft, diesen Bereich zu sensieren, weil dort eine Beschädigung oder eine Veränderung des mechanischen Zustands der Aufnahme bzw. der Wandungen und Wandungsabschnitten am wahrscheinlichsten ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein an den Wandungen angrenzender Oberflächenabschnitt des

Ladesteckers und/oder eine Ladesteckerwandung und/oder ein Oberflächenabschnitt des Ladesteckers durch den Sensor erfassbar, insbesondere ertastbar ist. Durch diese Maßnahme gelingt es, eine Information über den Zustand des Ladesteckers zu erfassen. Wenn der Sensor Beschädigungen feststellt, können diese Informationen weiter durch ein Steuergerät verarbeitet werden und Maßnahmen zur Reparatur eingeleitet werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Wandung der Aufnahme als Sperrwandung für das

Verriegelungselement dient, wobei im verriegelten Zustand mindestens ein

Oberflächenabschnitt des Verriegelungselements die Sperrwandung kontaktiert. Die Sperrwandung weist in der Regel die geringste Wandstärke auf. Die Sperrwandung bildet zum Einem die Aufnahmekammer und dient gleichzeitig als Anlagefläche für das als Verriegelungsbolzen ausgebildete Verriegelungselement. Da auf die

Wandungen im verriegelten Zustand die höchsten Kräfte wirken, ist gerade die mit einer geringen Wandstärke ausgebildete Sperrwandung anfällig für Beschädigungen. Somit wird in vorteilhafterweise eine ständige Überprüfung der Sperrwandung durch den Sensor durchgeführt, wodurch die Sicherheit für den Benutzer erhöht wird, weil Beschädigungen frühzeitig erkannt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Anzeigevorrichtung, insbesondere eine haptische oder eine akustische oder eine visuelle Anzeigevorrichtung, vorgesehen ist, welche den Benutzer über den mechanischen Zustand der Verriegelungsvorrichtung informiert. Mit Hilfe der

Anzeigevorrichtung wird dem Benutzer in vorteilhafterweise sofort signalisiert bzw. angezeigt, wenn eine Beschädigung des Ladesteckers, insbesondere der Aufnahme, der Wandungen oder der Wandungsabschnitte, insbesondere des

Sperrwandungsabschnitts des Ladesteckers vorliegt. Beschädigungen kann die Anzeigevorrichtung akustisch mittels eines bereits im Fahrzeug vorhandenen

Signalhorns signalisieren. Es wäre ebenso möglich, eine Vibration des in der

Ladesteckdose eingesteckten Ladesteckers zu erzeugen, welche durch eine am Fahrzeug angeordnete Vibrationsvorrichtung durchgeführt wird. Sehr vorteilhaft ist die Ausgestaltung, wenn eine Anzeige am Armaturenbrett erfolgt, da diese im

Sichtfeld des Benutzers liegt. Wenn eine Beschädigung durch den Sensor erkannt wird, wird beim nächsten Start des Motors, insbesondere Elektromotors des

Fahrzeugs, ein Warnsignal in Form eines roten Ladesteckers am Armaturenbrett angezeigt, so dass der Benutzer frühzeitig über die Beschädigung des Ladesteckers informiert wird. Der Benutzer kann somit Maßnahmen einleiten, den Ladestecker auszutauschen oder zu reparieren.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer Beschädigung mindestens einer Wandung und/oder einer Beschädigung des an die Wandung angrenzenden Wandabschnitts und/oder einer Beschädigung des Oberflächenabschnitts des Ladesteckers die Anzeigevorrichtung aktiviert wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor als Infrarotsensor oder Ultraschallsensor ausgebildet ist oder einen

Dehnungsmessstreifen umfasst. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor das Verriegelungselement der Verriegelungsvorrichtung und/oder eine von dem Verriegelungselement zu aktivierende Aktivierungsvorrichtung, insbesondere ein als Mikroschalter ausgebildetes Schaltelement und/oder eine als Lichtschranke ausgebildete Erfassungsvorrichtung, umfasst. Die Kosten und Anzahl der Bauteile für die Sensoreinrichtung können minimiert, weil das als Verriegelungsbolzen

ausgebildete Verriegelungselement gleichzeitig zwei Funktionen übernehmen kann. Zum Einem dient es zur sicheren und zuverlässigen Verriegelung des eingesteckten Ladesteckers in der Ladestecksode. Zum Anderen kann der Verriegelungsbolzen als Abtastmittel für die Oberflächenabschnitte, Wandungen, Wandungsabschnitte, insbesondere den Sperrwandungsabschnitt und der Aufnahme selber genutzt werden. Sobald der in der Regel aus Kunststoff ausgebildete

Sperrwandungsabschnitt abgebrochen ist, wird dies durch den Verriegelungsbolzen und das als Mikroschalter ausgebildete Schaltmittel zuverlässig erfasst. In

Abhängigkeit vom Grad der Beschädigung wird der Mikroschalter gar nicht geschaltet oder es erfolgt eine mehrmalige Betätigung des Mikroschalters innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums. Der Zeitraum kann beispielsweise so definiert werden, dass nach einem erstmaligen Betätigen innerhalb von 0,5s bis 1s keine zweite Betätigung erfolgen darf. Eine entsprechende Logik kann in einem Steuergerät hinterlegt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement einen angeschrägten oder abgerundeten

Kontaktoberflächeabschnitt aufweist, welcher beim Einstecken des Ladesteckers in die Ladesteckdose mindestens die Wandung der Aufnahme und/oder den

angrenzenden Wandungsabschnitt und/oder eine Ladesteckerwandung und/oder den zur Ladesteckerwandung angrenzenden Oberflächenabschnitt kontaktiert. Mit Hilfe der abgerundeten oder angeschrägten Fläche ist sichergestellt, dass das Verriegelungselement beim Einstecken des Ladesteckers in die Ladesteckdose bewegt wird, insbesondere translatorisch bewegt wird. Somit kann beispielsweise ein über dem Verriegelungselement angeordnetes Schaltelement betätigt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Wandung, insbesondere die Sperrwandung, der Aufnahme eine angeschrägte oder abgerundete Kontaktoberfläche aufweist, welche beim Einstecken des Ladesteckers in die Ladesteckdose mindestens eine Oberfläche des Verriegelungselements kontaktiert. Auch in diesem Fall ist sichergestellt, dass das Verriegelungselement beim Einstecken des Ladesteckers in die Ladesteckdose bewegt wird, insbesondere translatorisch bewegt wird. Somit kann beispielsweise ein über dem

Verriegelungselement angeordnetes Schaltelement betätigt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Einführen des Ladesteckers in die Ladesteckdose das Verriegelungselement durch mindestens eine Wandung der Aufnahme und/oder durch die Ladesteckerwandung bewegbar ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass während oder mit oder bei Beendigung der Bewegung des Verriegelungselements die Bewegung des Verriegelungselements durch die Aktivierungsvorrichtung aktivierbar ist und/oder, dass bei einer fehlenden Bewegung des

Verriegelungselements die Aktivierungsvorrichtung deaktivierbar ist. Somit kann in sicherer Art und Weise eine mögliche Beschädigung des Ladesteckers erkannt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer deaktivierten Aktivierungsvorrichtung die Anzeigevorrichtung zur Anzeige einer Fehlfunktion des mechanischen Zustands der Verriegelungsvorrichtung dient.

Die Erfindung wird mit Hilfe von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1a bis 1d einen Ablauf, wie ein unbeschädigter Ladestecker von einer Sensorvorrichtung gemäß einer ersten

Ausführungsform sensiert wird.

Figur 1e bis 1h einen Ablauf, wie ein beschädigter Ladestecker von der

Sensorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform sensiert wird,

Figur 2 den Ladestecker dargestellt in der Draufsicht, und Figur 3 einen beschädigten Ladestecker und eine

Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform

In den Figuren 1 a bis 1d ist schematisch ein Ablauf gezeigt, wie ein unbeschädigter im Schnitt dargestellter Ladestecker 1 in eine nicht näher dargestellte Ladesteckdose eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs oder in eine Ladesteckdose einer

Ladesäule eingesteckt wird, um das Kraftfahrzeug mit elektrischen Strom aufzuladen. In dem Kraftfahrzeug ist eine elektromechanisch zu betreibende

Verriegelungsvorrichtung 3 aufweisend ein als Verriegelungsbolzen angeordnet. Die Verriegelungsvorrichtung 3 dient dazu, den Ladestecker 1 im eingesteckten Zustand in der Ladesteckdose zu verriegeln. Der Ladestecker 1 weist dafür eine Aufnahme 5 für das Verriegelungselement 3 auf, die im vorliegenden Fall als Sackloch

ausgebildet ist. Es ist ebenfalls denkbar, die Aufnahme 5 als durchgängige Bohrung auszubilden. Die Aufnahme 3 weist vier Wandungen 6,7,8, 9 auf, die jeweils an vier Wandungsabschnitte 10,11 ,12,13 angrenzen, wie in Figur 2 visualisiert. Die

Wandungsabschnitte 10,11 ,12,13 können gleichzeitig auch Oberflächenabschnitte des Ladesteckers 1 sein. Die dritte Wandung 8 ist im vorliegenden

Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Sperrwandung 8 für den Verriegelungsbolzen ausgebildet und der dritte Wandungsabschnitt 12 ist dementsprechend der

Sperrwand ungsabschnitt 12, welcher hier die geringste Wandstärke aufweist und daher besonders anfällig für Beschädigungen ist. Beim Herunterfallen des

Ladesteckers 1 auf einen festen Untergrund, könnte die aus Kunststoff ausgebildete Sperrwandung 8 brechen. Bei einer fehlenden Sperrwandung 8, ist eine zuverlässige und sichere Verriegelung des Ladesteckers 1 in der Ladesteckdose ausgeschlossen. Der Verriegelungsvorrichtung 3 ist ein Sensor 2 zur Erfassung des mechanischen Zustands der Oberfläche des Ladesteckers 1 zugeordnet. Im vorliegenden Fall umfasst der Sensor 2 mindestens den Verriegelungsbolzen und ein

Aktivierungselement, insbesondere einen als Schaltelement ausgebildeten

Mikroschalter 4. Der Mirkoschalter 4 weist einen Stößel 16 auf, welcher bei einer Betätigung ein Signal an ein Steuergerät weitergibt. Alternativ könnte man den Mikroschalter 4 auch durch eine Lichtschranke ersetzen.

Im Folgenden wir der Ablauf des Einsteckvorgangs des unbeschädigten

Ladesteckers 1 anhand der Figuren 1a bis 1d näher erläutert. In der Figur 1a befindet sich der Ladestecker 1 noch außerhalb der nicht gezeigten Ladesteckdose. Das Verriegelungselement 3 befindet sich in seiner ruhenden Stellung. Der Ladestecker 1 wird weiter in Pfeilrichtung A in Richtung des

Verriegelungselements 3 bewegt bis, wie in Figur 1b gezeigt, das mit einer angeschrägten Oberfläche ausgebildete Verriegelungselement 3 an die äußerste Kante des Ladesteckergehäuses berührt. Das linear geführt Verriegelungselement 3 wird in Pfeilrichtung B in Richtung des Mikroschalters 4 geführt. Der Ladestecker 1 wird nun weiter in die Ladesteckdose eingesteckt und das Verriegelungselement 3 tastet die Oberfläche, insbesondere den Sperrwandungsabschnitt 8 ab, wobei gleichzeitig der Stößel 16 des Mikroschalters 4 durch das Verriegelungselement 4 betätigt bzw. der als Aktivierungselement ausgebildete Mikroschalter 4 aktiviert wird. Durch die Betätigung des Mikroschalters 4 wird ein Signal an ein Steuergerät weitergeleitet, welches auswertet, dass die Oberfläche des Ladesteckers 1 , insbesondere die des Sperrwandungsabschnitts 8 unbeschädigt ist. In Figur 1d ist der Abtastvorgang beendet und das Verriegelungselement 3 wird in die

Aufnahmekammer geführt, wobei das Verriegelungselement 3 am der Sperrwandung 8 anliegt. Die Sperrwandung 8 sorgt also dafür, dass das Verriegelungselement in der Aufnahme verbleibt und verhindert ein Herausrutschen des

Verriegelungselements 3 aus der Aufnahme 5. Bei diesem Vorgang ist dem

Verriegelungselement 3 ein nicht näher dargestelltes Federelement zugeordnet, welches in Figur 1c das Verriegelungselement in einer vorgespannten Stellung zeigt. In der Figur 1d, wie auch in der Figur 1a, ist das Federelement entspannt. Um das Verriegelungselement 3 wieder aus der Aufnahme 5 herauszuführen, wird das Verriegelungselement 3 mittels eines Elektromotors herausbewegt.

Selbstverständlich kann auf das Federelement auch verzichtet werden, wenn der Elektromotor dessen Funktion übernimmt. Ebenso ist es möglich, mittels eines an das Verriegelungselement 3 angebrachten Bowdenzugs, welcher von einem

Benutzer mechanisch betätigbar ist, das Verriegelungselement 3 aus der Aufnahme 5 zu ziehen. Wenn der Mikroschalter 4 betätigt wird, bleibt eine Anzeigevorrichtung deaktiviert.

In den Figuren 1e bis 1h ist der Ablauf des Einsteckvorgangs des beschädigten Ladesteckers 1 gezeigt. Die Beschädigung des Ladesteckers ist, wie in den Figuren 1e bis 1h visualisiert, mit dem Bezugszeichen 19 versehen. Der Ablauf des Einsteckvorgangs des Ladesteckers 1 beginnt in Figur 1e. Das Verrieglungselement 3 befindet sich in der Ruhestellung und wie auch zuvor in Figur 1a befindet sich der Mikroschalter 4 in einer unbetätigten Stellung, d.h. der Mikroschalter 4 ist deaktiviert. In Figur 1f ist nun der Sperrwandungsabschnitt 12 beschädigt und das

Verriegelungselement 3 wird gar nicht oder nur geringfügig durch die Oberfläche des Ladesteckers 1 angehoben. Eine Betätigung des Mikroschalters 4 durch das

Verriegelungselement 3 ist ausgeschlossen, weil der Sperrwandungsabschnitt 12 eine Beschädigung 19 aufweist und somit das Verriegelungselement 3 nur

geringfügig in Richtung des Mikroschalters 4 bewegt werden kann. Nach Beendigung des Einsteckvorgangs befindet sich das Verriegelungselement 3 in der Aufnahme 5, dabei ist es allerdings unzuverlässig und unsicher gelagert. Da die Sperrwandung 8 weggebrochen ist, ist eine sichere Verriegelung des Ladesteckers 1 in der

Ladesteckdose nur schwer oder gar nicht möglich. Des Weiteren wird eine nicht näher dargestellte Anzeigevorrichtung am Armaturenbrett durch ein Steuergerät aktiviert, weil der Mikroschalter4 unbetätigt blieb. Die Anzeigevorrichtung zeigt dem Benutzer visuell den mechanischen Zustand der Verriegelungsvorrichtung an.

Alternativ ist es natürlich möglich, dass die Anzeigevorrichtung als eine haptische oder eine akustische Anzeigevorrichtung ausgebildet ist.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist es sehr vorteilhaft, wenn das Verriegelungselement 3 gleichzeitig als ein Bestandteil des Sensors ausgebildet ist. Alternativ kann natürlich der Sensor einen eigenen Bolzen umfassen, der nur zum sensieren geeignet ist und nicht zum Verriegeln.

Im zweiten Ausführungsbeispiel, visualisiert in Figur 2, wird als Sensor ein

Ultraschallsensor 20 verwendet. Der Ablauf des Einsteckvorgangs ist ähnlich zu dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Ablauf. Der Ultraschallsensor 20 sendet Schallwellen aus, die von der Oberfläche des Ladesteckers 1, insbesondere von den Wandungen 6 bis 9 reflektiert werden, insbesondere von der Beschädigung 19. Das Steuergerät wertet die Dauer der Schallwelle aus und vergleicht diese mit einem Sollwert. Wenn eine Beschädigung der Oberfläche des Ladesteckers 1 vorliegt, legt die Schallwelle einen längeren Weg zurück, als wenn eine

unbeschädigte Oberfläche des Ladesteckers 1 vorliegt. Die Dauer der Schallwelle bei einer beschädigten Oberfläche des Ladesteckers 1 ist zeitlich länger und das Steuergerät erkennt eine Abweichung zu einem vorgegeben Sollwert. Wenn eine Abweichung zum Sollwert vorliegt, ist die Oberfläche des Ladesteckers 1 beschädigt und die Beschädigung des Ladesteckers 1 wir dem Benutzer anhand der

Anzeigevorrichtung angezeigt.

Es ist denkbar, dass der Sensor auch als Infrarotsensor ausgebildet ist oder einen Dehnungsmessstreifen umfasst.

Allgemein gilt, dass vor dem Ladevorgang der Sensor in einen Online-Modus gelangen muss. Beispielsweise wird mit dem Öffnen einer am Kraftfahrzeug vorgesehnen Tankklappe oder beim ersten Kontakt der Kontaktstifte des

Ladesteckers mit der Ladesteckdose ein Signal ausgelöst, dass den Sensor in den Online-Modus schaltet. Dann wird durch ein Steuergerät überwacht, ob der Sensor betrieben wird.

Bezugszeichenliste

1 Ladestecker

2 Sensor

3 Verriegelungselement

4 Mikroschalter

5 Aufnahme

6 erste Wandung

7 zweite Wandung

8 dritte Wandung (Sperrwandung)

9 vierte Wandung

10 erster Wandungsabschnitt

11 zweiter Wandungsabschnitt

12 dritter Wandungsabschnitt (Sperrwandungsabschnitt)

13 vierter Wandungsabschnitt

16 Stößel

19 Beschädigung

20 Ultraschallsensor