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Title:
LOCKING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206364
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric motor-driven locking device (1) of a plug connector half (2) for producing an electric connection to another plug connector half for charging an electric or hybrid vehicle by plugging the other plug connector half into the plug connector half (2), having a movable locking pin (4) for locking the other plug connector half plugged into the plug connector half (2) and having a Hall effect sensor (7) which is arranged orthogonally to the plug-in direction (3), wherein a magnet (8) is provided on the locking pin (4) in a manner corresponding to the Hall effect sensor (7).

Inventors:
KLOCKE TOBIAS (DE)
TÖPFER CLAUS (DE)
STURM CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2019/100318
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
April 08, 2019
Export Citation:
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Assignee:
KIEKERT AG (DE)
International Classes:
B60L53/16; E05B47/00; E05B81/08; H01R13/639
Foreign References:
US20130137286A12013-05-30
US20120129378A12012-05-24
DE102012221575A12013-06-06
US20110201223A12011-08-18
DE102009039652A12011-03-17
DE102009044179A12010-12-30
US20130040486A12013-02-14
DE102010062234A12011-07-14
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung

(I) einer Steckverbinderhälfte (2) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinder hälfte (2a) zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs

(II) durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte (2a) in die Steckverbinderhälfte (2), aufweisend

einen verfahrbaren Verrieglungsstift (4) zum Verrie geln der in die Steckverbinderhälfte (2) eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte (2a) und

einen orthogonal zu der Steckrichtung oder in Ein steckrichtung (3) an der Verriegelungseinrichtung (1) o- der an dem Verrieglungsstift (4) angeordneten Hallsensor (7 ) , wobei

an dem Verriegelungsstift (4) oder an der Verriege lungseinrichtung (1) korrespondierend zu dem Hallsensor (7) ein Magnet (8) vorgesehen ist, so dass durch den Hallsensor (7) eine durch die Verfahrbewegung änderbare Position des Verriegelungsstifts (4) relativ zu der Ver riegelungseinrichtung (1) bestimmbar ist.

2. Verriegelungseinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Verriegelungseinrichtung (1) einen elektromotorischen Antrieb (5) eingerichtet zum Verfahren des Verrieglungsstiftes (4) aufweist.

3. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, wobei der Magnet (8) und der Hallsensor (7) derart angeordnet sind, dass durch Verfahren des Ver- riegelungsstiftes (4) der Magnet (8) und der Hallsensor (7) parallel zueinander verfahren werden.

4. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, wobei der Verriegelungsstift (4) ein mit dem Verriegelungsstift (4) bewegungsgekoppeltes Ele ment (4a) aufweist und der Magnet (8) oder der Hallsensor (7) an dem Element (4a) angeordnet ist.

5. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, wobei der Hallsensor (7) ausgeführt ist, in Abhängigkeit einer Position des Magneten (8) re lativ zu dem Hallsensor (7) ein pulsweitenmoduliertes Stromsignal, ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal, ein analoges Stromsignal, ein analoges Spannungssignal, ein Signal mittels eines digitalen Datenbusses und/oder ein digitales, Manchester-kodiertes Signal auszugeben.

6. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, wobei innerhalb der Verriegelungsein richtung (1) ein mit dem Hallsensor (7) in Kontakt ste hender Kondensator (9) vorgesehen ist.

7. Verriegelungseinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kondensator (9) innerhalb der Verrie gelungseinrichtung (1) angeordnet ist.

8. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, wobei der Hallsensor (7) als Zweidraht- Hallsensor (7) oder als Dreidraht-Hallsensor (7) ausge führt ist .

9. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorherge henden Ansprüche, wobei der Magnet (8) als Ferritmagnet, als NeFeB Magnet, als SaCo Magnet oder als Mischform der vorgenannten Magneten ausgeführt ist, der Magnet (8) an den Verriegelungsstift (4) oder an die Verriegelungsein richtung (1) anklipsbar und/oder klebbar ausgeführt ist und/oder der Hallsensor (7) in eine Aussparung der Ver riegelungseinrichtung (1) oder des Verriegelungsstift (4) einsetzbar und/oder einspritzbar ausgeführt ist.

10. Steckverbinder mit einer Steckverbinderhälfte (2) mit einer Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorher gehenden Ansprüche.

11. Elektro- oder Hybridfahrzeug (11) mit einer Steckver binderhälfte (2) nach dem vorhergehenden Anspruch.

12. Elektro- oder Hybridfahrzeug (11) nach dem vorherge henden Anspruch, mit einem Steuergerät (10) für das Elektro- oder Hybridfahrzeug, wobei das Steuergerät (10) eingerichtet ist, die Verriegelungseinrichtung (1) anzu steuern und einem von dem Hallsensor (7) generiertes Sig nal zu verarbeiten.

13. Steckverbinder oder Elektro- oder Hybridfahrzeug (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steck verbinderhälfte (2) als Steckdose ausgeführt ist.

14. Steckverbinder oder Elektro- oder Hybridfahrzeug (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit der anderen Steckverbinderhälfte (2a) ausgeführt als Ladestecker.

15. Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Verrie gelungsstifts (4) relativ zu einer Verriegelungseinrich tung ( 1 ) , wobei

der Verrieglungsstift (4) zum Verriegeln einer in eine Steckverbinderhälfte (2) eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte (2a) elektromotorisch angetrieben verfahrbar ist,

an der Verriegelungseinrichtung (1) oder an dem Ver rieglungsstift (4) ein orthogonal zu der Steckrichtung (3) angeordneter Hallsensor (7) vorgesehen ist, und

an dem Verriegelungsstift (4) oder an der Verriege lungseinrichtung (1) korrespondierend zu dem Hallsensor (7) ein Magnet (8) vorgesehen ist, und mit dem Schritt:

Bestimmen der Position des Verriegelungsstifts (4) relativ zu der Verriegelungseinrichtung (1) beim Verfah ren des Verriegelungsstifts (4) .

Description:
Verriegelungseinrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung einer Steckverbinderhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer ande ren Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbin derhälfte in die Steckverbinderhälfte, aufweisend einen orthogonal zur Steckrichtung verfahrbaren Verrieglungs- stift zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte ein gesteckten anderen Steckverbinderhälfte. Zudem betrifft die Erfindung einen Steckverbinder mit einer Steckverbin derhälfte mit einer Verriegelungseinrichtung sowie ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem Steuergerät für das Elektro- oder Hybridfahrzeug.

Batterien von Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden für gewöhnlich über einen Ladestecker als Steckverbinderhälf te aufgeladen, der in eine fahrzeugseitige Ladesteckdose als andere Steckverbinderhälfte einsteckbar ist. Ein La devorgang zum Aufladen der Batterien des Elektro- oder Hybridfahrzeugs dauert im Vergleich zum Betanken von Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor 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. Eine Gefahr kann auch daraus resultieren, dass im Falle eines Ladens mit hohen Strömen und einem unkontrollierten Trennen der Steckverbindung eine Verletzungsgefahr durch z. B. Fun kenschlag entstehen kann.

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 Elektro- oder Hybridfahrzeugs richtig verrastet sind und ein unplanmässiges 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 Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der ande ren Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte, aufweisend

einen insbesondere orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung verfahrbaren Verrieglungsstift zum Verrie geln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten ande ren Steckverbinderhälfte und

einen orthogonal zu der Steckrichtung oder in Ein steckrichtung an der Verriegelungseinrichtung oder an dem Verrieglungsstift angeordneten Hallsensor, wobei

an dem Verriegelungsstift oder an der Verriegelungs einrichtung korrespondierend zu dem Hallsensor ein Magnet vorgesehen ist, so dass durch den Hallsensor eine durch die Verfahrbewegung änderbare Position des Verriegelungs stifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung bestimmbar ist .

Die Erfindung wird ferner gelöst durch eine Steckverbin derhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der ande ren Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte, mit einer elektromotorisch angetriebenen Verriegelungs einrichtung aufweisend einen insbesondere orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung verfahrbaren Verrieg- lungsstift zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte, wobei an dem Verriegelungsstift oder an der Verriegelungs einrichtung orthogonal zu der Steckrichtung ein Hallsensor vorgesehen ist und

an dem Verriegelungsstift oder an der Verriegelungs einrichtung korrespondierend zu dem Hallsensor ein Magnet vorgesehen ist, so dass durch den Hallsensor eine durch die Verfahrbewegung änderbare Position des Verriegelungs stifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung bestimmbar ist .

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass durch den Hallsensor die Position des Verriegelungsstifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung bestimmbar ist. Insofern ist objektiv feststellbar, ob die Steckverbin derhälften vollständig zusammengefügt sind, so dass nicht nur der elektrische Kontakt hergestellt, sondern auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung gegeben ist, so dass Ausfälle minimiert werden. Durch den Hallsensor lässt sich ein durch den Verriegelungsstift als Verfahrbewegung zurückgelegter Weg insbesondere kon tinuierlich messen, so dass die jeweils aktuelle Position des Verriegelungsstifts relativ zu der Verriegelungsein richtung bestimmt ist. Dazu kann der Hallsensor entweder ortsfest an der Verriegelungseinrichtung, insbesondere an einem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung, oder verfahr bar zu der Verriegelungseinrichtung, insbesondere zu dem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung, ortsfest an dem Verriegelungsstift angeordnet sein. Der Magnet ist je weils korrespondierend dazu angeordnet. Die Steckverbinderhälfte und die andere Steckverbinder hälfte können als beliebige aus dem Stand der Technik be kannte Steckverbinderhälften zum Laden eines Elektroautos ausgeführt sein, beispielsweise als Typ-2 Stecker und/oder nach der Norm IEC 60309, VDE-AR-E 2623-2-2, IEC 62196, SAE J1772, JARI Level 3 DC und/oder nach dem CHAdeMO-Standard . Der Verrieglungsstift kann grundsätz lich beliebig gestaltet sein, beispielsweise als Stössel oder Pin.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist die Verriege lungseinrichtung einen elektromotorischen Antrieb einge richtet zum Verfahren des Verrieglungsstiftes insbesonde re orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung auf. Der elektromotorische Antrieb ist bevorzugt als Elektro motor ausgeführt und kann ein Getriebe aufweisen, durch welches der Antrieb in Wirkverbindung mit dem Verrieg- lungsstift steht. An dem Verrieglungsstift kann eine Ein kerbung vorgesehen sein, in den ein Betätigungselement des Getriebes eingreift, um den Verrieglungsstift senk recht zur Steckrichtung zu verfahren. Bevorzugt ist der Verrieglungsstift , im gesteckten Zustand der Steckverbin derhälften, durch jeweils eine in jeder Steckverbinder hälfte vorgesehenen Öffnung insbesondre mittels des An triebs hindurchführbar, um ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbinderhälften zu unterbinden. Ebenso bevorzugt ist der Verriegelungsstift aus den Öffnungen insbesondre mittels des Antriebs herausführbar, um die Steckverbin derhälften voneinander lösen zu können. Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung sind der Magnet und der Hallsensor derart angeordnet, dass durch Verfahren des Verriegelungsstifts der Magnet und der Hallsensor parallel zueinander verfahren werden. Der Hallsensor, auch Hall-Sonde oder Hall-Geber genannt, ist ausgeführt, mittels des Hall-Effekts das durch den Magnet emittierte Magnetfeld zu messen. Bekanntermaßen liefert ein Hallsensor, wenn dieser von einem Strom durchflossen in ein senkrecht dazu verlaufendes Magnetfeld gebracht wird, eine Ausgangsspannung als Ausgangssignal, die gemäß dem sogenannten Hall-Effekt proportional zum Produkt aus magnetischer Flussdichte und Strom ist. Bei Anordnung des Hallsensors und Magneten derart, dass der Magnet und der Hallsensor parallel zueinander verfahren werden können, also in wenigstens einer Position parallel zueinander insbesondere benachbart jedoch nicht berührend angeordnet sind, lässt sich die Position des Verriegelungsstifts re lativ zu der Verriegelungseinrichtung besonders präzise bestimmen .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Verriegelungsstift ein mit dem Verriegelungsstift bewe gungsgekoppeltes Element auf und der Magnet oder der Hallsensor ist an dem Element angeordnet. Bevorzugt ist der Magnet und/oder der Hallsensor starr an dem Verriege lungsstift, an der Verriegelungseinrichtung, an dem Ge häuse der Verriegelungseinrichtung befestigt, aufklips bar, ansteckbar und/oder klebbar gestaltet. Bei dem Ele ment kann es sich um ein Bauteil handeln, welches starr oder lösbar mit dem Verriegelungsstift verbunden ist, um in letzterem Fall den Magneten bzw. den Hallsensor ein fach austauschen zu können.

Zur Ausgestaltung des Hallsensors existieren grundsätz lich verschiedene Möglichkeiten. In einer besonders be vorzugten Weiterbildung ist der Hallsensor ausgeführt, in Abhängigkeit einer Position des Magneten relativ zu dem Hallsensor ein pulsweitenmoduliertes, PWM, Stromsignal, ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal, ein analoges Stromsignal, ein analoges Spannungssignal, ein Signal mittels eines digitalen Datenbusses und/oder ein digita les, Manchester-kodiertes Signal auszugeben. Die PWM Fre quenz liegt bevorzugt bei 500Hz, um die minimale Auflö sung von 10 Bit zu erhalten, insbesondere im Bereich zwi schen 420Hz und 540Hz. Für PWM Frequenzen kleiner als 400Hz kann die Auflösung 12 Bit betragen.

Ein Manchester-kodiertes Signal, auch als Phase Encoding, PE, Phase Shift Keying oder Richtungstakt S chrift bezeich net, ist ein Leitungscode, der bei einer Kodierung eines Taktsignals erhalten wird. In der Regel wird eine Bitfol ge verwendet, um binär eine Phasenlage des Taktsignals zu modulieren. Insofern stellt ein Manchester-kodiertes Sig nal eine Form der digitalen Phasenmodulation dar. Bevor zugt ist der Hallsensor kalibrierbar ausgeführt, insbe sondere dass ein Grundniveau, eine Steigung und/oder eine Linearität des Ausgangssignals vorzugsweise während der Fertigung des Hallsensors einstellbar ist. Die Kalibrie rung kann nach oder vor einem Zusammenbau der Verriege lungseinrichtung durchgeführt werden. Ebenso kann die Ka librierung in einer Arbeitsstation stattfinden, in wel- eher auch eine Funktionsprüfung der Verriegelungseinrich tung durchgeführt wird. Als digitaler Datenbus lassen sich beispielsweise ein serielles Bussystem wie ein Feld bus, CAN-Bus insbesondere nach ISO 11898 verwenden.

Nach einer noch anderen bevorzugten Weiterbildung ist in nerhalb der Verriegelungseinrichtung ein mit dem Hallsensor in Kontakt stehender Kondensator vorgesehen ist. Bevorzugt ist der Kondensator zwischen Kontakten des Hallsensors angeordnet. Durch den Kondensator lassen sich durch äußere elektromagnetische Störungen hervorgerufene unerwünschte Effekte reduzieren. Der Kondensator verbes sert insofern die Messgenauigkeit des Hallsensors. Eine Signalführung und/oder Stromversorgung des Hallsensors und/oder des Kondensators erfolgt bevorzugt durch Leiter bahnen, die in dem Gehäuse und/oder in einem Deckel der Verriegelungseinrichtung eingespritzt sind. Die Kontakte des Hallsensors und/oder des Kondensators können zweckmä ßigerweise mit den Leiterbahnen verlötet, verkrimpt oder verschweißt sein.

In diesem Zusammengang ist nach einer bevorzugten Weiter bildung der Kondensator innerhalb der Verriegelungsein richtung angeordnet. Bevorzugt ist der Kondensator in ein Getriebegehäuse oder in das Gehäuse der Verriegelungsein richtung integriert.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist der Hallsensor als Zweidraht-Hallsensor oder als Dreidraht-Hallsensor ausgeführt. Bevorzugt ist der Hallsensor als linearer Hallsensor insbesondere zum Erfassen des von dem Magneten emittierten Magnetfeldes ausgeführt. Die Auflösung des Hallsensors beträgt bevorzugt wenigstens 10 Bit, insbe sondere 12 Bit. Die integrale Nichtlinearität des Hallsensors über den gesamten Temperaturbereich ist be vorzugt kleiner als +/- 0,5%. Der Linearitätsfehler des Hallsensors ist bevorzugt kleiner als +/- 2%. Die Mikro linearität des Hallsensors ist bevorzugt kleiner als +/- 1% in einem Bereich von 0,5mm.

Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der Mag net als Ferritmagnet, als NeFeB Magnet, als SaCo Magnet oder als Mischform der vorgenannten Magneten ausgeführt ist, ist der Magnet an den Verriegelungsstift oder an die Verriegelungseinrichtung anklipsbar und/oder klebbar aus geführt und/oder ist der Hallsensor in eine Aussparung der Verriegelungseinrichtung oder des Verriegelungsstifts einsetzbar und/oder einspritzbar ausgeführt. Der Magnet kann magnetisiert in die Verriegelungseinrichtung einge bracht werden oder zunächst unmagnetisiert in die Verrie gelungseinrichtung eingebracht werden und danach in der Verriegelungseinrichtung magnetisiert werden. Bevorzugt ist der Magnet bzw. der Hallsensor in den Verriegelungs pin integriert und/oder mit diesem umspritzt. Die Ausspa rung kann ebenso in dem Deckel der Verriegelungseinrich tung vorgesehen sein oder der Hallsensor bzw. der Magnet kann in das Gehäuse der Verriegelungseinrichtung oder des Deckels eingespritzt sein.

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- oder Hybridfahrzeug mit einer wie zuvor beschriebenen Steckverbinderhälfte gelöst. Das Elektro- oder Hybrid fahrzeug kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise als E-Auto, E-Bus oder dergleichen. Bevor zugt ist die Steckverbinderhälfte als Ladesteckdose in einer Außenwand des Elektro- oder Hybridfahrzeugs vorge sehen .

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist das Elektro- oder Hybridfahrzeug ein Steuergerät für das Elektro- oder Hybridfahrzeug auf, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, die Verriegelungseinrichtung anzusteuern und einem von dem Hallsensor generiertes Signal zu verarbeiten. An hand des Signals lässt sich erkennen, ob die Steckverbin derhälften vollständig zusammengefügt sind, so dass nicht nur der elektrische Kontakt hergestellt ist, sondern auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung gegeben ist. Das Steuergerät, auch ECU, electronic con- trol unit, ECM, electronic control module, genannt, dient bevorzugt der Steuerung weiterer elektrischer Einrichtun gen des Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Ebenso können eine Mehrzahl Steuergeräte vorgesehen sein, die mit der Ver riegelungseinrichtung über einen Systembus wie beispiels weise CAN, LIN, MOST, FlexRay, Ethernet etc. miteinander verbunden sind.

In anderer bevorzugter Weiterbildung des Steckverbinders oder des Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist die Steckver binderhälfte als Steckdose, insbesondere als Ladesteckdo- se, ausgeführt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiter bildung des Steckverbinders oder des Elektro- oder Hyb ridfahrzeugs ist der andere Steckverbinderhälfte als La destecker ausgeführt. Wie zuvor beschrieben ist die Steckdose und/oder der Ladestecker bevorzugt als Typ-2 Dose bzw. Stecker und/oder nach der Norm IEC 60309, VDE- AR-E 2623-2-2, IEC 62196, SAE J1772, JARI Level 3 DC und/oder nach dem CHAdeMO-Standard ausgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Verriegelungsstifts relativ zu einer Verriegelungseinrichtung gelöst, wobei der Verrieglungsstift zum Verriegeln einer in eine Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbin derhälfte insnbesondere orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung elektromotorisch angetrieben verfahrbar ist ,

an der Verriegelungseinrichtung oder an dem Verrieg- lungsstift ein orthogonal zu der Steckrichtung angeordne ter Hallsensor vorgesehen ist, und

an dem Verriegelungsstift oder an der Verriegelungs einrichtung korrespondierend zu dem Hallsensor ein Magnet vorgesehen ist, und mit dem Schritt:

Bestimmen der Position des Verriegelungsstifts rela tiv zu der Verriegelungseinrichtung beim Verfahren des Verriegelungsstifts .

Anhand der bestimmten Position lässt sich erkennen, ob die Steckverbinderhälften vollständig zusammengefügt sind, so dass nicht nur der elektrische Kontakt zwischen den Steckverbinderhälften hergestellt ist, sondern auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung gegeben ist.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile des Verfahrens er geben sich für den Fachmann in Analogie zu der zuvor be schriebenen Verriegelungseinrichtung, dem Steckverbinder und/oder dem Elektro- oder Hybridfahrzeug.

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 zeigen:

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 . 2 einen Ausschnitt der Verriegelungseinrich tung gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht , Fig . 3 einen Steckerverbinder mit der Steckverbin- derhälfte mit der Verriegelungseinrichtung gemäß Fig. 1 und der anderen Steckverbinder hälfte gemäß dem bevorzugten Ausführungsbei spiel in einer schematischen Ansicht, und

Fig. 4 ein Ausgangssignal eines Hallsensors der

Verriegelungseinrichtung gemäß Fig. 1 in An hängigkeit einer Position eines Verrieg- lungsstifts der Verriegelungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Verriegelungseinrichtung 1 einer Steck verbinderhälfte, angedeutet mit einem Kasten 2, zum Her stellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte 2a gemäß einem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel in einer schematisch-perspektivischen An sicht .

Fig. 2 zeigt in schematischer Ansicht die in die Steck verbinderhälfte 2 eingesteckte andere Steckverbinderhälf te 2a. Die Steckverbinderhälfte 2 ist an einem Elektro- oder Hybridfahrzeug 11 als Ladesteckdose eingebaut, wäh rend die andere Steckverbinderhälfte 2a als dazu korres pondierender Ladestecker ausgeführt ist. Die Steckverbin derhälfte 2 und die andere Steckverbinderhälfte 2a sind als Typ-2 Stecker und/oder nach der Norm IEC 60309, VDE- AR-E 2623-2-2, IEC 62196, SAE J1772, JARI Level 3 DC und/oder nach dem CHAdeMO-Standard zum Laden einer nicht gezeigten Batterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 11 ausgeführt . Die Verriegelungseinrichtung 1 weist einen orthogonal zur Steckrichtung der Steckverbinderhälften 2, angedeutet durch einen Pfeil 3, verfahrbaren Verrieglungsstift 4 zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte 2 eingesteck ten anderen Steckverbinderhälfte 2a. Zum Verfahren des Verrieglungsstiftes 4 weist die Verriegelungseinrichtung 1 einen als Elektromotor ausgeführten elektromotorischen Antrieb 5 auf, der über ein Getriebe 6 mit dem Verrieg- lungsstift 4 bewegungsgekoppelt ist und derart zum Ver fahren des Verrieglungsstiftes 4 orthogonal zur Steck richtung 3 eingerichtet ist. Konkret greift ein mit dem Getriebe 6 bewegungsgekoppelter Betätigungsarm in eine Aussparung des Verrieglungsstiftes 4 ein, um den Verrieg- lungsstift 4 zu verfahren, wie im Detail auch aus Fig. 2 zu erkennen ist.

Die Verriegelungseinrichtung 1 weist ferner einen ortho gonal zu der Steckrichtung 3 angeordneten Hallsensor 7 auf. Korrespondierend zu dem Hallsensor 7 ist an dem Ver riegelungsstift 4 ein Magnet 8 vorgesehen, so dass der Hallsensor 7 die Position des Verriegelungsstiftes 4 re lativ zu der Verriegelungseinrichtung 1 bestimmen kann. Der Magnet 8 kann unmittelbar an dem Verriegelungsstift 4 oder mittels eines mit dem Verriegelungsstift 4 bewe gungsgekoppelten Elements 4a, angedeutet in Fig. 3, ver bunden sein.

Der Magnet 8 kann unmagnetisiert an dem Verriegelungs stift 4 durch Klipsen oder Verkleben angebracht werden und danach magnetisiert werden. Ebenso kann der Magnet 8 magnetisiert in die Verriegelungseinrichtung 1 einge- bracht werden. Zur Ausgestaltung des Magneten 8 existie ren verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise als Fer ritmagnet, als NeFeB Magnet, als SaCo Magnet oder Misch form der vorgenannten Ausführungen.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Verriegelungseinrich tung 1 gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht . Der Magnet 8 und der Hallsensor 7 sind parallel zueinander angeordnet. Entsprechend werden durch Verfahren des Verriegelungs stiftes 4 der Magnet 8 und der Hallsensor 8 parallel zu einander verfahren. Vorliegend ist der Hallsensor 8 an einem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung 1 vorgesehen, beispielsweise an das Gehäuse angeklipst oder, wie in Fig. 2 zu erkennen, in eine Aussparung des Gehäuses ein gesetzt. Alternativ kann der Hallsensor 8 an dem Verrie gelungsstift 4 und der Magnet 7 an dem Gehäuse der Ver riegelungseinrichtung 1 vorgesehen sein.

Der Hallsensor 7 ist vorliegend als Zweidraht-Hallsensor 7 ausgeführt, um in Abhängigkeit des Magneten 8 ein im Bereich von 1ms, 2ms, 4ms, bis 128ms konfigurierbares pulsweitenmoduliertes Stromsignal mit einer Auflösung von 12 Bit auszugeben. Ferner ist innerhalb der Verriege lungseinrichtung 1 ein mit dem Hallsensor 7 in Kontakt stehender Kondensator 9 vorgesehen, um äußere elektromag netische Störungen zwecks höherer Messgenauigkeit zu re duzieren. Signalführung und Stromversorgung des Hallsensors 7, des Antriebs und des Kondensators 9 er folgt durch Leiterbahnen, die in das Gehäuse oder einen Deckel der Verriegelungseinrichtung 1 eingespritzt sind. Die Kontakte des Hallsensor 7, des Antriebs und des Kon- densators 9 sind mit den Leiterbahnen verlötet, verkrimpt oder verschweißt.

Das Elektro- oder Hybridfahrzeug 11 weist ein Steuergerät 10 auf, welches eingerichtet ist, die Verriegelungsein richtung 1 über ein Systembusprotokoll wie LIN, MOST, FlexRay, Ethernet etc. anzusteuern und ein von dem Hallsensor 7 generiertes Ausgangssignal zu verarbeiten. Durch das Signal ist die Position des Verriegelungsstifts 4 relativ zu der Verriegelungseinrichtung 1 bzw. dessen Gehäuse bestimmt. Insofern lässt sich anhand des Signals erkennen, ob einerseits die Steckverbinderhälften 2, 2a vollständig zusammengefügt sind und andererseits auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung gegeben ist.

Fig. 4 zeigt ein solches Ausgangssignal des Hallsensors 7 in Anhängigkeit einer Position des Verrieglungsstifts 4 relativ zu der Verriegelungseinrichtung 1 bzw. dessen Ge häuse. Das Ausgangssignal ist des Hallsensors 7 ist hin sichtlich seines Grundniveaus, seiner Steigung und Linea rität so konfiguriert, dass bei einer Position bzw. einem Verfahrweg des Verrieglungsstifts 4 relativ zu der Ver riegelungseinrichtung 1 bzw. dessen Gehäuse von Omm das Signal 10% und bei einer Position bzw. einem Verfahrweg von 8mm das Signal 90% beträgt, jeweils markiert durch runde Punkte. Der Hallsensor 7 arbeitet mit einer Tole ranz von +/- 1mm, was eine exakte Positionsbestimmung er möglicht . Bezugszeichenliste

1 Verriegelungseinrichtung

2 Steckverbinderhälfte

2a Andere Steckverbinderhälfte

3 Steckrichtung

4 Verrieglungsstift

4a Element

5 Antrieb

6 Getriebe

7 Hallsensor

8 Magnet

9 Kondensator

10 Steuergerät

11 Elektro- oder Hybridfahrzeug




 
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