DE202009013675U1 - Charging plug system - Google Patents

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Abstract

Ladestecksystem insbesondere für Elektrofahrzeuge, mit einem ladevorrichtungsseitigen Steckverbinderteil (Stecker) (1), mit einem fahrzeugseitigen Steckverbinderteil (Steckdose), mit mindestens einem Sensor (2), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2) ein Signal abgibt, wenn sich ein menschliches Körperteil dem Ladestecksystem nähert und/oder wenn ein menschliches Körperteil das Ladestecksystem berührt.Charging plug system, in particular for electric vehicles, with a charging device side connector part (plug) (1), with a vehicle-side connector part (socket), with at least one sensor (2), characterized in that the at least one sensor (2) emits a signal when a human body part approaches the charging plug system and / or when a human body part touches the charging plug system.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Ladestecksystem, insbesondere für Elektrofahrzeuge. Bei dem Laden von Elektrofahrzeugen fließen große Ströme. Daher muss sichergestellt werden, dass die Steckverbinderteile nicht während des Ladevorganges (unter elektrischer Last) verbunden oder getrennt werden. Es muss also insbesondere gewährleistet sein, dass nicht der Stecker herausgezogen werden kann, bevor der Ladestrom deaktiviert wurde. Es sind bereits Ladesteckverbinder bekannt, die Vorrichtungen aufweisen, die diesen Zweck erfüllen sollen.The invention relates to a charging plug system, in particular for electric vehicles. When charging electric vehicles flow large currents. Therefore, it must be ensured that the connector parts are not connected or disconnected during charging (under electrical load). It must therefore be ensured in particular that the plug can not be pulled out before the charging current has been deactivated. There are already charging connectors known, which have devices that should fulfill this purpose.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Ladestecksystem zu schaffen, welches die genannte Sicherheitsfunktion besonders sicher und komfortabel bereitstellt.The invention has set itself the task of creating a charging plug system, which provides the said safety function particularly safe and comfortable.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Ladestecksystem gelöst.This object is achieved by the reproduced in claim 1 charging plug system.

Das erfindungsgemäße Ladestecksystem eignet sich insbesondere für die Ladung von Elektrofahrzeugen, beispielsweise Elektroautos. Es umfasst ein ladevorrichtungsseitiges Steckverbinderteil (Stecker), sowie ein fahrzeugseitiges Steckverbinderteil (Steckdose). Das Ladestecksystem umfasst zudem mindestens einen Sensor. Dieser mindestens eine Sensor gibt ein Signal ab, wenn sich ein menschliches Körperteil, insbesondere eine Hand, dem Ladestecksystem nähert und/oder wenn ein menschliches Körperteil das Ladestecksystem berührt. Hierdurch ist eine Voraussetzung dafür geschaffen, dass die Ladesteckverbindung stromlos ist, sobald und solange sie von einem menschlichen Körperteil, insbesondere der Hand, berührt wird, wodurch ein Verbinden oder Trennen unter Last vermieden ist. Da es hierfür nicht erforderlich ist, dass der Nutzer eine Betätigung vornimmt, etwa das Betätigen eines Sicherheitsschalters, ist die Vorrichtung besonders komfortabel und sicher. Bedienungsfehler sind weitgehend ausgeschlossen.The charging plug system according to the invention is particularly suitable for the charging of electric vehicles, such as electric cars. It includes a charging device-side connector part (plug), as well as a vehicle-side connector part (socket). The charging plug system also includes at least one sensor. This at least one sensor emits a signal when a human body part, in particular a hand, approaches the charging plug system and / or when a human body part touches the charging plug system. As a result, a prerequisite is created that the charging connector is de-energized, as soon as and as long as it is touched by a human body part, in particular the hand, whereby a connection or disconnection under load is avoided. Since it is not necessary for this that the user performs an operation, such as the operation of a safety switch, the device is particularly comfortable and safe. Operating errors are largely excluded.

Vorzugsweise ist eine mechanische Verriegelung der Steckverbinderteile vorgesehen. Diese Verriegelung umfasst bevorzugt einen schwenkbaren Hebel mit Haken, beziehungsweise Rastnase, sowie einen hintergreifbaren Vorsprung. Der Hebel ist bevorzugt um eine quer zu seiner Längserstreckung verlaufende Achse schwenkbar. Vorzugsweise ist ein mechanischer Auslöser an dem Hebel vorgesehen. Der Hebel ist vorzugsweise auf der Steckerseite vorgesehen.Preferably, a mechanical locking of the connector parts is provided. This lock preferably comprises a pivotable lever with hooks, or latching nose, as well as a behind-reachable projection. The lever is preferably pivotable about an axis extending transversely to its longitudinal axis. Preferably, a mechanical trigger is provided on the lever. The lever is preferably provided on the plug side.

In der bevorzugten Ausführungsform gibt der mindestens eine Sensor ein Signal dann ab, wenn sich ein menschliches Körperteil bestimmten Komponenten des Ladestecksystems nähert und/oder diese berührt. Vorzugsweise umfassen die bestimmten Komponenten den Griffbereich des Steckers, an dem dieser üblicherweise berührt wird, um die Steckverbindung zu verbinden oder zu lösen. Es ist denkbar, dass die bestimmten Komponenten Bereiche umfassen, deren Berührung zur Lösung eines Verriegelungsmechanismus erforderlich ist.In the preferred embodiment, the at least one sensor outputs a signal when a human body part approaches and / or touches certain components of the charging plug system. Preferably, the particular components comprise the gripping portion of the connector where it is typically contacted to connect or disconnect the connector. It is conceivable that the particular components include areas that are required to contact a locking mechanism.

In einer Ausführungsform ist lediglich ein einziger Sensor vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Sensoren vorgesehen. Besonders bevorzugt sind mehrere Sensoren vorgesehen und die Sensoren sind an verschiedenen Stellen des Ladestecksystems angeordnet. Auf diese Weise kann eine besonders hohe Zuverlässigkeit erreicht werden.In one embodiment, only a single sensor is provided. Preferably, a plurality of sensors are provided. Particularly preferably, a plurality of sensors are provided and the sensors are arranged at different locations of the charging plug system. In this way, a particularly high reliability can be achieved.

Es ist denkbar, dass Sensoren vorgesehen sind, die Wärmestrahlung, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, reflektierten Schall, reflektiertes Licht, sonstige elektromagnetische Strahlung, Beschleunigung oder dergleichen erfassen. Zudem können die Sensoren nach verschiedensten Messprinzipien arbeiten.It is conceivable that sensors are provided which detect heat radiation, temperature, humidity, pressure, reflected sound, reflected light, other electromagnetic radiation, acceleration or the like. In addition, the sensors can work according to a wide variety of measuring principles.

Vorzugsweise arbeitet der mindestens eine Sensor über das magnetische oder das elektrische Feld. In einer Ausführungsform ist er als induktiver Sensor vorgesehen.Preferably, the at least one sensor operates via the magnetic or the electric field. In one embodiment, it is provided as an inductive sensor.

Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Sensor ein kapazitiver Sensor. Es hat sich gezeigt, dass mit diesem Sensortyp die zu erfüllenden Anforderungen besonders gut erfüllt werden können. So kann dieser Sensortyp beispielsweise besonders gut unter einer nichtmetallischen Isolationsschicht angeordnet sein.Particularly preferably, the at least one sensor is a capacitive sensor. It has been shown that with this sensor type, the requirements to be met can be met particularly well. For example, this sensor type can be arranged particularly well under a non-metallic insulation layer.

Bevorzugt ist eine Signalauswertvorrichtung vorgesehen.Preferably, a signal evaluation device is provided.

Vorzugsweise wertet die Signalauswertvorrichtung die Impedanzänderung des Sensors aus.The signal evaluation device preferably evaluates the impedance change of the sensor.

Die Signalauswertvorrichtung gibt vorzugsweise in Abhängigkeit des Sensorsignals ein Signal an eine Lade- und Steuereinheit zur Schaltung eines Ladestroms.The signal evaluation device preferably outputs a signal as a function of the sensor signal to a charging and control unit for switching a charging current.

In einer Ausführungsform gibt die Signalauswertvorrichtung in Abhängigkeit des Sensorsignals emin Anschaltsignal an eine Lade- und Steuereinheit zur Anschaltung eines Ladestroms. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Anschaltfunktion durch eine andere Vorrichtung ausgeführt und die Signalauswertung gibt bevorzugt in Abhängigkeit des Sensorsignals ausschließlich ein Abschaltsignal an eine Lade- und Steuereinheit zur Abschaltung eines Ladestroms.In one embodiment, the signal evaluation device emin in response to the sensor signal on switching signal to a charging and control unit for connecting a charging current. In the preferred embodiment, the start-up function is performed by another device and the signal evaluation is preferably in response to the sensor signal exclusively a shutdown signal to a charging and control unit for switching off a charging current.

In der Ausführungsform mit mehreren Sensoren können diese einzeln vorgesehen sein. Vorzugsweise sind jedoch mehrere Sensoren zu mindestens einem Mehrfachsensorpad zusammengefasst.In the embodiment with a plurality of sensors, these may be provided individually. Preferably, however, several sensors are combined to form at least one multiple sensor pad.

Die Sensoren sind bevorzugt unterhalb einer Isolationsfläche vorgesehen.The sensors are preferably provided below an insulating surface.

Vorzugsweise ist eine Stromversorgung des Ladestecksystems vorgesehen. Die Stromversorgung kann durch die Ladevorrichtungsseite und/oder die Fahrzeugseite und/oder einen internen Energiespeicher erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Stromversorgung durch die Ladevorrichtungsseite, da in diesem Fall auch die Möglichkeit besteht, dass die Signalauswertvorrichtung den Ladestrom anschaltet ohne dass ein interner Energiespeicher erforderlich ist.Preferably, a power supply of the charging system is provided. The power supply can be done by the charging device side and / or the vehicle side and / or an internal energy storage. The power supply preferably takes place through the charging device side, since in this case it is also possible for the signal evaluation device to switch on the charging current without requiring an internal energy store.

In der besonders bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor in dem ladevorrichtungsseitigen Steckverbinderteil (Stecker) vorgesehen.In the most preferred embodiment, the at least one sensor is provided in the charger side connector part (plug).

Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen schematisch und ausschnittsweise:The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. It shows schematically and partially:

1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Steckers des erfindungsgemäßen Ladestecksystems; 1 a partially sectioned side view of a plug of the charging system according to the invention;

2 eine schematische Darstellung eines kapazitiven Sensors mit Blockschaltbild. 2 a schematic representation of a capacitive sensor with a block diagram.

1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des ladevorrichtungsseitigen Steckverbinderteils, also des Steckers 1 des erfindungsgemäßen Ladestecksystems. Die elektrischen Kontakte und Leitungen, die den Ladestrom leiten, sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht eingezeichnet. Der Stecker 1 weist einen Verriegelungsmechanismus 8 auf, der einen Hebel 9 umfasst, welcher eine Rastnase 10 aufweist. Der Hebel 9 ist federbelastet und die Rastnase 10 hintergreift bei geschlossener Steckverbindung einen Vorsprung der nicht dargestellten Steckdose. Die Verriegelung kann durch Betätigen eines mechanischen Auslösers aufgehoben werden. 1 shows a sectional side view of the charging device side connector part, so the plug 1 the charging plug system according to the invention. The electrical contacts and lines that conduct the charging current are not shown for clarity. The plug 1 has a locking mechanism 8th on, a lever 9 includes, which is a detent 10 having. The lever 9 is spring loaded and the latch 10 engages with a closed connector a projection of the socket, not shown. The lock can be released by pressing a mechanical release button.

An einer bestimmten Komponente 3 des Ladestecksystems, die im gezeigten Ausführungsbeispiel den Griffbereich 16 des Steckers 1 umfasst, ist ein Sensor 2 angeordnet. Wie 1 zeigt, ist in dem Stecker 1 auch eine Signalauswertvorrichtung 4 vorgesehen sowie eine Stromversorgung 5 für das Ladestecksystem, die im gezeigten Ausführungsbeispiel einen internen Energiespeicher 6 umfasst.On a specific component 3 the charging plug system, which in the embodiment shown, the grip area 16 of the plug 1 includes is a sensor 2 arranged. As 1 shows is in the plug 1 also a signal evaluation device 4 provided as well as a power supply 5 for the charging plug system, which in the embodiment shown an internal energy storage 6 includes.

Der Sensor 2 kann auf vielerlei verschiedene Arten aufgebaut und angeordnet sein. 2 zeigt einen denkbaren Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines kapazitiven Sensors samt denkbarem Blockschaltbild. Der Stecker 1 ist (abgesehen von den nicht gezeigten elektrischen Kontakten) vollständig, also auch in dem Bereich, in dem der Sensor 2 angeordnet ist, mit einer Isolationsfläche überzogen. In einem Trägermaterial 15 ist eine Elektrode 11 unterhalb dieser Isolationsfläche 7 vorgesehen. Die Elektrode 11 steht in Wirkverbindung mit einem MCU (Controller mit Auswerteeinheit) 12. Der Controller mit Auswerteeinheit 12 steht in Wirkverbindung mit einem Schaltelement 13, welches die Vorrichtung 14, welche den Ladenstrom bereit stellt, schaltet.The sensor 2 can be constructed and arranged in many different ways. 2 shows a conceivable structure of an embodiment of a capacitive sensor including conceivable block diagram. The plug 1 is (apart from the electrical contacts, not shown) complete, including in the area in which the sensor 2 is arranged, covered with an insulating surface. In a carrier material 15 is an electrode 11 below this isolation surface 7 intended. The electrode 11 is in operative connection with an MCU (controller with evaluation unit) 12 , The controller with evaluation unit 12 is in operative connection with a switching element 13 which the device 14 , which provides the charging current, switches.

Die eingezeichneten Kondensatoren 17 sind nicht gegenständlich, sondern symbolisieren lediglich die kapazitive Wirkungsweise. Es wird die Kapazität zwischen der Elektrode 11 und beispielsweise dem elektrischen Erdpotential gemessen.The marked capacitors 17 are not representational, but merely symbolize the capacitive mode of action. It becomes the capacity between the electrode 11 and measured, for example, the electrical ground potential.

Wenn sich ein menschliches Körperteil, beispielsweise eine Hand 18 nähert, führt dies zu einer Veränderung der gemessenen Kapazität. Diese Veränderung der Kapazität ist als Signal verwertbar. Der mindestens eine Sensor ist so ausgelegt, dass er bei Berührung und/oder Annäherung eines Körperteils an den Stecker 1 oder bestimmte Komponenten 3 des Ladestecksystems oder des Steckers 1 ein Signal an die Signalauswertvorrichtung 4 abgibt oder auslöst. Die Signalauswertvorrichtung 4 gibt in diesem Fall ein Abschaltsignal an die Vorrichtung zur Bereitstellung des Ladestroms 14 also die Lade- und Steuereinheit, zur Abschaltung des Ladestroms. Hierdurch ist gewährleistet, dass nicht der Auslöser der mechanischen Verriegelung betätigt, sowie der Strecker am Griff herausgezogen werden kann, bevor der Ladestrom deaktiviert wurde.When a human body part, for example, a hand 18 approaching, this leads to a change in the measured capacity. This change in capacity can be used as a signal. The at least one sensor is designed so that it touches and / or approximates a body part to the plug 1 or certain components 3 the charging plug system or the plug 1 a signal to the signal evaluation device 4 surrenders or triggers. The signal evaluation device 4 In this case, a shutdown signal is sent to the charge current supply device 14 So the charging and control unit, to switch off the charging current. This ensures that the trigger of the mechanical lock is not actuated, and the straightener can be pulled out of the handle before the charging current has been deactivated.

Der Sensor 2 kann mit einem Oszillator, insbesondere einem RC-Oszillator zusammenarbeiten.The sensor 2 can work with an oscillator, especially an RC oscillator.

Die Messung der Kapazität kann über das Messen der Impedanzänderung erfolgen, was wiederum über eine Spannungsmessung erfolgen kann. Es kann auch die Eigenfrequenzänderung des Oszillators bzw. eine Phasenverschiebung etwa einer Spannung gemessen werden.The measurement of the capacitance can be done by measuring the impedance change, which in turn can be done by a voltage measurement. It is also possible to measure the natural frequency change of the oscillator or a phase shift of approximately a voltage.

Es ist denkbar, dass die Empfindlichkeit des Sensors so eingestellt ist, dass das Signal erst dann abgegeben wird, wenn das menschliche Körperteil die Isolationsfläche 7 berührt. Ebenso ist denkbar, dass der Sensor bereits bei Annäherung des Körperteils ein Signal abgibt und bei Berührung der Isolationsfläche 7 durch das menschliche Körperteil ein weiteres Signal mittels des gleichen oder eines anderen Sensors erzeugt wird.It is conceivable that the sensitivity of the sensor is set so that the signal is emitted only when the human body part of the isolation surface 7 touched. It is also conceivable that the sensor already emits a signal when approaching the body part and when touching the insulation surface 7 is generated by the human body part another signal by means of the same or another sensor.

Da der Sensor 2 in diesem Ausführungsbeispiel vollständig in den von Isolationsmaterial umgebenen Stecker 1 integriert ist, ist eine Funktion unter rauen Umgebungsbedingungen beispielsweise bezüglich Temperatur, Feuchtigkeit oder ESD (elektrostatischer Entladung) gegeben.Because the sensor 2 in this embodiment, completely in the surrounded by insulating material plug 1 is integrated, a function is provided under harsh environmental conditions, for example with respect to temperature, humidity or ESD (electrostatic discharge).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Steckerplug
22
Sensorsensor
33
bestimmte Komponenten des Ladestecksystemscertain components of the charging system
44
SignalauswertvorrichtungSignalauswertvorrichtung
55
Stromversorgungpower supply
66
interner Energiespeicherinternal energy storage
77
Isolationsflächeisolation area
88th
Verriegelungsmechanismuslocking mechanism
99
Hebellever
1010
Rastnaselocking lug
1111
Elektrodeelectrode
1212
MCU (Controller mit Auswerteeinheit)MCU (controller with evaluation unit)
1313
Schaltelementswitching element
1414
Vorrichtung zur Bereitstellung des LadestromsDevice for providing the charging current
1515
Trägermaterialsupport material
1616
Griffbereichgrip area
1717
Kondensatorencapacitors
1818
Handhand

Claims (14)

Ladestecksystem insbesondere für Elektrofahrzeuge, mit einem ladevorrichtungsseitigen Steckverbinderteil (Stecker) (1), mit einem fahrzeugseitigen Steckverbinderteil (Steckdose), mit mindestens einem Sensor (2), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2) ein Signal abgibt, wenn sich ein menschliches Körperteil dem Ladestecksystem nähert und/oder wenn ein menschliches Körperteil das Ladestecksystem berührt.Charging plug system, in particular for electric vehicles, with a charging device-side connector part (plug) (plug) ( 1 ), with a vehicle-side connector part (socket), with at least one sensor ( 2 ), characterized in that the at least one sensor ( 2 ) emits a signal when a human body part approaches the charging plug system and / or when a human body part touches the charging plug system. Ladestecksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2) ein Signal abgibt, wenn sich ein menschliches Körperteil bestimmten Komponenten (3) des Ladestecksystems nähert und/oder diese berührt.Charging plug system according to claim 1, characterized in that the at least one sensor ( 2 ) emits a signal when a human body part determines certain components ( 3 ) of the charging system approaches and / or touched. Ladestecksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren (2) vorgesehen sind und die Sensoren (2) an verschiedenen Stellen angeordnet sind.Charging plug system according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of sensors ( 2 ) and the sensors ( 2 ) are arranged at different locations. Ladestecksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2) ein kapazitiver oder induktiver Sensor ist.Charging plug system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one sensor ( 2 ) is a capacitive or inductive sensor. Ladestecksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalauswertvorrichtung (4) vorgesehen ist.Charging plug system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a signal evaluation device ( 4 ) is provided. Ladestecksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2) ein kapazitiver oder induktiver Sensor ist, und eine Signalauswertvorrichtung (4) vorgesehen ist und die Signalauswertvorrichtung (4) die Impedanzänderung des Sensors (2) auswertet.Charging plug system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one sensor ( 2 ) is a capacitive or inductive sensor, and a signal evaluation device ( 4 ) is provided and the signal evaluation device ( 4 ) the impedance change of the sensor ( 2 ) evaluates. Ladestecksystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalauswertung (4) in Abhängigkeit des Sensorsignals ein Signal an eine Lade- und Steuereinheit zur Schaltung eines Ladestroms gibt.Charging plug system according to claim 5 or 6, characterized in that the signal evaluation ( 4 ) in response to the sensor signal is a signal to a charging and control unit for switching a charging current. Ladestecksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren (2) zu mindestens einem Mehrfachsensorpad zusammengefasst sind.Charging plug system according to one of claims 1 to 7, characterized in that a plurality of sensors ( 2 ) are combined to form at least one multi-sensor pad. Ladestecksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2) unterhalb einer Isolationsfläche (7) vorgesehen ist.Charging plug system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one sensor ( 2 ) below an insulation surface ( 7 ) is provided. Ladestecksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromversorgung (5) für das Ladestecksystem vorgesehen ist.Charging plug system according to one of claims 1 to 9, characterized in that a power supply ( 5 ) is provided for the charging system. Ladestecksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (5) durch die Ladevorrichtungsseite erfolgt.Charging plug system according to claim 10, characterized in that the power supply ( 5 ) through the charger side. Ladestecksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (5) durch einen internen Energiespeicher (6) erfolgt.Charging plug system according to claim 10, characterized in that the power supply ( 5 ) by an internal energy store ( 6 ) he follows. Ladestecksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (5) durch die Fahrzeugseite erfolgt.Charging plug system according to claim 10, characterized in that the power supply ( 5 ) takes place through the vehicle side. Ladestecksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2) in dem ladevorrichtungsseitigen Steckverbinderteil (Stecker) (1) vorgesehen ist.Charging plug system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the at least one sensor ( 2 ) in the charger side connector part (plug) ( 1 ) is provided.
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