DE102018216822A1 - Charger coupler system, method for producing an electrically conductive connection and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ladekopplersystem (1) zur Herstellung (75) einer elektrisch leitenden Verbindung eines Speichermoduls (30) für elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug (60) mit einer Energieversorgungseinheit (40) zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Das Ladekopplersystem (1) weist eine Ladekopplung (10) und eine Ladegegenkopplung (11), wobei die Ladekopplung (10) und die Ladegegenkopplung (11) in einem Kopplungszustand zum Übertragen von elektrischer Energie ausgestaltet sind, eine bewegbare Haltevorrichtung (20) und eine Rechnereinheit (21), wobei die Haltevorrichtung (20) zum Halten der Ladekopplung (10) und die Rechnereinheit (21) zur Regelung (74) der Bewegung der Haltevorrichtung (20) ausgestaltet sind, und eine Empfangsvorrichtung (12) zum Empfang (72) von Daten auf, wobei die Empfangsvorrichtung (12) mit der Rechnereinheit (21) datenkommunizierend verbunden ist, wobei das Ladekopplersystem (1) eine Sendevorrichtung (13) zum aktiven Aussenden (71) von Daten aufweist und die Rechnereinheit (21) ausgebildet ist, basierend auf den von der Empfangsvorrichtung (12) empfangenen (72) Daten die Bewegung der Haltevorrichtung (20) derart zu regeln (74), dass die Ladekopplung (10) und die Ladegegenkopplung (11) eine elektrisch leitende Verbindung herstellen (75). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren (70) zur Herstellung (75) einer elektrisch leitenden Verbindung sowie ein Kraftfahrzeug (60) mit einer Ladegegenkopplung (11) eines Ladekopplersystems (1).The invention relates to a charging coupler system (1) for producing (75) an electrically conductive connection between a storage module (30) for electrical energy in a motor vehicle (60) and an energy supply unit (40) for providing electrical energy. The charging coupler system (1) has a charging coupling (10) and a charging counter coupling (11), the charging coupling (10) and the charging counter coupling (11) being configured in a coupling state for transmitting electrical energy, a movable holding device (20) and a computer unit (21), the holding device (20) for holding the charging coupling (10) and the computer unit (21) for regulating (74) the movement of the holding device (20), and a receiving device (12) for receiving (72) from Data, the receiving device (12) being connected for data communication with the computer unit (21), the charging coupler system (1) having a transmission device (13) for actively sending (71) data and the computer unit (21) being designed on the basis of to regulate (74) the data received by the receiving device (12) the movement of the holding device (20) in such a way that the charging coupling (10) and the charging counter coupling (11) are electrically conductive e Establish connection (75). The invention further relates to a method (70) for producing (75) an electrically conductive connection and a motor vehicle (60) with a charging counter coupling (11) of a charging coupler system (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladekopplersystem mit einer Ladekopplung und einer Ladegegenkopplung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung eines Speichermoduls für elektrische Energie eines Verbrauchers, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einer Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Ladegegenkopplung.The present invention relates to a charging coupler system with a charging coupling and a charging negative coupling for establishing an electrically conductive connection of a storage module for electrical energy of a consumer, in particular in a motor vehicle, with an energy supply unit for providing electrical energy. The invention further relates to a method for producing an electrically conductive connection and a motor vehicle with a charging negative feedback.
Es sind Systeme zur Kopplung von Speichermodulen für elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug mit einer Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie bekannt. Die Systeme ermöglichen eine automatisierte Kopplung eines Verbrauchers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Ladeinfrastruktur. Die Systeme bieten einen unterschiedlichen Grad an Automatisierung für die Kopplung der Speichermodule eines Kraftfahrzeugs mit einer Energieversorgungseinheit. Ein höherer Grad an Automatisierung bei der Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung stellt für einen Anwender ein erhöhtes Maß an Komfort dar.Systems for coupling storage modules for electrical energy in a motor vehicle with a power supply unit for providing electrical energy are known. The systems enable an automated coupling of a consumer, in particular a motor vehicle, to a charging infrastructure. The systems offer a different degree of automation for coupling the memory modules of a motor vehicle to a power supply unit. A higher degree of automation in the production of an electrically conductive connection represents an increased level of comfort for a user.
Bekannt ist bereits ein Ladesystem aus der
Weiter ist aus der
Aus der
Nachteilig ist bei den bekannten Lösungen, dass die Sensoren für die Positionserkennung der Kopplungshälften fehleranfällig gegenüber Störeinflüssen sind. Optische Sensoren, insbesondere Kameras, zur Positionserkennung können durch Umgebungslicht negativ beeinflusst werden und fehlerhafte oder keine Positionserkennungen erzeugen und damit eine erfolgreiche Kopplung verhindern.A disadvantage of the known solutions is that the sensors for position detection of the coupling halves are prone to errors due to interference. Optical sensors, in particular cameras, for position detection can be negatively influenced by ambient light and generate incorrect or no position detections and thus prevent successful coupling.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor aufgeführten Nachteile der Vorrichtungen für den Kopplungsprozess eines Verbrauchers, insbesondere eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einer Energieversorgungseinheit zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ladekopplersystem zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung eines Speichermoduls für elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug mit einer Energieversorgungseinheit, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung eines Speichermoduls für elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug mit einer Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie mittels einem Ladekopplersystem sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Ladegegenkopplung eines Ladekopplersystems zur Verfügung zu stellen, die eine wenig fehleranfällige, zuverlässige und kostengünstige Kopplung eines Verbrauchers, insbesondere eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einer Energieversorgungseinheit auf einfache Art und Weise ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages of the devices for the coupling process of a consumer, in particular an electrically operated motor vehicle, with a power supply unit. In particular, it is the object of the present invention to provide a charging coupler system for producing an electrically conductive connection of a storage module for electrical energy in a motor vehicle with a power supply unit, a method for producing an electrically conductive connection for a storage module for electrical energy in a motor vehicle with a power supply unit to provide electrical energy by means of a charging coupler system and a motor vehicle with a charging counter coupling of a charging coupler system, which enable a consumer, in particular an electrically operated motor vehicle, to be coupled with a power supply unit in a simple manner, which is less prone to errors, reliable and cost-effective.
Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Ladekopplersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mittels einem Ladekopplersystem nach dem ersten Aspekt gemäß Anspruch 7 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einer Ladegegenkopplung eines Ladekopplersystems mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ladekopplersystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is solved by the claims. Accordingly, the object is achieved by a charging coupler system having the features of claim 1, by a method for establishing an electrically conductive connection by means of a charging coupler system according to the first aspect according to claim 7, and by a motor vehicle with a charging counter coupling of a charging coupler system having the features according to
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Ladekopplersystem zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung eines Speichermoduls für elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug mit einer Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie gelöst. Das Ladekopplersystem weist eine Ladekopplung und eine Ladegegenkopplung auf, wobei die Ladekopplung und die Ladegegenkopplung in einem Kopplungszustand zum Übertragen von elektrischer Energie ausgestaltet sind. Das Ladekopplersystem weist weiter eine bewegbare Haltevorrichtung und eine Rechnereinheit auf, wobei die Haltevorrichtung zum Halten der Ladekopplung und die Rechnereinheit zur Regelung der Bewegung der Haltevorrichtung ausgestaltet sind. Das Ladekopplersystem weist weiter eine Empfangsvorrichtung zum Empfang von Daten auf, wobei die Empfangsvorrichtung mit der Rechnereinheit datenkommunizierend verbunden ist, wobei das Ladekopplersystem eine Sendevorrichtung zum aktiven Aussenden von Daten aufweist und die Rechnereinheit ausgebildet ist, basierend auf den von der Empfangsvorrichtung empfangenen Daten die Bewegung der Haltevorrichtung derart zu regeln, dass die Ladekopplung und die Ladegegenkopplung eine elektrisch leitende Verbindung herstellen.According to the first aspect of the invention, the object is achieved by a charging coupler system for establishing an electrically conductive connection of a storage module for electrical energy in a motor vehicle with an energy supply unit for providing electrical energy solved. The charging coupler system has a charging coupling and a charging counter coupling, the charging coupling and the charging counter coupling being configured in a coupling state for the transmission of electrical energy. The charging coupler system also has a movable holding device and a computer unit, the holding device being designed to hold the charging coupling and the computer unit being designed to regulate the movement of the holding device. The charging coupler system furthermore has a receiving device for receiving data, the receiving device being connected to the computer unit for data communication, the charging coupler system having a transmitting device for actively transmitting data and the computing unit being designed to move the data based on the data received by the receiving device To regulate the holding device in such a way that the charging coupling and the charging negative coupling establish an electrically conductive connection.
Ein Speichermodul für elektrische Energie ist im Sinne der Erfindung als beispielsweise ein Akkumulator, insbesondere für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug als eine Traktionsbatterie, zu verstehen. Eine bewegbare Haltevorrichtung kann im Rahmen der Erfindung ein Roboterarm mit mindestens zwei Freiheitsgraden, eine Führungsvorrichtung, ein Pneumatik- und/oder Hydrauliksystem oder eine Kombination aus den genannten Elementen sein. Ein Halten der Ladekopplung in der Haltevorrichtung kann mit verschiedenen Befestigungsmöglichkeiten ausgeführt sein. Das Halten kann mittels Schrauben, Klemmen und/oder anderen Befestigungsmitteln lösbar ausgeführt sein oder auch mittels Materialverbindungen unlösbar ausgebildet sein. Eine Ladekopplung und eine Ladegegenkopplung stellen vorzugsweise eine männliche und eine weibliche Ausführung einer Steckverbindung dar. Eine Rechnereinheit kann jegliche Form von Leistungseinheit zur Ausführung von Programmcode sein und kann verschieden kabellose oder kabelgebundene Eingangs- und Ausgangsanschlüsse zur Aufnahme und Abgabe von Daten und Befehlen aufweisen. Eine Empfangsvorrichtung stellt im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung zum Empfang von Daten dar. Daten können Signale, insbesondere Lichtwellen des sichtbaren oder unsichtbaren Wellenspektrums, sein. Die Empfangsvorrichtung kann an der Haltevorrichtung oder an der Ladekopplung angeordnet sein. Die Empfangsvorrichtung kann jedoch ebenfalls distanziert von der Haltevorrichtung im Raum angeordnet sein. Eine Sendevorrichtung stellt eine Vorrichtung zum aktiven Aussenden von Daten dar. Beispielsweise kann eine Sendevorrichtung eine Diode, insbesondere eine LED, sein. Ebenfalls kann die Sendevorrichtung jedoch auch akustische oder anderweitige Daten aussenden. Ein aktives Aussenden von Daten unterscheidet sich von einem passiven Aussenden von Daten dadurch, dass eben nicht nur beispielsweise Lichtwellen reflektiert werden, sondern dass die Intensität, die Abfolge und die Geschwindigkeit und weitere Merkmale der ausgesendeten Daten beeinflusst werden können. Die Sendevorrichtung kann an der Ladekopplung oder in der Nähe der Ladekopplung oder von dieser beabstandet angeordnet sein. Die Bauteile des Ladekopplersystems können gemeinsam oder einzeln in Gehäusen untergebracht sein. Die Bauteile können weiter gemeinsam auf geringem Bauraum oder distanziert im Raum angeordnet sein und mit entsprechenden kabellosen oder kabelgebundenen Verbindungen miteinander datenkommunizierend angeschlossen sein.A storage module for electrical energy is to be understood in the sense of the invention as, for example, an accumulator, in particular for use in a motor vehicle as a traction battery. In the context of the invention, a movable holding device can be a robot arm with at least two degrees of freedom, a guide device, a pneumatic and / or hydraulic system or a combination of the elements mentioned. Holding the charging coupling in the holding device can be carried out with various fastening options. The holding can be made detachable by means of screws, clamps and / or other fastening means or it can also be made non-detachable by means of material connections. A charging coupling and a charging negative coupling preferably represent a male and a female version of a plug connection. A computer unit can be any form of power unit for executing program code and can have different wireless or wired input and output connections for receiving and issuing data and commands. Within the scope of the invention, a receiving device represents a device for receiving data. Data can be signals, in particular light waves of the visible or invisible wave spectrum. The receiving device can be arranged on the holding device or on the charging coupling. However, the receiving device can also be arranged at a distance from the holding device in the room. A transmitting device represents a device for the active transmission of data. For example, a transmitting device can be a diode, in particular an LED. However, the transmitting device can also send acoustic or other data. An active transmission of data differs from a passive transmission of data in that not only light waves are reflected, for example, but that the intensity, the sequence and the speed and other features of the transmitted data can be influenced. The transmitting device can be arranged on the charging coupling or in the vicinity of the charging coupling or at a distance from it. The components of the charging coupler system can be housed together or individually in housings. The components can also be arranged together in a small installation space or at a distance from one another in space and can be connected to one another in a data-communicating manner with corresponding wireless or wired connections.
Es wird im Rahmen der Erfindung die Ladekopplung und die Empfangsvorrichtung der Energieversorgungseinheit zugeordnet und die Ladegegenkopplung und die Sendevorrichtung dem Verbraucher, hier dem Speichermodul für elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug, zugeordnet. Es ist jedoch offenkundig klar, dass eine Umkehr dieser Zuordnung, sprich, dass die Ladekopplung und die Empfangsvorrichtung auf der Seite des Speichermoduls und die Ladegegenkopplung und die Sendevorrichtung auf der Seite der Energieversorgungseinheit angeordnet sind, die gleiche technische Wirkung aufweist und mittels kinematischer Umkehr ebenfalls Teil der Erfindung ist.Within the scope of the invention, the charging coupling and the receiving device are assigned to the energy supply unit, and the charging counter coupling and the transmitting device are assigned to the consumer, here the storage module for electrical energy in a motor vehicle. However, it is evidently clear that a reversal of this assignment, that is to say that the charging coupling and the receiving device on the side of the storage module and the charging counter coupling and the transmitting device on the side of the energy supply unit, have the same technical effect and also part by means of kinematic reversal of the invention.
Besonders vorteilhaft ist ein Ladekopplersystem gemäß dem ersten Aspekt durch das Vorhandensein einer Sendevorrichtung zum aktiven Aussenden von Daten. Durch die bereits vorgenannten Einflussmöglichkeiten einer Sendevorrichtung auf die Intensität, die Abfolge und die Geschwindigkeit und weitere Merkmale der ausgesendeten Daten kann eine Fehleranfälligkeit der Positionserkennung durch die Empfangsvorrichtung in Verbindung mit der Rechnereinheit verringert oder sogar ausgeschlossen werden. Störeinflüsse wie Licht und Schatten, Reflektionen, zu geringe oder zu hohe Lichtverhältnisse haben einen deutlich reduzierten oder sogar keinen Einfluss auf den erfindungsgemäßen Datenempfang zur Positionserkennung der Ladekopplung bzw. der Ladegegenkopplung. Die Empfangsvorrichtung kann somit den Datenempfang für die Positionserkennung deutlich zuverlässiger und fehlerfreier durchführen. Resultierend daraus ergibt sich, dass ein derart ausgestaltetes Ladekopplersystem somit eine wenig fehleranfällige, zuverlässige und kostengünstige Kopplung eines Verbrauchers, insbesondere eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einer Energieversorgungseinheit auf einfache Art und Weise ermöglicht.A charging coupler system according to the first aspect is particularly advantageous due to the presence of a transmission device for the active transmission of data. Due to the above-mentioned possibilities of influencing a transmission device on the intensity, the sequence and the speed and other features of the transmitted data, the susceptibility of the position detection by the receiving device in connection with the computer unit can be reduced or even excluded. Interferences such as light and shadow, reflections, too low or too high lighting conditions have a significantly reduced or even no influence on the data reception according to the invention for detecting the position of the charging coupling or the charging counter coupling. The receiving device can thus perform the data reception for position detection in a significantly more reliable and error-free manner. The result of this is that a charging coupler system designed in this way thus enables a consumer, in particular an electrically operated motor vehicle, to be connected to an energy supply unit in a simple manner, which is less prone to errors, reliable and inexpensive.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Ladekopplersystem vorgesehen sein, dass die Sendevorrichtung als eine Leuchtdiode und die Empfangsvorrichtung als ein optischer Sensor ausgeführt sind. Eine Leuchtdiode ist eine besonders vorteilhafte Sendevorrichtung, da sie geringe Kosten und eine lange Lebenszeit aufweist. Weiter kann eine Leuchtdiode nach ihrem ausgesendeten Lichtwellenspektrum gezielt ausgesucht werden und nach Bedarf verschiedene Lichtwellenspektren für verschiedene Anwendungen aussenden. Als optische Sensoren können Kameras, Dioden oder andere optische Sensoren genutzt werden. According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a charging coupler system that the transmitting device is designed as a light-emitting diode and the receiving device as an optical sensor. A light emitting diode is a particularly advantageous transmission device because it low cost and long life. Furthermore, a light-emitting diode can be specifically selected for its emitted lightwave spectrum and emit different lightwave spectra for different applications as required. Cameras, diodes or other optical sensors can be used as optical sensors.
Ein derart ausgestaltetes Ladekopplersystem ermöglicht mit einer Lichtdiode als Sendevorrichtung einen vorteilhaft zuverlässigen Datenempfang zur Positionsbestimmung einer Ladegegenkopplung, insbesondere an einem Kraftfahrzeug.A charging coupler system designed in this way enables an advantageously reliable data reception for determining the position of a charging negative coupling, in particular on a motor vehicle, with a light diode as the transmitting device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Ladekopplersystem vorgesehen sein, dass die Sendevorrichtung zum Aussenden einer vordefinierten Datenabfolge, insbesondere einer eineindeutigen Datenabfolge, vorzugsweise einer wiederholten Datenabfolge, ausgebildet ist. Für den Kopplungsprozess zwischen dem Speichermodul eines Kraftfahrzeugs und einer Energieversorgungseinheit ist es vorteilhaft, wenn der Datenaustausch zwischen der Sendevorrichtung und der Empfangsvorrichtung möglichst frei von Störeinflüssen ist bzw. wenn Störeinflüsse einen möglichst geringen Einfluss auf die Funktion der Vorrichtungen haben. Eine vordefinierte, insbesondere eine eineindeutige Datenabfolge ermöglicht einen verbesserten Datenempfang mit geringerer Fehleranfälligkeit zwischen der Sendevorrichtung und der Empfangsvorrichtung. Beispielhaft sei ein Pairing zwischen einer Sendevorrichtung eines Kraftfahrzeugs und einer Empfangsvorrichtung einer Energieversorgungseinheit beschrieben. Die Sendevorrichtung sendet aktiv eine vordefinierte Datenabfolge aus, welche von der Empfangsvorrichtung empfangen wird. Folglich wird mittels der beweglichen Haltevorrichtung und der Rechnereinheit eine Positionsbestimmung sowie letztendlich eine Kopplung der Ladekopplung mit der Ladegegenkopplung zur Übertragung von elektrischer Energie erzeugt. Eine von der Sendevorrichtung aktiv ausgesendete eineindeutige Datenabfolge ermöglicht zusätzlich, dass keine weiteren Fahrzeuge bzw. deren Sendevorrichtungen den Kopplungsprozess stören können. Eine Wiederholung der ausgesendeten Datenabfolge ermöglicht eine größere zeitliche Toleranz für den Datenempfang und die Positionsbestimmung und den Kopplungsprozess und verhindert, dass das Aussenden von der Datenabfolge aufgrund vorzeitiger Beendigung des Aussendens erneut gestartet werden muss.According to a further preferred development of the invention, it can be provided in a charging coupler system that the transmitting device is designed to transmit a predefined data sequence, in particular a unambiguous data sequence, preferably a repeated data sequence. For the coupling process between the memory module of a motor vehicle and a power supply unit, it is advantageous if the data exchange between the transmitting device and the receiving device is as free as possible from interference or if interference has the least possible influence on the function of the devices. A predefined, in particular a unambiguous, data sequence enables improved data reception with less susceptibility to errors between the transmitting device and the receiving device. A pairing between a transmitting device of a motor vehicle and a receiving device of a power supply unit is described as an example. The sending device actively sends out a predefined data sequence which is received by the receiving device. Consequently, a position determination and ultimately a coupling of the charging coupling with the charging counter coupling for the transmission of electrical energy is generated by means of the movable holding device and the computer unit. An unambiguous data sequence actively transmitted by the transmission device additionally enables no further vehicles or their transmission devices to disrupt the coupling process. A repetition of the transmitted data sequence enables a greater time tolerance for the data reception and the position determination and the coupling process and prevents the transmission of the data sequence from having to be restarted due to the premature termination of the transmission.
Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Ladekopplersystem vorgesehen sein, dass eine Ladekopplung als ein Stift, insbesondere ein Stecker, und die Ladegegenkopplung als eine Hülse, insbesondere eine Buchse, ausgebildet sind. Die Ausführung als Stecker und Buchse ist eine übliche konstruktive Ausführung von Ladesystemen bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen. Diese Ausführung stellt eine erprobte und zuverlässige Ausführung der Ladekopplungshälften dar, jedoch sind auch weitere Ausgestaltungen, beispielsweise Dreh- oder Magnetverschlüsse oder Kombinationen aus diesen möglich und denkbar für das erfindungsgemäße Ladekopplersystem. Weiter kann eine Vielzahl von den genannten Ausführungen genutzt werden, wie beispielsweise ein Stecker mit 7 Kontakten und eine Buchse mit 7 Hülsen. Eine Vielzahl von Kontakten und Hülsen ist kostengünstig zu fertigen und ermöglicht eine effiziente Stromübertragung während des Ladevorgangs und vermeidet Temperaturprobleme.According to a likewise preferred further development of the invention, it can be provided in a charging coupler system that a charging coupling is designed as a pin, in particular a plug, and the charging negative coupling is designed as a sleeve, in particular a socket. The design as a plug and socket is a common constructive design of charging systems in electrically operated motor vehicles. This design represents a tried and tested design of the charging coupling halves, but other configurations, for example rotary or magnetic locks or combinations of these, are also possible and conceivable for the charging coupler system according to the invention. Furthermore, a large number of the designs mentioned can be used, such as a plug with 7 contacts and a socket with 7 sleeves. A large number of contacts and sleeves can be manufactured inexpensively and enables efficient power transmission during the charging process and avoids temperature problems.
Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Ladekopplersystem vorgesehen sein, dass die Rechnereinheit eine Positionsbestimmungseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Position der Sendevorrichtung und der relativen Lage der Ladegegenkopplung zu der Position der Sendevorrichtung die Bewegung der Haltevorrichtung zu regeln. Ein derart ausgestaltetes Ladekopplersystem mit einer Positionsbestimmungseinheit ermöglicht vorteilhaft, dass die Sendevorrichtung und die Ladegegenkopplung unabhängig voneinander angeordnet sein können. Daraus entsteht eine vorteilhafte große Freiheit in der Gestaltung und konstruktiven Auslegung der Elemente des Ladekopplersystems. Eine Rechnereinheit kann folglich mittels einer Positionsbestimmungseinheit die Kopplung von Ladekopplung und Ladegegenkopplung ermöglichen, unabhängig davon, wo die Sendevorrichtung an beispielsweise einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Beispielsweise wird dies durch eine eingespeicherte relative Position der Ladegegenkopplung zu der Sendevorrichtung ermöglicht.According to a likewise preferred further development of the invention, it can be provided in a charging coupler system that the computer unit has a position determining unit which is designed to regulate the movement of the holding device as a function of the position of the transmitting device and the relative position of the charging negative coupling to the position of the transmitting device. A charging coupler system designed in this way with a position determining unit advantageously enables the transmitting device and the charging negative coupling to be arranged independently of one another. This results in an advantageous great freedom in the design and constructive design of the elements of the charging coupler system. A computer unit can consequently enable the coupling of charging coupling and charging counter coupling by means of a position determination unit, irrespective of where the transmitting device is arranged on, for example, a motor vehicle. For example, this is made possible by a stored relative position of the charging negative coupling to the transmission device.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Ladekopplersystem vorgesehen sein, dass an der Ladegegenkopplung oder in der Nähe der Ladegegenkopplung eine Sensorvorrichtung angeordnet ist, die ausgebildet ist, bei Feststellung einer Annäherung der Haltevorrichtung an die Ladegegenkopplung ein aktives Aussenden von Daten durch die Sendevorrichtung zu initialisieren. Ein entsprechend ausgestaltetes Ladekopplersystem hat den Vorteil, dass ein aktives Aussenden von Daten durch die Sendevorrichtung nur bei erkannter Annäherung der Haltevorrichtung initiiert wird. Ebenfalls ist es möglich, weitere Kriterien für das Aussenden von Daten durch die Sendevorrichtung zu definieren. Beispielsweise kann eine geöffnete Klappe der Ladegegenkopplung des Speichermoduls eines Kraftfahrzeugs eine Voraussetzung für das Aussenden von Daten sein. Somit kann Energie gespart werden, indem ein dauerhaftes Aussenden von Daten verhindert wird. Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen kann zum aktuellen Zeitpunkt die Einsparung von Energie als eine der wichtigsten Auslegungsaspekte angesehen werden, da dadurch direkt Reichweite für das Fahrzeug gewonnen wird.According to a particularly preferred further development of the invention, it can be provided in a charging coupler system that a sensor device is arranged on the charging counter coupling or in the vicinity of the charging counter coupling, which is designed to actively transmit data by the transmitting device when the holding device approaches the charging counter coupling to initialize. A correspondingly designed charging coupler system has the advantage that an active transmission of data by the transmitting device is only initiated when the holding device is approached. It is also possible to define further criteria for the transmission of data by the sending device. For example, an open flap of the charging counter coupling of the memory module of a motor vehicle can be a prerequisite for the transmission of data. Energy can thus be saved by preventing data from being sent out permanently. In the case of electrically powered vehicles, the current time The saving of energy can be seen as one of the most important aspects of the design, since this directly gains range for the vehicle.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung eines Speichermoduls für elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug mit einer Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie mittels eines Ladekopplersystems nach dem ersten Aspekt gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Aktives Aussenden von Daten durch die Sendevorrichtung des Ladekopplersystems,
- - Empfangen der ausgesendeten Daten durch die Empfangsvorrichtung des Ladekopplersystems,
- - Berechnen der Position der Ladegegenkopplung basierend auf der Position der Sendevorrichtung und der relativen Lage der Ladegegenkopplung zu der Position der Sendevorrichtung durch die Rechnereinheit,
- - Regeln der Bewegung der Haltevorrichtung basierend auf der Berechnung der Position der Ladegegenkopplung durch die Rechnereinheit zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung der Ladekopplung mit der Ladegegenkopplung,
- - Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung der Ladekopplung mit der Ladegegenkopplung durch die geregelte Bewegung der Haltevorrichtung.
- Active transmission of data by the transmission device of the charging coupler system,
- Receiving the transmitted data by the receiving device of the charging coupler system,
- Calculating the position of the charging negative coupling based on the position of the transmitting device and the relative position of the charging negative coupling to the position of the transmitting device by the computer unit,
- Regulating the movement of the holding device based on the calculation of the position of the charging counter coupling by the computer unit for establishing an electrically conductive connection of the charging coupling with the charging counter coupling,
- - Establish the electrically conductive connection of the charging coupling with the charging counter coupling by the regulated movement of the holding device.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist dieselben Vorteile auf, wie sie bereits voranstehend bezüglich des erfindungsgemäßen Ladekopplersystems gemäß dem ersten Aspekt beschrieben sind. Ein derart gestaltetes Verfahren ist somit besonders vorteilhaft, da die Daten aktiv von einer Sendevorrichtung ausgesendet werden. Ein Empfang der Daten durch die Empfangsvorrichtung ist damit weniger empfindlich gegenüber Störeinflüssen. Mittels der empfangenen Daten und der relativen Position der Ladegegenkopplung zu der Position der Sendevorrichtung kann die Rechnereinheit die Position der Ladegegenkopplung bestimmen. Im Folgenden kann die Bewegung der Haltevorrichtung derart geregelt werden, dass die Ladekopplung mit der Ladegegenkopplung gekoppelt wird. Somit ergibt sich mit dem erfindungsgemäße Verfahren eine wenig fehleranfällige, zuverlässige und kostengünstige Kopplung eines Verbrauchers, insbesondere eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einer Energieversorgungseinheit auf einfache Art und Weise.The method according to the invention has the same advantages as have already been described above with regard to the charging coupler system according to the first aspect. A method designed in this way is therefore particularly advantageous since the data are actively sent out by a transmitting device. Receiving the data by the receiving device is therefore less sensitive to interference. The computer unit can determine the position of the charging negative coupling by means of the received data and the relative position of the charging negative coupling to the position of the transmitting device. In the following, the movement of the holding device can be regulated in such a way that the charging coupling is coupled to the charging negative coupling. The method according to the invention thus results in a connection of a consumer, in particular an electrically operated motor vehicle, with an energy supply unit that is not prone to errors, reliable and inexpensive, in a simple manner.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass die Sendevorrichtung eine Leuchtdiode aufweist, die Daten in Form von Lichtsignalen aussendet und dass ein optischer Sensor der Empfangsvorrichtung die ausgesendeten Lichtsignale empfängt. Eine Leuchtdiode ist wie zuvor beschrieben eine besonders vorteilhafte Sendevorrichtung, da sie geringe Kosten und eine lange Lebenszeit aufweist. Weiter kann eine Leuchtdiode nach ihrem ausgesendeten Lichtwellenspektrum gezielt ausgesucht werden und nach Bedarf verschiedene Lichtwellenspektren für verschiedene Anwendungen aussenden. Eine Leuchtdiode weist weiter den Vorteil einer hohen Sendekraft bzw. einer hohen Intensität und Reichweite der ausgesendeten Daten auf. Als optische Sensoren der Empfangsvorrichtung können Kameras, Dioden oder andere optische Sensoren genutzt werden. Ein derart ausgestaltetes Ladekopplersystem ermöglicht mit einer Lichtdiode als Sendevorrichtung einen vorteilhaft zuverlässigen Datenempfang zur Positionsbestimmung einer Ladegegenkopplung, insbesondere an einem Kraftfahrzeug. Dadurch kann eine fehlerfreie Kopplung der Ladekopplung mit der Ladegegenkopplung zuverlässig hergestellt werden.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a method that the transmitting device has a light-emitting diode that transmits data in the form of light signals and that an optical sensor of the receiving device receives the transmitted light signals. As described above, a light-emitting diode is a particularly advantageous transmission device since it has low costs and a long service life. Furthermore, a light-emitting diode can be specifically selected for its emitted lightwave spectrum and emit different lightwave spectra for different applications as required. A light-emitting diode also has the advantage of a high transmission power or a high intensity and range of the transmitted data. Cameras, diodes or other optical sensors can be used as optical sensors of the receiving device. A charging coupler system designed in this way enables an advantageously reliable data reception for determining the position of a charging negative coupling, in particular on a motor vehicle, with a light diode as the transmitting device. In this way, an error-free coupling of the charging coupling to the charging negative coupling can be reliably established.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass die Sendevorrichtung eine vordefinierte Datenabfolge, insbesondere eine eineindeutige Datenabfolge, vorzugsweise eine wiederholte Datenabfolge, aussendet. Wie zuvor beschrieben, ist eine vordefinierte Datenabfolge, insbesondere eine eineindeutige Datenabfolge, besonders vorteilhaft für ein fehlerfreies Pairing zwischen einem Verbraucher, insbesondere einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, und einer Energieversorgungseinheit. Eine eineindeutige Datenabfolge verringert den Einfluss von Störeinflüssen wie die ausgesendeten Datenabfolgen von anderen Verbrauchern. Somit kann verhindert werden, dass eine Energieversorgungseinheit sich ungewollter Weise gleichzeitig bzw. ständig abwechselnd versucht mit verschiedenen Verbrauchern zu verbinden.According to a further preferred development of the invention, it can be provided in a method that the transmitting device transmits a predefined data sequence, in particular a unambiguous data sequence, preferably a repeated data sequence. As described above, a predefined data sequence, in particular an unambiguous data sequence, is particularly advantageous for error-free pairing between a consumer, in particular an electrically operated motor vehicle, and an energy supply unit. A clear data sequence reduces the influence of interferences like the transmitted data sequences from other consumers. It can thus be prevented that an energy supply unit tries to connect to different consumers at the same time or in an alternating manner.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einer Ladegegenkopplung eines Ladekopplersystems nach dem ersten Aspekt gelöst. Das Kraftfahrzeug besitzt ebenfalls die genannten Vorteile, wie sie bereits voranstehend bezüglich des erfindungsgemäßen Ladekopplersystems und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben sind.According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle with a charging negative coupling of a charging coupler system according to the first aspect. The motor vehicle also has the advantages mentioned, as already described above with regard to the charging coupler system according to the invention and / or the method according to the invention.
Ein erfindungsgemäßes Ladekopplersystem, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 in einer Seitenansicht ein Ladekopplersystem mit einer Ladekopplung mit einer Empfangsvorrichtung an einer Energieversorgungseinheit und einem Ladegegenkoppler mit einer Sendevorrichtung an einem Speichermodul für elektrische Energie, -
2 in einer Seitenansicht ein Ladekopplersystem mit einer Haltevorrichtung, welche die Ladekopplung hält, einer Rechnereinheit mit einer Positionsbestimmungseinheit und einer weiteren Ausführung einer Sendevorrichtung in der Nähe der Ladegegenkopplung, -
3 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einem Speichermodul für elektrische Energie und einer Ladegegenkopplung eines Ladekopplersystems mit einer Sendevorrichtung, -
4 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug analog zu3 jedoch mit einer distanziert zu der Ladegegenkopplung angeordneten Sendevorrichtung, -
5 in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung eines Speichermoduls für elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug mit einer Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie mittels einem Ladekopplersystem.
-
1 1 shows a side view of a charging coupler system with a charging coupling with a receiving device on a power supply unit and a charging counter coupler with a sending device on a storage module for electrical energy, -
2nd a side view of a charging coupler system with a holding device which holds the charging coupling, a computer unit with a position determining unit and a further embodiment of a transmitting device in the vicinity of the charging negative coupling, -
3rd FIG. 2 shows a side view of a motor vehicle with a storage module for electrical energy and a charging negative coupling of a charging coupler system with a transmitting device, -
4th in a side view of a motor vehicle similar to3rd however with a transmitting device arranged at a distance from the charging negative feedback, -
5 in a flowchart a method for establishing an electrically conductive connection of a storage module for electrical energy in a motor vehicle with a power supply unit for providing electrical energy by means of a charging coupler system.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
In
In
In
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Ladekopplersystem Charging coupler system
- 1010th
- LadekopplungCharging coupling
- 1111
- LadegegenkopplungCharge negative coupling
- 1212
- EmpfangsvorrichtungReceiving device
- 1313
- Sendevorrichtung Transmitter
- 2020th
- HaltevorrichtungHolding device
- 2121
- RechnervorrichtungComputing device
- 2222
- Positionsbestimmungseinheit Position determination unit
- 3030th
- Speichermodul Memory module
- 4040
- Energieversorgungseinheit Power supply unit
- 6060
- Kraftfahrzeug Motor vehicle
- 7070
- Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden VerbindungProcess for producing an electrically conductive connection
- 7171
- aktives Aussenden von Datenactive transmission of data
- 7272
- EmpfangenReceive
- 7373
- BerechnenTo calculate
- 7474
- Regelnregulate
- 7575
- HerstellenProduce
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102012014936 A1 [0003]DE 102012014936 A1 [0003]
- DE 102009006982 A1 [0004]DE 102009006982 A1 [0004]
- DE 102009015753 A1 [0005]DE 102009015753 A1 [0005]
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-
2018
- 2018-10-01 DE DE102018216822.9A patent/DE102018216822A1/en active Pending
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Legal Events
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