DE102010009968A1

DE102010009968A1 - Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher

Info

Publication number: DE102010009968A1
Application number: DE102010009968A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Geogr. Winter Hans-Christian; Dipl.-Ing. Chemnitz Hans-Dieter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher mittels eines Ladekabels (1) über eine externe Stromversorgungsquelle aufladbar ist. Erfindungsgemäß ist eine Ladebuchse (4) am Kraftfahrzeug oder an der externen Stromversorgungsquelle angeordnet, wobei zumindest ein mit dem Ladekabel (1) gekoppelter Ladestecker (2) in einem zusammengesetzten Zustand in der Ladebuchse (4) derart form- und/oder kraftschlüssig arretierbar ist, dass dieser gegenüber einem unbeabsichtigten und/oder unbefugten Entfernen des Ladesteckers (2) aus der Ladebuchse (4) gesichert ist oder, dass jeweils mindestens eine Ladebuchse (4) an dem Kraftfahrzeug und der externen Stromversorgungsquelle angeordnet ist, wobei das Ladekabel (1) zwei Ladestecker (2) aufweist und die Ladestecker (2) in dem zusammengesetzten Zustand in den Ladebuchsen (4) derart kraft- und/oder formschlüssig arretierbar sind, dass die in den Ladebuchsen (4) arretierten Ladestecker (2) gegenüber einem unbeabsichtigten und/oder unbefugten Entfernen der Ladestecker (2) aus der jeweiligen Ladebuchse (4) gesichert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher mittels eines Ladekabels über eine externe Stromversorgungsquelle aufladbar ist.
Bei herkömmlichen Ladekabeln mit Ladesteckern zur Koppelung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher an eine Ladestation zur Energieversorgung ist der Ladestecker in einem zusammengesteckten Zustand in einer Ladebuchse des Kraftfahrzeugs gehalten. Dabei kommt es häufig zu einem unbeabsichtigten, unerwünschten oder auch unautorisierten Abziehen des Ladesteckers und somit zu einer Unterbrechung des Ladevorgangs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher anzugeben.
Hinsichtlich der Anordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher ist dieser mittels eines Ladekabels über eine externe Stromversorgungsquelle aufladbar. Dabei ist eine Ladebuchse am Kraftfahrzeug oder an der externen Stromversorgungsquelle angeordnet, wobei zumindest ein mit dem Ladekabel gekoppelter Ladestecker im zusammengesetzten Zustand in der jeweiligen Ladebuchse derart form- und/oder kraftschlüssig arretierbar ist, dass dieser gegenüber einem unbeabsichtigten und/oder unbefugten Entfernen des Ladesteckers aus der Ladebuchse gesichert ist.
Eine alternative erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit elektrischem Energiespeicher, der mittels eines Ladekabels über eine externe Stromversorgungsquelle aufladbar ist, sieht vor, dass jeweils mindestens eine Ladebuchse an dem Kraftfahrzeug und der externen Stromversorgungsquelle angeordnet ist, wobei das Ladekabel zwei Ladestecker aufweist und die Ladestecker im zusammengesetzten Zustand in den Ladebuchsen derart kraft- und/oder formschlüssig arretierbar sind, dass die in den Ladebuchsen arretierten Ladestecker gegenüber einem unbeabsichtigten und/oder unbefugten Entfernen der Ladestecker aus der jeweiligen Ladebuchse gesichert sind.
Durch eine derartige arretierte Verbindung von Ladebuchsen und Ladestecker wird die Sicherheit im öffentlichen und halböffentlichen Verkehrsraum erheblich gesteigert.
Zweckmäßigerweise ist eine Trennung des Ladesteckers oder der Ladestecker im zusammengesteckten Zustand in der Ladebuchse oder den Ladebuchsen durch eine unbefugte Person, beispielsweise während eines Ladevorgangs des Energiespeichers, sicher vermieden.
Vorteilhafterweise kann somit ein Fahrer des Kraftfahrzeugs selbiges während des Ladevorgangs, welcher unter Umständen einige Stunden und somit deutlich länger als ein herkömmlicher Tankvorgang andauert, unbeaufsichtigt lassen.
Besonders vorteilhafterweise ist eine Trennung des Ladesteckers oder der Ladestecker von der oder den Ladebuchsen durch Vandalen, Kinder oder beispielsweise andere ladewillige Autofahrer, die böswillig, aus Unkenntnis oder um ihr eigenes Kraftfahrzeug zu laden das Ladekabel vom zu ladenden Kraftfahrzeug abziehen, sicher vermieden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Sicherung eines Ladesteckers mit einer Aussparung in einer Ladebuchse mit einem Aktuator,
2 schematisch eine Sicherung des Ladesteckers mittels einer formschlüssig arretierbaren Tankklappe mit einer Aussparung für ein Ladekabel und
3 schematisch eine Sicherung des Ladesteckers mittels eines arretierbaren Bügels.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch eine Sicherung eines Ladesteckers 2 mit einer Aussparung 5 in einer Ladebuchse 4 mit einem Aktuator 7 dargestellt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst nicht dargestellt zumindest eine herkömmliche Ladestation, welche vorzugsweise als externe Stromversorgungsquelle ausgebildet ist und ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher wieder aufladbar ausgebildet ist.
Die zu einem Nachladevorgang erforderliche elektrische Verbindung der Ladesäule mit dem Kraftfahrzeug ist mittels eines herkömmlichen Ladekabels 1 herstellbar. Ein Ende des Ladekabels 1 ist mit der Ladestation mechanisch und elektrisch gekoppelt. Am anderen Ende ist ein Ladestecker 2 angeordnet.
Am Kraftfahrzeug ist vorzugsweise hinter einer herkömmlichen arretierbaren Tankklappe 3 vor Witterungseinflüssen und unbefugtem Zugriff geschützt eine Ladebuchse 4 angeordnet.
Ladestecker 2 und Ladebuchse 4 sind in herkömmlicher Art und Weise korrespondierend ausgeformt, zusammensteckbar und ermöglichen somit eine trennbare elektrische Verbindung zwischen Ladestation und zu ladendem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs.
Am Außenumfang des Ladesteckers 2 ist die Aussparung 5 in einem Bereich des Ladesteckers 2 angeordnet, welcher in einem zusammengesteckten Zustand von Ladestecker 2 und Ladebuchse 4 innerhalb der Ladebuchse 4 angeordnet ist.
Die Aussparung 5 erstreckt sich in Richtung einer Mittelachse 6 des Ladesteckers 2 und ist beispielsweise als Bohrung, zylinderförmig oder mit einem eckigen Querschnitt ausgeformt.
In und/oder an der Ladebuchse 4 ist ein Aktuator 7 angeordnet, welcher beispielsweise mit einer im Kraftfahrzeug bereits vorhandenen Zentralverriegelung und/oder einem separaten Bedienelement in einem Fahrzeuginnenraum gekoppelt ist.
Der Aktuator 7 ist vorzugsweise als herkömmlicher Aktuator der Zentralverriegelung ausgeformt und beispielsweise ein Stell- und/oder Servomotor.
Der Aktuator 7 oder zumindest ein Teil des Aktuators 7 ist korrespondierend zur Aussparung 5 ausgebildet. Im zusammengesteckten Zustand von Ladestecker 2 und Ladebuchse 4 ist der Aktuator 7 somit in der Aussparung 5 anordbar, wodurch eine Trennung des Ladesteckers 2 von der Ladebuchse 4 sicher vermieden ist.
Nach dem bestimmungsgemäßen Zusammenstecken von Ladestecker 2 und Ladebuchse 4 ist der Aktuator 7 oder zumindest ein Teil des Aktuators 7 mit dem separaten Bedienelement im Fahrzeuginnenraum oder durch Betätigung der Zentralverriegelung derart bewegbar, dass der Aktuator 7 oder zumindest ein Teil des Aktuators 7 in der Aussparung 5 angeordnet ist.
Ein bewegbarer Bolzen 8 des Aktuators 7 ist in 1 beispielhaft dargestellt, wobei die gestrichelte Darstellung die Position des Bolzens 8 im zusammengesteckten Zustand von Ladestecker 2 und Ladebuchse 4 symbolisiert.
In einer alternativen nicht näher dargestellten Ausführungsform weist das Kraftfahrzeug, wie oben beschrieben, die Vorrichtung zur Vermeidung eines unbeabsichtigten und/oder unbefugten Entfernens des Ladesteckers 2 aus der an dem Kraftfahrzeug angeordneten Ladebuchse 4 auf, wobei Ladestecker 2 in der Ladebuchse 4 des Kraftfahrzeuges und in einer nicht dargestellten Ladebuchse einer externen Stromversorgungsquelle angeordnet und kraft- und/oder formschlüssig arretiert sind. Das Ladekabel 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Ladestecker 2 auf, von denen der eine in der Ladebuchse 4 des Kraftfahrzeuges und der andere in der Ladebuchse der externen Stromversorgungsquelle anordbar ist.
Vorzugsweise ist die Ladebuchse der externen Stromversorgungsquelle im ungenutzten Zustand mittels einer Schließvorrichtung verriegelt, um eine unbefugte Nutzung zu vermeiden.
Die Schließvorrichtung ist in vorteilhafter Weise anhand eines Bedienelementes, welches einem autorisierten Nutzer zugeordnet ist, beispielsweise einer Fernbedienung der Zentralverriegelung, initiiert entriegelbar. Nach Entriegelung der Schließvorrichtung ist der Ladestecker in die Ladebuchse der externen Stromversorgungsquelle einsteckbar, wobei der Ladestecker mittels eines in der Ladebuchse angeordneten Aktuators kraft- und/oder formschlüssig arretierbar ist. Dadurch ist der Ladestecker, wie oben beschrieben, in der Ladebuchse gesichert. Um den Ladestecker aus der Ladebuchse der externen Stromversorgungsquelle entfernen zu können, ist vorgesehen, das Bedienelement des autorisierten Nutzers zu verwenden. Nach dem Entfernen des Ladesteckers aus der Ladebuchse, ist die Schließvorrichtung aktiviert, wodurch die Ladebuchse verriegelt und in einen Initialzustand versetzt wird. Der Initialzustand dient in besonders vorteilhafter Weise dazu, dass vorzugsweise ausschließlich autorisierte Nutzer einen Ladevorgang an der externen Stromversorgungsquelle durchführen können.
Denkbar ist auch, dass das Ladekabel 1 an dem Ladestecker, welcher in die Ladebuchse der externen Stromversorgungseinheit einsteckbar ist, einen Aktuator aufweist. Dieser Aktuator ist vorteilhaft mit einer Zentralverriegelung des Kraftfahrzeuges gekoppelt und bei Bedienung dieser stellt der Aktuator die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse der externen Stromversorgungsquelle her. Die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse der externen Stromversorgungsquelle ist anhand der Bedienung der Zentralverriegelung des Kraftfahrzeuges ent- und verriegelbar.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist das Ladekabel 1 fest mit dem Energiespeicher des Kraftfahrzeuges verbunden, wobei nur die externe Stromversorgungsquelle die Vorrichtung zur Sicherung der kraft- und/oder formschlüssigen Arretierung des Ladesteckers in der Ladebuchse aufweist.
In 2 ist schematisch eine mögliche Ausführungsform für eine Sicherung des Ladesteckers 2 am Kraftfahrzeug mittels einer formschlüssig arretierbaren Tankklappe 3 mit einem Einschnitt 9 für das Ladekabel 1 dargestellt.
Die Tankklappe 3 ist in herkömmlicher Art und Weise ausgeformt und in ebenfalls herkömmlicher Art und Weise mittels der Zentralverriegelung formschlüssig arretierbar, beispielsweise mittels eines an einer Innenseite der Tankklappe 3 angeordneten Bolzens 10 und eines korrespondierend zum Bolzen 10 ausgeformten und mit der Zentralverriegelung gekoppelten Aktuators 11.
Die Tankklappe 3 weist zumindest einen Einschnitt 9 auf, welcher korrespondierend zum Ladekabel 1 ausgeformt ist.
Ladestecker 2 und Ladebuchse 4 sind im zusammengesteckten Zustand derart am oder im Kraftfahrzeug angeordnet, dass sie von der arretierten Tankklappe 3 nahezu vollständig abgedeckt und somit vor einem Zugriff von außerhalb sicher geschützt sind.
In einem nicht dargestellten, geschlossenen Zustand der Tankklappe 3 ist das Ladekabel 1 durch die Einschnitt 9 nach außerhalb des Kraftfahrzeugs geführt.
In 3 ist schematisch eine Sicherung des Ladesteckers 2 mittels eines arretierbaren Bügels 12 dargestellt.
Am Kraftfahrzeug ist der Bügel 12 mit einem Scharnier 13 schwenkbar befestigt. Der Bügel 12 ist beispielsweise aus einem Metall, einer Metalllegierung oder einem Kunststoff gefertigt. Der Bügel 12 weist einen Randbereich 14 um eine zentrale Bügelöffnung 15 herum auf. Die Bügelöffnung 15 ist in einem in Richtung des Scharniers 13 angeordnetem Bereich zumindest teilweise kreisförmig mit einem Durchmesser A ausgeformt, welcher mit einem Durchmesser B des Ladesteckers 2 derart korrespondiert, dass der Ladestecker 2 durch den Bügel 12 hindurchführbar ist.
Die Bügelöffnung 15 ist in einem dem Scharnier 13 gegenüberliegenden Bereich zumindest teilweise kreisförmig mit einem Durchmesser C ausgeformt, welcher im Vergleich zum Durchmesser B des Ladesteckers 2 verringert ist.
Der Ladestecker 2 ist in Richtung seiner Koppelung an das Ladekabel 1 verjüngt ausgebildet, so dass der Ladestecker 2 und/oder der Übergang von Ladestecker 2 zu Ladekabel 1 konisch ausgeformt ist.
Am Bügel 12 ist an der dem Scharnier 13 gegenüberliegenden Seite ein Zapfen 16 angeordnet. Dieser Zapfen 16 ist korrespondierend zu einem nicht dargestellten Aktuator ausgeformt, wobei der Aktuator mit der Zentralverriegelung gekoppelt ist.
Im Betrieb der Vorrichtung sind der Ladestecker 2 und das Ladekabel 1 durch den mit dem Durchmesser A ausgeformten Bereich der Bügelöffnung 15 des Bügels 12 hindurchführbar. Nach dem Hindurchstecken des Ladesteckers 2 durch die Bügelöffnung 15 wird der Ladestecker 2 in Richtung des Zapfens 16 in den mit dem Durchmesser C ausgeformten Bereich der Bügelöffnung 15 verschoben und der Ladestecker 2 wird in die Ladebuchse 4 eingeführt.
Nach der Herstellung der Verbindung von Ladestecker 2 und Ladebuchse 4 wird der Bügel 12 in Richtung des Ladesteckers 2 geschwenkt und der Zapfen 16 wird formschlüssig im Aktuator der Zentralverriegelung gehalten. In diesem arretierten Zustand des Bügels 12 ist der mit dem Durchmesser C ausgeformte Bereich der Bügelöffnung 15 des Bügels 12 derart am konischen Ladestecker 2 und/oder dem konischen Übergang von Ladestecker 2 zu Ladekabel 1 angeordnet, dass der Ladestecker 2 mittels des Bügels 12 formschlüssig in der Ladebuchse 4 arretiert ist.

Claims

Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher mittels eines Ladekabels (1) über eine externe Stromversorgungsquelle aufladbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladebuchse (4) am Kraftfahrzeug oder an der externen Stromversorgungsquelle angeordnet ist, wobei zumindest ein mit dem Ladekabel (1) gekoppelter Ladestecker (2) im zusammengesetzten Zustand in der Ladebuchse (4) derart form- und/oder kraftschlüssig arretierbar ist, dass dieser gegenüber einem unbeabsichtigten und/oder unbefugten Entfernen des Ladesteckers (2) aus der Ladebuchse (4) gesichert ist.
Vorrichtung zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher mittels eines Ladekabels (1) über eine externe Stromversorgungsquelle aufladbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine Ladebuchse (4) an dem Kraftfahrzeug und der externen Stromversorgungsquelle angeordnet ist, wobei das Ladekabel (1) zwei Ladestecker (2) aufweist und die Ladestecker (2) im zusammengesetzten Zustand in den Ladebuchsen (4) derart kraft- und/oder formschlüssig arretierbar sind, dass die in den Ladebuchsen (4) arretierten Ladestecker (2) gegenüber einem unbeabsichtigten und/oder unbefugten Entfernen der Ladestecker (2) aus der jeweiligen Ladebuchse (4) gesichert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Ladestecker (2) eine Aussparung (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aussparung (5) im zusammengesteckten Zustand von Ladestecker (2) und Ladebuchse (4) ein Aktuator (7) oder zumindest ein korrespondierend zur Aussparung (5) ausgeformter Abschnitt des Aktuators (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ladestecker (2) und Ladebuchse (4) im zusammengesteckten Zustand mittels einer formschlüssig arretierbaren Tankklappe (3) nahezu vollständig abdeckbar sind, wobei das Ladekabel (1) durch einen Einschnitt (9) der Tankklappe (3) hindurchführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Scharnier (13) am Kraftfahrzeug und/oder an der externen Stromversorgungsquelle befestigter Bügel (12) eine zentrale Bügelöffnung (15) aufweist, durch welche der Ladestecker (2) und/oder das Ladekabel (1) hindurchführbar sind, wobei im zusammengesteckten Zustand von Ladestecker (2) und Ladebuchse (4) der Ladestecker (2) mittels des Bügels (12) formschlüssig arretiert ist und der Bügel (12) an einer dem Scharnier (13) gegenüberliegenden Seite formschlüssig von einem weiteren Aktuator arretiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer an der externen Stromversorgungsquelle angeordneten Ladebuchse (4) diese mittels eines Bedienelementes initiiert entriegelbar und/oder verriegelbar ist.