DE102010022140B4

DE102010022140B4 - Anschlussvorrichtung für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102010022140B4
Application number: DE102010022140.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lotz
Original assignee: Kuester Holding GmbH
Current assignee: Kuester Holding GmbH
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: DE102010022140A1

Abstract

Anschlussvorrichtung (1) eines Elektrofahrzeugs, mit zumindest einem Steckverbinder (3), an den ein Steckverbindergegenstück (4) eines Ladekabels (2) anschließbar ist, und mit zumindest einer Hilfsvorrichtung (18) zur Unterstützung und/oder Überwachung eines Ladevorganges, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (1) ein an eine elektronische Fahrzeugsteuerung (19) anschließbares Modul (5) aufweist, das dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Hilfsvorrichtung (18) der Anschlussvorrichtung (1) zu steuern und/oder zu regeln und/oder Datensignale von der Hilfsvorrichtung (18) der Anschlussvorrichtung (1) zu empfangen und/oder weiterzuleiten, wobei das Modul (5) eine Schnittstelle für einen Datenbus zum Anschluss an die elektronische Fahrzeugsteuerung aufweist, und dass die Anschlussvorrichtung (1) ein Gehäuse aufweist, das die Komponenten der Anschlussvorrichtung (1) trägt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung eines Elektrofahrzeuges, an die ein Ladekabel anschließbar ist, mit zumindest einem Steckverbinder und mit zumindest einer Hilfsvorrichtung zur Unterstützung und/oder Überwachung eines Ladevorganges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Elektrofahrzeug mit einer solchen Anschlussvorrichtung.
Elektrofahrzeuge sind üblicherweise mit einer Anschlussvorrichtung ausgerüstet, an die ein Ladekabel zum Aufladen der elektrischen Energiespeicher anschließbar ist. Die bekannten Anschlussvorrichtungen weisen in aller Regel einen Steckverbinder auf, in den oder auf den ein Steckverbinder-Gegenstück eines Ladekabels gesteckt wird.
Es sind besondere Anschlussvorrichtungen bekannt, die zusätzlich zu dem Steckverbinder mit Hilfsvorrichtungen zur Unterstützung und/oder Überwachung eines Ladevorganges ausgerüstet sind.
Eine Anschlussvorrichtung eines Elektrofahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2008 048 310 A1 bekannt.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2009 058 614 A1 ist eine Anschlussvorrichtung bekannt, welche eine Steuervorrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals für eine Verriegelungseinrichtung aufweist.
Die DE 10 2007 029 877 A1 betrifft ein System und Verfahren zum Aufladen eines Elektro-/Hybridfahrzeugs über ein Versorgungsnetz.
Weiterhin sind Ladestecksysteme aus der US 2002/0081486 A1 , DE 44 32 194 A1 , DE 196 49 707 A1 sowie der DE 91 05 695 U1 bekannt.
Aus DE 10 2007 002 025 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Ladesteckdose bekannt, die mit einer Verriegelungsvorrichtung ausgerüstet ist, um eine ungewollte Entnahme zu verhindern. Die Verriegelungsvorrichtung weist einen Riegel auf, der bei Bedarf in eine Halteöffnung am Deckel oder am Ladestecker eingreift.
Die Steuerung, Regelung und zumeist auch Versorgung mit elektrischer Energie dieser Hilfsvorrichtungen erfolgt direkt durch die elektronische Fahrzeugsteuerung. Hierzu muss eine Vielzahl von elektrischen Leitungen im Fahrzeug verlegt werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf den Fertigungsaufwand und den Materialaufwand nachteilig. Darüber hinaus verursachen diese stromdurchflossenen Leitungen elektromagnetische Strahlung, die andere Geräte und Vorrichtungen im Fahrzeug empfindlich stören können. Aus diesem Grund müssen die Zuleitungen zu den Hilfsvorrichtungen in aller Regel elektromagnetisch abgeschirmt sein, wobei die Verwendung von abgeschirmten Kabeln nachteiliger Weise teuer ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschlussvorrichtung mit für einen Ladevorgang wichtigen Komponenten bereitzustellen, die eine Reduzierung des Verkabelungsaufwand in einem Elektrofahrzeug und die darüber hinaus eine bessere EMV-Verträglichkeit ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch eine Anschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Zahl der Zuleitungen im Fahrzeug zur Anschlussvorrichtung dadurch erheblich reduziert werden kann, dass die Hilfsvorrichtungen nicht mehr direkt von der Fahrzeugsteuerung, sondern von einem geeigneten elektronischen Modul der Anschlussvorrichtung angesteuert, geregelt oder ausgelesen werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die elektronische Fahrzeugsteuerung entlastet und darüber hinaus ist ermöglicht, die ursprüngliche Vielzahl von Zuleitungen auf wenige Datenleitungen zu reduzieren.
Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass die in den Datenleitungen fließenden elektrischen Ströme so klein sein können, dass das Maß der elektromagnetischen Abstrahlung die Verwendung von nicht abgeschirmten Leitungen erlaubt. In vorteilhafter Weise ist erfindungsgemäß sowohl die EMV-Verträglichkeit erhöht, als auch der Material- und Herstellungsaufwand hinsichtlich der zu verlegenden Leitungen deutlich reduziert.
Erfindungsgemäß weist das Modul eine Schnittstelle für einen Datenbus zum Anschluss des Moduls an eine elektronische Fahrzeugsteuerung auf. Die Schnittstelle kann vorteilhaft beispielsweise als CAN-Bus-Schnittstelle oder als LIN-Bus-Schnittstelle ausgeführt sein. Bei der Verwendung eines CAN-Busses reduziert sich die Anzahl der erforderlichen Leitungen auf vier, bei Verwendung eines LIN-Busses sogar auf drei.
Das Modul kann in vorteilhafter Weise eine Energieversorgungseinheit aufweisen, um beispielsweise eine Lichtquelle zum Beleuchten des Steckverbinders zu versorgen oder um beispielsweise den Motor einer Verriegelungsvorrichtung, die ein Herausziehen eines Ladekabelsteckers zur Unzeit verhindern soll, anzutreiben.
In vorteilhafter Weise kann das Modul auch eine Logikeinheit aufweisen. Die Logikeinheit kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass sie Steuer- oder Regelsignale der Fahrzeugsteuerung empfängt und verarbeitet und daraus Steuer- oder Regelsignale für die Hilfsvorrichtungen erzeugt. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die Logikeinheit des Moduls Messdaten eines Sensors, beispielsweise eines Temperatursensors, der die Temperatur des Steckverbinders überwacht, empfängt und daraus beispielsweise Statussignale für die Fahrzeugsteuerung erzeugt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Modul außerdem eine Schnittstellensteuerungseinheit auf, die die Datenkommunikation mit einer elektronischen Fahrzeugsteuerung organisiert.
Wie bereits erwähnt weist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung eine als Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln einer Steckverbindung und/oder des Steckverbinders ausgebildete Hilfsvorrichtung auf. Vorzugsweise wird die Verriegelungsvorrichtung von dem Modul derart gesteuert, dass ein Herausziehen eines Ladekabels aus dem Steckverbinder verhindert ist, solange Ladestrom fließt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Funkenschlag zwischen den Steckverbinderpolen vermieden.
Zusätzlich kann in vorteilhafter Weise eine weitere Hilfsvorrichtung vorgesehen sein, die als Verriegelungssensor ausgebildet ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform erzeugt der Verriegelungssensor in Abhängigkeit vom Zustand der Verriegelungsvorrichtung ein Verriegelungssignal und sendet dieses an das Modul. In weiterer vorteilhafter Weise kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass das Modul das Verriegelungssignal an die Fahrzeugsteuerung weiterleitet, damit diese beispielsweise den Ladestromkreis direkt oder indirekt frei schaltet oder unterbricht. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Verriegelungsvorrichtung selbst ein Verriegelungssignal erzeugt und an das Modul sendet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Hilfsvorrichtung als Beleuchtungsvorrichtung ausgebildet. Die Beleuchtungsvorrichtung kann in vorteilhafter Weise dazu dienen, den Steckverbinder zu beleuchten, um dem Benutzer im Dunkeln das Einführen oder Aufstecken eines Ladekabels zu erleichtern. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung eine oder mehrere LEDs aufweisen. Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Einzellichtquellen, beispielsweise mehrere LEDs vorgesehen.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Einzellichtquellen auf, die Licht unterschiedlicher Farbe emittieren. Diese Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise gleichzeitig als Anzeigevorrichtung verwendet werden, beispielsweise um dem Benutzer durch Aktivieren einer roten Einzellichtquelle anzuzeigen, dass ein Ladevorgang derzeit nicht möglich ist oder um dem Benutzer beispielsweise durch Aktivieren einer grünen Einzellichtquelle anzuzeigen, dass ein Ladevorgang erfolgreich abgeschlossen ist. Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der eine rote, eine grüne und eine blaue Einzellichtquelle verwendet werden und durch das Modul einzeln schaltbar sind. Bei dieser Ausführung kann durch Aktivieren aller Einzellichtquellen Weißlicht erzeugt werden. Es ist jedoch auch möglich, durch Aktivieren von nur einer oder zwei Einzellichtquellen dem Benutzer über den Farbeindruck etwas anzuzeigen.
Bei einer ebenfalls sehr vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine der Hilfsvorrichtungen als Temperaturfühler ausgebildet und dazu bestimmt, ein von der Temperatur im Bereich des Steckverbinders und/oder von der Temperatur im Steckverbinder abhängiges Temperatursignal zu erzeugen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Modul und/oder die an das Modul angeschlossene Fahrzeugsteuerung erkennen kann, ob innerhalb des Steckverbinders – beispielsweise durch Korrosion – ein Kontaktierungsproblem und/oder ein zu hoher Übergangswiderstand vorliegt.
Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung weist ein Gehäuse auf, das die Komponenten der Anschlussvorrichtung trägt.
Mit dem Begriff Ladevorgang sind im Sinne dieser Anmeldung sowohl die Handlungen umschrieben, die ein Benutzer beim Aufladen, insbesondere beim Aufladen eines Fahrzeuges, vornimmt, als auch die technischen und physikalischen Vorgänge, die beim Aufladen ablaufen. Hierzu gehören u. a. das Einführen eines Ladekabels in die Anschlussvorrichtung, der Austausch von Daten oder Informationen zwischen der Ladestation und der Anschlussvorrichtung oder dem Fahrzeug, das Überleiten elektrischer Energie und das Trennen des Ladekabels von der Anschlussvorrichtung.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung und
2 ein Elektrofahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 1, an die ein Ladekabel 2 anschließbar ist. Die Anschlussvorrichtung 1 weist einen Steckverbinder 3, in die Steckverbindergegenstück 4 eines Ladekabels 2 eingesteckt werden kann.
Die Anschlussvorrichtung 1 weist ein an eine – in dieser Figur nicht dargestellte – elektronische Fahrzeugsteuerung anschließbares Modul 5 auf. Das Modul ist dazu ausgebildet, mehrere Hilfsvorrichtungen zu steuern und/oder zu regeln und/oder Datensignale von Hilfsvorrichtungen zu empfangen oder weiterzuleiten. Das Modul 5 ist mit einer Datenbusschnittstelle ausgerüstet, die von einer Schnittstellensteuerungseinheit 6 kontrolliert wird. Das Modul 5 kann über eine Datenbusleitung 7 an eine elektronische Fahrzeugsteuerung eines Elektrofahrzeuges angeschlossen werden. Das Modul 5 beinhaltet außerdem eine Energieversorgungseinheit 8, die dazu ausgelegt ist, elektrische Energie zum Betreiben von Hilfsvorrichtungen bereitzustellen. Darüber hinaus weist das Modul 5 eine Logikeinheit 9 auf, die Datensignale zum Steuern und/oder Regeln von Hilfsvorrichtungen erzeugt und/oder die Datensignale, insbesondere Datensignale bezüglich des Zustandes der Hilfsvorrichtungen empfängt und ggf. weiterverarbeitet, auswertet oder an die elektronische Fahrzeugsteuerung weiterleitet.
Eine Hilfsvorrichtung der gezeigten Anschlussvorrichtung 1 ist als Verriegelungsvorrichtung 10 ausgebildet. Die Verriegelungsvorrichtung 10 dient dazu, ein Entfernen des Steckverbindergegenstücks 4 eines Ladekabels 2 zur Unzeit – beispielsweise während Ladestrom fließt – zu verhindern. Die Verriegelungsvorrichtung wird von dem Modul 5 aktiviert, sobald dieses über die Datenbusleitung 7 von der Fahrzeugsteuerung ein Signal empfängt, dass ein Ladekabel 2 aufgesteckt ist und der Ladestromkreis geschlossen wird.
Um sicherzustellen, dass die Verriegelungsvorrichtung dann in Verriegelungsstellung ist, wenn es erforderlich ist, ist als weitere Hilfsvorrichtung ein Verriegelungssensor 11 vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Verriegelungsvorrichtung ein Verriegelungssignal erzeugt und an das Modul 5 übermittelt.
Als weitere Hilfsvorrichtung ist eine Beleuchtungsvorrichtung 12 vorgesehen, die drei Einzellichtquellen 13, 14, 15 beinhaltet. Jede der Einzellichtquellen ist von dem Modul 5 einzeln ansteuerbar und aktivierbar. Die Einzellichtquellen 13, 14, 15 leuchten bei Aktivierung in unterschiedlichen Farben, nämlich in rot, in grün und in blau, so dass durch Aktivierung aller drei Einzellichtquellen 13, 14, 15 Weißlicht erzeugt werden kann. Darüber hinaus dient die Lichtquelle 12 auch als Anzeigevorrichtung, in dem durch Aktivieren lediglich eine oder zwei der Einzellichtquellen dem Benutzer durch die Farbe angezeigt wird, in welchem Zustand die Anschlussvorrichtung ist. Beispielsweise kann durch ausschließliche Aktivierung der roten Einzellichtquelle dem Benutzer angezeigt werden, dass ein Ladevorgang derzeit nicht möglich ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass beispielsweise durch ausschließliches Aktivieren der grünen Einzellichtquelle dem Benutzer angezeigt wird, dass ein Ladevorgang erfolgreich abgeschlossen ist. Die Einzellichtquellen 13, 14, 15 sind bei dieser Ausführung als LEDs ausgeführt.
Als weitere Hilfsvorrichtung ist ein Temperaturfühler 16 vorgesehen, der dazu dient, die Temperatur am Steckverbinder zu kontrollieren. Der Temperaturfühler 16 erzeugt ein von der Temperatur am bzw. im Steckverbinder abhängiges Temperatursignal und übermittelt diese an das Modul 5. Im Modul 5 wird dieses Temperatursignal verarbeitet und über den Datenbus 7 an die elektronische Fahrzeugsteuerung geleitet; dies beispielsweise um zu signalisieren, dass der Ladestrom unterbrochen werden muss, weil – beispielsweise durch Korrosion – keine gute Kontaktierung gegeben ist.
2 zeigt ein Elektrofahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung 1, nämlich mit einem Steckverbinder 3 und Hilfsvorrichtungen 18, die von einem Modul 5 gesteuert, geregelt oder ausgelesen werden. Das Modul 5 ist über eine Datenbusleistung 7 an eine elektronische Fahrzeugsteuerung 19 abgeschlossen. Da über die Datenbusleitung 7 lediglich Ströme geringer Stromstärke laufen, ist eine aufwendige Abschirmung in der Regel nicht erforderlich. Darüber hinaus ist vorteilhafter Weise eine Verkabelung jeder einzelnen Hilfsvorrichtung mit der elektronischen Steuervorrichtung vermieden.
Bezugszeichenliste

1: Anschlussvorrichtung
2: Ladekabel
3: Steckverbinder
4: Steckverbindergegenstück
5: Modul
6: Schnittstellensteuerungseinheit
7: Datenbusleitung
8: Energieversorgungseinheit
9: Logikeinheit
10: Verriegelungsvorrichtung
11: Verriegelungssensor
12: Beleuchtungsvorrichtung
13: Einzellichtquelle
14: Einzellichtquelle
15: Einzellichtquelle
16: Temperatursensor
17: Chassis
18: Hilfsvorrichtung
19: Elektronische Fahrzeugsteuerung

Claims

Anschlussvorrichtung (1) eines Elektrofahrzeugs, mit zumindest einem Steckverbinder (3), an den ein Steckverbindergegenstück (4) eines Ladekabels (2) anschließbar ist, und mit zumindest einer Hilfsvorrichtung (18) zur Unterstützung und/oder Überwachung eines Ladevorganges, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (1) ein an eine elektronische Fahrzeugsteuerung (19) anschließbares Modul (5) aufweist, das dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Hilfsvorrichtung (18) der Anschlussvorrichtung (1) zu steuern und/oder zu regeln und/oder Datensignale von der Hilfsvorrichtung (18) der Anschlussvorrichtung (1) zu empfangen und/oder weiterzuleiten, wobei das Modul (5) eine Schnittstelle für einen Datenbus zum Anschluss an die elektronische Fahrzeugsteuerung aufweist, und dass die Anschlussvorrichtung (1) ein Gehäuse aufweist, das die Komponenten der Anschlussvorrichtung (1) trägt.
Anschlussvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle als Datenbusschnittstelle, insbesondere als CAN-Bus-Schnittstelle oder als LIN-BUS-Schnittstelle, ausgeführt ist.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul eine Energieversorgungseinheit (8) aufweist.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul eine Logikeinheit (9) aufweist.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul eine Schnittstellensteuerungseinheit (6) aufweist.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtung (18) als Verriegelungsvorrichtung (10) zum Verriegeln des Steckverbinders (3) ausgebildet ist.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtung (18) als Verriegelungssensor (11) ausgebildet ist.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (10) und/oder der Verriegelungssensor (11) ein Verriegelungssignal an das Modul (5) sendet.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtung (18) als Beleuchtungsvorrichtung (12) ausgebildet ist.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtung (18) als Anzeigevorrichtung ausgebildet ist.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (12), insbesondere durch Abstrahlung unterschiedlich farbigen Lichtes, als Anzeigevorrichtung fungiert.
Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtung (18) als Temperatursensor (16) ausgebildet ist und dazu ausgebildet ist, ein von der Temperatur im Bereich des Steckverbinders (3) und/oder von der Temperatur im Steckverbinder (3) abhängiges Temperatursignal zu erzeugen.
Elektrofahrzeug mit einer Anschlussvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug die Fahrzeugsteuerung (19) aufweist, die mittels einer Bus-Verbindung mit dem Modul (5) der Anschlussvorrichtung (1) verbunden ist.
Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Fahrzeugsteuerung (19) dazu ausgebildet ist, Statussignale bezüglich der Aktivität und/oder des Zustandes der zumindest einen Hilfsvorrichtung (18) und/oder bezüglich des Ladevorganges von dem Modul (5) zu empfangen.
Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Fahrzeugsteuerung (19) dazu ausgebildet ist, Steuer- und/oder Regelsignale an das Modul (5) zu senden.