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Die Erfindung betrifft den Schutz einer elektrischen Verbindung vor Störungen, welche durch Störfaktoren wie z. B. Witterungseinflüsse hervorgerufen werden können. Elektrische Verbindungen werden unter anderem als Steckverbindung mit zwei Komponenten realisiert. Eine Steckverbindung besteht aus einer männlichen und einer weiblichen Komponente. Die männliche Komponente wird als Stecker bezeichnet. Bei der weiblichen Komponente werden Buchsen, Steckdosen und Kupplungen unterschieden. Während Steckdosen üblicherweise an einer Wand installiert werden, bezeichnen Buchsen weibliche Steckverbindungs-Komponenten an Geräten. Bei Verlängerungskabeln werden die weiblichen Steckverbindungs-Komponenten als Kupplung bezeichnet.
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Steckverbindungen dienen zum Verbinden und Trennen von elektrischen Leitungen. Die entsprechenden Leitungen dienen beispielsweise der Datenkommunikation, z. B. für einen Wartungszugang. So finden sich gängige Steckverbindungs-Komponenten beispielsweise an den Enden von RJ45-, M12-, RS232- oder USB-Kabeln. Ein weiterer wichtiger Einsatz von Steckverbindungs-Komponenten ist deren Verwendung bei Ladekabeln, welche der Stromversorgung beispielsweise eines Elektroautos dienen.
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Im Folgenden wird auch eine drahtlose Verbindung als elektrische Verbindung verstanden. Derartige drahtlose Verbindungen können ebenfalls elektrische Energie übertragen. Hierbei kommen als Komponenten Platten, Matten oder sonstige Vorrichtungen in Frage, welche für eine drahtlose Energieübertragung, beispielsweise mittels Induktion, ausgelegt sind.
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Elektrofahrzeuge verfügen über eine elektrische Ladeschnittstelle, über welche ein eingebauter elektrischer Energiespeicher bzw. eine Fahrzeugbatterie des Elektrofahrzeugs aufladbar ist. Bei der elektrischen Ladeschnittstelle handelt es sich um eine elektrische Verbindung wie oben beschrieben. Zum Aufladen wird das Elektrofahrzeug beispielsweise mithilfe eines Ladekabels mit einer herkömmlichen Steckdose verbunden, welche an einer Ladesäule angebracht ist. Die elektrische Verbindung wird in diesem Fall zwischen dem Stecker des Ladekabels und der Steckdose der Ladesäule hergestellt. Das Ladekabel kann auch fest mit der Ladesäule verbunden sein und in eine Steckdose des Fahrzeugs eingesteckt werden. Alternativ kann das Ladekabel an beiden Enden einen Steckverbinder aufweisen, sodass es sowohl an der Ladesäule als auch am Elektrofahrzeug eingesteckt wird.
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Wie zuvor beschrieben kann die elektrische Verbindung aber auch eine drahtlose Verbindung sein. In diesem Fall erfolgt das Aufladen des Elektrofahrzeugs drahtlos, indem anstelle eines Ladekabels mit Steckverbindern elektrische Energie induktiv zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug über geeignete Induktionsplatten oder sonstige Vorrichtungen übertragen wird.
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Aus dem Dokument ”Ladesysteme für Elektrofahrzeuge”, erhältlich im Internet am 16.03.2011 unter http://www.mennekes.de/web/binaryid?BINARYID=binary%2File%2F menP1f31e37b%3A123ff7fe87c%3A-76ca%2Fapplication%2Fpdf%2F, sind Steckverbinder zum Laden von Elektrofahrzeugen bekannt. Hierbei ist erkennbar, dass Kontakte eines Steckers (an einem Ladekabel) oder Kontakte einer Steckdose (an einem Fahrzeug oder an einer Ladesäule) bei starkem Niederschlag Regenwasser direkt ausgesetzt sein können. Eine separate Schutzkappe bzw. ein separater Verschluss-Stopfen dient zur Abdeckung, um ein Eindringen von Schmutz und Nässe zu verhindern.
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Entsprechende Steckverbinder zum Laden von Elektrofahrzeugen sind in den USA als SAE J1772 standardisiert, siehe das entsprechend Dokument ”SAE J1772”, erhältlich im Internet am 10. März 2011 unter http://en.wikipedia.org/wiki/sae j1772.
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Weiterhin ist bekannt, Stecker und Gehäuse abzudichten, sodass weder Staub noch Feuchtigkeit eindringen kann. Hierzu sind entsprechende Schutzklassen, z. B. IP44, IP55, IP5x definiert, siehe z. B. das Dokument ”IP Code”, erhältlich im Internet am 10. März 2011 unter http://en.wikipedia.org/wiki/ip code. Die Schutzklassen berücksichtigen Schutz vor Berührung, Eindringen von Fremdkörpern, Wasser usw.
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Bei Kraftfahrzeugen sind elektrisch beheizbare Waschdüsen, Außenspiegel und Türschlösser bekannt, die deren Einfrieren verhindern. Weiterhin ist bei Tankstellen bekannt, Zapfsäulen durch eine Überdachung zu schützen.
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Der genannte Stand der Technik trägt dazu bei, fest installierte elektrische Anlagen und mobile elektrische Steckverbinder vor Störungen, welche z. B. durch Witterungseinflüsse hervorgerufen werden können, zu schützen.
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Es stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung und ein Verfahren zum Schutz einer elektrischen Verbindung vor Störungen anzugeben, welche eine auch unter widrigen Witterungsbedingungen oder im Hinblick auf andere Störfaktoren sicher verbindbare elektrische Verbindung, beispielsweise zur Übertragung elektrischer Ladeenergie an ein Elektrofahrzeug, bereitstellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zum Schutz einer elektrischen Verbindung vor Störungen gelöst, welche eine erste Komponente aufweist, welche zumindest zeitweise Störungfaktoren ausgesetzt ist und in Verbindung mit einer zweiten Komponente eine elektrische Verbindung ermöglicht. Weiterhin weist die Anordnung einen Störungs-Detektor auf, welcher zur Detektion mindestens eines Störfaktors fürdie erste Komponente eingerichtet ist.
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Bei dem Verfahren zum Schutz einer elektrischen Verbindung vor Störungen ist eine elektrische Verbindung durch eine erste Komponente und eine zweite Komponente herstellbar. Die erste Komponente wird Störfaktoren ausgesetzt. Ein Störungs-Detektor detektiert mindestens einen Störfaktor für die elektrische Verbindung.
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Die Anordnung und das Verfahren weisen den Vorteil auf, dass Störfaktoren wie Nässe oder Feuchtigkeit beispielsweise dann detektiert werden können, wenn ein Stecker eines Ladekabels für ein Elektrofahrzeug versehentlich in eine Pfütze fällt oder falls bei starkem Regen Wasser durch eine gegebenenfalls vorhandene Abdichtung eindringt. Auch eine durch Kondensation an Kontakte der Steckverbindung gelangte Feuchtigkeit lässt sich somit detektieren.
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Die Detektion der Störfaktoren ermöglicht eine Reihe technischer Schutzmaßnahmen. Sie trägt der Tatsache Rechnung, dass bei einer flächendeckenden Aufstellung von Ladesäulen für Elektrofahrzeuge, etwa am Straßenrand, keine ausreichende Überdachung zum Schutz vor Witterungseinflüssen vorgesehen werden kann. Entsprechend ergibt sich eine erhöhte Gefahr, dass Steckverbinder eingeregnet werden oder auch einmal zu Boden fallen, beispielsweise in Pfützen oder Schneehaufen. Auch können freilaufende Tiere Komponenten der elektrischen Verbindung beeinträchtigen, etwa durch Annagen. Dies zu detektieren ist von besonderer Bedeutung, da feuchte Kontakte eines Steckverbinders oder beschädigte Kabel Risiken bergen. Denn eine ordnungsgemäße und sichere elektrische Energieübertragung kann durch Feuchtigkeit, Nässe, Laub oder Schmutz, aber auch den Einfluss von Tieren beeinträchtigt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Komponente ein Stecker, eine Buchse, eine Steckdose oder eine Kupplung. Der Störungs-Detektor ist zur Detektion von Nässe, Feuchtigkeit oder Frost auf einer Umhüllung der ersten Komponente oder zur Detektion von Nässe, Feuchtigkeit oder Frost auf elektrischen Kontakten, insbesondere innerhalb der ersten Komponente, eingerichtet.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die elektrische Verbindung eine drahtlose Verbindung. Die erste Komponente ist eine Platte, Matte oder sonstige Vorrichtung, welche für eine drahtlose Energieübertragung, insbesondere mittels Induktion geeignet ist.
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Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform beinhaltet der Störungs-Detektor (S) mindestens eine Lichtschranke, mindestens einen Bewegungsmelder, mindestens einen Brandmelder, mindestens einen Metalldetektor, und/oder mindestens eine Kamera sowie eine Recheneinheit zur Objekterkennung. Dies hat den Vorteil, dass sehr unterschiedliche Störfaktoren wie beispielsweise Tiere, Laub oder Gegenstände wie Blechdosen detektiert werden können. Der Bewegungsmelder bietet den Vorteil, dass die Ladestation auf Menschen und/oder Tiere in unmittelbarer Nähe überwacht werden kann. Der Brandmelder dient zur Branderkennung, wenn z. B. bei einem Ladevorgang ein metallischer Gegenstand wie eine Büroklammer erhitzt wird und trockenes Laub entzündet.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der zuletzt genannten Ausführungsform weist die erste Komponente Öffnungen, insbesondere Durchbrüche oder Rillen auf, durch welche Nässe oder Feuchtigkeit ablaufen kann. Alternativ oder ergänzend ist benachbart zu der ersten Komponente eine Reinigungsvorrichtung, insbesondere ein Gebläse, eine Waschdüse oder ein Scheibenwischer, angeordnet, durch welche die Nässe oder Feuchtigkeit zumindest teilweise entfernt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass eine induktive Blindleistung durch die Erkennung und Beseitigung der Nässe als unerwünschtem Dielektrikum herabgesetzt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Störungs-Detektor mindestens einen Feuchtigkeitssensor, insbesondere einen Materialfeuchtesensor und/oder ein Hygrometer, welcher zur Detektion von Nässe oder Feuchtigkeit auf oder in der ersten Komponente eingerichtet ist. Alternativ oder ergänzend umfasst der Störungs-Detektor mindestens einen Temperatursensor, welcher für eine Messung der Temperatur der ersten Komponente oder einer Umgebung eingerichtet ist.
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In einer Weiterbildung umfasst der Störuns-Detektor mindestens eine Recheneinheit. Diese ist programmiert zum Empfang von Wetterdaten von einem Wetterdienst, sowie zur Detektion der Witterungseinflüsse auf die erste Komponente in Abhängigkeit von den Wetterdaten. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise auf Grundlagen von Wetterdaten des Wetterdienstes eine Taupunkttemperatur ermittelt wird, welche dann mit einer Temperaturmessung des Temperatursensors verglichen wird. Aus dem Vergleich lässt sich auf Kondensatbildung auf der ersten Komponente schließen. Dies kann Messinformationen eines Feuchtigkeitssensors verbessern oder sogar ein präventives Erwärmen der ersten Komponente zur Vermeidung von Kondensatbildung erlauben. Der Wetterdienst kann hierbei ein zentraler Server, aber auch eine lokale Wetterstation sein.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Anordnung ferner eine Steuereinheit, welche zur Unterbrechung oder Reduktion einer Energieübertragung über die elektrische Verbindung eingerichtet ist, solange der Störungs-Detektor Störungsfaktoren für die elektrische Verbindung, insbesondere Nässe oder Feuchtigkeit, detektiert. Eine Gefährdung des Menschen wird dadurch vermieden. Denn bei feuchten Steckern könnte sonst Strom an die Außenseite des Steckverbinders gelangen, wodurch die Gefahr eines Stromschlags für einen Bediener gegeben wäre.
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In einer Weiterbildung umfasst die Anordnung ein Trocknungsmittel, insbesondere bestehend aus einem Gebläse und/oder einem Heizelement, welches zu einer zumindest teilweisen Trocknung der ersten Komponente eingerichtet ist. Die Anordnung umfasst weiterhin eine Steuereinheit, welche zur Inbetriebnahme des Trocknungsmittels eingerichtet ist, sobald der Störungs-Detektor Witterungseinflüsse auf die erste Komponente, insbesondere Nässe oder Feuchtigkeit, detektiert. Dies hat den Vorteil, dass eine gegebenenfalls eingedrungene Feuchtigkeit oder Nässe zuverlässig von einem Steckverbinder oder einer Vorrichtung zur induktiven Stromübertragung entfernt werden kann. Selbst unter sehr kalten Witterungsbedingungen kann ferner ein Festfrieren eines Steckverbinders vermieden werden. Außerdem wird eine Gefährdung durch nasse oder feuchte Steckverbinder für den Menschen verhindert.
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In einer Variante der zuletzt genannten Weiterbildung ist das Trocknungsmittel auch zu einer zumindest teilweisen Trocknung der zweiten Komponente eingerichtet, wenn die beiden Komponenten miteinander verbunden oder benachbart angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Komponente zur Übertragung elektrischer Energie an ein Elektrofahrzeug ausgelegt. Die erste Komponente ist an einer Ladesäule, auf einer Fahrbahn, an dem Elektrofahrzeug oder an einem Ladekabel angebracht. In einer Weiterbildung umfasst die Anordnung Anschlussmittel, welche dem Elektrofahrzeug eine Bereitstellung von Heizluft oder Heizflüssigkeit für das Trocknungselement ermöglichen. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise auf die Heizluft eines Elektrofahrzeugs zum Beheizen eines Steckverbinders zurückgegriffen werden kann.
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In einer Weiterbildung beinhaltet der Störungs-Detektor mindestens einen Brandmelder. Eine Steuereinheit ist eingerichtet zur Aktivierung eines Brandbekämpfungsmittels, sobald der Brandmelder einen Brand signalisiert. Hierdurch wird eine Brandgefahr eingedämmt.
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Eine Ladestation weist die zuvor beschriebene Anordnung auf und ist insbesondere ausgestaltet als Ladesäule oder Boden-Ladestation. Ein Ladekabel weist die zuvor beschriebene Anordnung auf. Auch ein Elektrofahrzeug weist die Anordnung wie zuvor beschrieben auf.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens reduziert eine Steuereinheit eine Energieübertragung über die elektrische Verbindung oder unterbricht diese ganz, solange der Störungs-Detektor Störungsfaktoren für die elektrische Verbindung, insbesondere Nässe oder Feuchtigkeit, detektiert. Dies hat die zuvor genannten Vorteile.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens nimmt eine Steuereinheit ein Trocknungsmittel in Betrieb, sobald der Störungs-Detektor Witterungseinflüsse auf die erste Komponente, insbesondere Nässe oder Feuchtigkeit, detektiert. Das Trocknungsmittel trocknet die erste Komponente zumindest teilweise. Dies hat die zuvor beschriebenen Vorteile.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Komponente und die zweite Komponente miteinander verbunden oder benachbart angeordnet. Das Trocknungsmittel trocknet die zweite Komponente zumindest teilweise.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens stellt ein Elektrofahrzeug Heizluft oder Heizflüssigkeit für das Trocknungsmittel bereit. Die erste Komponente überträgt elektrische Energie an das Elektrofahrzeug.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden Wetterdaten von einem Wetterdienst empfangen. Witterungseinflüsse auf die erste Komponente werden als Störfaktoren in Abhängigkeit von den Wetterdaten detektiert. Dies hat die zuvor beschriebenen Vorteile.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens detektiert der Störungs-Detektor Tiere, Laub, Gegenstände oder Nässe, insbesondere Regen oder Schnee auf der ersten Komponente, woraufhin ein Antriebsmittel so angesteuert wird, dass die erste Komponente schräg gestellt wird, sodass die Tiere weglaufen, das Laub abrutschen, die Gegenstände abrollen oder die Nässe zumindest teilweise ablaufen kann. Alternativ oder ergänzend wird das Antriebsmittel so angesteuert, dass die erste Komponente eine Schwenk- oder Rüttelbewegung ausführt, um die Tiere, das Laub, die Gegenstände oder die Nässe zumindest teilweise zu entfernen. Diese Variante ist insbesondere im Zusammenspiel mit Induktionsplatten, etwa Bodeninduktionsplatten, welche in eine Fahrbahn eingebettet und beweglich gelagert sind, von Vorteil, da sich die Bodeninduktionsplatte durch die entsprechenden Bewegungen von Tieren, Laub, Schneematsch, Schmutz oder Müll befreien kann, wodurch eine optimale induktive Stromübertragung zu einem Elektrofahrzeug gewährleistet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet der Störungs-Detektor einen Brandmelder, welcher einen Brand detektiert, woraufhin ein Brandbekämpfungsmittel in Betrieb genommen wird. Durch die Ausführungsform wird eine Brandgefahr eingedämmt.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Elektrofahrzeug, welches durch ein Ladekabel mit einer Ladesäule verbunden ist,
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2 einen Steckverbinder für eine elektrische Verbindung, bestehend aus einem Stecker und einer Steckdose, mit einem Störungs-Detektor,
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3 eine Bodeninduktionsplatte mit einem Störungs-Detektor, welche an eine Ladesäule angeschlossen ist,
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4 eine beweglich gelagerte Bodeninduktionsplatte mit einem Störungs-Detektor,
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5 eine Bodeninduktionsplatte mit einem Störungs-Detektor und einem Trocknungsmittel.
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1 zeigt ein Elektrofahrzeug 20, welches durch ein Ladekabel 30 mit einer Ladesäule 10 verbunden ist. Bei einer flächendeckenden Aufstellung von Ladesäulen 10 ist davon auszugehen, dass nicht mehr in jedem Fall wie bei Tankstellen eine Überdachung vorgesehen werden kann. Statt dessen werden sich die Ladesäulen 10, das Ladekabel 30 sowie das Elektrofahrzeug 20 voraussichtlich im Freien befinden, wo sie Einflüssen von Witterung, Tieren, Laub etc. verstärkt ausgesetzt sind. Zu den Witterungseinflüssen zählen z. B. Regen, Feuchtigkeit durch Kondensation, Eis und Schnee, aber auch Schneematsch und Schmutz.
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2 zeigt einen Steckverbinder für elektrische Verbindung, bestehend aus einer ersten Komponente 1, hier ein Stecker sowie einer zweiten Komponente 2, hier eine Steckdose, welche an einer Ladesäule 10 montiert ist. 2 zeigt für die erste Komponente 1 sowie für die zweite Komponente 2 jeweils eine Anordnung zum Schutz einer elektrischen Verbindung vor Störungen. Mit dem gezeigten Steckverbinder kann beispielsweise das Elektrofahrzeug 20 aus 1 geladen werden. Gemäß 2 ist der Stecker mit einem Ladekabel 30, etwa dem Ladekabel aus 1, verbunden. Die Anordnung zum Schutz der elektrischen Verbindung vor Störungen umfasst jeweils einen Störungs-Detektor S, eine Steuereinheit 3 sowie ein Trocknungselement H. Der Störungs-Detektor S ist beispielsweise als Feuchtigkeitssensor ausgeführt und detektiert dann Witterungseinflüsse auf die erste Komponente 1 bzw. die zweite Komponente 2. So kann der Störungs-Detektor S erfassen, ob innen liegende elektrische Kontakte des Steckers oder der Steckdose feucht oder nass sind.
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Die zweite Komponente 2 kann auch am Elektrofahrzeug angebracht sein. Dann ist die erste Komponente 1 als Ladestecker eines Ladekabels 30 ausgeführt, welches fest mit einer Ladesäule verbunden ist.
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Sofern der Störungs-Detektor S z. B. Nässe oder Feuchtigkeit detektiert, wird dies über die Steuereinheit 3 an die Ladesäule 10 kommuniziert, welche daraufhin Ladeparameter anpasst. Die Ladeparameter werden von einem Steuergerät des Elektrofahrzeugs oder der Ladesäule 10 verwendet, um den Ladevorgang zu steuern. Bei Nässe oder Feuchtigkeit werden die Ladeparameter so angepasst, dass ein Aufladen des Elektrofahrzeugs entweder vollständig unterbunden oder mit einer reduzierten Maximalspannung und/oder mit einem reduzierten Maximalstrom durchgeführt wird. Gegebenenfalls wird der Ladevorgang erst dann fortgesetzt, bzw. erst dann mit voller Ladeleistung fortgesetzt, nachdem eine vorhandene Feuchtigkeit getrocknet wurde. Wie in 2 gezeigt, kann die Anordnung zum Schutz einer elektrischen Verbindung vor Witterungseinflüssen sowohl in einem Stecker eines Ladekabels 30 als auch in einer Steckdose an der Ladesäule 10 oder einem Elektrofahrzeug realisiert sein.
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Bei der zweiten Komponente 2 handelt es sich beispielsweise um eine Buchse, Steckdose oder Kupplung. Der Störungs-Detektor S detektiert Nässe, Feuchtigkeit oder Frost auf einer Umhüllung der jeweiligen Komponente oder auf elektrischen Kontakten, insbesondere innerhalb der jeweiligen Komponente. Hierzu kann der Störungs-Detektor S als Feuchtigkeitssensor einen Materialfeuchtesensor oder ein Hygrometer beinhalten. Alternativ oder ergänzend umfasst der Störungs-Detektor S einen Temperatursensor, welcher eine Temperatur der jeweiligen Komponente oder der Umgebung misst. Die Steuereinheit 3 unterhält gegebenenfalls eine Kommunikationsverbindung zu einem Wetterdienst, um aktuelle Wetterdaten abzufragen. Die Wetterdaten enthalten beispielsweise eine Taupunkttemperatur, wodurch sich in Verbindung mit der gemessenen Temperatur auf Kondensatbildung an der jeweiligen Komponente schließen lässt.
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Gemäß 2 umfasst die Anordnung ferner jeweils ein Trocknungsmittel H, welches die jeweilige Komponente zumindest teilweise trocknen kann. Das Trocknungselement H ist beispielsweise ein Gebläse, welches mittels gegebenenfalls durch ein Heizelement erwärmter Luft die jeweilige Komponente trocknet. Alternativ wird beispielsweise eine Heizwendel in die jeweilige Komponente integriert, um die Komponente direkt zu erwärmen und so zu trocknen. Die Erwärmung kann auch einer Kondensation vorbeugen. Die Heizwendel ist wahlweise in Nähe der elektrischen Kontakte angebracht oder direkt in die Kontakte integriert. Die benötigte Heizluft oder Heizflüssigkeit kann auch über entsprechende Anschlüsse vom Elektrofahrzeug oder der Ladesäule 10 bereitgestellt werden. Hierzu kann auch auf eine vorhandene Heizung des Elektrofahrzeugs, etwa eine Standheizung oder eine Innenraumheizung, zurückgegriffen werden. Weiterhin ist es möglich, dass das Trocknungsmittel H auch die gegenüberliegende Komponente zumindest teilweise mittrocknet. Das Trocknungsmittel H wird durch die Steuereinheit 3 in Betrieb genommen, sobald der Störungs-Detektor S Witterungseinflüsse auf die erste Komponente detektiert. Die Steuereinheit 3 ist wahlweise in einer der Komponenten, also in einem Stecker, in einer Steckdose, einer Buchse oder Kupplung oder aber in der Ladesäule 10 oder im Elektrofahrzeug angeordnet.
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3 zeigt erneut eine erste Komponente 1, welche hier jedoch als Bodeninduktionsplatte einer Boden-Ladestation ausgeführt ist. Die elektrische Verbindung ist hier eine drahtlose Verbindung. Die erste Komponente 1 kann eine Platte, Matte oder sonstige Vorrichtung sein, welche beispielsweise mithilfe einer Spule eine drahtlose Energieübertragung ermöglicht. So ist es auch möglich, dass als erste Komponente 1 eine direkt in den Teer oder Beton eines Fahrbahnbelags 40 eingelasse Spule verwendet wird.
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Die erste Komponente 1 ist mit einer Ladesäule 10 verbunden, welche Ladeenergie für die erste Komponente 1 genau dann bereitstellt, wenn ein Störungs-Detektor S keine Störfaktoren für die ersten Komponente 1 feststellt.
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Als Störfaktoren kommen hier sehr unterschiedliche Einflüsse in Betracht. Neben den zuvor genannten Witterungseinflüssen wie etwa Regen, Feuchtigkeit durch Kondensation, Eis und Schnee, aber auch Schneematsch und Schmutz, können sich auch Laub oder Tiere auf oder vor der ersten Komponente 1 befinden.
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Die erste Komponente 1 ist in einen Fahrbahnbelag 40 eingelassen. Neben ihr befindet sich ein Bordstein 50, in welchen der Störungs-Detektor S eingearbeitet ist.
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Aufgrund der Vielfalt möglicher Störfaktoren kommen für den Störungs-Detektor S sehr unterschiedliche Bauweisen in Betracht. Ermittelt der Störungs-Detektor S vorwiegend Witterungseinflüsse, so eignen sich ggf. einfache Feuchtigkeits- und Temperatursensoren. Um Tiere, Laub oder Gegenstände wie Blechdosen zu detektieren, kann der Störungs-Detektor S beispielsweise auch ein oder mehrere Lichtschranken, Metalldetektoren und/oder Kameras mit Bilderkennungs-Mitteln umfassen.
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Der Störungs-Detektor S kommuniziert die erkannten Störfaktoren über eine Steuereinheit 3 an die Ladesäule 10. Die Steuereinheit 3 kann sich beispielsweise im Störungs-Detektor S oder in der Ladesäule 10 befinden. Bei der ersten Komponente 1 handelt es sich mit der Bodeninduktionsplatte z. B. um eine Vorrichtung zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeugs. In 3 ist der bodenseitige Teil einer solchen Verbindung zum induktiven Laden gezeigt. Stattdessen kann aber auch der fahrzeugseitige Teil mit dem in 3 gezeigten Störungs-Detektor S bzw. der Steuereinheit 3 ausgestattet werden.
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Sofern der Störungs-Detektor S Störfaktoren detektiert, wird dies über die Steuereinheit 3 an die Ladesäule 10 kommuniziert, welche daraufhin Ladeparameter anpasst. Die Ladeparameter werden von einem Steuergerät des Elektrofahrzeugs oder der Ladesäule 10 verwendet, um den Ladevorgang zu steuern. Je nach Störfaktor werden die Ladeparameter so angepasst, dass ein Aufladen des Elektrofahrzeugs entweder vollständig unterbunden oder mit einer reduzierten Maximalspannung und/oder mit einem reduzierten Maximalstrom durchgeführt wird.
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Ist der Störungs-Detektor S beispielsweise als Kamera mit Objekterkennung implementiert, lässt sich die Maximalspannung bzw. der Maximalstrom je nach erkanntem Objekt reduzieren.
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Über ein Display an der Ladesäule kann eine Fehlermeldung zum erkannten Objekt und ggf. ein Kamerabild an einen Bediener ausgegeben werden, verbunden mit der Aufforderung, das störende Objekt zu entfernen. Vorzugsweise wird der Ladevorgang erst dann fortgesetzt, bzw. erst dann mit voller Ladeleistung fortgesetzt, nachdem ein vorhandener Störfaktor beseitigt wurde. Dies wäre beispielsweise dann der Fall, wenn eine Katze auf der Induktionsplatte detektiert wurde, um das Tier nicht durch den Ladevorgang zu verletzen.
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In einer anderen Variante beinhaltet der Störungs-Detektor S mindestens einen Metalldetektor, welcher ein metallisches Objekt auf der Induktionsplatte detektiert, z. B. eine Blechdose. Auch dann empfiehlt es sich, den Ladevorgang bis zur Beseitigung des Objekts auszusetzen. In diesen Fällen bietet sich auch die Ausgabe eines Warnsignals an einen Benutzer oder eine Notabschaltung an, um Unfälle zu vermeiden. Weiterhin kann ein Tier gezielt durch ein akustisches Signal oder ein Gebläse von der Induktionsplatte vertrieben werden.
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In einer weiteren Variante detektiert der Störungs-Detektor S Eis oder Schnee auf der Induktionsplatte. Daraufhin wird durch die Steuereinheit 3 ein (in 3 nicht näher gezeigtes) Heizelement in Betrieb genommen, welches die Bodeninduktionsplatte erwärmt und das Eis bzw. den Schnee abtaut.
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4 zeigt eine beweglich gelagerte Bodeninduktionsplatte als erste Komponente 1, die auf einem Fahrbahnbelag 40 oder in diesem versenkt angeordnet ist. Die erste Komponente 1 kann hier über Kolben 60, beispielsweise Kolben pneumatischer Zylinder, bewegt werden. Bei einer Aufladung eines Elektrofahrzeugs hat dies den Vorteil, dass die erste Komponente 1 so justiert werden kann, dass sich ein optimaler Abstand für den Ladevorgang ergibt.
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Wie in 3 ist auch hier der Störungs-Detektor S in einen Bordstein 50 eingebettet. Eine Steuereinheit 3 empfängt ein Signal des Störungs-Detektors S. Falls dieser Störfaktoren, beispielsweise Tiere, Laub, Gegenstände oder Nässe, insbesondere Regen oder Schnee, auf der ersten Komponente detektiert, werden die Kolben 60 so angesteuert, dass die erste Komponente 1 schräggestellt wird, sodass die Tiere weglaufen, das Laub abrutschen, die Gegenstände abrollen oder die Nässe zumindest teilweise ablaufen kann. Alternativ kann die erste Komponente 1 durch die Kolben 60 geschwenkt oder gerüttelt werden, um die Tiere, das Laub, die Gegenstände oder die Nässe zumindest teilweise zu entfernen.
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Die erste Komponente 1 kann auch Öffnungen, insbesondere Durchbrüche oder Rillen aufweisen, durch welche Nässe oder Feuchtigkeit ablaufen kann. Ferner kann sie auch fahrzeugseitig beweglich montiert sein. In diesem Fall gilt das zuvor Beschriebene analog.
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5 zeigt eine Bodeninduktionsplatte als erste Komponente 1 mit einem Störungs-Detektor S und einem Trocknungsmittel H. Auch das Trocknungsmittel H ist in einen Bordstein 50 eingearbeitet. Die erste Komponente 1 befindet sich auch hier eingebettet in einen Fahrbahnbelag 40. Anstelle einer Induktionsplatte ist es auch möglich, dass als erste Komponente 1 eine direkt in den Teer oder Beton eines Fahrbahnbelags 40 eingelassene Spule verwendet wird. Eine Steuereinheit 3 erkennt Nässe aufgrund eines Signals des Störungs-Detektors S und steuert daraufhin das Trocknungsmittel H an, welches die Oberfläche der ersten Komponente 1 trocknet und ggf. auch reinigt.
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Als Trockungsmittel H eignen sich unter anderem ein Gebläse, eine oder mehrere Spritzdüsen (ähnlich einer Scheinwerferwaschanlage), Wischer (ähnlich einem Scheibenwischer), usw. Diese Technologien können auch kombiniert werden, z. B. erst ein Abspritzen mit Wasser oder einer anderen Reinigungsflüssigkeit und ein anschließendes Trocknen durch ein Gebläse.
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5 umfasst ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Störungs-Detektor S einen Brandmelder, beispielsweise einen Rauchmelder, Wärmemelder, Rauchgasmelder oder Flammenmelder beinhaltet, welcher einen Brand auf der ersten Komponente 1 oder in deren Nähe detektiert. Der Brand kann etwa durch einen metallischen Gegenstand wie z. B. eine Büroklammer hervorgerufen werden, welche beim Laden des Elektrofahrzeugs induktiv erhitzt wird und dadurch trockenes Laub entzündet.
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Die Steuereinheit 3 steuert daraufhin ein Brandbekämpfungsmittel an, welches anstelle oder ergänzend zu dem in 5 gezeigten Trocknungsmittel H angeordnet ist und etwa mithilfe der Löschmittel Wasser, CO2 oder Löschschaum den Brand bekämpft. Dadurch wird einer Beschädigung des Elektrofahrzeugs oder der ersten Komponente 1 vorgebeugt.
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Die beschriebenen Ausführungsformen, Weiterbildungen, Varianten und Ausführungsbeispiele können frei miteinander kombiniert werden. Dies gilt insbesondere für die Anordnung der ersten Komponente 1 und der zweiten Komponente, des Trocnungsmittels, der Kolben oder des Störungs-Detektors, welche jeweils Fahrzeugseitig, oder auf Seiten der Ladestation, aber auch gegenüberliegend angeordnet sein können. Der Störungs-Detektor kann sowohl Störungen auf seiner eigenen Seite als auch auf der gegenüberliegenden Seite sowie im Zwischenraum sensorisch erfassen. Gleiches gilt analog für den Wirkungsort des Störungs-Behebungsmittels.
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Auch ist in allen beschriebenen Ausführungsformen, Weiterbildungen, Varianten und Ausführungsbeispielen eine Datenkommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation vorteilhaft. Unter Nutzung dieses Kommunikationskanals lassen sich Rohdaten oder bereits erkannte Störfaktoren vom Störungs-Detektor sowie Steuerbefehle für das Trocknungsmittel oder die Kolben an die jeweils gegenüberliegende Seite kommunizieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.mennekes.de/web/binaryid?BINARYID=binary%2File%2F menP1f31e37b%3A123ff7fe87c%3A-76ca%2Fapplication%2Fpdf%2F, [0006]
- SAE J1772 [0007]
- http://en.wikipedia.org/wiki/ip code [0008]
