DE102011080456A1

DE102011080456A1 - Anordnung und Verfahren zur Unterstützung einer Herstellung einer Steckverbindung

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Publication number: DE102011080456A1
Application number: DE102011080456A
Authority: DE
Inventors: Rainer Falk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-07

Abstract

Um ein ordnungsgmäßes Einstecken eines Steckers in eine Steckdose, Buchse oder Kupplung auch bei schlechten Sichtbedingungen oder für sehbehinderte Menschen zu unterstützen, wird vorgeschlagen, ein ordnungsgemäßes Ansetzen bzw. Einstecken des Steckers durch geeignete technische Mittel zu detektieren und hierzu eine Rückmeldung an den Nutzer auszugeben. Beispielsweise können mechanische Kontakte betätigt werden, sobald der Stecker vorschriftsmäßig angesetzt oder komplett eingesteckt und eingerastet ist. Alternativ erfasst eine Kamera ein Bild der gegenüberliegenden Steckverbindungs-Komponente und überprüft, ob der Stecker richtig angesetzt wird. Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht rotationssymmetrisch elektrisch unterbrochene Aufnehmer für die Steckstifte des Steckers vor, wodurch überprüft werden kann, ob die Steckstifte vollständig in die Steckdose eingeführt werden. Beschrieben werden auch Ausführungsbeispiele für eine funkbasierte Peilung, um ein korrektes Ansetzen des Steckers 1 zu unterstützen, beispielsweise mit passiven RFID-Transpondern. Die Erfindung eignet sich für beliebige Steckverbindungen, insbesondere auch für das Einstecken von Ladekabeln von Elektrofahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft das Herstellen einer Steckverbindung. Eine Steckverbindung stellt eine Verbindung für elektrischen Strom oder optische Strahlung her, indem eine männliche Steckverbindungs-Komponente in eine weibliche Steckverbindungs-Komponente eingesteckt wird. Die männliche Komponente wird als Stecker bezeichnet. Bei der weiblichen Komponente werden Buchsen, Steckdosen und Kupplungen unterschieden. Während Steckdosen üblicher Weise an einer Wand installiert werden, bezeichnen Buchsen weibliche Steckverbindungs-Komponenten an Geräten. Bei Verlängerungskabeln werden die weiblichen Steckverbindungs-Komponenten als Kupplung bezeichnet. Häufig ragen als Steckkontakte Steckstifte (elektrische Leiter) aus dem Stecker, die in entsprechende Ausnehmungen der gegenüberliegenden Steckverbindungs-Komponente eingreifen. Ebenso ist es aber auch möglich, dass die Steckstifte aus der gegenüberliegenden fest montierten Steckverbindungs-Komponente herausragen, in die der Stecker eingesteckt wird. Darum wird im Folgenden jede bewegliche und einsteckbare Steckverbindungs-Komponente als Stecker bezeichnet.
Steckverbindungen dienen zum Verbinden und Trennen von elektrischen oder optischen Leitungen. Die entsprechenden Leitungen dienen beispielsweise der Datenkommunikation, z.B. für einen Wartungszugang. So finden sich gängige Stecker beispielsweise an den Enden von RJ45-, M12-, RS232- oder USB-Kabeln. Ebenfalls wichtig ist der Einsatz von Steckverbindungs-Komponenten bei Ladekabeln, welche der Stromversorgung beispielsweise eines Elektrofahrzeugs dienen.
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 Steckverbindung wie oben beschrieben. Zum Aufladen wird das Elektrofahrzeug mit Hilfe eines Ladekabels beispielsweise 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, Buchse oder Kupplung des Fahrzeugs eingesteckt werden. Alternativ kann das Ladekabel an beiden Enden einen Steckverbinder aufweisen, so dass es sowohl an der Ladesäule als auch am Elektrofahrzeug eingesteckt wird.
Aus dem Dokument "Ladesysteme für Elektrofahrzeuge", erhältlich im Internet am 16.03.2011 unter http://www.mennekes.de/web/binaryid?BINARYID=binary%2Ffile%2F menP1f31e37b%3A123ff7fe87c%3A-76ca%2Fapplication%2Fpdf%2F, sind Steckverbinder zum Laden von Elektrofahrzeugen bekannt.
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.
Aus der WO 2010097659 A1 ist ein Ladekabel für ein Batteriebetriebenes Gerät bekannt, welches abhängig von einem Ladezustand des Geräts in unterschiedlichen Farben leuchtet. Hierzu sind Leuchtmittel in eine transparente Umhüllung des Ladekabels eingearbeitet.
Es stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung und ein Verfahren zur Unterstützung eines Herstellens einer Steckverbindung anzugeben, mit der die Steckverbindung einfach und sicher herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung gelöst, bei der ein Stecker zum Einstecken in eine Steckverbindungs-Komponente, insbesondere eine Steckdose, Buchse oder Kupplung, eingerichtet ist, wodurch eine Steckverbindung herstellbar ist. Die Anordnung ist gekennzeichnet durch ein Detektionsmittel, welches zur Detektion eines ordnungsgemäßen Ansetzens oder Einsteckens des Steckers in die Steckverbindungs-Komponente eingerichtet ist. Weiterhin ist die Anordnung gekennzeichnet durch ein Ausgabemittel, welches zur Ausgabe einer Information an einen Nutzer in Abhängigkeit von der Detektion eingerichtet ist.
Bei dem Verfahren zur Unterstützung der Herstellung der Steckverbindung wird ein Stecker in eine Steckverbindungs-Komponente, insbesondere eine Steckdose, Buchse oder Kupplung eingesteckt, wodurch eine Steckverbindung hergestellt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Detektionsmittel ein ordnungsgemäßes Ansetzen oder Einstecken des Steckers in die Steckverbindungs-Komponente detektiert. Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgabemittel in Abhängigkeit von der Detektion eine Information an einen Nutzer ausgibt.
Dem Einstecken des Steckers geht ein Ansetzen voraus, bei dem der Stecker in eine Position gebracht wird, welche ein Einstecken des Steckers in die Steckverbindungs-Komponente unmittelbar ermöglicht. Nur wenn der Stecker in der richtigen Position angesetzt wird, kann er auch ordnungsgemäß eingesteckt werden. Es wird wahlweise überprüft, ob ein Nutzer einen Stecker bereits falsch ansetzt, sodass der Stecker gar nicht ordnungsgemäß eingesteckt werden kann, oder ob der Nutzer den Stecker falsch eingesteckt hat, wobei der Stecker beispielsweise nicht vollständig in der Steckverbindungs-Komponente eingerastet ist.
Die Anordnung und das Verfahren haben den Vorteil, dass auch bei schlechten Sichtbedingungen ein einfaches Herstellen der Steckverbindung über die Rückmeldung zum ordnungsgemäßen Ansetzen bzw. Einstecken ermöglicht wird. Für den Nutzer ist es dadurch einfach, den Stecker ordnungsgemäß auf der Steckverbindungs-Komponente anzusetzen bzw. in die Steckverbindungs-Komponente einzustecken.
Eine wichtige Anwendung und ein wichtiger Vorteil liegen in der Unterstützung der Herstellung einer Steckverbindung für blinde oder sehbehinderte Nutzer. Dies betrifft beispielsweise das Verbinden von Ladekabeln für Elektrofahrzeuge, findet aber auch bei beliebigen anderen elektrischen oder optischen Steckverbindungen, beispielsweise für Anschlüsse von Computern, Anwendung.
In einer Weiterbildung beinhaltet das Detektionsmittel mindestens einen mechanischen Kontakt, welcher an dem Stecker oder an der Steckverbindungs-Komponente so angeordnet ist, dass er bei dem ordnungsgemäßen Ansetzen oder Einstecken des Steckers betätigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform dieser Weiterbildung ist mindestens einer der mechanischen Kontakte so angeordnet, dass er bei einem Einrasten des Steckers in die Steckverbindungs-Komponente betätigt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Weiterbildung ist mindestens einer der mechanischen Kontakte so angeordnet, dass er bei dem ordnungsgemäßen Ansetzen oder Einstecken des Steckers durch einen Steckkontakt des Steckers oder der Steckverbindungs-Komponente betätigt wird.
In einer anderen Weiterbildung beinhaltet das Detektionsmittel mindestens einen elektrischen Aufnehmer, welcher an dem Stecker oder an der Steckverbindungs-Komponente so angeordnet ist, dass er bei dem ordnungsgemäßen Ansetzen oder Einstecken des Steckers einen Steckstift des Steckers oder der Steckverbindungs-Komponente aufnimmt.
Gemäß einer Ausführungsform dieser Weiterbildung weist mindestens einer der elektrischen Aufnehmer oder mindestens einer der Steckstifte mindestens eine rotationssymmetrische elektrische Unterbrechung auf, welche zwei elektrische Kontaktflächen voneinander isoliert. Weiterhin ist ein elektrischer Kontakt zwischen den zwei elektrischen Kontaktflächen herstellbar, wenn der elektrische Aufnehmer bei dem ordnungsgemäßen Ansetzen oder Einstecken des Steckers den Steckstift des Steckers oder der Steckverbindungs-Komponente aufnimmt. Außerdem ist das Detektionsmittel zur Detektion des ordnungsgemäßen Ansetzens oder Einsteckens des Steckers in die Steckverbindungs-Komponente in Abhängigkeit von dem elektrischen Kontakt eingerichtet.
In einer Weiterbildung umfasst die Anordnung eine optische Markierung, insbesondere einen Strich, ein Balkenmuster oder einen Barcode, welche an dem Stecker oder an der Steckverbindungs-Komponente angebracht ist. Das Detektionsmittel beinhaltet mindestens einen Helligkeitssensor oder eine Kamera, wodurch die optische Markierung detektierbar ist, und wodurch eine Verkantung, Versetzung oder relative Verdrehung des Steckers gegenüber der Steckverbindungs-Komponente ermittelbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Anordnung mindestens einen Sender, insbesondere eine Spule oder einen RFID-Transponder, welcher an dem Stecker oder an der Steckverbindungs-Komponente angebracht und zum Aussenden eines elektromagnetischen Signals eingerichtet ist. Außerdem beinhaltet das Detektionsmittel mindestens einen Empfänger, welcher zu einem Empfang des elektromagnetischen Signals eingerichtet ist. Abschließend beinhaltet die Anordnung eine Recheneinheit, welche zur Berechnung einer Verkantung, Versetzung oder relativen Verdrehung des Steckers gegenüber der Steckverbindungs-Komponente aus dem elektromagnetischen Signal programmiert ist.
In einer Weiterbildung beinhaltet die Anordnung mindestens einen Sender, welcher an dem Stecker oder an der Steckverbindungs-Komponente angebracht und zum Aussenden eines akustischen Signals, insbesondere eines Ultraschallsignals, eingerichtet ist. Weiterhin beinhaltet das Detektionsmittel mindestens einen Empfänger, welcher zu einem Empfang des akustischen Signals eingerichtet ist. Abschließend beinhaltet die Anordnung eine Recheneinheit, welche zur Berechnung einer Verkantung, Versetzung oder relativen Verdrehung des Steckers gegenüber der Steckverbindungs-Komponente aus dem akustischen Signal programmiert ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Detektionsmittel mindestens eine Kamera. Diese ist entweder an dem Stecker angebracht und zur Aufzeichnung eines Bildes der Steckverbindungs-Komponente eingerichtet oder sie ist an der Steckverbindungs-Komponente angebracht und zur Aufzeichnung eines Bildes des Steckers eingerichtet. Die Anordnung umfasst weiterhin eine Recheneinheit, welche zur Durchführung einer Bilderkennung aus dem Bild der Kamera, insbesondere zur Erkennung einer Kontur, und zur Erkennung einer Verkantung, Versetzung oder relativen Verdrehung des Steckers gegenüber der Steckverbindungs-Komponente aus dem Ergebnis der Bilderkennung programmiert ist.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform beinhaltet die Anordnung ein Leuchtmittel, welches an dem Stecker oder in der Nähe der Steckverbindungs-Komponente angeordnet und zur Beleuchtung des Steckers oder der Steckverbindungs-Komponente eingerichtet ist. Das Leuchtmittel bietet den Vorteil, dass auch bei Dunkelheit zuverlässig ein Bild durch die Kamera aufgezeichnet werden kann.
In einer Weiterbildung ist das Ausgabemittel auf dem Stecker, neben der Steckverbindungs-Komponente, an einer Ladesäule, an oder in einem Elektrofahrzeug oder an einem Ladekabel angebracht.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Ausgabemittel eine LED, eine Glühlampe, eine Halogenlampe, ein LCD-Display, ein LED-Display, ein Scheinwerfer eines Elektrofahrzeugs oder ein Blinker eines Elektrofahrzeugs. Alternativ ist das Ausgabemittel ein Lautsprecher oder ein Vibrationsmittel.
In einer Weiterbildung des Verfahrens gibt das Ausgabemittel ein grünes Licht, einen Bestätigungston oder eine Bestätigungstonfolge aus, wenn der Stecker ordnungsgemäß angesetzt oder eingesteckt ist. Alternativ unterbindet das Ausgabemittel eine Zentralverriegelung, solange der Stecker nicht ordnungsgemäß eingesteckt ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Ausgabemittel durch eine visuelle Anzeige, insbesondere eines Pfeils oder eines gerichteten Blinkmusters, eine Richtung ausgibt, in welche der Stecker gedreht werden muss, damit er ordnungsgemäß eingesteckt werden kann.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Elektrofahrzeug, welches mithilfe eines Ladekabels mit einer Ladestation verbunden ist,
2 einen Stecker und eine Steckdose gemäß dem Stand der Technik,
3 ein Ausführungsbeispiel zur Unterstützung einer Herstellung einer Steckverbindung,
4 einen Stecker mit vier mechanischen Kontakten,
5 einen Stecker mit einer Kamera,
6 einen Stecker mit Kamera und Leuchtmittel,
7 einen Aufnehmer für einen Steckstift,
8 einen Aufnehmer für einen Steckstift, mit Unterbrechungen,
9 einen Steckstift mit Unterbrechungen,
10 einen Empfänger und zwei Sender,
11 zwei Empfänger und einen Sender.
1 zeigt ein Elektrofahrzeug 200, welches mithilfe eines Ladekabels 300 mit einer Ladesäule 100 verbunden ist.
Das ordnungsgemäße Einstecken des Steckers eines Ladekabels 300 bei schlechten Sichtbedingungen, Dunkelheit oder eng zueinander geparkten Fahrzeugen kann sich schwierig gestalten. Gleichzeitig müssen höchste Sicherheitsanforderungen erfüllt werden, da über das Ladekabel 300 große Energiemengen übertragen werden.
2 zeigt einen Stecker 1 und eine Steckverbindungs-Komponente 2, hier eine Steckdose, gemäß dem Stand der Technik. Anhand einer Kontur des Steckers 1 und der Steckverbindungs-Komponente 2 muss ein Nutzer eine Orientierung bestimmen, mit der der Stecker 1 in die Steckverbindungs-Komponente 2 eingesteckt werden muss. Dies setzt jedoch voraus, dass die Komponenten ausreichend beleuchtet sind und der Nutzer genügend Platz hat, um die Steckverbindungs-Komponente 2 einzusehen.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Unterstützung einer Herstellung einer Steckverbindung. Hierzu ist beispielsweise ein Stecker 1 mit einem Detektionsmittel 3 ausgerüstet, welches ein ordnungsgemäßes Ansetzen oder Einstecken des Steckers 1 in die Steckverbindungs-Komponente 2 detektiert. Dies wird durch ein Ausgabemittel 4 an einen Nutzer ausgegeben.
Bei dem Ausgabemittel 4 handelt es sich hier wie auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen um eine LED, eine Glühlampe, eine Halogenlampe, ein LCD-Display, ein LED-Display, einen Scheinwerfer eines Elektrofahrzeugs oder einen Blinker eines Elektrofahrzeugs. Das Ausgabemittel 4 kann auch als Lautsprecher ausgeführt sein oder eine Vibration des Steckers 1 erzeugen. Weiterhin kann das Ausgabemittel 4 an dem Stecker 1, an der Steckverbindungs-Komponente 2, sowie an der Ladesäule 100, dem Elektrofahrzeug 200 oder dem Ladekabel 300 aus 1 angebracht sein. Es können auch mehrere der zuvor genannten Varianten für das Ausgabemittel 4 parallel verwendet werden. Beispielsweise kann eine grüne Leuchtanzeige als Ausgabemittel 4 anzeigen, dass der Stecker 1 richtig in die Steckverbindungs-Komponente 2 eingesteckt wurde, während parallel auch die Scheinwerfer oder Blinker des Elektrofahrzeugs aufleuchten. Wenn das Ausgabemittel 4 als Lautsprecher ausgeführt ist, kann es zur Bestätigung des korrekten Ansetzens oder Einsteckens des Steckers 1 einen Bestätigungston oder eine Bestätigungstonfolge ausgeben. Weiterhin bietet es sich an, den Stecker 1 vibrieren zu lassen oder eine Verriegelung einer Zentralverriegelung des Elektrofahrzeugs zu unterbinden, solange der Stecker 1 nicht vollständig und korrekt in die Steckverbindungs-Komponente 2 eingesteckt ist.
Wie in 3 gezeigt, kann das Detektionsmittel 3 anstelle am Stecker 1 auch an der Steckverbindungs-Komponente 2 angeordnet sein. Vergleichbare Mutationsmöglichkeiten gelten auch für die anderen Ausführungsbeispiele.
Für die Realisierung des Detektionsmittel 3 bieten sich unterschiedlichste Technologien an, welche in den folgenden Ausführungsbeispielen erläutert werden.
So zeigt 4 einen Stecker 1, welcher über vier Detektionsmittel 3 in Form von mechanischen Kontakten verfügt. Diese sind geeignet angeordnet, sodass sie bei vollständigem Einstecken des Steckers 1 in die Steckverbindungs-Komponente 2 gemeinsam betätigt werden. In diesem Fall wird ein ordnungsgemäßes Einstecken des Steckers 1 erkannt und über das Ausgabemittel 4 an einen Nutzer ausgegeben. Die mechanischen Kontakte werden genau dann gemeinsam betätigt, wenn ein Gehäuse des Steckers 1 auf die Steckverbindungs-Komponente 2 aufgesetzt und vollständig aufgesteckt ist. Werden hingegen die mechanischen Kontakte nur unvollständig betätigt, so bedeutet dies, dass der Stecker 1 falsch aufgesetzt wurde und sich beispielsweise verkantet hat. In diesem Fall wird eine Fehlermeldung über das Ausgabemittel 4 an den Nutzer ausgegeben, welche ihn vorzugsweise auch mit einem Hinweis zur Fehlerbehebung unterstützt.
Gemäß 4 sind die mechanischen Kontakte Sensoren, die mechanisch bei einem korrekt aufgesteckten Stecker 1 gemeinsam betätigt werden. Hierzu sind die mechanischen Kontakte sowohl an der Anschlagfläche vorne am Stecker 1 als auch an einer zweiten Anschlagfläche des Steckergehäuses vorgesehen. Wie bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann ein korrektes Ansetzen durch das Ausgabemittel 4 optisch, akustisch oder durch Vibration des Steckers 1 an einen Nutzer ausgegeben werden.
Weiterhin bietet es sich an, ein Einrasten des Steckers 1 in die Steckverbindungs-Komponente 2 zu erkennen, indem ein mechanischer Taster beim Einrasten des Steckers 1 betätigt wird. In diesem Fall dient der mechanische Taster als Detektionsmittel 3. Das Detektionsmittel 3 stellt somit eine Sensorik zum Erkennen eines korrekten Ansetzens oder Einsteckens des Steckers 1 bereit, welche unterschiedliche Elemente und Technologien vereinen kann.
Abweichend von dem in 4 gezeigten Fall, lässt sich der mechanische Kontakt auch in Verlängerung eines der Steckstifte des Steckers 1 oder der Steckverbindungs-Komponente 2 anordnen. Bei einem ordnungsgemäßen Einstecken des Steckers 1 wird dieser mechanische Kontakt durch den Steckstift betätigt. Weiterhin kann der Steckstift beweglich gelagert sein, wobei der mechanische Kontakt genau dann betätigt wird, wenn der Steckstift einen bestimmten Mindestweg in die jeweilige Komponente zurückgedrückt wird. Aus dem betätigten mechanischen Kontakt wird daraufhin auf das korrekte Einstecken des Steckers 1 geschlossen.
Das Detektionsmittel 3 kann unmittelbar mit dem Ausgabemittel 4 verschaltet sein. Beispielsweise kann ein betätigter mechanischer Kontakt dazu führen, dass eine elektrische Leitung zu einem Leuchtmittel als Ausgabemittel 4 geschaltet wird, wodurch dieses aufleuchtet. Es ist aber auch möglich, dass eine gesonderte Recheneinheit, welche beispielsweise im Stecker 1, in der Steckverbindungs-Komponente 2, in einem Elektrofahrzeug oder in einer Ladesäule angeordnet ist, Signale des Detektionsmittels 3 auswertet und daraufhin das Ausgabemittel 4 ansteuert.
5 zeigt einen Stecker 1 mit einer Kamera 5, welcher ebenfalls zum Herstellen einer Steckverbindung durch Einstecken in eine Steckverbindungs-Komponente 2 vorgesehen ist. Auch hier ist ein Ausgabemittel 4 vorgesehen. Die Kamera 5 zeichnet ein Bild der Steckverbindungs-Komponente 2 auf, sobald der Stecker 1 vor die Steckverbindungs-Komponente 2 gehalten wird. Alternativ kann die Kamera 5 auch an der Steckverbindungs-Komponente 2 angebracht sein und ein Bild des Steckers 1 aufzeichnen. Eine in 5 nicht näher gezeigte Recheneinheit führt eine Bilderkennung aus dem Bild der Kamera 5 durch, wobei vorzugsweise eine Kontur, beispielsweise der Steckverbindungs-Komponente 2, aus dem Bild extrahiert wird. Anhand der Kontur wird eine Verkantung, Versetzung oder relative Verdrehung des Steckers 1 gegenüber der Steckverbindungs-Komponente 2 berechnet. Ist der Stecker 1 beispielsweise seitlich gegenüber der Steckverbindungs-Komponente 2 versetzt, so erscheint die Kontur der Steckverbindungs-Komponente 2 nur am Rand des Kamerabildes. Anhand charakteristischer Merkmale der Kontur der Steckverbindungs-Komponente 2, beispielsweise, wie in 5 gezeigt, einem geraden Abschnitt auf der Oberseite, lässt sich ferner eine Orientierung der Steckverbindungs-Komponente 2 gegenüber dem Stecker 1 ermitteln, woraus berechnet wird, ob der Stecker 1 relativ zur Steckverbindungs-Komponente 2 verdreht ist. In diesem Fall wird über das Ausgabemittel 4 beispielsweise ein Pfeil oder ein gerichtetes Blinkmuster ausgegeben, wodurch eine Richtung angezeigt wird, in welche ein Nutzer den Stecker 1 drehen muss, damit er ordnungsgemäß eingesteckt werden kann.
Es wird hierbei also nicht nur erfasst, ob der Stecker 1 an die richtige Position zum Einstecken gebracht wurde, sondern bereits beim Ansetzen wird ein Hinweis gegeben, ob der Stecker 1 im richtigen Drehwinkel auf die Steckverbindungs-Komponente 2 angesetzt ist. Anstelle der Kontur der Steckverbindungs-Komponente 2 kann die Bilderkennung beispielsweise auch auf Anordnung und Position von Steckstiften, elektrischen Aufnehmern oder Ähnlichem abstellen.
6 zeigt erneut einen Stecker 1 mit einer Kamera 5, welcher zusätzlich mit zwei Leuchtmitteln 6 und zwei Reflektoren 8 ausgerüstet ist. Die Reflektoren 8 bündeln das Licht der Leuchtmittel 6, sodass die Steckverbindungs-Komponente 2 gezielt angeleuchtet wird. Dies ermöglicht es der Kamera 5, auch bei Dunkelheit ein zuverlässiges Bild der Steckverbindungs-Komponente 2 zu erfassen. Das Licht des Leuchtmittels 6, welches beispielsweise als LED ausgeführt ist, kann beispielsweise im sichtbaren oder im infraroten Bereich liegen. Die Kamera 5 ist in 6 am vorderen Teil des Steckers 1 angeordnet.
Die Ausführungsbeispiele von 5 und 6 können natürlich auch so implementiert werden, dass sich die Kamera (und ggf. das Leuchtmittel) auf der Seite der Steckverbindungs-Komponente 2 befindet und ein Bild des Steckers 1 aufgezeichnet wird.
Gemäß einer weiteren Variante der in 5 und in 6 gezeigten Ausführungsbeispiele ist eine optische Markierung, insbesondere ein Strich, Balkenmuster oder Barcode an dem Stecker 1 oder der Steckverbindungs-Komponente 2 angebracht. Die Kamera 5 oder alternativ ein Helligkeitssensor detektiert die optische Markierung und ermittelt hieraus eine Verkantung, Versetzung oder relative Verdrehung des Steckers 1 gegenüber der Steckverbindungs-Komponente 2. Die optische Markierung hat hierbei den Vorteil, dass die Bilderkennung zur Extraktion einer Kontur vereinfacht wird oder ganz entfallen kann.
7 zeigt eine ganz andere Ausgestaltung des Detektionsmittels. Dieses ist hier als elektrischer Aufnehmer 12 ausgeführt. Wenn ein Stecker 1 ordnungsgemäß in eine Steckverbindungs-Komponente 2 eingesteckt wird, nimmt der elektrische Aufnehmer 12 einen Steckstift 11 des Steckers 1 auf. Aus diesem elektrischen Kontakt kann somit auf ein ordnungsgemäßes Einstecken des Steckers 1 geschlossen werden.
8 zeigt eine Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels, bei der der elektrische Aufnehmer 12 zwei rotationssymmetrische elektrische Unterbrechungen aufweist, wodurch der elektrische Aufnehmer 12 in drei voneinander isolierte elektrische Kontaktflächen zerfällt. Erst wenn der Steckstift 11 des Steckers 1 vollständig in die Steckverbindungs-Komponente 2 eingesteckt wird, wird ein elektrischer Kontakt zwischen allen drei elektrischen Kontaktflächen des elektrischen Aufnehmers 12 hergestellt. So kann demnach ermittelt werden, dass der Stecker 1 tatsächlich vollständig in die Steckverbindungs-Komponente 2 eingesteckt wurde.
9 zeigt ein hierzu alternatives Ausführungsbeispiel. Anstelle des elektrischen Aufnehmers 12 ist hier der Steckstift 11 durch rotationssymmetrische, elektrische Unterbrechungen in drei unterschiedliche elektrische Kontaktflächen aufgeteilt. Auch hier wird der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktflächen des Steckstifts 11 erst dann hergestellt, wenn der Steckstift 11 vollständig in den elektrischen Aufnehmer 12 eingesteckt ist.
Die 7 bis 9 zeigen jeweils nur einen Steckstift 11 und einen elektrischen Aufnehmer 12. In der Praxis können natürlich eine Vielzahl von Steckstiften 11 bzw. elektrischen Aufnehmern 12 für die Steckverbindung vorgesehen sein, welche teilweise oder vollständig gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen ausgeführt sein können. Unabhängig davon ist es aber auch möglich, dass nur einige oder nur ein einziger Steckstift 11 oder elektrischer Aufnehmer 12 gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen ausgeführt ist.
10 zeigt einen Empfänger 31, welcher an einem Stecker 1 angebracht ist sowie zwei Sender 32, welche an einer Steckverbindungs-Komponente 2 angebracht sind. Die Sender 32 sind beispielsweise als Spule oder RFID-Transponder ausgeführt, und zum Aussenden eines elektromagnetischen Signals eingerichtet. Der Empfänger 31 ist Teil des Detektionsmittels und zum Empfang des elektromagnetischen Signals eingerichtet. Eine in 10 nicht näher gezeigte Recheneinheit berechnet eine Verkantung, Versetzung oder relative Verdrehung des Steckers 1 gegenüber der Steckverbindungs-Komponente 2 aus dem elektromagnetischen Signal.
Bei dieser funkbasierten Peilung wird somit sichergestellt, dass der Stecker 1 in der richtigen Position zum Einstecken angesetzt wird. Vergleichbare Technologien existieren im Luftverkehr, wobei dort Landefeuer durch ein Flugzeug erfasst werden, um zu erkennen, ob der Anflug entlang einer erwarteten Anflugtrajektorie erfolgt.
Die Sender 32 können passiv realisiert sein, also ein von dem Empfänger 31 ausgesendetes Funksignal reflektieren, oder aktiv senden. Der Empfänger 31 prüft anhand der von den Sendern 32 empfangenen Signale, ob sich der Stecker 1 an der korrekten Position zum Einstecken befindet. Hierzu wird wahlweise die Phasenverschiebung oder die Signalstärke-Differenz zwischen den beiden Sendern 32 ausgewertet. Für genauere Berechnungen können auch mehr als zwei Sender 32 verwendet werden. Anstelle eines elektromagnetischen Signals kann auch ein akustisches Signal, insbesondere ein Ultraschall-Signal verwendet werden.
11 zeigt ein zu 10 alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem mit lediglich einem Sender 32, jedoch mit mehreren Empfängern 31 gearbeitet wird. Die Ausführungen zu 10 gelten hier analog.
Die beschriebenen Ausführungsformen, Weiterbildungen, Ausführungsbeispiele und Varianten können frei miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010097659 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.mennekes.de/web/binaryid?BINARYID=binary%2Ffile%2F menP1f31e37b%3A123ff7fe87c%3A-76ca%2Fapplication%2Fpdf%2F [0004]
SAE J1772 [0005]
SAE J1772 [0005]
http://en.wikipedia.org/wiki/sae_j1772 [0005]

Claims

Anordnung zur Unterstützung einer Herstellung einer Steckverbindung, – bei der ein Stecker (1) zum Einstecken in eine Steckverbindungs-Komponente (2), insbesondere eine Steckdose, Buchse oder Kupplung, eingerichtet ist, wodurch eine Steckverbindung herstellbar ist, gekennzeichnet durch – ein Detektionsmittel (3), eingerichtet zur Detektion eines ordnungsgemäßen Ansetzens oder Einsteckens des Steckers (1) in die Steckverbindungs-Komponente (2), und – ein Ausgabemittel (4), eingerichtet zur Ausgabe einer Information an einen Nutzer in Abhängigkeit von der Detektion.
Anordnung nach Anspruch 1, – bei der das Detektionsmittel (3) mindestens einen mechanischen Kontakt beinhaltet, welcher an dem Stecker (1) oder an der Steckverbindungs-Komponente (2) so angeordnet ist, dass er bei dem ordnungsgemäßen Ansetzen oder Einstecken des Steckers (1) betätigt wird.
Anordnung nach Anspruch 2, – bei der mindestens einer der mechanischen Kontakte so angeordnet ist, dass er bei einem Einrasten des Steckers (1) in die Steckverbindungs-Komponente (2) betätigt wird.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, – bei der mindestens einer der mechanischen Kontakte so angeordnet ist, dass er bei dem ordnungsgemäßen Ansetzen oder Einstecken des Steckers (1) durch einen Steckstift (11) des Steckers (1) oder der Steckverbindungs-Komponente (2) betätigt wird.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, – bei der das Detektionsmittel (3) mindestens einen elektrischen Aufnehmer (12) beinhaltet, welcher an dem Stecker (1) oder an der Steckverbindungs-Komponente (2) so angeordnet ist, dass er bei dem ordnungsgemäßen Ansetzen oder Einstecken des Steckers (1) einen Steckstift (11) des Steckers (1) oder der Steckverbindungs-Komponente (2) aufnimmt.
Anordnung nach Anspruch 5, – bei der mindestens einer der elektrischen Aufnehmer (12) oder mindestens einer der Steckstifte (11) mindestens eine rotationssymmetrische elektrische Unterbrechung aufweist, welche zwei elektrische Kontaktflächen voneinander isoliert, – bei der ein elektrischer Kontakt zwischen den zwei elektrischen Kontaktflächen herstellbar ist, wenn der elektrische Aufnehmer bei dem ordnungsgemäßen Ansetzen oder Einstecken des Steckers (1) den Steckstift (11) des Steckers (1) oder der Steckverbindungs-Komponente (2) aufnimmt, – und wobei das Detektionsmittel (3) zur Detektion des ordnungsgemäßen Ansetzens oder Einsteckens des Steckers (1) in die Steckverbindungs-Komponente (2) in Abhängigkeit von dem elektrischen Kontakt eingerichtet ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, – mit einer optischen Markierung, insbesondere ein Strich, Balkenmuster oder Barcode, welche an dem Stecker (1) oder an der Steckverbindungs-Komponente (2) angebracht ist, und – bei der das Detektionsmittel (3) mindestens einen Helligkeitssensor oder eine Kamera (5) beinhaltet, wodurch die optische Markierung detektierbar ist, und wodurch eine Verkantung, Versetzung oder relative Verdrehung des Steckers (1) gegenüber der Steckverbindungs-Komponente (2) ermittelbar ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, – mit mindestens einem Sender (32), insbesondere eine Spule oder ein RFID-Transponder, welcher an dem Stecker (1) oder an der Steckverbindungs-Komponente (2) angebracht und zum Aussenden eines elektromagnetischen Signals eingerichtet ist, – bei der das Detektionsmittel (3) mindestens einen Empfänger (31) beinhaltet, welcher zu einem Empfang des elektromagnetischen Signals eingerichtet ist, und – mit einer Recheneinheit, welche zur Berechnung einer Verkantung, Versetzung oder relativen Verdrehung des Steckers (1) gegenüber der Steckverbindungs-Komponente (2) aus dem elektromagnetischen Signal programmiert ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, – mit mindestens einem Sender (32), welcher an dem Stecker (1) oder an der Steckverbindungs-Komponente (2) angebracht und zum Aussenden eines akustischen Signals, insbesondere eines Ultraschall-Signals, eingerichtet ist, – bei der das Detektionsmittel (3) mindestens einen Empfänger (31) beinhaltet, welcher zu einem Empfang des akustischen Signals eingerichtet ist, und – mit einer Recheneinheit, welche zur Berechnung einer Verkantung, Versetzung oder relativen Verdrehung des Steckers (1) gegenüber der Steckverbindungs-Komponente (2) aus dem akustischen Signal programmiert ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, – bei der das Detektionsmittel (3) mindestens eine Kamera (5) beinhaltet, – welche an dem Stecker (1) angebracht und zur Aufzeichnung eines Bildes der Steckverbindungs-Komponente (2) eingerichtet ist, oder – welche an der Steckverbindungs-Komponente (2) angebracht und zur Aufzeichnung eines Bildes des Steckers (1) eingerichtet ist, und – mit einer Recheneinheit, welche zur Durchführung einer Bilderkennung aus dem Bild der Kamera (5), insbesondere zur Erkennung einer Kontur, und zur Berechnung einer Verkantung, Versetzung oder relativen Verdrehung des Steckers (1) gegenüber der Steckverbindungs-Komponente (2) aus dem Ergebnis der Bilderkennung programmiert ist.
Anordnung nach Anspruch 10, – mit einem Leuchtmittel (6), welches an dem Stecker (1) oder in der Nähe der Steckverbindungs-Komponente (2) angeordnet und zur Beleuchtung des Steckers (1) oder der Steckverbindungs-Komponente (2) eingerichtet ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, – bei der das Ausgabemittel (4) auf dem Stecker (1), neben der Steckverbindungs-Komponente (2), an einer Ladesäule (100), an oder in einem Elektrofahrzeug (200) oder an einem Ladekabel (300) angebracht ist.
Anordnung nach einem der vorangegangen Ansprüche, – bei der das Ausgabemittel (4) eine LED, eine Glühlampe, eine Halogenlampe, ein LCD-Display, ein LED-Display, ein Scheinwerfer eines Elektrofahrzeugs (200) oder ein Blinker eines Elektrofahrzeugs (200) ist, – bei der das Ausgabemittel (4) ein Lautsprecher ist, und/oder – bei der das Ausgabemittel (4) ein Vibrationsmittel ist.
Verfahren zur Unterstützung einer Herstellung einer Steckverbindung, – bei der ein Stecker (1) in eine Steckverbindungs-Komponente (2), insbesondere eine Steckdose, Buchse oder Kupplung, eingesteckt wird, wodurch eine Steckverbindung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Detektionsmittel (3) ein ordnungsgemäßes Ansetzen oder Einstecken des Steckers (1) in die Steckverbindungs-Komponente (2) detektiert, und – ein Ausgabemittel (4) in Abhängigkeit von der Detektion eine Information an einen Nutzer ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 14, – bei dem das Ausgabemittel (4) ein grünes Licht, einen Bestätigungston oder eine Bestätigungstonfolge ausgibt, wenn der Stecker (1) ordnungsgemäß aufgesetzt oder eingesteckt ist, – bei dem das Ausgabemittel (4) eine Zentralverriegelung unterbindet, solange der Stecker (1) nicht ordnungsgemäß eingesteckt ist, oder – bei dem das Ausgabemittel (4) durch eine visuelle Anzeige, insbesondere eines Pfeils oder eines gerichteten Blinkmusters, eine Richtung ausgibt, in welche der Stecker (1) gedreht werden muss, damit er ordnungsgemäß eingesteckt werden kann.