DE102012005255A1

DE102012005255A1 - Ladestation zur elektrischen Aufladung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012005255A1
Application number: DE201210005255
Authority: DE
Inventors: Torsten Stichowski; Benny Bruhnke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladestation (1) zur elektrischen Aufladung eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, mit wenigstens einem fahrzeugexternen Teil (2) eines Lade-Steckverbinders (2, 3), wobei der fahrzeugexterne Teil (2) des Lade-Steckverbinders (2, 3) durch eine verstellbare Abdeckung (4) abgedeckt wird oder abdeckbar ist. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Abdeckung (4) innenseitig von einer eine Zugangsöffnung (6) aufweisenden Gehäusewandung (5) der Ladestation (1) anzuordnen. Auf diese Weise kann die Ladestation (1) gegen Vandalismus und Beschädigung besser geschützt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestation zur elektrischen Aufladung eines Fahrzeugs, insbesondere Elektro-, Hybridfahrzeugs oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Mit alternativen Antrieben antreibbare Fahrzeuge stellen einen wichtigen Eckpfeiler in der Zukunft der Automobiltechnik dar. Insbesondere E-Fahrzeuge (Elektrofahrzeuge) oder auch Hybridfahrzeuge (Kombination von Elektroantrieb mit einem herkömmlichen Motor, beispielsweise Verbrennungs- oder Dieselmotor) werden mit hohen AC-(Wechselstrom) und DC-(Gleichstrom)Leistungen geladen werden müssen, damit der Ladevorgang schnell erfolgen kann und vom Kunden akzeptiert wird.
Für das Aufladen von derartigen Fahrzeugen wird eine entsprechende Infrastruktur benötigt und es werden daher immer mehr öffentliche oder halböffentliche Ladestationen vorzufinden sein.
Die dabei zum Einsatz kommenden Ladestecker müssen dabei im Wesentlichen bekannten Normen wie beispielsweise JEVS G105-1993 (DC-Ladung), SAE J1772 bzw. IEC 621196-2 Typ 1 (AC 1-phasig), IEC 62196-2 Typ 2 und 3 (AC 3-phasig) entsprechen.
Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem aufzuladenden Fahrzeug und der Ladestation zwecks gewünschter Aufladung, ist es erforderlich, dass der Nutzer einen fahrzeugseitigen Teil eines Lade-Steckverbinders in einen fahrzeugexternen Teil des Lade-Steckverbinders steckt.
Der fahrzeugexterne Teil des Lade-Steckverbinders ist zumeist Bestandteil einer Ladestation, wobei Ladestationen (ähnlich wie konventionelle Tankstellen) an für jedermann gut zugänglichen Orten vorzusehen sind.
Auf Grund der vorzusehenden, guten Zugänglichkeit sind derartige Ladestationen mitunter auch bevorzugte Objekte für Vandalismus.
Um diesem Problem entgegenzuwirken, schlägt die die Merkmale des Oberbegriffs bildende US 7,952,325 B2 eine Ladestation mit einer schwenkbaren Klappe zur Abdeckung eines fahrzeugexternen Teils eines Lade-Steckverbinders vor. Zusätzlich sind Verriegelungselemente vorgesehen, welche die Klappe ohne eine dafür erforderliche Stromzufuhr in einer geschlossenen Position oder in einer Ladeposition halten können.
Diese Lösung stellt zwar einen gewissen Schutz gegen Vandalismus dar, jedoch besteht hier der Nachteil, dass die Klappe gut zugänglich ist und somit insbesondere bei leicht geöffneter Ladeposition der Klappe diese gute Angriffspunkte für Vandalismuszwecke bietet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, hier eine Verbesserung herbeizuführen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung geht daher aus von einer Ladestation zur elektrischen Aufladung eines. Elektro- oder Hybridfahrzeugs, mit wenigstens einem fahrzeugexternen Teil eines Lade-Steckverbinders, wobei der fahrzeugexterne Teil des Lade-Steckverbinders durch eine verstellbare Abdeckung abgedeckt wird oder abdeckbar ist.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Abdeckung innenseitig von einer eine Zugangsöffnung aufweisenden Gehäusewandung der Ladestation angeordnet ist.
Die Abdeckung ist also nicht Teil der Gehäusewandung wie im Stand der Technik, sondern hinter dieser schwer oder kaum zugänglich positioniert. Die Gefahr einer Beschädigung durch Vandalismus ist daher stark vermindert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abdeckung verschieblich in der Ladestation gehalten ist.
Auf diese Weise ist eine besonders einfache, platzsparende und robuste Mechanik möglich.
Vorzugsweise kann die Abdeckung dabei in seitlichen Führungsschienen gehalten und über einen geeigneten Antrieb (beispielsweise Elektromotor) in die gewünschte Position verschoben werden.
Anstatt einer Verschieblichkeit sind jedoch auch andersartige Mechaniken denkbar. Beispielsweise ist auch ein Verschwenken oder ein Verdrehen möglich. Um eine Dichtwirkung zwischen Gehäusewandung und der Abdeckung zu verbessern, ist vorzugsweise wenigstens ein Dichtmittel zwischen Gehäusewandung und der Abdeckung vorgesehen. Dieses kann beispielsweise in Form eines umlaufenden O-Rings oder in Form eines Gummi-Hohlprofils erfolgen. Auch eine im Querschnitt labyrinthartige Dichtung ist denkbar.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens weist die Abdeckung eine Öffnung auf, welche in eine mit der Zugangsöffnung der Gehäusewandung und mit dem fahrzeugexternen Teil des Lade-Steckverbinders überlappende Position bringbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass die Abdeckung zur Freigabe des fahrzeugexternen Teils vom Lade-Steckverbinder einen vergleichsweise kürzeren Weg verfahren werden muss und die Abdeckung dennoch zu allen Seiten der Zugangsöffnung einen ausreichenden ”Sicherheitsabstand” aufweisen kann.
Wenn sich die Öffnung der Gehäusewandung in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung in Richtung der Abdeckung konisch verkleinert, so wird ein Einführen des fahrzeugseitigen Lade-Steckverbinders in Richtung des fahrzeugexternen Teils des Lade-Steckverbinders erleichtert.
Gemäß einer weiteren, zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist die Abdeckung zum teilweisen Zusammenwirken mit dem fahrzeugseitigen Teil des Lade-Steckverbinders ausgebildet.
Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die beiden Teile des Lade-Steckverbinders zusammengesteckt sind und ein mutmaßliches Herausziehen des fahrzeugseitigen Teils des Lade-Steckverbinders aus der Ladestation verhindert werden soll.
Beispielsweise kann durch Schließung eines elektrischen Kontaktes im Falle einer korrekten Steckverbindung veranlasst werden, dass ein bewegliches Teil des fahrzeugseitigen Lade-Steckverbinders in eine entsprechende Nut oder Aussparung der Abdeckung hineinfährt und diese. Verriegelung nur auf Wunsch einer Bedienperson (beispielsweise bei Abbruch oder Beendigung des Ladevorgangs) aufgehoben werden kann.
Außer durch Formschluss ist allerdings auch denkbar, dass eine solche Sicherung des fahrzeugseitigen Teils vom Lade-Steckverbinder auch durch Kraftschluss erfolgen kann.
Es hat sich gezeigt, dass es zur Einfachheit, Kompaktheit und Robustheit beiträgt, wenn die Abdeckung im Wesentlichen plattenartig ausgebildet ist und wenigstens zwei Öffnungen aufweist, wobei wenigstens ein stiftartiges Verriegelungselement vorhanden ist, welches quer zur Flächenerstreckung der Abdeckung in die Öffnungen hineinfahrbar ist.
Jede der Öffnungen stellt dabei eine mögliche Position (geöffnet bzw. geschlossen) der Abdeckung dar. Durch das Hineinfahren der Verriegelungselemente kann auf einfache Weise eine Justierung der Abdeckung in der jeweils gewünschten Position erreicht werden.
Zweckmäßig ist es hierbei, wenn das stiftartige Verriegelungselement und die Öffnungen konisch verlaufende, zusammenwirkende Flächen aufweisen, wobei sich die Öffnungen in Einführrichtung des Verriegelungselementes verkleinern. Hierdurch kann in gewissem Maße eine Selbstjustierung von Öffnung und Verriegelungselement erfolgen, was zur Erhöhung der Zuverlässigkeit beiträgt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche; vergleichbare oder funktional gleiche Bauteile.
Es zeigen, jeweils schematisch
1 den Teilschnitt des Gehäuses einer Ladestation im Bereich des Lade-Steckverbinders,
2 eine vereinfachte Darstellung gemäß Ansicht II aus 1 und
3 eine Schnittansicht gemäß Schnittverlauf III aus 2.
In 1 ist eine Ladestation 1 im Schnitt, und zwar im Bereich eines fahrzeugexternen Teils 2 eines Lade-Steckverbinders dargestellt.
Die Ladestation 1 weist ein Gehäuse mit einer Gehäusewandung 5 auf, wobei im Innern des Gehäuses notwendige und zu schützende elektrische bzw. mechanische Komponenten untergebracht sind.
In der Darstellung sind jedoch nur die zum Verständnis der Erfindung hilfreichen Komponenten vereinfacht dargestellt.
So ist der fahrzeugexterne Teil 2 des Lade-Steckverbinders geschützt im Innern des Gehäuses der Ladestation 1, konkret hinter der Gehäusewandung 5 angeordnet.
Möchte nun der Führer eines Fahrzeugs eine Aufladung durchführen, so muss er sich zunächst in geeigneter Weise legitimieren, beispielsweise durch Eingabe eines Pin-Codes oder durch Einschieben einer Legitimationskarte in einen entsprechenden Aufnahmeschlitz (nicht näher dargestellt).
Nach erfolgreicher Legitimation wird ein Antrieb 7 (beispielsweise ein Elektromotor) angesteuert, welcher in Wirkverbindung mit einer innenseitig hinter der Gehäusewandung 5 angeordneten, verstellbaren Abdeckung 4 steht.
Die Abdeckung 4 ist plattenartig ausgebildet, im Grundriss in etwa rechteckförmig ausgebildet und aus Stabilitätsgründen (wie auch die Gehäusewandung 5) vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Sie ist verschieblich in länglichen Führungselementen 11 gehalten, welche an den Längsseiten der Abdeckung 4 angeordnet sind. Die Abdeckung 4 kann jedoch auch andere Formen (bspw. runde Form) aufweisen und aus anderen widerstandsfähigen bzw. harten Werkstoffen gefertigt sein. Auch deren Verstellbarkeit kann durch unterschiedlichste Mechaniken, wie bspw. Dreh- oder Verschwenkbarkeit realisiert sein.
Zum Zwecke einer leichteren Verschieblichkeit in den Führungselementen 11, kann die Abdeckung 4 mit einer nicht näher dargestellten, reibungsmindernden Beschichtung versehen sein.
Ferner ist ersichtlich, dass die Abdeckung 4 eine Öffnung 8 und die Gehäusewandung 5 eine Zugangsöffnung 6 aufweisen.
In der Figur ist bereits eine erfolgreiche Legitimation erfolgt und die Abdeckung 4 wurde durch Ansteuerung des Antriebs 7 in eine solche Position gefahren, bei der ihre Öffnung 8 sowohl mit der Zugangsöffnung 6 als auch mit dem fahrzeugexternen Teil 2 des Lade-Steckverbinders auf eine Höhe steht, derart, dass ein fahrzeugseitiger Teil 3 des Lade-Steckverbinders ungehindert in den fahrzeugexternen Teil 2 des Lade-Steckverbinders eingesteckt werden kann.
Damit die Abdeckung 4 sicher in dieser Position fixiert werden kann, sind stift- oder bolzenartige Verriegelungselemente 10 vorgesehen, welche in entsprechende Öffnungen 9 der Abdeckung 4 eingreifen können.
Es ist erkennbar, dass sowohl die Öffnungen 9 als auch die Verriegelungselemente 10 konische Flächen 90 bzw. 100 aufweisen, die dabei zusammenwirken und mittels derer ein sicheres Einfahren der Verriegelungselemente 10 in die Öffnungen 9 bzw. eine Selbstjustierung derselben ermöglicht wird. Statt konischer Ausbildung der Flächen 90 bzw. 100 sind auch andere Formen denkbar. Diese können bspw. eine einfache kreiszylindrische Form aufweisen.
Gleichermaßen ist auch die Zugangsöffnung 6 mit einer konischen Fläche 60 versehen, die ein Einführen des fahrzeugseitigen Teils 3 des Lade-Steckverbinders in die Zugangsöffnung 6 erleichtern soll.
Zusätzlich ist denkbar, die Abdeckung 4 und den fahrzeugseitigen Teil 3 des Lade Steckverbinders mit Mitteln zu versehen, welche in zusammengestecktem Zustand des Lade-Steckverbinders ein mutwilliges, vom Fahrzeugführer nicht gewünschtes Herausziehen des fahrzeugseitigen Teils 3 des Lade-Steckverbinders verhindern. So können beispielsweise die Abdeckung 4 mit einer nutartigen Ausnehmung 12 und der fahrzeugseitige Teil 3 des Lade-Steckverbinders mit einem elektrisch ansteuerbaren, radial ausfahrbaren Verriegelungselement 30 versehen sein. Auch eine umgekehrte Anordnung ist möglich.
Soll der Ladevorgang auf Wunsch des Fahrzeugführers beendet oder abgebrochen werden, so ist ein entsprechendes, die Verriegelung 12, 30 lösendes Signal erzeugbar und der fahrzeugseitige Teil 3 des Lade-Steckverbinders kann aus der Ladestation 1 wieder herausgezogen werden..
In diesem Moment wird automatisch auch ein den Antrieb 7 ansteuerndes Signal erzeugt, woraufhin die Abdeckung 4 wieder nach oben, in eine Position 4' bewegt wird, wodurch der Zugang zum fahrzeugexternen Teil 2 des Lade-Steckverbinders durch die hinter der Zugangsöffnung 6 befindlichen Abdeckung 4 verschlossen ist. Vor dieser Verschiebebewegung wurden allerdings die Verriegelungselemente 10 wieder aus den Öffnungen 9 herausgezogen und nach Erreichen der Position 4' in die unteren Öffnungen 9 wieder eingesteckt. So ist die Abdeckung 4 auch in der oberen, die Zugangsöffnung 6 verschließenden Position sicher gehalten.
In den 1 bis 3 ist ferner eine umlaufende Nut 50 der Gehäusewandung 5 ersichtlich, in der ein Dichtungselement 13 nach Art eines O-Rings eingelegt ist.
Das Dichtungselement 13 ist dabei, wie erkennbar, um die Zugangsöffnung 6 ortsfest in der Gehäusewandung 5 positioniert und dichtet bei verschlossener Zugangsöffnung 6 den Innenraum der Ladestation 1 wirksam gegen die Umwelt ab.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel können jedoch auch mehr oder weniger der Paarungen Öffnung 9/Verriegelungselement 10 vorgesehen werden. Beispielsweise ist denkbar, seitlich oberhalb der Öffnung 8 weitere Öffnungen 9 und entsprechende Verriegelungselemente 10 (nach Art der in der Figur ersichtlichen) anzuordnen.
Dabei ist zu erwähnen, dass die Abdeckung 4 durch die Führungselemente 11'und die Verriegelungselemente 10 so dicht an der Gehäusewandung 5 gehalten wird, dass kein oder nur ein derart kleiner Zwischenraum zwischen diesen Bauteilen verbleibt, so dass eine mutwillige Manipulation der Ladestation verhindert wird. Aus 2 ist ersichtlich, dass vier Öffnungen 9 vorgesehen sind, wobei die Öffnungen 9 seitlich der Zugangsöffnung 6 angeordnet sind. Diese Ausgestaltung führt zu einer stabileren Justierung der Abdeckung 4 und verringert Abdichtprobleme.
Bezugszeichenliste

1: Ladestation
2: fahrzeugexterner Teil des Lade-Steckverbinders
3: fahrzeugseitiger Teil des Lade-Steckverbinders
30: Verriegelungselement
4, 4': verstellbare Abdeckung
5: Gehäusewandung
50: umlaufende Nut
6: Zugangsöffnung
60: konische Fläche
7: Antrieb
8: Öffnung der Abdeckung
9: Öffnungen
90: konische Fläche
10: Verriegelungselemente
100: konische Fläche
11: längliche Führungselemente
12: Ausnehmung
13: Dichtungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

US 7952325 B2 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE J1772 [0004]
IEC 621196-2 Typ 1 (AC 1-phasig) [0004]
IEC 62196-2 Typ 2 und 3 (AC 3-phasig) [0004]

Claims

Ladestation (1) zur elektrischen Aufladung eines Fahrzeugs, insbesondere Elektro-, Hybridfahrzeugs oder dergleichen, mit wenigstens einem fahrzeugexternen Teil (2) eines Lade-Steckverbinders (2, 3), wobei der fahrzeugexterne Teil (2) des Lade-Steckverbinders (2, 3) durch eine verstellbare Abdeckung (4) abgedeckt wird oder abdeckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) innenseitig von einer eine Zugangsöffnung (6) aufweisenden Gehäusewandung (5) der Ladestation (1) angeordnet ist.
Ladestation (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) verschieblich in der Ladestation (1) gehalten ist.
Ladestation (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gehäusewandung (5) und der Abdeckung wenigstens ein Dichtmittel (13) vorgesehen ist.
Ladestation (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) eine Öffnung (8) aufweist, welche in eine mit der Zugangsöffnung (6) der Gehäusewandung (5) und mit dem fahrzeugexternen Teil (2) des Lade-Steckverbinders (2, 3) überlappende Position bringbar ist.
Ladestation (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung (6) der Gehäusewandung (5) in Richtung der Abdeckung (4) konisch verkleinert.
Ladestation (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) zum teilweisen Zusammenwirken (12, 30) mit dem fahrzeugseitigen Teil (3) des Lade-Steckverbinders (2, 3) ausgebildet ist.
Ladestation (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) im wesentlichen plattenartig ausgebildet ist und wenigstens zwei Öffnungen (9) aufweist, wobei wenigstens ein stiftartiges Verriegelungselement (10) vorhanden ist, welches quer zur Flächenerstreckung der Abdeckung (4) in die Öffnungen (9) hineinfahrbar ist.
Ladestation (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das stiftartige Verriegelungselement (10) und die Öffnungen (9) konisch verlaufende, zusammenwirkende Flächen (90, 100) aufweisen, wobei sich die Öffnungen (9) in Einführrichtung des Verriegelungselementes (10) verkleinern.