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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Mobileinheit und einer elektrischen Energiequelle, insbesondere einer mit Wechselspannung oder Drehstrom versorgten Steckdose, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Neben Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen werden derzeit Fahrzeuge mit elektrischen oder hybriden Antriebsformen (Kombination aus z. B. Brennkraft- und Elektroantrieb) in zunehmendem Maße in den Markt eingeführt. Die Elektrofahrzeuge weisen einen Energiespeicher wie einen Akkumulator (Batterie) auf, der regelmäßig mit elektrischer Energie aufgeladen werden muss. Aufgrund der bisher begrenzten Reichweite der derzeit üblichen Batterien sowie deren Gewicht und Kosten muss das Aufladen weitaus häufiger erfolgen als bei anderen Antriebsarten. Daher kommt dem Komfort eines Aufladevorgangs für den Bediener bei Elektrofahrzeugen eine besondere Bedeutung zu.
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Zur Aufladung wird eine elektrische Verbindung zwischen einer ortsfesten Einrichtung wie z. B. einem häuslichen Steckdosenanschluss z. B. in der Garage oder einer (öffentlichen) Aufladestation und dem aufzuladenden Elektrofahrzeug über ein entsprechende Vorrichtung hergestellt, die neben den jeweiligen Steckern auch ein Leistungselement aufweisen muss, welches den Ladebetrieb durchführt. Nach der internationalen
Norm IEC 62196 sind verschiedene Steckertypen und Lademodi für Elektrofahrzeuge vorgesehen wie z. B. der „Mode 2”, der eine langsame Ladung an Haushaltssteckdosen mit Schutzeinrichtung im Kabel normiert. Bekannte derartige Mode-2-Ladekabel weisen z. B. ein als IC-CPD bezeichnetes Schutzelement (Schutzeinrichtung) mit Bedienelement in der Leitungsführung bzw. ein IC-CPD mit Steckernetzteil ohne Bedien- und Einstellelement auf. Dabei wird unter einem IC-CPD eine ladeleitungsintegrierte Steuer- und Schutzeinrichtungen verstanden, die über einen Stecker mit einer Steckdose und über einen weiteren Stecker mit einem Elektrofahrzeug verbunden und für die Ladebetriebsart 2 von Elektro-Straßenfahrzeugen nach der
Norm IEC 61851-1 eingesetzt werden kann. Die Schutzeinrichtung wird dabei i. Allg. im mittleren Bereich des Ladekabels vorgesehen sein, d. h. sowohl zum fahrzeugseitigen als auch zum steckdosenseitigen Ende des Ladekabels beabstandet. So sind derzeit z. B. Ladekabel der Ladebetriebsart 2 bekannt und erhältlich mit einem Infrastruktur-Steckverbinder an einem Ende, einer sich hieran anschließenden z. B. ca. 30 cm bis 120 cm langen elektrischen Leitung, der Schutzeinrichtung (IC-CPD) und einer weiteren z. B. ca. 400 cm langen elektrischen Leitung, die mit dem fahrzeugseitigen Ladestecker abschließt. Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in der
US 2012/0079105 A1 oder der
WO 2011/127446 A2 beschrieben.
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Die
DE 10 2010 045 131 A1 beschreibt einen Steckverbinder für ein Elektrofahrzeug mit Mitteln zur seriellen Datenübertragung zwischen dem Fahrzeug und der Aufladeeinheit, um auf diese Weise eine Kommunikation zwischen Aufladeeinheit und Fahrzeug z. B. zur Einstellung der Ladespannung und des Ladestromes an der Aufladeeinheit zu bewirken. Der Steckverbinder weist u. a. auch optische Anzeigen auf, über die ein Betriebszustand des Steckverbinders wie z. B. das Vorliegen einer Übertemperatur und bzw. oder ein Betriebszustand des Elektrofahrzeugs wie z. B. die Beendigung des Ladevorgang signalisiert werden können.
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Derartige Konzepte weisen jedoch erhebliche Mängel im Komfort für den Benutzer auf, die gerade im Zusammenhang mit dem derzeit noch hochpreisigen Produkt „Elektrofahrzeug” nachteilig sind. So werden Ladekabel im Allgemeinen so eingesetzt, dass sie im Wesentlichen auf den Boden liegen und hierdurch die in der Leitung angebrachte Schutzeinrichtung mit seinen Bedien- und bzw. oder Anzeigeelementen auf dem Boden Verschmutzung, Bewässerung und bzw. oder Beschädigungen z. B. durch Betreten oder darüber Stolpern ausgesetzt sein kann.
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Ferner wird ein Ladekabel i. Allg. so eingesetzt, dass es zunächst mit seinen beiden Enden in die jeweiligen Anschlüsse des Fahrzeugs und der Steckdose (Infrastruktur) eingesteckt und erst danach zur Übertragung des elektrischen Stromes in Betrieb genommen wird. Hierzu muss dann die Schutzeinrichtung des Ladekabels erneut vom Boden durch den Benutzer aufgenommen oder, falls dieses in der Nähe des fahrzeugseitigen Anschlusses des Ladekabels vorgesehen ist, zumindest erneut in die Hand genommen werden, um über die Bedienelemente der Schutzeinrichtung die Einstellung des Ladestromes etc. vorzunehmen und den Ladevorgang zu starten. Danach muss die Schutzeinrichtung wieder vom Benutzer auf den Boden abgelegt werden. Dies führt zu einem zusätzlichen und unbequemen Aufwand für den Benutzer.
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Auch werden bisher in der Schutzeinrichtung sowohl die Anzeige- und bzw. oder Bedienelemente des Ladekabels als auch deren Leistungskomponenten gemeinsam vorgesehen. Diese Integration aller aktiven Komponenten in einem Gehäuse zusammen mit den Bedienelementen führt zu einer erheblichen Erwärmung des Gerätes, welche die Lebensdauer der Komponenten verringern kann. Auch kann dies zu einer unangenehmen Wahrnehmung durch den Benutzer führen.
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Weiterhin kann die Schutzeinrichtung auch Hinweis- bzw. Warnanzeigen aufweisen. Da jedoch bei einem auf dem Boden liegenden Gerät bzw. einem lose an einer fahrzeug- oder steckdosenseitigen Anschlussvorrichtung hängenden Gerät nicht sichergestellt werden kann, dass dessen Anzeigen dem Benutzer sichtbar zugewandt sind, d. h. von ihm jederzeit optisch sicher erfasst werden können, können derartige Ladekabel zumindest hinsichtlich dieses Aspektes nicht als sicher angesehen werden. Sie können sogar lebensgefährliche Situationen für den Benutzer nicht sicher vermeiden, ist es doch prinzipbedingt möglich, dass eine Hochspannung an durch den Benutzer berührbaren Fahrzeugteilen anliegt. Die Sicht- und Erkennbarkeit der Hinweis- und Warnanzeigen ist somit für den Benutzer von zentraler Bedeutung, zumal hierdurch auch über den Ladebetrieb bzw. einen Fehler informiert werden kann, welche die Aufladung des Elektrofahrzeugs ver- bzw. behindern und somit zu einem unaufgeladenen Elektrofahrzeug nach vermeintlich angeschlossenem Aufladevorgang führen können.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile auszuräumen.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche und Figuren zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Mobileinheit und einer elektrischen Energiequelle, insbesondere einer Steckdose, mit einem Steckverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Mobileinheit und einem Leistungselement, welches mittels einer Verbindungsleitung mit dem Steckverbinder elektrisch leitfähig verbunden ist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Steckverbinder wenigstens ein Bedienelement und wenigstens ein optisches Anzeigeelement aufweist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es für den Benutzer weitaus bequemer und sicherer ist sowie auch zeitsparender, alle für die Nutzung der von ihm hergestellten elektrischen Verbindung erforderlichen Bedienungsschritte und hieraus resultierender optisch anzeigbaren Informationen sowie Warnhinweise etc. direkt am Steckverbinder vornehmen zu können bzw. zu erhalten als an anderen Elementen der Verbindungsanordnung. So kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine elektrische Verbindung zwischen einer elektrischen Energiequelle wie z. B. einer einphasige Wechselspannung oder dreiphasigen Drehstrom führenden heimischen Steckdose und einer elektrisch aufzuladenden Mobileinheit wie einem Elektrofahrzeug hergestellt werden und die hierzu erforderlichen Einstellungen wie z. B. die Wahl der Ladestromstärke, Ladespannungshöhe und bzw. oder Ladezeit direkt am Steckverbinder vorgenommen werden, unmittelbar nachdem der Benutzer diesen in den entsprechenden Anschluss des Elektrofahrzeugs eingeführt hat. Hierdurch werden zusätzlich Handgriffe eingespart, die nötig wären, nach Herstellen dieser elektrischen Verbindung ein separates Bedienelement z. B. vom Boden aufzunehmen und diese Einstellungen dort vorzunehmen. Gerade weil ein Bücken und Aufstehen hierzu für den Benutzer eingespart wird, erhöht die erfindungsgemäße Vorrichtung den Komfort für den Benutzer deutlich, insbesondere weil Elektrofahrzeuge bisher üblicherweise vergleichsweise häufig aufgeladen werden müssen, i. Allg. mehrmals täglich.
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Auch können die Bedien- und Anzeigeelemente so vom Boden ferngehalten werden, wo sie Schmutz, Nässe und Beschädigungen z. B. durch Betreten eher ausgesetzt sind als am Steckverbinder, der sich im eingesteckten Zustand deutlich über dem Boden befindet. Ebenso werden durch die Separierung der Bedien- und Anzeigeelemente von den Komponenten des Leistungselements auch elektrische Wärmequellen voneinander räumlich getrennt, wodurch die Erwärmung der jeweiligen Komponenten Steckverbinder und Leistungselement jeweils reduziert wird.
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Vorteilhaft ist weiterhin, dass ein eingesteckter Steckverbinder stets eine definierte Position und Orientierung aufweist. Auf diese Weise können die optischen Anzeigeelemente inklusive optischer Warnanzeigen so vorgesehen werden, dass diese im eingesteckten Zustand stets für den Benutzer optisch sicher und optimal wahrnehmbar sind. Dies kann bei lose und beliebig am Boden liegenden bzw. vom Steckverbinder herabhängenden und baumelnden Anzeigeelementen nicht sichergestellt werden. Ferner können zusätzlich Aufkleber, Schilder und dergleichen, d. h. permanent vorhandenen und unveränderbare Informationsträger, in der unmittelbaren Nähe der Bedien- und Anzeigeelemente am Steckverbinder vorgesehen werden, so dass diese in Kombination mit der Betätigung der Bedienelemente und dem Betrachten der optischen Anzeigeelemente vom Benutzer besser an dieser Stelle wahrgenommen werden als an anderen Stellen des Steckverbinders bzw. anderen Komponenten der elektrischen Verbindung.
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Vorzugsweise tätigt das wenigstens eine optische Anzeigeelement im Ansprechen auf eine Bedienung des wenigstens einen Bedienelements eine Anzeige. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Bedienung des Steckverbinders auch direkt am Steckverbinder durch den Benutzer optisch verfolgt werden kann, d. h. seine Eingaben eine direkte Ausgaben am Steckverbinder bewirken, über die die Bedienungsschritte optisch verfolgt werden können. So kann z. B. mittels eines Bedienelements die Anwahl einer Funktion oder Einstellung getätigt werden und diese Eingabe durch z. B. das Erleuchten eines entsprechenden Anzeigeelements auf dem Steckverbinder angezeigt werden. Wird dieses Bedienelement erneut betätigt, kann diese Funktion oder Einstellung wieder abgewählt oder deaktiviert werden und das Anzeigeelement wird nicht mehr erleuchtet. Auch können z. B. zwei Bedienelemente verwendet werden, um einen Wert wie z. B. die Ladezeit, Ladestromstärke oder Ladespannung eines Aufladevorgangs eines elektrischen Fahrzeugs zu verändern bzw. auszuwählen und diese Werteerhöhung bzw. -verringerung kann mittels mehrerer optischer Anzeigeelemente durch den Benutzer verfolgt werden, z. B. indem je nach aktuellem Wert weitere optische Anzeigeelemente einer logisch aneinander gereihten Anzeigeelementfolge zusätzlich aktiviert bzw. deaktiviert werden oder verschiedenen Anzeigeelement einander ausschließend aktiviert und deaktiviert werden. Auch kann ein Zahlenwert digital auf einer optischen Anzeige gemäß der Bedienung verändert werden oder auch analog auf einer entsprechenden Anzeige. Ferner kann ein optisches Anzeigeelement direkt in das Bedienelement integriert sein, um z. B. durch Aktivierung und Deaktivierung das Ein-/Ausschalten der Funktion des Bedienelementes anzuzeigen. Ebenso kann ein graphikfähiges Display als optisches Anzeigeelement verwendet werden. Insgesamt besteht vorteilhafterweise ein großer Spielraum bei der Gestaltung des Steckverbinders und dessen optischer Anzeigeelemente zwischen einfachen Leuchtdioden bei einfacheren und günstigeren Produkten und z. B. graphischen Displays bei aufwendigeren und teureren Produkten.
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Vorzugsweise tätigt das wenigstens eine optische Anzeigeelement im Ansprechen auf einen erfassten Zustand des Steckverbinders und bzw. oder des Leistungselementes und bzw. oder eines weiteren Elementes der Vorrichtung eine Anzeige. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise ein z. B. Warnsignal direkt am Steckverbinder ausgegeben werden, z. B. falls von einer übergeordneten Steuerungseinheit eine unzulässige Erwärmung, ein unzulässig hoher Ladestrom bzw. eine unzulässig hohe Ladespannung erkannt wird. Auch kann durch ein Warnsignal angezeigt werden, dass noch keine vollständige elektrische Verbindung zwischen aufzuladendem Objekt und elektrischer Energiequelle hergestellt ist und daher der Aufladevorgang noch nicht aktiviert werden kann. Ferner kann über die optische Anzeige z. B. eine Information ausgegeben werden, die z. B. einen Zustand oder Parameter der elektrischen Energiequelle oder des aufzuladendem Objektes darstellt. Soll z. B. ein Elektrofahrzeug aufgeladen werden, kann von einer übergeordneten Steuerungseinheit dem Benutzer über den Steckverbinder eine Information angezeigt werden, wie hoch der Bedarf des Elektrofahrzeugs nach elektrischer Energie ist und welche Parameter für den Aufladevorgang einzustellen sind bzw. vorgeschlagen werden. Z. B. kann auf einer optischen Anzeige ein Wert angezeigt bzw. auf einer Skala ausgeleuchtet werden, der angefordert oder vorgeschlagen wird. Auch kann ein solcher Wert blinkend dargestellt werden, um ihn als noch nicht ausgewählt zu kennzeichnen, und bei Bestätigung bzw. Auswahl des Wertes dieser durchgehend angezeigt bzw. ausgeleuchtet werden, um ihn als gültige Auswahl zu kennzeichnen.
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Vorzugsweise weist der Steckverbinder wenigstens ein Beleuchtungselement auf, welches vorzugsweise in Richtung der einzugehenden elektrischen Verbindung hin angeordnet ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Bereich vor dem Steckverbinder mittels des Beleuchtungselementes, welches vorzugsweise eine LED-Leuchte (Leuchtdiode), besonders bevorzugt eine Mehrzahl von LED-Leuchten ist, z. B. durch Aktivierung mittels eines Bedienelementes des Steckverbinders selbst ausgeleuchtet werden kann, d. h. eine „Suchbeleuchtungs”- oder „Taschenlampen”-Funktion realisiert werden kann. Dies erleichtert, gerade im Dunkeln bzw. bei schlechter Beleuchtung, das Einführen des Steckverbinders in die korrespondiere Aufnahme der einzugehenden elektrischen Verbindung. Vorzugsweise sind die mehreren LED-Leuchten dabei im Wesentlichen ringförmig am Rande der Stirnseite des Steckverbinders angeordnet, um den vor dem Steckverbinder liegenden Bereich möglichst großflächig auszuleuchten. Vorzugsweise werden weiße Leuchtdioden verwendet.
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Vorzugsweise weist der Steckverbinder einen Anschluss zur Signalübertragung mit der Mobileinheit auf. Vorteilhaft ist hierbei, dass über einen derartigen Anschluss eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem aufzuladenden Objekt hergestellt werden kann, um Informationen auszutauschen. Dabei kann eine derartige Kommunikation auch drahtlos erfolgen; in diesem Fall ist unter dem Anschluss eine Sende-/Empfangseinheit für eine drahtlose Kommunikation zu verstehen. Zu diesen Informationen können z. B. Parameter des aufzuladenden Energiespeichers gehören, Parameter für den Aufladevorgang oder auch eine Anforderung nach einer bestimmten Menge von elektrischer Energie.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Kommunikationsstrecke auf, die eine erste Steuerungseinheit des Leistungselements mit einer zweiten Steuerungseinheit des Steckverbinders zur Signalübertragung miteinander verbindet. Vorteilhafterweise ist über diese Kommunikationsstrecke, z. B. eine drahtlose Signalübertragung, bzw. Steuerungsleitung eine Kommunikation zwischen dem Leistungselement, insbesondere dessen Steuerungseinheit, die vorzugweise ein Mikrocontroller ist, und dem Steckverbinder, insbesondere dessen Steuerungseinheit, die vorzugsweise ebenfalls ein Mikrocontroller ist, möglich. Hierdurch können Bedienhandlungen des Benutzers am Steckverbinder über die Bedienelemente und die zweite Steuerungseinheit erfasst und als entsprechende Signale an die erste Steuerungseinheit des Leistungselements übertragen werden. Diese können dort verarbeitet und als Anweisungen wieder zurück an die zweite Steuerungseinheit übertragen werden, damit dieses entsprechende Anzeigen über seine optischen Anzeigeelemente tätigt, wie z. B. die Anzeige einer gewünschten Ladestromstärke. Auch können von der ersten Steuerungseinheit zusätzlich oder alternativ Handlungen in Reaktion auf die Bedienhandlungen ausgeführt werden, z. B. die Einstellung einer gewünschten Ladestromstärke. Ferner können z. B. bei Erkennen einer unzulässigen Erwärmung z. B. einer Komponente des Leistungselementes entsprechende Warnanzeigen am Steckverbinder über die Kommunikation der beiden Steuerungseinheiten veranlasst werden.
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Vorzugsweise überträgt die zweite Steuerungseinheit ein periodisches Signal über die Kommunikationsstrecke an die erste Steuerungseinheit. Ein derartiges periodisches Signal kann dazu verwendet werden, dass der Steckverbinder dem Leistungselement ununterbrochen signalisieren kann, dass er funktionsfähig ist; bleibt das Signal über einen vorbestimmten Zeitraum aus, kann andersherum auf eine Fehlfunktion des Steckverbinders und damit möglicherweise auch auf eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung zu dem aufzuladenden Objekt geschlossen werden, so dass dann das Leistungselement die elektrische Energieführung aus Sicherheitsgründen unterbricht und ggfs. eine Warnmeldung hierüber ausgibt. Ein solches Signal kann auch als „zyklisches Lebenszeichen” des Steckverbinders an das Leistungselement gesehen werden.
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Vorzugsweise ist der Steckverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Mobileinheit ausgebildet, eine derartige Verbindung mit einem Elektrofahrzeug als Mobileinheit herzustellen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrischen Aufladung von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, vorzugsweise als Mode-2-Ladekabel.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen infrastrukturseitigen Steckverbinder auf, welcher einteilig mit dem Leistungselement ausgebildet ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass auf diese Weise ein kombiniertes Gerät vorgesehen werden kann, welches z. B. zur Wandmontage in eine Steckdose eingesteckt werden kann. Hierdurch kann das Leistungselement mit Abstand zum Boden angeordnet werden, so dass es nicht mehr Nässe, Schmutz und Beschädigung durch z. B. Betreten ausgesetzt ist. Damit kann auch die Schutzklasse der Systemkomponenten des Leistungselementes verringert werden, was Aufwand und Kosten einspart. Gleichzeitig kann das Gehäuse des Leistungselements dünnwandiger vorgesehen werden, was neben einer Kostenreduzierung auch zu einer Gewichtsersparnis führt. Insgesamt verringern sich bei einem Mode-2-Ladekabel die Anforderungen für ein Leistungselement gegenüber der üblicherweise eingesetzten Schutzeinrichtung. Auch kann der PE-Leiter (Schutzleiter) ununterbrochen vom Leistungselement bis zum infrastrukturseitigen Steckverbinder durchgeführt werden, wodurch die Sicherheit der Vorrichtung verbessert wird und die Fehlererkennungsmöglichkeiten der Infrastruktur gesteigert werden.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung wenigstens ein Überwachungselement zur Überwachung der elektrischen Verbindung auf. Vorteilhafterweise werden z. B. Schütze, Temperatursensoren und bzw. oder Sensoren zur Fehlerstromerkennung verwendet, um Fehlfunktionen und Überlastungen der einzelnen Komponenten der Vorrichtung rechtzeitig erkennen zu können und diese abzuschalten und bzw. oder Warnhinweise ausgeben zu können. Dies können neben der Aktivierung optischer Warnhinweise am Steckverbinder und bzw. oder am Leistungselement auch akustische Warnhinweise sein. Diese Überwachungselemente sind wenigstens im Leistungselement vorgesehen. Vorzugsweise sind diese Überwachungselemente redundant sowohl im Leistungselement als auch im Steckverbinder vorgesehen.
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Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, die Bedien- und Anzeigeelemente eines Mode-2-Ladekabels im Fahrzeugstecker vorzusehen und hierdurch einen Komfortzuwachs für den Benutzer zu erreichen durch diese „griffgünstige” Integration dieser Elemente in den durch den Benutzer unabdingbar „in die Hand zu nehmenden” fahrzeugseitigen Ladestecker.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung;
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2 eine detaillierte schematische Darstellung der Vorrichtung der 1;
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3 eine seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Steckverbinders;
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4 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Steckverbinder; und
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5 eine Frontalansicht eines erfindungsgemäßen Steckverbinders.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung X zur Herstellung einer elektrischen Verbindung. Diese weist ein Leistungselement C auf, welches zur Verbindung mit einem Infrastruktur-Anschluss A wie einer heimischen Steckdose (siehe 2) mit einem infrastrukturseitigen Steckverbinder B vorgesehen ist, der einteilig mit dem Leistungselement C ausgebildet ist. Ferner weist die Vorrichtung X einen fahrzeugseitigen Steckverbinder E auf, der mittels einer Verbindungsleitung D mit dem Leistungselement C verbunden ist und der zur Verbindung mit einem Fahrzeuganschluss F (siehe 2) als aufzuladendes Objekt vorgesehen ist.
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2 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung der Vorrichtung X der 1. Der Infrastruktur-Anschluss A weist Anschlüsse für einen stromführenden Leiter L, einen Neutralleiter N und einen Schutzleiter PE auf, die mit entsprechenden Kontakten des infrastrukturseitigen Steckverbinders B leitend verbindbar sind. Der infrastrukturseitige Steckverbinder B führt diese Leiter L, N und PE ununterbrochen über das Leistungselement C und über die Verbindungsleitung D an entsprechende Kontakte des fahrzeugseitigen Steckverbinders E weiter, denen korrespondierende Anschlüsse des Fahrzeuganschlusses F gegenüberstehen. Ferner weist der infrastrukturseitige Steckverbinder B einen Temperatursensor B1 zur Erkennung einer unzulässigen Erwärmung auf.
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Das Leistungselement C weist verschiedene Mess- und Schutzelemente auf, die der Steuerung und Überwachung der elektrischen Aufladung dienen, wie z. B. Fehlerstromabschaltung (FI-Schaltung) oder Spannungsüberwachung, Kurzschlussüberwachung, Schätzkleber, Relaiskleber etc.. Diese Funktionen werden durch eine erste Steuerungseinheit C1 durchgeführt, die als Mikrocontroller C1 vorgesehen ist. Die erste Steuerungseinheit C1 steuert z. B. verschiedene Trenn-/Schalteinrichtungen wie Relais C2 oder Schütze C2 der Leiter L, N und PE, ein Messelemente C3 zur Fehlerstromerkennung, einen Temperatursensor C4 sowie ein Messelement C6 der Ausgangsspannung. Auch wird eine elektronische Schutzleiterüberwachung durchgeführt, die bei einem Fehlerstrom von z. B. 15 mA bis 30 mA eine Trennung der Leiter L, N und PE veranlasst.
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Das Leistungselement C weist ferner eine Spannungserzeugung C5 zur Versorgung der ersten Steuerungseinheit C1 sowie der zweiten Steuerungseinheit E1 über eine entsprechende elektrische Versorgungsleitung D1 mit niedriger Spannung auf. Auch sind die erste Steuerungseinheit C1 und die zweite Steuerungseinheit E1 über eine Steuerungsleitung D2 miteinander verbunden, um Steuerungssignale bidirektional austauschen zu können inklusive eines periodischen Signals durch die zweite Steuerungseinheit E1 an die erste Steuerungseinheit C1 zur Signalisierung ihrer Funktionsfähigkeit. Beide Steuerungseinheiten C1, E1 weisen entsprechende Schaltungen für diese Kommunikation auf. Dabei sind die elektrische Versorgungsleitung D1 und die Steuerungsleitung D2 Bestandteile der Verbindungsleitung D.
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Das Leistungselement C weist weiterhin wenigstens einen Kippschalter als Bedienelement C7 auf, über den das Leistungselement C und damit die gesamte Vorrichtung X ein- und ausgeschaltet werden können. Dieser Kippschalter ist mit einer Beleuchtung als optisches Anzeigeelement C7 versehen, die bei eingeschalteter Vorrichtung X den Kippschalter von innen erleuchtet und so diese Funktionsanwahl kennzeichnet.
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Der fahrzeugseitige Steckverbinder E weist neben den bereits beschriebenen Elementen einen Anschluss OP für Steuerungssignale auf, über die eine Kommunikation mit dem aufzuladenden Objekt wie z. B. einem Elektrofahrzeug hergestellt werden kann, um z. B. eine Information über den Bedarf nach elektrischer Aufladung zu erhalten. Diese Kommunikation kann z. B. mittels eines pulsweitenmodulierten Signals (PWM-Signal) erfolgen. Auch kann ein Proximity-Pilot-Kontakt PP unter den Anschlüssen des Steckverbinders E vorgesehen sein. Ferner weist der Steckverbinder E eine Anordnung von Bedien- und optischen Anzeigeelementen E2 auf, die so auf dem Steckverbinder E angeordnet sind, dass sie durch einen Benutzer gut von diesem gesehen und bedient werden können. Wie in der seitlichen Ansicht eines Steckverbinders E der 3 gezeigt, sind diese Elemente E2 so auf der oberen Seite des Steckverbinders E vorgesehen, dass sie sich zwischen einem Griffbereich E3 und den Verbindungselementen E4 befinden und hierdurch auch beim Einstecken des Steckverbinders E in einen Fahrzeuganschluss F vom Benutzer gesehen und bedient werden können, d. h. nicht durch z. B. die Hand des Benutzers verdeckt werden. Somit kann der Benutzer die Bedienelemente E2 direkt nach dem Einstecken benutzen, z. B. ohne seinen Handgriff vom Steckverbinder E lösen zu müssen, und auch die hieraus resultierenden optischen Anzeigen sofort wahrnehmen.
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Wie in der Draufsicht auf des Steckverbinder E der 4 gezeigt, können die Elemente E2 eine Warnanzeige E21 umfassen, die z. B. optisch anzeigt, falls keine Verbindung zwischen der Vorrichtung X und dem aufzuladenden Elektrofahrzeug hergestellt ist und damit noch kein Aufladevorgang begonnen werden kann. Ferner können die Elemente E2 Bedienelemente E23 in Form von zwei Tastern (Softtasten) umfassen, die einen Wert wie z. B. die Ladestromstärke um einen vorbestimmten Faktor oder Wert erhöhen oder verringern. Diese Wahl kann z. B. mittels verschiedener Auswahlanzeigen, die ein optisches Anzeigeelement E22 bilden, dargestellt werden, z. B. indem alternative Werte, die mittels der Taster E23 angewählt werden können, ausgeleuchtet werden. Diese Anzeigeelemente E22 können z. B. die Anwahl einer Ladestromstärke von 6 A, 8 A oder 10 A anzeigen. Dabei wird die Auswertung und Steuerung dieser Bedienelemente E23, Warnanzeigen E21 und optischer Anzeigeelemente E22 durch die zweite Steuerungseinheit E1 durchgeführt, die hierzu z. B. Anweisungen von der ersten Steuerungseinheit C1 erhält wie z. B. zur Aktivierung des Warnhinweises auf eine noch nicht bestehende elektrische Verbindung oder die ihrerseits Anweisungen an die erste Steuerungseinheit C1 ausgibt, um z. B. die angewählte Ladestromstärke zu realisieren, die direkt durch die zweite Steuerungseinheit E2 am Steckverbinder E angezeigt wird.
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5 zeigt eine Frontalansicht des Steckverbinders E. Dieser weist eine Mehrzahl von vorzugsweise ringförmig am Außenrand der Stirnfläche, d. h. Kontaktfläche zum Fahrzeuganschluss vorgesehenen Beleuchtungselementen E5 wie z. B. LED-Leuchten auf. Diese können über ein Bedienelement des Steckverbinders E aktiviert und deaktiviert werden und dienen als Suchbeleuchtung beim Herstellen der Steckverbindung zum Elektrofahrzeug.
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Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsbeispiele anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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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 Patentliteratur
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- US 2012/0079105 A1 [0003]
- WO 2011/127446 A2 [0003]
- DE 102010045131 A1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm IEC 62196 [0003]
- Norm IEC 61851-1 [0003]
