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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Verbindung elektrisch antreibbarer Fortbewegungsmittel mit einer externen Energieversorgung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen, mittels welcher sichergestellt werden soll, dass elektrisch antreibbare Fortbewegungsmittel ausschließlich mit geeigneten Energieversorgungsanschlüssen zum Zwecke der Aufladung verbunden werden.
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Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung des Personenindividualverkehrs wird ein Laden elektrisch antreibbarer Fortbewegungsmittel vielerorts möglich sein. Um elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmitteln den Markteinstieg zu erleichtern und die Anwenderfreundlichkeit möglichst schnell zu steigern, ist es daher erforderlich, die Fortbewegungsmittel vielerorts und an vielen bereits vorhandenen elektrischen Energieversorgungsanschlüssen laden zu können. Da die beim Laden auftretenden elektrischen Leistungen die Auslegungsgrößen vieler elektrischer Energieversorgungsanschlüsse übersteigt, sind Schäden an ungeeigneten Energieversorgungsanschlüssen und den hinter diesen liegenden Infrastrukturen zu erwarten. Zudem sind Gefahren für Anwender und das elektrische Fortbewegungsmittel möglich, wenn bestimmte Voraussetzungen für den elektrischen Energieversorgungsanschluss nicht gegeben sind. Eine elektrische Sicherung (”Haussicherung”) zur Vermeidung akuter Überbeanspruchung eines Energieversorgungsanschlusses sind für eine solche Absicherung nur bedingt geeignet. Um Gefahren durch die hohen Ladeleistungen zu reduzieren, ist es vorteilhaft, zusätzlich Fehlerstromschutzeinrichtungen und Überstromschutzeinrichtungen vorzusehen und eine Dauerbelastbarkeit des elektrischen Anschlusses sicherzustellen. Bei elektrischen Anschlüssen mit einer Phase sind für einen geeigneten Ladevorgang 16 A bei 230 V Wechselspannung erforderlich. Jedoch sichert eine haushaltsübliche Überstromschutzeinrichtung einen elektrischen Anschluss nicht hinreichend gegenüber Dauerbelastungen ab, wie sie beispielsweise durch ein häufiges Laden eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels an einem solchen Anschluss zu erwarten sind. Beispielsweise können die Kontakteinrichtungen und/oder das Kunststoffgehäuse haushaltsüblicher Schutzkontaktsteckdosen Schaden nehmen und bei Versagen Gefahrenpotential entwickeln. Dennoch sind viele bereits vorhandene elektrische Anschlüsse grundsätzlich geeignet, den beim Laden zu erwartenden Dauerbelastungen standzuhalten. Ob ein gegebener Anschluss diese Eignung aufweist, ist für einen Anwender insbesondere dann nicht ohne weiteres erkennbar, wenn er sein Fahrzeug an einem ihm fremden Anschluss laden möchte.
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EP 2 281 711 A2 offenbart eine Vorrichtung zur Versorgung eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, welche einen Stecker zum Einstecken in ein elektrisches Fahrzeug und eine Energieverarbeitungseinheit aufweist, um die Energie eines Energieversorgungsnetzes an das Fahrzeugbordnetz anzupassen. Jedoch ist ein Betrieb der Vorrichtung an unterschiedlichen Energieversorgungsanschlüssen nicht vorgesehen.
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DE 10 2010 045 686 A1 zeigt eine Kraftfahrzeugladevorrichtung zum Betrieb an unterschiedlichen Energieversorgungsanschlüssen. Hierzu weist die Kraftfahrzeugladevorrichtung zwei unterschiedliche Ladeanschlüsse auf, um einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs über einen der beiden Ladeanschlüsse aufladen zu können. Eine Umschalteinheit ist vorgesehen, um eine der Wahl entsprechende elektrische Verbindung mit einer Netzquelle vorzusehen.
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G 88 14 727.4 und
DE 297 06 324 U1 zeigen Systeme zur elektrischen Ladung von Flurförderfahrzeugen. Beide schlagen spezifische Steckverbinder zur elektrischen Verbindung eines Flurförderfahrzeugs mit einer Batterie und/oder einer Batterie mit einem Ladegerät vor. Es werden Vorschläge für geeignete Kodierungen der Stecker und Buchsen vorgeschlagen, mit welchen eine elektrische Verbindung elektrisch nicht kompatibler Einheiten verhindert werden soll. Eine Verbindung mit Wechselspannungsnetzen ist indes nicht gezeigt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die elektrische Kompatibilität zwischen einem Anschluss zum Versorgen eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels und einem haushaltsüblichen Energieversorgungsanschlusses sicherzustellen und dabei eine dauerhafte Betriebssicherheit zu gewährleisten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steckvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, eine Aufnahmevorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 2, eine Adaptervorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 5 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Entsprechend wird eine Steckvorrichtung zur Weiterleitung elektrischer Energie an ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel oder einen anderen Hochstromverbraucher vorgeschlagen. Unter einer Steckvorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein elektrischer Anschlussstecker verstanden werden, der im Wesentlichen einem Schutzkontaktstecker (”Schuko-Stecker”) entspricht. Dieser kann z. B. eingerichtet sein, einphasigen Wechselstrom oder dreiphasigen Wechselstrom („Drehstrom”) aufzunehmen und an ein mit ihm verbundenes Kabel weiterzuleiten. Am anderen Ende eines im Stecker anschließbaren Kabels kann ein weiterer Stecker angeordnet sein, welcher in ein Bordnetz eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels mündet. Selbstverständlich kann das Kabel auch fest und irreversibel mit dem Bordnetz verbunden sein, so dass kein weiterer (fahrzeugseitiger) Stecker erforderlich ist. Erfindungsgemäß umfasst die Steckvorrichtung zwei erste elektrische Steckkontakte zur Aufnahme elektrischer Energie, welche einem haushaltsüblichen Schutzkontaktstecker entsprechend ausgestaltet sind. Mit anderen Worten sind die Maße und relativen Abstände beider erster elektrischer Steckkontakte mit einer haushaltsüblichen Schutzkontaktsteckdose kompatibel. Weiter umfasst die erfindungsgemäße Steckvorrichtung eine Korpus, welcher die elektrischen ersten Steckkontakte aufnimmt. Der Korpus ist, wie bei Schutzkontaktsteckern üblich, beispielsweise aus einem Kunststoff ausgeführt. Erfindungsgemäß weist die Steckvorrichtung, insbesondere der Korpus, eine positive Kodierung auf, welche eingerichtet ist, eine elektrische Kontaktierung einer haushaltsüblichen Steckdose durch die ersten Steckkontakte zu verhindern. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Steckvorrichtung so ausgestaltet, dass aus einer herkömmlichen haushaltsüblichen Schutzkontaktsteckdose keine elektrische Energie entnommen werden kann. Die Kodierung kann dabei beispielsweise mechanisch erfolgen, so dass der Korpus nicht tief genug in eine Schutzkontaktsteckdose eingesteckt werden kann, um eine elektrische Kontaktierung herzustellen. Mit einfachen Worten ausgedrückt, würde die erfindungsgemäße Steckvorrichtung zwar hinsichtlich der elektrischen Steckkontakte in eine handelsübliche Schutzkontaktsteckdose „passen”, wird jedoch bei der Entnahme und Weiterleitung elektrischer Energie dadurch gehindert, dass die positive Kodierung dieses verhindert.
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Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Aufnahmevorrichtung zur Abgabe elektrischer Energie an ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Die Aufnahmevorrichtung ist insbesondere zur Wandmontage eingerichtet und kann einer haushaltsüblichen Schutzkontaktsteckdose ähnlich sein. Die Aufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dabei eingerichtet, an einen elektrisch geeigneten Energieversorgungsanschluss angeschlossen zu werden. Sie umfasst zwei zweite elektrische Steckkontakte zur Abgabe elektrischer Energie, welche einer haushaltsüblichen Steckdose entsprechend ausgestaltet sind. Mit anderen Worten korrespondieren die zweiten elektrischen Steckkontakte mit einem haushaltsüblichen elektrischen Schutzkontaktstecker. Weiter weist die Aufnahmevorrichtung ein Gehäuse auf, welches zur Aufnahme einer fortbewegungsmittelseitigen Steckvorrichtung eingerichtet ist. Die fortbewegungsmittelseitige Steckvorrichtung kann beispielsweise so ausgestaltet sein, wie es vorstehend in Verbindung mit dem ersten erfindungsgemäßen Aspekt beschrieben worden ist. Erfindungsgemäß weist die Aufnahmevorrichtung, insbesondere ihr Gehäuse, eine gegenüber einer haushaltsüblichen Steckdose negative Kodierung auf. Mit anderen Worten kann ein herkömmlicher Schutzkontaktstecker durchaus in die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung eingesteckt und über sie mit elektrischer Energie versorgt werden. Jedoch ermöglicht die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung eine Kontaktierung weiterer Steckvorrichtungen, welche eine positive Kodierung aufweisen, die mit herkömmlichen Schutzkontaktsteckdosen nicht kompatibel ist. Mit einfachen Worten ausgedrückt wird die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung durch die negative Kodierung eingerichtet, mit einer Steckvorrichtung gemäß dem erstgenannten erfindungsgemäßen Aspekt in Eingriff gebracht und dabei mit dieser elektrisch verbunden zu werden.
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Bevorzugt ist die negative Kodierung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung als Ausnehmung oder Kavität gegenüber einer haushaltsüblichen Schutzkontaktsteckdose ausgestaltet. Bevorzugt ist die negative Kodierung im Gehäuse der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung vorgesehen.
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Sowohl die positive Kodierung der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung als auch die negative Kodierung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung kann eine elektrische und/oder magnetische Kodierung umfassen. Eine elektrische Kodierung kann dabei beispielsweise einen Pilotkontakt umfassen, über welchen ein bestimmtes elektrisches Signal oder z. B. einfach eine vorbestimmte elektrische Kenngröße (z. B. elektrischen Widerstand) durch die Steckvorrichtung zur Verfügung gestellt und durch die Aufnahmevorrichtung zur Freigabe der elektrischen Energieversorgung abgewartet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Steckvorrichtung beispielsweise durch einen Permanentmagneten eingerichtet sein, einen Magnetfeldsensor innerhalb der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung anzusprechen und hierdurch die Aufnahmevorrichtung zur Freigabe der elektrischen Energieversorgung zu veranlassen. Selbstverständlich kann jede andere geeignete Kodierung dafür sorgen, dass nur die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung durch erfindungsgemäße Steckvorrichtungen kontaktiert werden kann, während haushaltsübliche Schutzkontaktstecker ebenfalls mit der Aufnahmevorrichtung verwendet werden können.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Adaptervorrichtung zur Einrichtung einer haushaltsüblichen Steckdose als erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung vorgeschlagen. Dabei umfasst die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung zwei eingangsseitige erste elektrische Kontakte zur Aufnahme elektrischer Energie aus einer haushaltsüblichen Steckdose. Mit anderen Worten ist die Adaptervorrichtung eingangsseitig eingerichtet, mit einer haushaltsüblichen Steckdose in Eingriff gebracht und elektrisch kontaktiert zu werden. Elektrisch wie auch mechanisch korrespondiert die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung somit mit einem haushaltsüblichen Schutzkontaktstecker. Ausgangsseitig weist das Gehäuse der erfindungsgemäßen Adaptervorrichtung zwei zweite elektrische Steckkontakte zur Abgabe elektrischer Energie auf, welche einer haushaltsüblichen Steckdose entsprechend ausgestaltet sind. Wie in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung ausgeführt, ist auch die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung ausgangsseitig eingerichtet, mit herkömmlichen Schutzkontaktsteckern verbunden zu werden. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung, insbesondere ihr Gehäuse, ausgangsseitig eine gegenüber einer haushaltsüblichen Steckdose negative Kodierung auf, welche insbesondere mit einer positiven Kodierung einer Steckvorrichtung nach dem erstgenannten Erfindungsaspekt korrespondiert. Vereinfacht ausgedrückt, macht die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung aus einer haushaltsüblichen Schutzkontaktsteckdose eine erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung zur Kontaktierung durch eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung.
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Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung eine Sicherungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist, die Adaptervorrichtung gegen ein Entnehmen durch einen Anwender zu sichern. Ist die Adaptervorrichtung bestimmungsgemäß in eine haushaltsübliche Steckdose eingesetzt, sorgt eine Sicherungseinrichtung (beispielsweise Rastnasen oder ein Verschluss, der Spezialwerkzeug zum Lösen erfordert) dafür, dass ein Anwender die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung nicht entnehmen und andere haushaltsübliche Steckdosen als erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung einrichten kann. Dabei wird insbesondere auch verhindert, dass der Anwender (zerstörungsfrei und ohne Werkzeug) die mit der erfindungsgemäßen Adaptervorrichtung verbundene haushaltsübliche Schutzkontaktsteckdose demontieren und anderenorts montieren kann. Auf diese Weise wird ein Missbrauch der erfindungsgemäßen Adaptervorrichtung wirksam verhindert.
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Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Steckvorrichtung, die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung sowie die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung weiter eine Dichtung aufweisen, welche bei bestimmungsgemäßer Verwendung eine Verbindung zwischen ineinander gesteckten Komponenten gegen ein Eindringen von Fremdkörpern und Feuchtigkeit abdichtet. Hierzu kann die Dichtung eine umlaufende Dichtlippe umfassen, welche bei einer Verbindung der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung in einer Aufnahmevorrichtung oder einer Adaptervorrichtung eine Vorspannung erhält, welche für eine zuverlässige Abdichtung sorgt.
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Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung oder die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung Schaltmittel, ein Steuerelement und zusätzlich oder alternativ eine Signalisierungsvorrichtung. Das Steuerelement ist eingerichtet, das Schaltmittel nach einem Ablauf eines vordefinierten Wartungsintervalls zu betätigen, so dass eine Entnahme elektrischer Energie aus der Aufnahmevorrichtung oder der Adaptervorrichtung verhindert wird. Dies kann z. B. durch Öffnen eines Schalters oder eines Relais erfolgen. Die Signalisierungsvorrichtung ist bevorzugt eingerichtet, einen Ablauf eines Wartungsintervalls an einen Anwender zu signalisieren. Dies kann beispielsweise durch eine grüne bzw. rote LED oder die Ausgabe eines Textes, eines Tonsignals oder durch den Versand einer Nachricht erfolgen. Die Nachricht kann beispielsweise auf einem Mobiltelefon des Anwenders oder im Kombiinstrument seines Fahrzeugs angezeigt werden.
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Weiter bevorzugt weist die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung oder die erfindungsgemäße Adaptervorrichtung eine Reaktivierungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist, eine Stromentnahme nach erfolgter Wartung erneut zu ermöglichen. Mit anderen Worten kann autorisiertes Wartungspersonal die Reaktivierungseinrichtung betätigen, so dass eine Stromentnahme für den Anwender wieder möglich ist bzw. die Signalisierungsvorrichtung eine Betriebsbereitschaft signalisiert. Insbesondere kann nach dem Ansprechen des Schaltmittels aufgrund eines abgelaufenen Wartungsintervalls abgeschalteter Strom durch die Reaktivierungseinrichtung wiederhergestellt werden oder zumindest ein entsprechendes Spannungssignal bereitgestellt werden. Dabei kann die Reaktivierungseinrichtung innerhalb eines Gehäuses der Aufnahmevorrichtung und/oder der Adaptervorrichtung angeordnet sein und insbesondere nach dem Ansprechen der Schaltmittel aktiviert bzw. eingerichtet sein, ein Signal des Wartungspersonals zu empfangen, auszuwerten und zu verifizieren. Anschließend kann die Reaktivierungseinrichtung das Schaltmittel ansprechen, um die Funktion der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung bzw. Adaptervorrichtung wiederherzustellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur betriebssicheren Bereitstellung elektrischer Energie für ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Dieses umfasst zunächst einen Schritt eines Sicherstellens bestimmter Voraussetzungen, welche den Betrieb einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung ermöglichen. Daher wird sichergestellt, dass eine Fehlerstromschutzeinrichtung, eine Überstromschutzeinrichtung und eine vordefinierte Dauerbelastbarkeit für den betreffenden Energieversorgungsanschluss gegeben sind. Dies muss üblicherweise durch geschultes, ggf. sogar zertifiziertes, Fachpersonal erfolgen. Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, dass im Ansprechen auf die Erkenntnis, dass die vorgenannten Bedingungen erfüllt sind, der Energieversorgungsanschluss mittels einer Aufnahmevorrichtung oder einer Adaptervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschlossen wird. Dieses Verfahren könnte als Zertifizierung des Energieversorgungsanschlusses bezeichnet werden, im Ansprechen worauf eine Kontaktierung zusätzlicher Energieverbraucher ermöglicht wird. Während der Einbau einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung hinsichtlich des Bauraums vorteilhaft ist und auch die beste Möglichkeit zur Sicherstellung der Eignung sämtlicher Komponenten des Energieversorgungsanschlusses darstellt, kann das Einsetzen einer Adaptervorrichtung in eine als geeignet erachtete Schutzkontaktsteckdose des Energieversorgungsanschlusses einen geringstmöglichen Aufwand hinsichtlich Werkzeug, Material und Montage bedeuten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Steckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Frontalansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugfront mit einem eingesteckten Typ-2-Stecker;
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4 eine Frontalansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung, in welche eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung eingesteckt ist;
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5 eine Zusammenstellung von Komponenten, wie sie in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung Verwendung finden können;
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6 eine perspektivische Darstellung eines Kabels, umfassend einen Typ-2-Stecker und einen haushaltsüblichen Schutzkontaktstecker;
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7 eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Adaptervorrichtung;
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8a ein Steckergesicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung mit einer positiven Kodierung am Korpus;
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8b eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung aus 8a;
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9 eine perspektivische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung;
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10a bis c eine Explosionsdarstellung von Komponenten eines alternativen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung; und
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11 ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Steckvorrichtung 1 zur Weiterleitung elektrischer Energie an ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel 2. Zwei erste elektrische Steckkontakte 3 dienen der elektrischen Kontaktierung einer Aufnahmevorrichtung 7 gemäß der vorliegenden Erfindung als Abgabevorrichtung für elektrische Energie. Beide sind in einen Korpus 5 eingebettet, welcher einer elektrischen Isolation der elektrischen Steckkontakte 3 und ihrer exakten relativen Positionierung zueinander dient. Weiter weist die erfindungsgemäße Steckvorrichtung 1 zwei positive Kodierungen 6 in Form weiterer elektrischer Steckkontakte im Steckergesicht der Steckervorrichtung 1 auf. Die positiven Kodierungen 6 sind auf einer Mittelsenkrechten angeordnet, welche zwischen den zwei ersten elektrischen Steckkontakten 3 liegt. Der Korpus 5 der Steckvorrichtung 1 weist weiter einen Permanentmagneten 29 auf, welcher nahe dem Steckergesicht angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Permanentmagnet 29 nahe einer Aufnahmevorrichtung 7 angeordnet, wenn die Steckvorrichtung 1 in die Aufnahmevorrichtung 7 eingesteckt ist. Ein in der Aufnahmevorrichtung 7 entsprechend angeordneter Magnetfeldsensor 30 kann somit die Präsenz der Steckvorrichtung 1 feststellen und signalisieren. Gegenüber dem Steckergesicht zurückgesetzt ist eine umlaufende Dichtung 13 vorgesehen, um Steckverbindungen zwischen der Steckvorrichtung 1 und einer Aufnahmevorrichtung 7 gegen ein Eindringen von Fremdkörpern und Feuchtigkeit abzudichten. Diese Dichtung kann beispielsweise eine Gummiwulst oder Dichtlippe umfassen. Gegenüber einer in 6 dargestellten Anordnung des Standes der Technik (herkömmlicher Schutzkontaktstecker) verhindert die positive Kodierung 6 in Form zweier zusätzlicher Steckkontakte eine elektrische Kontaktierung der dargestellten Steckvorrichtung 1 mit einer herkömmlichen Schutzkontaktsteckdose.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung 7, welche in den Grundzügen einer herkömmlichen Schutzkontaktsteckdose ähnelt. Im Kontaktbereich der Aufnahmevorrichtung 7 sind zwei zweite elektrische Steckkontakte 8 vorgesehen, welche mit elektrischen Steckkontakten einer haushaltsüblichen Schutzkontaktsteckdose vergleichbar sind. Auf der Mittelsenkrechten zwischen den zwei zweiten elektrischen Steckkontakten 8 sind zwei negative Kodierungen 10 im Gehäuse 9 vorgesehen. Beide korrespondieren mit der positiven Kodierung 6 der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Steckvorrichtung 1. In der negativen Kodierung 10 können weitere Steckkontakte vorgesehen sein, um zusätzlich zu einer Kodierung auch zur Übertragung von Informationen und/oder Energie dienen zu können. Beispielsweise könnten die drei Phasen nebst Schutzleiter eines dreiphasigen Drehstromnetzes auf diese Weise erfindungsgemäß verbunden werden. Links oben neben dem Kontaktbereich weist das Gehäuse 9 eine grüne LED 16a als Signalisierungseinrichtung auf. Diese ist eingerichtet, einem Anwender einen ”i.O.”-Zustand der Aufnahmevorrichtung 7 zu signalisieren. Mit anderen Worten leuchtet die grüne LED 16a, wenn die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung 7 betriebsbereit ist. Rechts oben neben dem Kontaktbereich weist das Gehäuse 9 eine rote LED 16b als Anzeigevorrichtung auf, welche eingerichtet ist, nach Ablauf eines vordefinierten Wartungsintervalls oder bereits eine vordefinierte Zeit vor dessen Ablauf anstatt der grünen LED 16a zu leuchten. Auf diese Weise wird dem Anwender signalisiert, dass zur Sicherstellung der zukünftigen Betriebsbereitschaft der Aufnahmevorrichtung 7 eine Wartung erforderlich ist. Entsprechend hat der Anwender eine z. B. zertifizierte Servicekraft hinzuzuziehen, um die Aufnahmevorrichtung 7 und die dahinterliegende Energieinfrastruktur zu überprüfen, gegebenenfalls zu warten und den Wartungsvorgang zu quittieren, indem statt der roten LED 16b wieder die grüne LED 16a leuchtet. Im Weiteren wird auch auf zusätzliche Maßnahmen eingegangen, die ergriffen werden können, um den Ablauf eines Serviceintervalls zu signalisieren und die Wartung für den Anwender erforderlich zu machen.
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3 zeigt ein Fahrzeug 2, in dessen Inlet 32, also einer Aufnahmevorrichtung zur Versorgung des Fahrzeugs 2 mit elektrischer Energie, ein Typ-2-Stecker 24 eingesteckt ist. Der Typ-2-Stecker 24 ist über ein Kabel mit einer in 4 dargestellten Steckvorrichtung 1 verbunden.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung 1, welche über ein Kabel mit dem in 3 dargestellten Typ-2-Stecker 24 verbunden ist. Die Steckvorrichtung 1 ist in eine erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung 7 eingesteckt, wie sie in 2 dargestellt und diskutiert worden ist. Ein Leuchten der grünen LED 16a signalisiert einem Anwender, dass die Aufnahmevorrichtung 7 betriebsbereit und ein Wartungsintervall noch nicht abgelaufen ist.
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5 zeigt Komponenten einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung 7. Diese weist ein Gehäuse und zwei elektrische Steckkontakte 8 im Kontaktbereich auf. Der Kontaktbereich ist – wie bei haushaltsüblichen Schutzkontaktsteckdosen üblich – mit einer ringförmigen Einfassung versehen. Auf der rechten Seite des Kontaktbereiches ist eine ebenfalls mit haushaltsüblichen Schutzkontaktsteckdosen übereinstimmende mechanische Kodierung in Form einer in den Kontaktbereich ragenden Struktur vorgesehen. Gegenüberliegend ist eine erfindungsgemäße negative Kodierung 7 vorgesehen, indem die in den Kontaktbereich ragende Struktur erkennbar feiner ausgeführt ist. Mit anderen Worten ist hier weniger Material vorgesehen, so dass bei Kontaktierung durch einen haushaltsüblichen Schutzkontaktstecker ein Freiraum unausgefüllt bleiben würde. Im Gehäuse 9 ist weiter eine einzige LED 16a vorgesehen, welche im Falle der Betriebsbereitschaft grün leuchtet, um dem Anwender die Betriebsbereitschaft zu signalisieren. Schematisch dargestellt ist weiter ein Mikrocontroller 14 als Steuerelement, welcher sich in technischen Realisierungen im Gehäuse 9 oder in einem Bereich hinter der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung 7 befindet. Dieser ist mit einer Antenne 22 verbunden, über welche der Mikrocontroller 14 Informationen aus der Umgebung empfangen und/oder in die Umgebung aussenden kann. Beispielsweise kann der Mikrocontroller 14 ein Wartungsintervall überwachen und im Ansprechen auf dessen Ablauf über die Antenne 22 ein Signal, insbesondere zyklisch, an die Umgebung senden. Dieses Signal kann von einem mobilen Telefon 21 als Empfangseinrichtung oder einem (nicht dargestellten) Kombiinstrument eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 2 empfangen und ein entsprechender Hinweis für einen Anwender dargestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Servicetechniker, der nach dem Ablauf eines Serviceintervalls eine Wartung der Aufnahmevorrichtung 7 erfolgreich durchgeführt hat, mittels eines Senders (z. B. ebenfalls ein Mobiltelefon 21) ein vordefiniertes Signal an den Mikrocontroller 14 senden, welcher daraufhin die Aufnahmevorrichtung 7 in einen betriebsbereiten Zustand zurückversetzt. Beispielsweise kann der Mikrocontroller 14 hierzu ein Relais (nicht dargestellt) ansteuern, um eine elektrische Verbindung zwischen einem Energieversorgungsanschluss und den zweiten elektrischen Steckkontakten 8 wiederherzustellen. Eine Schutzkappe 23 mit einer umlaufenden Dichtung 13 ist dazu vorgesehen, ein Eindringen von Feuchtigkeit und Fremdkörpern in den Kontaktbereich zu unterbinden, wenn sich die Aufnahmevorrichtung 7 nicht in Gebrauch befindet.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ladekabels, welches einerseits einen Typ-2-Stecker 24 und andererseits einen Schutzkontaktstecker 4 gemäß dem Stand der Technik an zwei gegenüberliegenden Seiten eines elektrischen Kabels aufweist. Im Korpus 5 des Schutzkontaktsteckers 4 sind zwei Kontaktpins 3 als zwei erste elektrische Steckkontakte angeordnet, welche auch mit zwei zweiten elektrischen Steckkontakten 8 einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung 7 korrespondieren. Mit anderen Worten ist auch das herkömmliche Ladekabel zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung 7 verwendbar.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Adaptervorrichtung 12 mit einem Gehäuse 11, in welchem eingangsseitig zwei erste elektrische Steckkontakte 3 vorgesehen sind. Diese sind zur Verbindung mit einer herkömmlichen Schutzkontaktsteckdose eingerichtet. Auch das Gehäuse 11 der Adaptervorrichtung 12 verhindert ein elektrisches Kontaktieren einer herkömmlichen Schutzkontaktsteckdose nicht. Jedoch sind an einander gegenüberliegenden Seiten des eingangsseitigen Steckergesichtes zwei Sicherungseinrichtungen 31 vorgesehen, welche eingerichtet sind, die Adaptervorrichtung 12 in einer Schutzkontaktsteckdose zu sichern. Mit anderen Worten wird ein unbefugtes Entnehmen der Adaptervorrichtung 12 dadurch verhindert, dass die Adaptervorrichtung durch die Sicherungseinrichtungen 31 irreversibel mit einer Schutzkontaktsteckdose verbunden wird oder zum Lösen zumindest spezielles Werkzeug erforderlich ist. Ausgangsseitig weist die Adaptervorrichtung 12 zwei zweite elektrische Steckkontakte 8 auf, welche eingerichtet sind, durch zwei erste elektrische Steckkontakte 3 eines herkömmlichen Schutzkontaktsteckers oder einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung 1 kontaktiert zu werden. Zusätzlich weist das Gehäuse 11 eine negative Kodierung 10 auf, welche als Kavität zwischen den zwei zweiten elektrischen Steckkontakten 8 ausgestaltet ist. Auf diese Weise können nicht nur Schutzkontaktstecker des Standes der Technik, sondern auch erfindungsgemäße Steckvorrichtungen 1 in eine mit der Adaptervorrichtung 12 ausgestattete herkömmliche Schutzkontaktsteckdose eingesteckt werden. Die dargestellte Adaptervorrichtung 12 kann somit nach erfolgter Zertifizierung eines elektrischen Energieversorgungsanschlusses in eine den Energieversorgungsanschluss abschließende herkömmliche Schutzkontaktsteckdose eigesetzt werden, so dass elektrisch antreibbare Fahrzeuge 2 über erfindungsgemäße Steckvorrichtungen 1 mit elektrischer Energie versorgt werden können. Ein Missbrauch der erfindungsgemäßen Adaptervorrichtung 12 (zum Beispiel durch Einsetzen der Adaptervorrichtung in nicht zertifizierte Schutzkontaktsteckdosen) wird zusätzlich dadurch verhindert, dass die Adaptervorrichtung 12 auch eine Montageeinrichtung der Schutzkontaktsteckdose, in welche sie eingesetzt ist, gegen unbefugten Zugriff sichert. Im einfachsten Fall kann beispielsweise eine Schraubverbindung durch das Gehäuse 11 der erfindungsgemäßen Adaptervorrichtung 12 verdeckt werden, sobald die Adaptervorrichtung 12 in die Schutzkontaktsteckdose eingesetzt ist. Daher kann auch die mit der Adaptervorrichtung 12 ausgestattete Schutzkontaktsteckdose nicht an einen anderen Energieversorgungsanschluss angeschlossen werden, ohne dass Spezialwerkzeug verwendet wird.
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8a zeigt ein Steckergesicht einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung 1. Während der Korpus 5 auf der linken Seite eine mit herkömmlichen Schutzkontaktsteckdosen korrespondierende Kodierung aufweist, ist auf der gegenüberliegenden Seite eine positive Kodierung 6 dadurch vorgesehen, dass gegenüber herkömmlichen Schutzkontaktsteckern eine alternative Formschlusskodierung vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist die Struktur 6 so ausgestaltet, dass sie mit einer entsprechenden Struktur in einer herkömmlichen Schutzkontaktsteckdose kollidieren würde.
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8b zeigt einen mit einem schon in 8a gezeigten Steckergesicht versehenen Schutzkontaktstecker als Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steckvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung. Erkennbar ist die positive Kodierung 6 durch einen gegenüber herkömmlichen Schutzkontaktsteckern breiteren Steg verwirklicht. Dieser würde mit dem Gehäuse einer herkömmlichen Schutzkontaktsteckdose kollidieren und eine elektrische Kontaktierung der eingangsseitigen ersten elektrischen Steckkontakte 3 mit der Schutzkontaktsteckdose wirksam verhindern.
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9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung 7 in einer perspektivischen und teilweise freigeschnittenen Ansicht. Das Steckergesicht bzw. der Kontaktbereich der Aufnahmevorrichtung 7 ist dem Betrachter abgewandt, so dass insbesondere ein in eine Wand einzulassender oder auf einer Wand anzuordnender (im Falle einer Aufputzmontage) Bereich der Aufnahmevorrichtung 7 erkennbar ist. Ein am weitesten in die Wand einzulassender Bereich trägt ein Relais 15 als Schaltmittel, welches eingerichtet ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem Energieversorgungsanschluss und den (nicht dargestellten) ausgangsseitigen zweiten elektrischen Steckkontakten 8 herzustellen bzw. zu trennen. Um einen entsprechenden Schaltzustand auch im Falle eines Stromausfalls beibehalten zu können und/oder einen Mikrocontroller 14 zumindest eine gewisse Zeit weiterhin mit elektrischer Energie versorgen zu können, ist ein elektrischer Energiespeicher 25 als Hilfsversorgung unterhalb des Relais 15 angeordnet. In einem Flansch des Gehäuses 9 ist weiter eine Antenne 22 eingelassen, welche mit einem (nicht dargestellten) Mikrocontroller 14 verbunden ist. Ausgangsseitig ist die Aufnahmevorrichtung 7 durch eine Schutzkappe 23 verschließbar.
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Die 10a bis 10c zeigen eine alternative Ansicht auf die Bestandteile der in 9 dargestellten Aufnahmevorrichtung 7. 10a zeigt die Vorderseite des Gehäuses 9 in einer perspektivischen Ansicht, wobei an der Vorderseite des Gehäuses 9 eine grüne LED 16a und eine rote LED 16b angeordnet sind. 10b zeigt eine Platineneinheit 28, welche einen Mikrocontroller 14 als Steuerelement und eine Antenne 22 zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Signale trägt. Zusätzlich ist auf der Platineneinheit 28 ein Relais 15 als Schaltmittel vorgesehen, welches eine elektrische Verbindung zwischen den (nicht dargestellten) ausgangsseitigen elektrischen Kontakten 8 und einem Energieversorgungsanschluss trennen bzw. verbinden kann. Die Steuerung des Relais 15 übernimmt der Mikrocontroller 14. Weiter trägt die Platineneinheit 28 eine Reaktivierungseinrichtung 17. Diese kann einen Drucktaster oder eine andere Betätigungseinrichtung umfassen, welche ausschließlich durch einen zertifizierten Wartungsdienst betätigt werden kann. Nachdem im Ansprechen auf einen Ablauf eines Wartungsintervalls oder ein Erkennen eines unzulässigen Betriebszustandes der Mikrocontroller 14 die elektrische Verbindung durch Ansprechen des Relais 15 unterbrochen hat, kann auf diese Weise eine Betätigung der Reaktivierungseinrichtung 17 dafür sorgen, dass die elektrische Verbindung durch Schalten des Relais 15 wiederhergestellt wird. Die Reaktivierungseinrichtung 17 kann hierzu ein Signal an den Mikrocontroller 14 oder das Relais 15 senden. 10c zeigt eine herkömmliche Unterputzdose 27, wie sie im Stand der Technik auch für Schutzkontaktsteckdosen Verwendung findet. Auf diese Weise kann ein Abschließen eines elektrischen Energieversorgungsanschlusses mittels einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung 7 einfach und kostengünstig durchgeführt werden. Arbeiten am Mauerwerk entfallen und der Materialaufwand bleibt überschaubar.
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11 zeigt ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte gemäß einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur betriebssicheren Bereitstellung elektrischer Energie für ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel. Diese können beispielsweise durch eine zertifizierte Kraft eines Service-Betriebs durchgeführt werden. In Schritt 100 wird das Vorhandensein einer Fehlerstromschutzeinrichtung für einen Energieversorgungsanschluss sichergestellt. In Schritt 200 wird das Vorhandensein einer Überstromschutzeinrichtung für den Energieversorgungsanschluss sichergestellt. In Schritt 300 wird sichergestellt, dass der Energieversorgungsanschluss durch eine Aufnahmevorrichtung abgeschlossen ist, die eine vordefinierte Dauerbelastbarkeit aufweist. Dies kann beispielswiese bereits durch eine herkömmliche Schutzkontaktsteckdose gewährleistet sein, welche gewisse Mindestkriterien erfüllt. Die Mindestkriterien können einerseits die metallischen (elektrischen) Komponenten, andererseits jedoch auch die isolierenden (Kunststoff-)Teile der Schutzkontaktsteckdose betreffen. Sofern eine den Energieversorgungsanschluss abschließende Schutzkontaktsteckdose die vordefinierte Dauerbelastbarkeit nicht aufweist, kann in Schritt 300 auch eine alternative oder erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung 7 installiert werden. Sofern eine alternative Schutzkontaktsteckdose mit einer vordefinierten Dauerbelastbarkeit Verwendung findet, kann der Servicetechniker beispielsweise eine erfindungsgemäße Adaptervorrichtung 12 in die Schutzkontaktsteckdose einsetzen, und so eine Kontaktierung durch eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung 1 sicherstellen. Für den Fall, dass das oben genannte Verfahren in einem Wartungsfall Anwendung findet, kann in Schritt 400 durch Betätigen eines Tasters als Reaktivierungseinrichtung 17 oder Senden eines Signals mittels eines Mobiltelefons 21 an den Mikrocontroller 14 der Aufnahmevorrichtung 7 oder der Adaptervorrichtung 12 betätigt werden, so dass die Betriebsbereitschaft wiederhergestellt und erfindungsgemäße Steckvorrichtungen 1 zur Ladung elektrisch antreibbarer Fahrzeuge 2 mit der Aufnahmevorrichtung 7 oder der Adaptervorrichtung 12 verwendet werden können.
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Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, elektrisch antreibbare Fahrzeuge und/oder andere Hochstromverbraucher an möglichst vielen, bereits vorhandenen Energieversorgungsanschlüssen aufladen zu können und dabei sicherzustellen, dass die Energieversorgungsanschlüsse durch Mindestkriterien erfüllende Aufnahmevorrichtungen abgeschlossen sind. Auf diese Weise wird verhindert, dass ungeeignete Aufnahmevorrichtungen Schaden nehmen oder zur Gefahrenquelle für Mensch und Material werden können. Auch wenn die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele meist von zwei elektrischen Steckkontakten und einer herkömmlichen Schutzkontaktsteckdose ausgehen, ist für den Fachmann ersichtlich, dass mehrphasige Energieversorgungsanschlüsse entsprechend durch erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtungen oder Adaptervorrichtungen abgeschlossen und abgesichert werden können.
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Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren 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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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2281711 A2 [0003]
- DE 102010045686 A1 [0004]
- DE 29706324 U1 [0005]
