DE102014006345A1

DE102014006345A1 - Kraftfahrzeug mit einer Ladeeinrichtung und Verfahren zum Entkoppeln einer ersten Koppeleinheit der Ladeeinrichtung von einer zweiten Koppeleinheit einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle

Info

Publication number: DE102014006345A1
Application number: DE201410006345
Authority: DE
Inventors: Thomas Bahler; Daniel Pongratz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (10) mit einer Ladeeinrichtung zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs (10), wobei die Ladeeinrichtung eine erste Koppeleinheit (12), die zum Koppeln mit einer korrespondierenden zweiten Koppeleinheit (14) einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle (16) durch eine elektrische und mechanische Kontaktierung mit der zweiten Koppeleinheit (14) ausgelegt ist. Das Kraftfahrzeug (10) weist weiterhin eine Entkopplungseinrichtung (18, 20) auf, die dazu ausgelegt ist, im Fall der mechanischen Kontaktierung der ersten (12) mit der zweiten Koppeleinheit (14) die mechanische Kontaktierung nach einem vorbestimmten Kriterium automatisch derart zu lösen, dass nach dem automatischen Lösen durch die Entkopplungseinrichtung (18, 20) kein mechanischer Kontakt zwischen der ersten (12) und zweiten Koppeleinheit (14) besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Ladeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Entkoppeln einer ersten Koppeleinheit einer Ladeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs und einer korrespondierenden zweiten Koppeleinheit einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Die DE 10 2009 057 659 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem Ladekabel zum Laden der Batterie des Kraftfahrzeugs. Das Ladekabel kann zum Laden auf eine gewünschte Länge nach außerhalb des Kraftfahrzeugs ausgezogen werden und mit einem Ladestecker oder einer Ladebuchse einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle gekoppelt werden.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik auch gattungsgemäße Kraftfahrzeuge, wie z. B. Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit reinem Elektroantrieb, bekannt, die zum Aufladen der Batterie eine fahrzeugfeste Ladedose haben. Über diese kann das Fahrzeug von einer Ladestation aus geladen werden. Die Ladestation kann dabei einen zur Ladedose korrespondierenden Ladestecker aufweisen, der mit einem Ladekabel mit der elektrischen Versorgungsquelle der Ladestation verbunden ist. Weiterhin können, wie aus der WO 2013/087047 A2 bekannt, Ladestecker und Ladedose über eine Verriegelungseinrichtung, wie z. B. einen Verriegelungsbolzen und eine Aufnahme, die den Verriegelungsbolzen im verriegelten Zustand aufnimmt, während des Ladevorgangs verriegelt werden.
Das Ein- bzw. Ausstecken des Ladesteckers muss dabei manuell durch einen Benutzer erfolgen. Vergisst dieser jedoch das Ausstecken des Ladesteckers nach einem Ladevorgang und bewegt das Fahrzeug mit dem noch eingesteckten Ladestecker weg, kann das Fahrzeug dabei beschädigt werden. Diese Beschädigung fällt dabei noch gravierender aus, wenn der Ladestecker dabei nicht nur in die Ladedose eingesteckt, sondern auch mit dieser verriegelt ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Kraftfahrzeug mit einer Ladeeinrichtung und ein Verfahren zum Entkoppeln einer ersten Koppeleinheit einer Ladeeinrichtung von einer zweiten Koppeleinheit einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle bereitzustellen, die das Risiko einer Beschädigung des Kraftfahrzeugs nach einem Ladevorgang verringern.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit einer Ladeeinrichtung und ein Verfahren zum Entkoppeln einer ersten Koppeleinheit einer Ladeeinrichtung von einer zweiten Koppeleinheit einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Ladeeinrichtung zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs auf und die Ladeeinrichtung eine erste Koppeleinheit, die zum Koppeln mit einer korrespondierenden zweiten Koppeleinheit einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle durch eine elektrische und mechanische Kontaktierung mit der zweiten Koppeleinheit ausgelegt ist. Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug weiterhin eine Entkopplungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, im Fall der mechanischen Kontaktierung der ersten mit der zweiten Koppeleinheit die mechanische Kontaktierung nach einem vorbestimmten Kriterium automatisch derart zu lösen, dass nach dem automatischen Lösen durch die Entkopplungseinrichtung kein mechanischer Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Koppeleinheit besteht.
Vorteilhafterweise muss ein Benutzer die zweite Koppeleinheit nicht mehr manuell von der ersten Koppeleinheit entfernen. Durch das automatische Lösen der mechanischen Kontaktierung wird so zum einen der Bedienkomfort beim Ladevorgang deutlich gesteigert und zum anderen kann so auch verhindert werden, dass ein Entfernen der zweiten Koppeleinheit vergessen wird. Eine Beschädigung des Kraftfahrzeugs durch eine beim Wegfahren noch kontaktierte zweite Koppeleinheit kann so verhindert werden.
Dabei ist die erste Koppeleinheit bevorzugt als eine fahrzeugfeste Ladedose zum Koppeln mit der als ein Ladestecker ausgebildeten zweiten Koppeleinheit ausgebildet. Weiterhin kann die Ladedose derart ausgebildet sein, dass der Ladestecker in einer Steckrichtung in die Ladedose einsteckbar ist. Herkömmliche Ausgestaltungen von Ladestecker und Ladedose können so vorteilhafterweise auch in Kombination mit der Erfindung verwendet werden, wodurch sich die Erfindung besonders einfach und kostengünstig umsetzen lässt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Entkopplungseinrichtung einen Bolzen und eine Bolzenführung mit einer Führungsöffnung auf, wobei der Bolzen in der Bolzenführung verschiebbar angeordnet ist. Des Weiteren ist die Bolzenführung im Bereich der ersten Koppeleinheit angeordnet, wobei die Entkopplungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Bolzen zum Lösen der mechanischen Kontaktierung zwischen der ersten und der zweiten Koppeleinheit zum Teil aus der Führung durch die Führungsöffnung ausgefahren wird. Durch das Ausfahren des Bolzens kann so die zweite Koppeleinheit auf besonders einfache Weise ausgeworfen werden. Ist die erste Koppeleinheit als Ladedose ausgebildet, kann die Bolzenführung mit dem Bolzen auch innerhalb der Ladedose angeordnet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Entkopplungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Bolzen zum Lösen der mechanischen Kontaktierung durch die Führungsöffnung in eine Richtung parallel zur Steckrichtung ausfahrbar ist. Der Bolzen drückt beim Ausfahren somit den Ladestecker entgegen der Steckrichtung von der Ladedose weg. Dadurch kann die automatische mechanische Entkopplung besonders effektiv und ohne Verklemmen des Ladesteckers und der Ladedose erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Entkopplungseinrichtung eine Steuereinheit auf, die dazu ausgelegt ist, eine Kopplung der ersten Koppeleinheit mit der zweiten Koppeleinheit zu erkennen und weiterhin einen Startvorgang des Kraftfahrzeugs zu erkennen, wobei die Steuereinheit weiter dazu ausgebildet ist, bei erkannter Kopplung der ersten Koppeleinheit mit der zweiten Koppeleinheit und bei erkanntem Startvorgang die mechanische Kontaktierung von erster und zweiter Koppeleinheit zu lösen. Der Startvorgang des Kraftfahrzeugs stellt dabei bevorzugt das Einschalten der Zündung (Klemme 15) dar. Das Erkennen des Startvorgangs stellt ein besonders geeignetes vorbestimmtes Kriterium dar, um die Kontaktierung zu lösen, da so sichergestellt ist, dass das Fahrzeug vor der Entkopplung von erste und zweite Koppeleinrichtung nicht wegbewegt werden kann. Zudem kann bei einer Betätigung der Zündung davon ausgegangen werden, dass der Fahrer das Fahrzeug nun benutzen und den Ladevorgang beenden möchte.
Damit es beim automatischen Lösen der Kontaktierung nicht zu einer Lichtbogenbildung aufgrund noch fließenden Stroms kommt, ist es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wenn das Kraftfahrzeug dazu ausgelegt ist, bei erkanntem Startvorgang des Kraftfahrzeugs einen Ladevorgang automatisch zu beenden, wobei die Steuereinheit der Entkopplungseinrichtung dazu ausgelegt ist, ein Ende des Ladevorgangs zu erkennen und bei erkanntem Ende des Ladevorgangs die mechanische Kontaktierung von erster und zweiter Koppeleinheit zu lösen. Dadurch wird also vor dem automatischen Lösen der Kontaktierung zuerst der Ladevorgang beendet, damit der Stromfluss unterbrochen und dadurch eine Lichtbogenbildung verhindert.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entkoppeln einer ersten Koppeleinheit einer Ladeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs durch eine elektrische und mechanische Kontaktierung der ersten Koppeleinheit mit einer korrespondierenden zweiten Koppeleinheit einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle von der zweiten Koppeleinheit. Erfindungemäß löst bei dem Verfahren eine Entkopplungseinrichtung des Kraftfahrzeugs im Fall der mechanischen Kontaktierung der ersten mit der zweiten Koppeleinheit die mechanische Kontaktierung nach einem vorbestimmten Kriterium automatisch derart, dass nach dem automatischen Lösen durch die Entkopplungseinrichtung kein mechanischer Kontakt zwischen der ersten und zweiten Koppeleinheit besteht.
Die für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug genannten Ausgestaltungen, Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der folgenden Zeichnung.
Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Ladedose 12 und einer Entkopplungseinrichtung zum Lösen der mechanischen Kontaktierung zwischen der Ladedose 12 und dem Ladestecker 14 eines fahrzeugexternen Ladegeräts 16 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Entkopplungseinrichtung weist dazu einen Bolzen 18 auf, der in einer Bolzenführung 20 geführt werden kann. Bei in die Ladedose 12 eingestecktem Ladestecker 14 kann mittels des Bolzens 18 die Kontaktierung automatisch vom Fahrzeug 10 getrennt werden. Dafür wird bei Erkennen eines Startvorgangs (Startvorgang = Zündung ein) der Bolzen 18 gegen den Ladestecker 14 gedrückt, wodurch der Ladestecker 14 ausgeworfen wird. Der Ladestecker 14 ist über eine Ladeleitung 22 mit dem Ladegerät 16 verbunden und kann darüber hinaus über ein Zugseil 24, das an einem Ende am Ladestecker 14 und am anderen Ende am Ladegerät 16 befestigt ist und unter mechanischer Spannung steht, am Ladegerät 16 eingezogen werden. Das Signal „Startvorgang” kann weiterhin dazu verwendet werden, um den Strom, der in die zu ladende Batterie des Kraftfahrzeugs 10 fließt, vor dem Auswerfen des Ladesteckers 14 zu unterbrechen. Diese Unterbrechung des Ladevorgangs verhindert somit vorteilhafterweise das Entstehen eines Lichtbogens. Die Erfindung kann generell bei allen Elektro- sowie Hybridfahrzeugen aber auch bei Einsatzfahrzeugen wie Feuerwehr Rettungsdienst eingesetzt werden, da diese Fahrzeuge eine permanente Batterieladung installiert haben.
Insgesamt wird so durch die Erfindung eine selbstlösende Kontaktierung bereitgestellt, bei der der Ladevorgang automatisch beendet wird und der Stecker automatisch vom Fahrzeug gelöst wird. Vorteilhafterweise entfällt so ein händisches Entkoppeln des Fahrzeugs von der Ladestation/Steckdose, was den Ladeprozess deutlich komfortabler für den Benutzer gestaltet und vor allem zu einem vollständigen Entfallen der Beschädigungsgefahr durch „vergessenes Entkoppeln” führt.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
12: Ladedose
14: Ladestecker
16: Ladegerät
18: Bolzen
20: Bolzenführung
22: Ladeleitung
24: Zugseil

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

DE 102009057659 A1 [0002]
WO 2013/087047 A2 [0003]

Claims

Kraftfahrzeug (10) mit einer Ladeeinrichtung zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs (10), wobei die Ladeeinrichtung eine erste Koppeleinheit (12), die zum Koppeln mit einer korrespondierenden zweiten Koppeleinheit (14) einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle (16) durch eine elektrische und mechanische Kontaktierung mit der zweiten Koppeleinheit (14) ausgelegt ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (10) eine Entkopplungseinrichtung (18, 20) aufweist, die dazu ausgelegt ist, im Fall der mechanischen Kontaktierung der ersten (12) mit der zweiten Koppeleinheit (14) die mechanische Kontaktierung nach einem vorbestimmten Kriterium automatisch derart zu lösen, dass nach dem automatischen Lösen durch die Entkopplungseinrichtung (18, 20) kein mechanischer Kontakt zwischen der ersten (12) und zweiten Koppeleinheit (14) besteht.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Koppeleinheit (12) als eine fahrzeugfeste Ladedose (12) zum Koppeln mit der als ein Ladestecker (14) ausgebildeten zweiten Koppeleinheit ausgebildet ist, wobei die Ladedose (12) derart ausgebildet ist, dass der Ladestecker (14) in einer Steckrichtung in die Ladedose (12) einsteckbar ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (18, 20) einen Bolzen (18) und eine Bolzenführung (20) mit einer Führungsöffnung aufweist, wobei der Bolzen (18) in der Bolzenführung (20) verschiebbar angeordnet ist und die Bolzenführung (20) im Bereich der ersten Koppeleinheit (12) angeordnet ist, wobei die Entkopplungseinrichtung (18, 20) derart ausgebildet ist, dass der Bolzen (18) zum Lösen der mechanischen Kontaktierung zwischen der ersten (12) und der zweiten Koppeleinheit (14) zum Teil aus der Bolzenführung (20) durch die Führungsöffnung ausgefahren wird.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 3, rückbezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (18, 20) derart ausgebildet ist, dass der Bolzen (18) zum Lösen der mechanischen Kontaktierung durch die Führungsöffnung in eine Richtung parallel zur Steckrichtung ausfahrbar ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (18, 20) eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Kopplung der ersten Koppeleinheit (12) mit der zweiten Koppeleinheit (14) zu erkennen und weiterhin einen Startvorgang des Kraftfahrzeugs (10) zu erkennen, wobei die Steuereinheit weiter dazu ausgebildet ist, bei erkannter Kopplung der ersten Koppeleinheit (12) mit der zweiten Koppeleinheit (14) und bei erkanntem Startvorgang die mechanische Kontaktierung von erster (12) und zweiter Koppeleinheit (14) zu lösen.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (10) dazu ausgelegt ist, bei erkanntem Startvorgang des Kraftfahrzeugs (10) einen Ladevorgang automatisch zu beenden, wobei die Steuereinheit der Entkopplungseinrichtung (18, 20) dazu ausgelegt ist, ein Ende des Ladevorgangs zu erkennen und bei erkanntem Ende des Ladevorgangs die mechanische Kontaktierung von erster (12) und zweiter Koppeleinheit (14) zu lösen.
Verfahren zum Entkoppeln einer ersten Koppeleinheit einer Ladeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs (10) zum elektrischen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs (10) durch eine elektrische und mechanische Kontaktierung der ersten Koppeleinheit (12) mit einer korrespondierenden zweiten Koppeleinheit (14) einer fahrzeugexternen elektrischen Versorgungsquelle (16) von der zweiten Koppeleinheit (14), dadurch gekennzeichnet, dass eine Entkopplungseinrichtung (18, 20) des Kraftfahrzeugs (10) im Fall der mechanischen Kontaktierung der ersten (12) mit der zweiten Koppeleinheit (14) die mechanische Kontaktierung nach einem vorbestimmten Kriterium automatisch derart löst, dass nach dem automatischen Lösen durch die Entkopplungseinrichtung (18, 20) kein mechanischer Kontakt zwischen der ersten (12) und zweiten Koppeleinheit (14) besteht.