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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren für die Kontrolle einer ebensolchen Ladevorrichtung.
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Es ist bekannt, dass elektrisch angetriebene Fahrzeuge Batterievorrichtungen aufweisen, welche externe Ladevorgänge benötigen. Dabei kann es sich bei elektrischen Fahrzeugen sowohl um rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge handeln, wie auch um Fahrzeuge, welche eine elektrische Unterstützung aufweisen. Um eine Batterievorrichtung durch einen externen Ladevorgang aufzuladen, ist eine entsprechende Ladeschnittstelle notwendig, welche üblicherweise in einer Ladeschale unter einem Tankdeckel angeordnet ist.
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Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es nun, dass Ladestationen häufig in der Witterung ausgesetzten Bereichen angeordnet sind. So kann es vorkommen, dass bei winterlichen Bedingungen während eines andauernden Ladevorgangs Schnee oder Eis innerhalb der Ladeschale aufgefangen wird und dort verbleibt. Am Ende des Ladevorgangs kann nun der Schnee den Ladestecker, die Ladeschale oder die Ladeschnittstelle zumindest teilweise abdecken, und somit den Vorgang des Abkoppelns des Ladesteckers erschweren. Der Benutzer der Ladevorrichtung muss nun zuerst mit den Händen den Schnee oder das Eis aus der Ladeschale herauskratzen bzw. herausbewegen, bevor er den Ladestecker abziehen kann. Sofern im Bereich der Ladeschale darüber hinaus zusätzliche Einrichtungen, zum Beispiel Ladestandsanzeigen oder Ladetasten für eine Kontrolle des Ladevorgangs sowie ein Entriegeln und Verriegeln des Ladesteckers angeordnet sind, sind diese ebenfalls nur dann zugänglich bzw. zur Einsichtnahme bereit, wenn der Schnee oder das Eis entfernt worden sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise den Ladevorgang auch bei winterlichen Bedingungen zu verbessern.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß ist eine Ladevorrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug vorgesehen. Diese Ladevorrichtung weist eine Ladeschale mit einer Ladeschnittstelle für das Ankoppeln eines Ladesteckers zum elektrischen Laden einer Batterievorrichtung des Fahrzeugs auf. Die Ladevorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ladeschale eine Heizvorrichtung aufweist für ein Beheizen der Ladeschale während des Ladevorgangs.
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Eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung baut also auf den bekannten Ladevorrichtungen auf. Auch hier ist eine Ladeschale vorgesehen, welche zum Beispiel durch eine Vertiefung in der Außenhaut der Karosserie zur Verfügung gestellt sein kann. Jedoch ist auch ein bündiges Abschließen und eine offene Lage einer solchen Ladeschale im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar. Die Ladeschale definiert also den Bereich des Fahrzeugs, in welchem die Ladevorrichtung die Ladeschnittstelle zur Verfügung stellt. Üblicherweise handelt es sich hier um eine Art Steckdose, in welche ein Ladestecker einer Ladestation eingesteckt werden kann. Je nachdem welches System bzw. welche Norm verwendet werden soll, kann es auch möglich sein, dass die Ladeschnittstelle zwei oder sogar mehr verschiedene Steckdosen bietet, um unterschiedliche Ladestecker von unterschiedlichen Normsystemen ankoppeln zu können.
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Sobald ein Ladestecker an der Ladeschnittstelle der Ladeschale angekoppelt ist, kann der Ladevorgang gestartet werden. Der Beginn des Ladevorgangs wird dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromfluss zur Leistungsübergabe von der Ladestation auf die Batterievorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs übergeben werden kann.
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In erfindungsgemäßer Weise ist nun im Bereich der Ladeschale eine Heizvorrichtung angeordnet. Diese dient dazu, die Ladeschale zu beheizen, und dies vor allem während des Ladevorgangs. Selbstverständlich kann die Heizvorrichtung auch zu anderen Zeitpunkten den entsprechenden Heizvorgang durchführen, so dass auch ein Vorheizen der Ladeschale oder ein Nachheizen der Ladeschale um den Ladevorgang herum denkbar ist. Sobald nun der Fahrer eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs eine Ladestation erreicht, und winterliche Bedingungen vorherrschen, kann mithilfe der Heizvorrichtung die Ladeschale auf eine erhöhte Temperatur aufgeheizt werden. Dies führt dazu, dass in dem Fall, wenn Schnee oder Eis in die Ladeschale gelangt, durch diese erhöhte Temperatur ein Schmelzvorgang des Schnees bzw. des Eises erzeugt wird. Durch das Schmelzen verflüssigen sich der Schnee und das Eis und können zum Beispiel durch bestehende Ablaufabschnitte oder Ablaufrinnen aus der Ladeschale herauslaufen. Bevorzugt wird, wie später noch erläutert wird, der Aufheizvorgang in kontrollierter Weise durchgeführt. Darunter ist zu verstehen, dass die Heizvorrichtung entweder durch ihre konstruktive Ausgestaltung automatisch kontrolliert, oder aber durch eine Kontrollvorrichtung überwacht kontrollierbar ist. Mit anderen Worten kann nun der Aufheizvorgang kontrolliert erfolgen, so dass zum Beispiel eine gewünschte Zieltemperatur erreicht, aber eine Maximaltemperatur vorzugsweise nicht überschritten wird. Auch ist es denkbar, dass die Heizvorrichtung nur dann aktiviert wird, wenn sie auch tatsächlich benötigt wird. So ist der später noch näher erläuterte Temperatursensor denkbar, um hier ein Eingangssignal für den Start der Heizvorrichtung geben zu können.
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Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann dementsprechend in gezielter Weise die Ladeschale temperiert werden. Auch bei winterlichen ungeschützten Bedingungen während des Ladevorgangs führt dies dazu, dass Schnee, welcher sich in der Ladeschale sammelt, schmilzt und abfließt. Gleiches gilt für Eis, welches in die Ladeschale gelangen kann oder in Form von Wasser dort durch kalte Temperaturen zu gefrieren droht. In beiden Fällen wird das Schmelzwasser aus der Ladeschale abgeführt und führt dazu, dass nach Beendigung des Ladevorgangs auch bei winterlichen Bedingungen die Ladeschale frei oder im Wesentlichen frei von Schnee oder Eis ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung die Heizvorrichtung als elektrische Heizvorrichtung ausgebildet ist und insbesondere wenigstens eines der folgenden Heizmittel aufweist:
- - Heizdraht
- - Heizfaden
- - Heizschlange
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Insbesondere handelt es sich bei den elektrischen Heizvorrichtungen also um Widerstandsheizelemente, welche durch Bestromung eine Aufheizung durchführen. Neben den drahtförmigen bzw. fadenförmigen Möglichkeiten sind auch Heizflächen denkbar, so dass zum Beispiel mit einer dünnen Beschichtung Teilabschnitte in entsprechender Weise bestrombar und damit aufheizbar sind. Bei der genannten Liste handelt es sich um eine nicht abschließende Aufzählung. Die Verwendung von elektrischen Heizvorrichtungen erlaubt eine Vielzahl von Vorteilen. So ist hier eine besonders einfache Ansteuerung bzw. Kontrolle der Heizvorrichtung möglich. Durch ein einfaches Ein- und Ausschalten kann eine qualitative Kontrolle der Heizvorrichtung durchgeführt werden. Auch eine quantitative Steuerung bzw. Regelung ist denkbar, indem die Leistungsübergabe an die elektrische Heizvorrichtung gesteuert bzw. geregelt wird. Die Versorgung mit der entsprechenden elektrischen Leistung kann für die Heizvorrichtung dieser Ausführungsform zum Beispiel durch elektrische Leitungen erfolgen. Jedoch sind auch induktive Heizmöglichkeiten denkbar bzw. sogar kleine Energiequellen, zum Beispiel in Form von Kondensatoren, um für den relativ kurzen Zeitraum des Ladevorgangs die gewünschte Energie für den Heizvorgang zur Verfügung stellen zu können.
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Darüber hinaus von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung in der Ladeschale ein Temperatursensor angeordnet ist für die Erfassung der Temperatur der Ladeschale. Ein solcher Temperatursensor dient also dazu, innerhalb der Ladeschale zu erkennen, welche Temperatur diese Ladeschale aufweist. Dies wird insbesondere dafür eingesetzt, dass bei dem später noch erläuterten Verfahren Eingangssignale generiert werden, um die Kontrolle der Heizvorrichtung durchzuführen. Der Temperatursensor ist also insbesondere dafür ausgelegt, einen Vergleich mit einer Mindesttemperatur, welche nicht unterschritten werden soll, und einer Zieltemperatur bzw. einer Maximaltemperatur, welche erreicht bzw. nicht überschritten werden sollen, durchzuführen. Dabei können handelsübliche Temperatursensoren eingesetzt werden, welche ein entsprechendes Temperatursignal als Ausgangssignal an eine Kontrollvorrichtung übergeben können.
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Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung die Ladeschale einen Ladedeckel aufweist für die Abdeckung der Ladeschale nach dem Ladevorgang, wobei der Ladedeckel ebenfalls eine Heizvorrichtung aufweist. Häufig werden Ladevorrichtungen in dem Bereich des Fahrzeugs angeordnet, in welchem bei übrigen Fahrzeugen der Tankstutzen angeordnet ist. In dieser ansonsten vorhandenen Tanköffnung ist nun die Ladeschnittstelle für das Ankoppeln des Ladesteckers angeordnet. Um einen besseren optischen Bezugspunkt zu liefern und gleichzeitig eine verbesserte Aerodynamik zur Verfügung zu stellen, ist ein Ladedeckel vorgesehen, welcher bei dieser Ausführungsform die Ladeschale im normalen Betriebszustand schützt. Während der normalen Fahrweise können dementsprechend auch kein Eis und kein Schnee in die Ladeschale gelangen, da ein mechanischer Schutz durch den Ladedeckel vorliegt. Sobald nun ein Ladevorgang begonnen werden soll, muss der Ladedeckel üblicherweise über eine Scharniervorrichtung geöffnet werden. Im geöffneten Zustand besteht nun auch das Risiko, dass bei winterlichen Bedingungen Schnee oder Eis sich in dem Ladedeckel ansammeln. Durch das Vorsehen der Heizvorrichtung, welche auch hier vorzugsweise als elektrische Heizvorrichtung ausgestaltet ist, in dem Ladedeckel werden die gleichen Vorteile erzielt, wie sie auch durch das Aufheizen der Ladeschale zur Verfügung gestellt werden.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung die Heizvorrichtung wenigstens eine Warmluftheizung aufweist. Dies kann alternativ oder zusätzlich zu der bereits beschriebenen elektrischen Heizvorrichtung ausgestaltet sein. In einem Fahrzeug ist üblicherweise Warmluft vorhanden. Dies ist zum Beispiel durch die Lüftungsvorrichtung oder eine Standheizung gegeben. Jedoch können auch andere Wärmequellen, zum Beispiel die Abwärme, welche beim Durchströmen von elektrischen Leitern während des Ladevorgangs innerhalb des Fahrzeugs oder in dem Ladekabel entsteht, für die Erzeugung der warmen Luft eingesetzt werden. Mithilfe entsprechender Luftkanäle und/oder Luftdüsen kann nun die warme Luft in den Bereich der Ladeschale eingebracht werden und dort die gewünschte Aufheizung mithilfe der Heizvorrichtung zur Verfügung stellen. Selbstverständlich sind alternativ zur Luft auch andere Wärmeträger in fluider Form grundsätzlich denkbar.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung die Ladeschale eine Ladetaste aufweist, für eine manuelle Betätigung vor, während und/oder nach dem Ladevorgang. Solche Ladetasten können unterschiedlichste Einsatzzwecke haben. So können sie zum Beispiel dem mechanischen Verriegeln und/oder dem mechanischen Entriegeln des Ladesteckers in der Ladeschnittstelle dienen. Auch sind Kontrollfunktionen denkbar, um zum Beispiel den Ladevorgang zu starten und/oder zu stoppen. Auch das aktive Anzeigen des aktuellen Ladestatus nach dem Drücken der Ladetaste kann als Funktion für eine solche Ladetaste hinterlegt werden. Dadurch, dass die Ladetaste durch die manuelle Betätigung eine Bewegung ausführen muss, ist gerade hier eine Bewegbarkeit auch bei winterlichen Bedingungen notwendig. Um zu vermeiden, dass mit Eis und Schnee die Ladetaste abgedeckt oder sogar durch Einfrieren oder Festfrieren blockiert wird, kann die Heizvorrichtung hier große Vorteile mit sich bringen. Dabei kann ein Teil der Heizvorrichtung auch in die Ladetaste mit eingebaut sein, so dass zum Beispiel Heizfäden bzw. Heizdrähte innerhalb dieser Ladetaste angeordnet sein können.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Kontrolle einer Ladevorrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, aufweisend die folgenden Schritte:
- - Erkennen einer Ankopplung eines Ladesteckers an der Ladeschnittstelle,
- - Aufheizen der Ladeschale mittels der Heizvorrichtung während des Ladevorgangs.
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Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Ladevorrichtung erläutert worden sind.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren lässt sich dahingehend weiterbilden, dass der Schritt des Aufheizens in Abhängigkeit einer Temperaturinformation, insbesondere der Temperatur der Ladeschale, erfolgt, wobei vorzugsweise das Aufheizen beginnt, wenn die Temperatur unterhalb einer Mindesttemperatur liegt und/oder gestoppt wird, wenn eine Zieltemperatur erreicht ist. Die Verwendung einer Temperaturinformation, zum Beispiel von einem Temperatursensor der Ladeschale, erlaubt es in größerer Effizienz, den Heizvorgang durchzuführen. So wird zum Beispiel anhand der Temperatur die Gefahr evaluierbar, ob ein Schneebefall oder ein Eisbefall innerhalb der Ladeschale überhaupt auftreten kann. So kann zum Beispiel als Mindesttemperatur 5 °C gesetzt werden, so dass davon ausgegangen werden kann, dass über 5 °C kein Heizvorgang notwendig sein muss. Die Heizvorrichtung startet also nur dann, wenn sie eine entsprechende Temperaturinformation erhält, dass die Ladeschale eine Temperatur von weniger als 5 °C aufweist. Um darüber hinaus zu vermeiden, dass die Heizvorrichtung ein zu starkes Aufheizen mit sich bringt, kann auch eine Zieltemperatur oder sogar eine Maximaltemperatur definiert werden, um in effizienter Weise nach dem Erreichen der Zieltemperatur den Heizvorgang auch wieder zu stoppen. Als Zieltemperatur kann zum Beispiel eine Temperatur im Bereich von ca. 30 °C bis zu ca. 60 °C angegeben werden. Selbstverständlich sind je nach eingesetzten Materialien und der Leistungsfähigkeit der Heizvorrichtung auch andere Zieltemperaturen im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar.
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Weiter von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bereits vor dem Ladevorgang ein Schritt des Vorheizens der Ladeschale durch die Heizvorrichtung erfolgt, wenn ein anstehender Ladevorgang erkannt worden ist. Bei elektrisch angetriebenem Fahrzeug erfolgt üblicherweise eine intensive Überwachung des Status des Fahrzeugs. Dazu zählt zum Beispiel der aktuelle Ladestand einer Batterievorrichtung. Bei einem geringen Ladestand ist davon auszugehen, dass in naher Zukunft ein Ladevorgang durchgeführt werden soll. Korreliert dieser Ladevorgang in naher Zukunft zum Beispiel mit zugehörigen Wetterdaten, welche eine Prognose einer niedrigen Temperatur beinhalten, so kann der Vorheizschritt sicherstellen, dass bereits mit vorgeheizter Ladeschale der Ladevorgang beginnen kann. Selbstverständlich können auch andere Daten oder Parameter zur Verfügung stehen, um einen anstehenden Ladevorgang zu erkennen. So sind Informationen aus dem Navigationssystem, zum Beispiel eine als Ziel eingegebene Ladestation hierfür denkbar. Auch Fahrparameter oder die zurückgelegte Strecke sowie die Informationen über typische Ladezeitpunkte oder typische Ladestationen können hier eingesetzt werden.
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Ein weiterer Vorteil ist das, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der Schritt des Aufheizens erfolgt, wenn ein Bordcomputer des Fahrzeugs inaktiv ist. Der Bordcomputer des Fahrzeugs ist üblicherweise dann aktiv, wenn der Fahrer sich innerhalb des Fahrzeugs befindet und das Fahrzeug entweder im Stand oder in der Fahrt betreibt. Sobald der Bordcomputer inaktiv ist, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass der Fahrer das Fahrzeug verlassen hat und somit keine weiteren Leistungsquellen mehr zur Verfügung stehen. Insbesondere dann, wenn der Bordcomputer des Fahrzeugs inaktiv ist, muss demnach von einer längeren Ladezeit ausgegangen werden, so dass hier das Risiko des Eindringens von Schnee oder Eis in die Ladeschale bei entsprechender Witterung besteht bzw. ansteigt. Die Korrelation mit der Aktivität des Bordcomputers erlaubt es also, die Effizienz eines erfindungsgemäßen Verfahrens noch weiter zu steigern.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
- 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung,
- 2 die Ausführungsform der 1 mit angekoppeltem Ladestecker und
- 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform einer Ladevorrichtung 10 eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Hier handelt es sich bevorzugt um ein Fahrzeug, welches rein elektrisch angetrieben wird, und unter einem entsprechenden Ladedeckel 28 der Ladevorrichtung 10 eine Ladeschale 20 aufweist. In dieser Ladeschale 20 ist eine Ladeschnittstelle 22 als Steckdose ausgebildet. In diese Steckdose der Ladeschnittstelle 22 kann der Ladestecker 100, wie er in 2 dargestellt ist, eingesteckt werden.
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Die 2 zeigt also die Situation während des Ladevorgangs, wenn der Ladestecker 100 an der Ladeschnittstelle 22 angekoppelt ist. Befindet sich diese Position nun bei winterlichen Bedingungen ohne Überdachung im Einsatz, so besteht die Gefahr, dass Schnee in die Ladeschale 20 gelangt. Auch das Eindringen von Wasser oder Graupelelementen kann dazu führen, dass sich durch die tiefe Temperatur innerhalb der Ladeschale 20 Eis ausbildet. Nach dem Beenden des Ladevorgangs führt dies dazu, dass vor dem Abziehen des Ladesteckers 100 der Nutzer des Fahrzeugs den Schnee oder das Eis aus der Ladeschale 20 entfernen muss. In der 1 und 2 ist darüber hinaus auf der rechten Seite noch eine Ladetaste 29 dargestellt, welche hier zum Beispiel zum mechanischen Entriegeln des Ladesteckers 100 dienen kann. Erst wenn der Benutzer durch das Entfernen von Schnee und Eis überhaupt Zugang zu dieser Ladetaste 29 erhält, kann er das Abkoppeln des Ladesteckers 100 durchführen.
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Um nun sicherzustellen, dass während des Ladevorgangs sich möglichst wenig oder gar kein Schnee oder Eis in der Ladeschale 20 ansammelt, sind hier Heizvorrichtungen 24 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform sind die Heizvorrichtungen 24 als elektrische Heizvorrichtungen 24 ausgebildet, und zum Beispiel als Heizdrähte innerhalb des Materials der Ladeschale 22 integriert. Ein hier vorhandener Ladedeckel 28 weist ebenfalls Heizdrähte als elektrische Heizvorrichtungen 24 auf, so dass auch in diesem Bereich eine Freiheit von Schnee und/oder Eis gewährleistet werden kann.
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Die 3 zeigt, wie in schematischem Aufbau eine Kontrollvorrichtung 30 ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen kann. In der Ladetaste 29 sind hier direkt Heizvorrichtungen 24 integriert. Mithilfe eines Temperatursensors 26 wird die Temperatur innerhalb der Ladeschale 20 und hier insbesondere innerhalb der Ladetaste 29 ständig überwacht. Sinkt diese Temperatur, welche mit dem Temperatursensor 26 erfasst wird, unter eine Mindestgrenze, so besteht die Gefahr einer Vereisung oder des Verbleibs von Schneeresten innerhalb der Ladeschale 20. Um diese aufzuschmelzen und auf diese Weise zu entfernen, wird mithilfe der Kontrollvorrichtung 30 und insbesondere eines dort implementierten Ablaufprogramms oder Computerprogrammprodukts das Verfahren durchgeführt und die einzelnen Heizvorrichtungen 24 bestromt. Durch die Bestromung und den entsprechenden elektrischen Widerstand heizen sich die Spiralen der Heizvorrichtungen 24 der einzelnen Heizdrähte auf, so dass eine Erwärmung der Ladeschale 20 und im Fall der 3 insbesondere der Ladetaste 29 die Folge ist. Das Eis bzw. der dort vorhandene Schnee schmelzen durch die Temperaturerhöhung auf und laufen in Form des Schmelzwassers aus der Ladeschale 20 ab.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
