-
Die Erfindung betrifft einen Netzstecker gemäß Patentanspruch 1 und ein Ladesystem gemäß Patenanspruch 14.
-
Aus
DE 20 2009 013 675 U1 ist ein Ladesystem, insbesondere für Elektrofahrzeuge, mit einem ladevorrichtungsseitigen Steckverbinderteil und wenigstens einem Sensor bekannt, wobei der Sensor ein Signal abgibt, wenn sich ein menschliches Körperteil dem Ladesteckersystem nähert und/oder wenn ein menschliches Körperteil das Ladesteckersystem berührt.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Netzstecker und ein verbessertes Ladesystem bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird mittels eines Netzsteckers gemäß Patentanspruch 1 und mittels eines Ladesystems gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Es wurde erkannt, dass ein verbesserter Netzstecker und ein verbessertes Ladesystem dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Netzstecker ein Kontaktgehäuse und eine Sensoreinrichtung umfasst. Das Kontaktgehäuse weist wenigstens einen ersten Griffbereich auf. Die Sensoreinrichtung umfasst wenigstens eine erste Sensorelektrode, wobei die erste Sensorelektrode in dem Kontaktgehäuse eingebettet ist. Zwischen einer ersten Oberfläche des ersten Griffbereichs und der ersten Sensorelektrode ist ein erster Abschnitt des Kontaktgehäuses angeordnet. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kontakt zwischen einem menschlichen Körperteil und der Sensorelektrode vermieden. Dadurch kann ein langzeitstabiler Netzstecker bereitgestellt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform wir der erste Griffbereich zumindest abschnittsweise durch eine Ausbuchtung begrenzt, wobei die Sensorelektrode zumindest abschnittsweise benachbart zur Ausbuchtung angeordnet ist. Dadurch wird ein besonders gutes Detektieren einer Berührung eines menschlichen Körperteils an dem Griffbereich sichergestellt.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist die Ausbuchtung eine Ausbuchtungskontur auf, wobei die Sensorelektrode zumindest abschnittsweise parallel zur Ausbuchtungskontur angeordnet ist.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist der Netzstecker ein Kontaktelement, wenigstens einen Schutzkontakt, einen Schutzleiter und wenigstens einen elektrischen Leiter auf. Das Kontaktelement ist mit dem elektrischen Leiter elektrisch verbunden. Ein Kontaktelementabschnitt des Kontaktelements ist in dem Kontaktgehäuse eingebettet. Ein Stiftabschnitt des Kontaktelements ragt aus dem Kontaktgehäuse heraus und erstreckt sich in eine Steckrichtung des Netzsteckers. Der erste Griffbereich ist zumindest abschnittweise in Steckrichtung versetzt zu dem Kontaktelement angeordnet, wobei der Schutzkontakt mit dem Schutzleiter elektrisch verbunden ist und mit dem Kontaktgehäuse mechanisch verbunden ist. Vorzugsweise ist der erste Griffbereich parallel zu der Steckrichtung ausgerichtet.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist das Kontaktgehäuse einen zweiten Griffbereich auf, wobei der erste Griffbereich und der zweite Griffbereich beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei die Sensoreinrichtung eine zweite Sensorelektrode umfasst, wobei zwischen einer zweiten Oberfläche des zweiten Griffbereichs und der zweiten Sensorelektrode ein zweiter Abschnitt des Kontaktgehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich zuverlässig eine Greifbewegung eines Benutzers des Ladesystems zum Herausziehen des Netzsteckers besonders zuverlässig erfassen.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der ersten Sensorelektrode und der zweiten Sensorelektrode ein dritter Abschnitt des Kontaktgehäuses angeordnet, wobei der dritte Abschnitt die erste Sensorelektrode elektrisch von der zweiten Sensorelektrode isoliert.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Sensorelektrode mit der zweiten Sensorelektrode elektrisch verbunden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Sensorelektrode in einer Fläche, insbesondere in einer Ebene, angeordnet, wobei die Fläche parallel zur ersten Oberfläche verlaufend angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ weist die Sensorelektrode zumindest abschnittsweise einen elektrisch leitenden Kunststoff und/oder einen Draht und/oder einen Leiterrahmen auf.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist das Kontaktgehäuse einen elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere einen Kunststoff, auf.
-
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Sensoreinrichtung eine Sensorschaltung. Die Sensorschaltung ist zumindest mit der ersten Sensorelektrode elektrisch verbunden. Die Sensorschaltung ist in dem Kontaktgehäuse eingebettet. Dadurch wird eine Beschädigung, insbesondere durch Feuchtigkeit, der Sensorschaltung zuverlässig vermieden.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist die Sensorschaltung einen Messkondensator und einen kapazitiven Näherungssensor auf, wobei die erste Sensorelektrode mit einer ersten Seite des Messkondensators elektrisch verbunden ist, wobei eine zweite Seite des Messkondensators mit einem Versorgungsanschluss des Näherungssensors verbunden ist.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist der Netzstecker eine Signalleitung auf, wobei die Sensorschaltung einen Bipolartransistor, vorzugsweise einen NPN-dotierten Bipolartransistor, mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor umfasst, wobei die Signalleitung mit einer Überwachungsschaltung verbindbar ist, wobei die Basis mit einem Signalausgang des Näherungssensors elektrisch verbunden ist. Der Emitter ist mit dem Schutzleiter elektrisch verbunden. Der Kollektor ist mit der Signalleitung verbunden.
-
In weiteren Ausführungsform weist die Sensorschaltung, einen ersten vordefinierten elektrischen Widerstand und einen zweiten vordefinierten elektrischen Widerstand auf. Der erste elektrische Widerstand ist zwischen der Basis und dem Signalanschluss des Näherungssensors angeordnet. Der zweite elektrische Widerstand ist zwischen dem Emitter und dem Schutzleiter angeordnet.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist das Ladesystem zum Laden des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei das Ladesystem den oben beschriebenen Netzstecker aufweist.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist das Ladesystem wenigstens einen Fahrzeuganschluss, eine Überwachungsschaltung und eine Signalleitung auf, wobei der elektrische Leiter das Kontaktelement mit der Überwachungsschaltung elektrisch verbindet, wobei die Signalleitung die Überwachungsschaltung mit der Sensoreinrichtung elektrisch verbindet. Die Überwachungsschaltung weist einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand auf, wobei in dem ersten Schaltzustand die Überwachungsschaltung den elektrischen Leiter elektrisch mit dem Fahrzeuganschluss verbindet, wobei in dem zweiten Schaltzustand die Überwachungsschaltung den elektrischen Leiter elektrisch von dem Fahrzeuganschluss trennt. Die Sensoreinrichtung ist ausgebildet, eine Spannung bei Berührung des ersten Griffbereichs mit einem Körperteil zu reduzieren, wobei die Überwachungsschaltung ausgebildet ist, die reduzierte Spannung zu erfassen und vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand zu schalten.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist das Ladesystem wenigstens eine Ladeeinrichtung und eine Überwachungsschaltung auf, wobei die Ladeeinrichtung einen ersten Betriebszustand und einen zweiten Betriebszustand umfasst, wobei in dem ersten Betriebszustand die Ladeeinrichtung ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher zu laden, wobei in dem zweiten Betriebszustand eine Ladung des elektrischen Energiespeichers durch die Ladeeinrichtung unterbrochen ist. Die Überwachungsschaltung ist mit der Sensoreinrichtung verbunden, wobei die Überwachungsschaltung ausgebildet ist, bei Erfassen einer Berührung die Ladeeinrichtung mittels eines Steuersignals von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand zu schalten.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert: Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ladesystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Netzsteckers des in 1 gezeigten Ladesystems;
- 3 eine Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene A-A durch den in 2 gezeigten Netzstecker;
- 4 ein Schaltbild des in 1 gezeigten Ladesystems;
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in 1 gezeigten Ladesystems;
- 6 eine schematische Darstellung eines Ladesystems gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 7 ein Schaltbild des in 6 gezeigten Ladesystems;
-
In den folgenden Figuren wird auf ein Koordinatensystem 5 Bezug genommen. Das Koordinatensystem 5 ist beispielhaft als Rechtssystem ausgebildet und weist eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse auf.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ladesystems 10 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 15 eines Kraftfahrzeugs 20.
-
Das Kraftfahrzeug 20 kann dabei als Hybridfahrzeug oder elektrisches Fahrzeug ausgebildet sein, bei dem zumindest ein Teil der Antriebsenergie in dem elektrischen Energiespeicher 15 des Kraftfahrzeugs 20 gespeichert ist. Der elektrische Energiespeicher 15 kann dabei beispielsweise ein Lithiumluftakkumulator sein. Auch ist denkbar, dass der elektrische Energiespeicher 15 andersartig ausgebildet ist.
-
Das Ladesystem 10 umfasst eine Ladeeinrichtung 25 auf. Die Ladeeinrichtung 25 ist beispielhaft in dem Kraftfahrzeug 20 verbaut und dient zur Steuerung und/oder Regelung eines Ladevorgangs des elektrischen Energiespeichers 15 mit elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromnetz, vorzugsweise einem ortsfesten Wechselstromnetz.
-
Das Ladesystem 10 umfasst ferner eine im Kraftfahrzeug 20 angeordneten ersten Fahrzeuganschluss 30 auf. Die Ladeeinrichtung 25 elektrisch mittels einer ersten Verbindung 35 mit dem elektrischen Energiespeicher 15 des Kraftfahrzeugs 20 verbunden. Ferner ist die Ladeeinrichtung 25 mit dem ersten Fahrzeuganschluss 30 mittels einer zweiten Verbindung 40 elektrisch verbunden.
-
Das Ladesystem 10 umfasst ferner einen Netzstecker 45, eine Überwachungsschaltung 55 und einen zweiten Fahrzeuganschluss 65. Der Netzstecker 45, die Überwachungsschaltung 55 und der zweite Fahrzeuganschluss 65 sind stationär ausgebildet und in der Ausführungsform nicht in dem Kraftfahrzeug 15 verbaut.
-
Der Netzstecker 45 umfasst ein erstes Kabel 50 und die Überwachungsschaltung 55 weist ein zweites Kabel 60 auf. Das erste Kabel 50 umfasst einen ersten elektrischen Leiter 70, beispielhaft einen zweiten elektrischen Leiter 75, einen ersten Schutzleiter 80 sowie eine Signalleitung 85. Der erste elektrische Leiter 70, der zweite elektrische Leiter 75, der erste Schutzleiter 80 sowie die Signalleitung 85 sind elektrisch zueinander isoliert in dem ersten Kabel 50 angeordnet.
-
Das zweite Kabel 60 weist einen dritten elektrischen Leiter 90, einen vierten elektrischen Leiter 95 und einen zweiten Schutzleiter 100 auf.
-
Der Netzstecker 45 dient zum Anschließen des Ladesystems 10 an eine Steckdose 110 des ortsfesten Stromnetzes. Der erste Fahrzeuganschluss 30 ist mit dem zweiten Fahrzeuganschluss 65 verbunden und stellt stellen eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Fahrzeuganschluss 30 und dem zweiten Fahrzeuganschluss 65 bereit.
-
2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Netzsteckers 45 des in 1 gezeigten Ladesystems 10.
-
Der Netzstecker 45 weist ein Kontaktgehäuse 115, ein erstes Kontaktelement 120, ein zweites Kontaktelement 125, einen Schutzkontakt 130 und eine Sensoreinrichtung 135 auf.
-
Das erste Kontaktelement 120 und das zweite Kontaktelement 125 sind stiftförmig ausgebildet und erstrecken sich in x-Richtung. Das erste Kontaktelement 120 ist in z-Richtung zu dem zweiten Kontaktelement 125 versetzt angeordnet. Dabei ist das erste Kontaktelement 120 elektrisch mit dem ersten elektrischen Leiter 70 und das zweite Kontaktelement 125 elektrisch mit dem zweiten elektrischen Leiter 75 verbunden. Das erste Kontaktelement 120 und das zweite Kontaktelement 125 sind auf einer der Steckdose 110 zugewandten Seite des Kontaktgehäuses 115 angeordnet.
-
Das erste Kontaktelement 120 weist einen ersten Stiftabschnitt 141 und einen ersten Kontaktelementabschnitt 142 auf. Das zweite Kontaktelement 125 weist einen zweiten Stiftabschnitt 143 und einen zweiten Kontaktelementabschnitt 144 auf. Der erste Kontaktelementabschnitt 142 und der zweite Kontaktelementabschnitt 144 sind in dem Kontaktgehäuse 115 eingebettet. Der erste Stiftabschnitt 141 des ersten Kontaktelement 120 und der zweite Stiftabschnitt 143 des zweiten Kontaktelement 125 ragen aus dem Kontaktgehäuse 115 auf einer zur Steckdose 110 zugewandten Stirnseite des Kontaktgehäuses 115 aus dem Kontaktgehäuse 115 heraus. Der Stiftabschnitt 141, 143 erstreckt sich jeweils in einer Steckrichtung (x-Richtung) des Kontaktelements 120, 125 zur Einführung des Stiftabschnitts 141, 143 in jeweils eine zum Stiftabschnitt 141, 143 zugeordneten Buchsenkontakt der Steckdose 110. Mittels des Kontaktelementabschnitts 142, 144 wird das Kontaktelement 120, 125 mechanisch an dem Kontaktgehäuse 115 fixiert. Ferner kann an dem ersten Kontaktelementabschnitt 142 der erste elektrische Leiter 70 und an dem zweiten Kontaktelementabschnitt 144 der zweite elektrische Leiter 75 angeschlossen sein.
-
Der erste Stiftabschnitt 141 weist umfangsseitig eine erste Kontaktfläche 136 und der zweite Stiftabschnitt 143 weist umfangsseitig eine zweite Kontaktfläche 137 auf. Ist der Netzstecker 45 in die Steckdose 110 eingesteckt, so wird mittels der ersten Kontaktfläche 136 ein erster elektrischer Kontakt zu einem ersten Buchsenkontakt (nicht in 2 dargestellt) der Steckdose 110 bereitgestellt. Die zweite Kontaktfläche 141 dient in eingestecktem Zustand des Netzsteckers 45 in der Steckdose 110 zur Bereitstellung eines zweiten elektrischen Kontakts zu einem zweiten Buchsenkontakt (nicht in 2 dargestellt) der Steckdose 110.
-
Das Kontaktgehäuse 115 weist einen ersten Gehäusebereich 145, einen zweiten Gehäusebereich 150 und einen dritten Gehäusebereich 146 auf. Der dritte Gehäusebereich 146 ist in x-Richtung zwischen dem ersten Gehäusebereich 145 und dem zweiten Gehäusebereich 150 angeordnet. An dem zweiten Gehäusebereich 150 weist das Kontaktgehäuse 115 einen ersten Griffbereich 155 und eine erste Ausbuchtung 160 an einer ersten Seitenfläche 157 und an einer zur ersten Seitenfläche 157 gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche 158 einen zweiten Griffbereich 165 und eine zweite Ausbuchtung 170 auf. In x-Richtung sind der erste Griffbereich 155 und der zweite Griffbereich 165 auf gleicher Höhe angeordnet. In z-Richtung sind der erste Griffbereich 155 und der zweite Griffbereich 165 beabstandet zueinander angeordnet. Der Griffbereich 155, 165 wird auf einer dem Kontaktelement 120, 125 zugewandten Seite durch den dritten Gehäusebereich 146 begrenzt.
-
Der dritte Gehäusebereich 146 ist beispielhaft kuppelförmig ausgebildet und verjüngt sich vom ersten Gehäusebereich 145 in Richtung des zweiten Gehäusebereichs 150. In z-Richtung ist der zweite Gehäusebereich 150 schmaler ausgebildet als der erste Gehäusebereich 145. Auf einer zum Kontaktelement 120, 125 abgewandten Seite wird der ersten Griffbereich 155 durch die erste Ausbuchtung 160 und der zweite Griffbereich 165 durch die zweite Ausbuchtung 170 begrenzt. Die Ausbuchtung 160, 170 ist dabei etwa fingerbreit von einem oberen Ende des dritten Gehäusebereichs 146 in x-Richtung beabstandet angeordnet. Die Ausbuchtung 160, 170 erstreckt sich dabei in z-Richtung. Die Ausbuchtung 160, 170 dient dazu, ein besonders gutes Angreifen des Körperteils zum erleichterten Herausziehen des ersten Gehäusebereichs 145 und der Kontaktelement 120, 125 aus der Steckdose 110 sicherzustellen.
-
Der Schutzkontakt 130 ist an dem korrespondierend zur Steckdose 110 ausgebildeten ersten Gehäusebereichs 145 des Kontaktgehäuses 115 seitlich angeordnet. Der erste Gehäusebereich 145 wird im montierten Zustand des Netzsteckers 45 in der Steckdose 110 durch die Steckdose 110 umfangsseitig umgriffen. Der Schutzkontakt 130 ist elektrisch mit dem ersten Schutzleiter 80 verbunden.
-
3 zeigt eine Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene A-A durch den in 2 gezeigten Netzstecker 45.
-
Die zweite Ausbuchtung 170 erstreckt sich dabei in z-Richtung in entgegengesetzter Richtung zur ersten Ausbuchtung 160. Von besonderem Vorteil ist ferner, wenn der erste Griffbereich 155 und/oder die erste Ausbuchtung 160 sowie der zweite Griffbereich 165 und/oder die zweite Ausbuchtung 170 spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 175, die zwischen dem ersten Griffbereich 155 und dem zweiten Griffbereich 165 angeordnet ist und beispielsweise eine xy-Ebene ist, angeordnet sind. Die Symmetrieebene 175 verläuft dabei mittig zwischen dem ersten Kontaktelement 120 und dem zweiten Kontaktelement 125. Durch die gegenüberliegende Anordnung kann ein zuverlässiges Greifen des Netzsteckers 45 sichergestellt werden. Insbesondere ist von Vorteil, wenn die Ausbuchtung 160, 170 zumindest abschnittweise quer zu der Steckrichtung (x-Richtung) des Kontaktelements 120, 125 ausgerichtet ist.
-
Ferner ist von Vorteil, wenn der Griffbereich 155, 165 im Wesentlichen parallel zu der Steckrichtung des Kontaktelements 120, 125 angeordnet ist. Die erste Ausbuchtung 160 weist eine erste Ausbuchtungskontur 195 und die zweite Ausbuchtung 170 weist eine zweite Ausbuchtungskontur 200 auf. Die erste Ausbuchtungskontur 195 und/oder die zweite Ausbuchtungskontur 200 ist dabei beispielhaft L-förmig oder U-förmig ausgebildet.
-
Die Sensoreinrichtung 135 weist eine Sensorschaltung 180, eine erste Sensorelektrode 185 und vorzugsweise eine zweite Sensorelektrode 190 auf. Die Sensorelektrode 185, 190 kann beispielsweise einen Draht und/oder einen Leiterrahmen und/oder einen elektrisch leitenden Kunststoff aufweisen. Dabei können die erste Sensorelektrode 185 und die zweite Sensorelektrode 190 auf einem gemeinsamen Leiterrahmen oder auf einem jeweils zur Sensorelektrode 185, 190 zugeordneten Leiterrahmen angeordnet sein.
-
Von besonderem Vorteil ist, wenn die Sensorschaltung 180, die erste Sensorelektrode 185 und die zweite Sensorelektrode 190 auf einem gemeinsamen Leiterrahmen angeordnet sind. Die Sensoreinrichtung 135 ist vorzugsweise vollständig in einen Werkstoff des Kontaktgehäuses 115 eingebettet sind. Der Werkstoff ist beispielsweise elektrisch isolierend und weist vorzugsweise einen Kunststoff auf.
-
Insbesondere ist hier von Vorteil, wenn in der Herstellung des Netzsteckers 45 die Sensorelektrode 185, 190 und die Sensorschaltung 180 mit dem Werkstoff des Kontaktgehäuses 115 in einem Spritzguss umspritzt werden. Dabei ist die erste Sensorelektrode 185 benachbart zu der ersten Ausbuchtung 160, vorzugsweise auf gleicher Höhe in x-Richtung, angeordnet. Die zweite Sensorelektrode 190 ist benachbart, vorzugsweise auf gleicher Höhe in x-Richtung, zu der zweiten Ausbuchtung 170 angeordnet.
-
Die Sensorelektrode 185, 190 kann mäanderförmig ausgebildet sein. Von besonderem Vorteil ist, wenn die erste Sensorelektrode 185 zumindest abschnittsweise parallel zu der ersten Ausbuchtungskontur 195 und die zweite Sensorelektrode 190 zumindest abschnittsweise zu der zweiten Ausbuchtungskontur 200 verlaufend angeordnet ist.
-
Zwischen einer ersten Oberfläche 205 des ersten Griffbereichs 155 und der ersten Sensorelektrode weist das Kontaktgehäuse 115 einen ersten Abschnitt 210 auf. Der erste Abschnitt 210 isoliert elektrisch die erste Sensorelektrode 185 gegenüber dem ersten Griffbereich 155.
-
Zwischen einer zweiten Oberfläche 215 des zweiten Griffbereichs 165 und der zweiten Sensorelektrode 190 weist das Kontaktgehäuse 115 einen zweiten Abschnitt 220 auf. Der zweite Abschnitt 220 isoliert elektrisch die zweite Sensorelektrode 190 gegenüber der zweiten Oberfläche 215.
-
Zwischen der ersten Sensorelektrode 185 und der zweiten Sensorelektrode 190 weist das Kontaktgehäuse 115 einen dritten Abschnitt 225 auf. Der dritte Abschnitt 225 isoliert elektrisch die erste Sensorelektrode 185 gegenüber der zweiten Sensorelektrode 190.
-
Die erste Sensorelektrode 185 ist in einer ersten Fläche 226, vorzugsweise einer ersten Ebene, angeordnet. Die erste Fläche 226 ist parallel zur ersten Oberfläche 205 angeordnet. Die zweite Sensorelektrode 190 ist vorzugsweise in einer zweiten Fläche 227, insbesondere einer zweiten Ebene, angeordnet. Die zweite Fläche 227 kann parallel zu der ersten Fläche 226 der ersten Sensorelektrode 185 angeordnet sein. Ferner ist die zweite Fläche 227 parallel zu der zweiten Oberfläche 215 angeordnet.
-
4 zeigt einen Schaltplan des in 1 gezeigten Ladesystems 10.
-
Die Sensorschaltung 180 weist einen Messkondensator 230, einen kapazitiven Näherungssensor 235, einen Bipolartransistor 240, einen ersten vordefinierten elektrischen Widerstand 245 und einen zweiten vordefinierten elektrischen Widerstand 250 auf.
-
Die erste Sensorelektrode 185 ist mittels einer dritten Verbindung 255 mit einer ersten Seite 260 des Messkondensators 230 elektrisch verbunden. Ferner ist die zweite Sensorelektrode 190 mittels einer vierten Verbindung 265 mit der ersten Seite 260 des Messkondensators 230 elektrisch verbunden.
-
Der kapazitive Näherungssensor 235 umfasst einen ersten Versorgungsanschluss 280, einen zweiten Versorgungsanschluss 285, einen Signalanschluss 290 und einen Masseanschluss 295. Der kapazitive Näherungssensor 235 kann beispielsweise vom Typ AT42QT1010 sein.
-
Eine fünfte Verbindung 275 verbindet den ersten Versorgungsanschluss 280 mit einer zweiten Seite 270 des Messkondensators 230 elektrisch. Der Signalanschluss 290 ist mittels einer sechsten Verbindung 300 mit einer ersten Seite des ersten elektrischen Widerstand 245 verbunden. Der zweite Versorgungsanschluss 285 ist mittels einer siebten Verbindung 305 mit einer ersten Verzweigung 310 elektrisch verbunden. Der Masseanschluss 295 ist mittels einer achten Verbindung 315 mit dem ersten Schutzleiter 80 elektrisch verbunden.
-
Der Bipolartransistor 240 ist vorzugsweise als NPN-dotierter Bipolartransistor ausgebildet. Der Bipolartransistor 240 weist eine Basis 320, einen Emitter 325 und einen Kollektor 330 auf. Die erste Verzweigung 310 ist mit der Signalleitung 85 elektrisch verbunden. Ferner ist erste Verzweigung 310 mittels einer neunten Verbindung 340 mit dem Kollektor 330 elektrisch verbunden. Die Basis 320 ist mittels einer zehnten Verbindung 345 mit einer zweiten Seite des ersten elektrischen Widerstand 245 verbunden. Der Emitter 325 ist mittels einer elften Verbindung 350 mit einer ersten Seite des zweiten elektrischen Widerstands 250 elektrisch verbunden. Eine zweite Seite des zweiten elektrischen Widerstands 250 ist mittels einer zwölften Verbindung 355 mit dem ersten Schutzleiter 80 elektrisch verbunden.
-
Die Überwachungsschaltung 55 weist beispielhaft ein Schaltmittel 360, eine Komparatorschaltung 365 und eine Energieversorgung 370 auf. Das Schaltmittel 360 kann beispielsweise als Relais ausgebildet sein. Die Energieversorgung 370 stellt an einer zweiten Verzweigung 375 der Überwachungsschaltung 55 gegenüber der Masse eine weitere elektrische Energie mit einer Versorgungsspannung U bereit. Die Versorgungsspannung U weist einen vordefinierten Wert beispielsweise in Höhe von 5 V auf. Die zweite Verzweigung 375 ist mittels einer dreizehnten Verbindung 380 mit der Komparatorschaltung 365 elektrisch verbunden. Die Komparatorschaltung 365 ist mit dem Schaltmittel 360 elektrisch verbunden.
-
Das Schaltmittel 360 weist einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand auf, wobei in 4 beispielhaft der zweite Schaltzustand gezeigt ist. Das Schaltmittel 360 ist an einem ersten Anschluss 385 mit dem ersten elektrischen Leiter 70 verbunden. An einem zweiten Anschluss 390 ist das Schaltmittel 360 mit dem zweiten elektrischen Leiter 75 verbunden. Ein dritter Anschluss 395 des Schaltmittels 360 ist mittels des dritten elektrischen Leiters 90 mit dem zweiten Fahrzeuganschluss 65 verbunden. Der vierte Anschluss 400 ist mittels des vierten elektrischen Leiters 95 mit dem zweiten Fahrzeuganschluss 65 elektrisch verbunden.
-
Im zweiten Schaltzustand des Schaltmittels 360 sind die Anschlüsse 385, 390, 395, 400 elektrisch voneinander getrennt. In dem ersten Schaltzustand ist das Schaltmittel 360 geschlossen und der erste Anschluss 385 mit dem dritten Anschluss 295 elektrisch verbunden. Ferner ist im ersten Schaltzustand der zweite Anschluss 390 mit dem vierten Anschluss 400 elektrisch verbunden.
-
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens des in den 1 bis 4 beschriebenen Ladesystems 10.
-
In einem ersten Verfahrensschritt 500 ist der Netzstecker 45 in der Steckdose 110 eingesteckt und das Kontaktelement 120, 125 elektrisch mit der Steckdose 110 verbunden. Ferner kann die Ladeeinrichtung 25 aktiviert sein. Das Schaltmittel 360 befindet sich im ersten Schaltzustand. Dabei wird die durch das Wechselspannungsnetz bereitgestellte elektrische Energie über den Netzstecker 45, das erste Kabel 50, das Schaltmittel 360, das zweite Kabel 60, die Fahrzeuganschlüsse 30, 65 und die zweite Verbindung 40 zur Ladeeinrichtung 25 übertragen. Die Ladeeinrichtung 25 steuert und/oder regelt einen elektrischen Strom und/oder eine elektrische Spannung der elektrischen Energie zur Ladung des elektrischen Energiespeicher 15 des Kraftfahrzeugs 20.
-
Die weitere elektrische Energie wird über die Signalleitung 85 des ersten Kabels 50 an die erste Verzweigung 310 übertragen. Ferner wird die weitere elektrische Energie über die siebte Verbindung 305 an den zweiten Versorgungsanschluss 285 des Näherungssensors 235 übertragen. Der Näherungssensor 235 stellt die weitere elektrische Energie am ersten Versorgungsanschluss 280 bereit. Die weitere elektrische Energie wird weiter über die fünfte Verbindung 275 an die zweite Seite 270 des Messkondensators 230 übertragen. Mit der weiteren elektrischen Energie wird der Messkondensator 230 elektrisch geladen. Durch die Ladung des Messkondensators bildet sich um die erste Sensorelektrode 185 ein erstes elektrische Feld 425 und um die zweite Sensorelektrode ein zweites elektrisches Feld 430 aus.
-
In einem zweiten Verfahrensschritt 505 berührt ein Benutzer des Ladesystems 10 den ersten Griffbereich 155 und den zweiten Griffbereich 165 mit dem Körperteil, beispielsweise den Fingern, um den Netzstecker 45 aus der Steckdose 110 zu ziehen. Dadurch wird das erste elektrisches Feld 425 und das zweite elektrische Feld 430 durch einen Ladungsabfluss der elektrischen Felder 425, 430 auf das Körperteil verändert. Dadurch wird auch die Ladung des Messkondensators 230 durch die Sensorelektrode 185, verändert.
-
Der Näherungssensor 235 detektiert das Abfließen der Ladung des Messkondensators 230 durch eine Veränderung einer Kondensatorspannung des Messkondensators 230 am ersten Versorgungsanschluss 280. Der Näherungssensor 235 stellt am Signalanschluss 290 ein korrespondierend zu gemessenen Kondensatorspannung ausgebildetes Signal bereit. Das Signal wird über den ersten elektrischen Widerstand 245, über die sechste Verbindung 300 und die zehnte Verbindung 345 an die Basis 320 übertragen.
-
In einem dritten Verfahrensschritt 510 schaltet der Bipolartransistor 240 auf Grundlage des Signals durch, sodass von der Energieversorgung 370 ein weiterer Strom der weiteren elektrischen Energie über die Signalleitung 85, die erste Verzweigung 310, die neunte Verbindung 340 über den Bipolartransistor 240 hin in zur elften Verbindung 350 fließt. Die weitere elektrische Energie wird am zweiten elektrischen Widerstand 250 in Wärme umgewandelt.
-
Von besonderem Vorteil ist, wenn die Energieversorgung 370 ist ausgebildet, eine bestimmte vordefinierte elektrische Leistung der weiteren elektrischen Energie zur Verfügung zu stellen. Schaltet der Bipolartransistor 240 durch, so bricht die (Versorgungs-) Spannung an der zweiten Verzweigung 375 bezogen auf die Masse ein. Der Einbruch korreliert dabei mit einer entsprechenden Durchschaltung des Bipolartransistors 240. Wird beispielsweise nur einer der beiden Griffbereiche 155, 165 berührt, so ist der Einbruch der Spannung an der zweiten Verzweigung 375 gegenüber der Masse geringer als wenn beide Griffbereiche 155, 165 berührt werden und die Ladung am Messkondensator 230 stärker abfließt als wenn nur einer der beiden Griffbereiche 155, 165 berührt wird.
-
In einem vierten Verfahrensschritt 515 erfasst die Komparatorschaltung 365 eine Spannung an der zweiten Verzweigung 375 gegenüber der Masse. In undurchgeschaltetem Zustand des Bipolartransistors 240 entspricht die gemessene Spannung der Versorgungsspannung U. Die Komparatorschaltung 365 vergleicht die Spannung an der zweiten Verzweigung 375 gegenüber der Masse mit einem vordefinierten Schwellenwert. Unterschreitet die an der zweiten Verzweigung 375 erfasste Spannung den vordefinierten Schwellenwert, so fährt die Komparatorschaltung 365 mit einem fünften Verfahrensschritt 520 fort. Überschreitet die erfasste Spannung an der zweiten Verzweigung 375 den vordefinierten Schwellenwert, so fährt die Komparatorschaltung 365 mit einem sechsten Verfahrensschritt 525 fort.
-
In dem fünften Verfahrensschritt 520 schaltet die Komparatorschaltung 365 das Schaltmittel 360 vom ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand, sodass das Schaltmittel 360 die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 385 und dem dritten Anschluss 395 sowie dem zweiten Anschluss 390 und dem vierten Anschluss 400 unterbricht und keine elektrische Energie über den ersten und zweiten elektrischen Leiter 70, 75 hin zur Ladeeinrichtung 25 fließt. Dadurch wird der Ladevorgang zum Laden des elektrischen Energiespeichers 15 des Kraftfahrzeugs 20 unterbrochen. Das Schalten des Schaltmittel 360 erfolgt vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand schneller als ein typischer Abziehvorgang des Netzsteckers 45 aus der Steckdose 110. Dadurch kann ein Lichtbogen an den Kontaktelementen 120, 125 zu der Steckdose 110 vermieden werden. Überschreitet die gemessene elektrische Spannung zwischen der zweiten Verzweigung 375 und der Masse den vordefinierten Schwellenwert, so belässt die Komparatorschaltung 365 das Schaltmittel 360 im ersten Schaltzustand, sodass weiterhin elektrische Energie von dem ersten und zweiten elektrischen Leiter 70, 75 zur Ladeeinrichtung 25 übertragen wird und der Ladevorgang zum Laden des elektrischen Energiespeichers 15 aufrechterhalten werden kann.
-
Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn der vordefinierte Schwellenwert derart gewählt wird, dass der vordefinierte Schwellenwert ausschließlich mit einer Berührung beider Griffbereich 155, 165 korreliert und auf diese Weise eine Annäherung des Benutzers an dem Netzstecker 45, beispielsweise durch eine versehentliche Berührung nur einer der beiden Griffbereiche 155, 165, durch die kein Abziehen des Netzsteckers 45 aus der Steckdose 110 erfolgt, von einem Abziehvorgang an dem beide Griffbereiche 155, 165 mit dem Körperteil berührt werden, unterschieden werden kann.
-
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ladesystems 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
Das Ladesystem 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 1 gezeigten Ladesystem 10 ausgebildet. Abweichend dazu weist zusätzlich das zweite Kabel 60 eine zweite Signalleitung 105 auf. Die zweite Signalleitung 105 verbindet die Überwachungsschaltung 55 mit der Ladeeinrichtung 25 und ist ausgebildet, ein Steuersignal zwischen der Überwachungsschaltung 55 und der Ladeeinrichtung 25 zu übertragen.
-
7 zeigt einen Schaltplan des in 6 gezeigten Ladesystems 10.
-
Das Ladesystem 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 4 gezeigten Ladesystem 10 ausgebildet. Abweichend dazu wird auf das Schaltmittel 360 verzichtet, wobei anstatt des Schaltmittel 360 ein Sender 600 vorgesehen ist. Der Sender 600 ist mittels der zweiten Signalleitung 105 mit der Ladeeinrichtung 25 verbunden. Der Sender 600 kann beispielsweise ein pulsweitenmoduliertes Signal der Ladeeinrichtung 25 bereitstellen. Ferner ist der erste und zweite elektrische Leiter 70, 75 in der Überwachungsschaltung dauerhaft mit dem dritten und vierten elektrischen Leiter 90, 95 verbunden.
-
Der Betrieb des Ladesystems 10 erfolgt ähnlich wie in 5 beschrieben. Dabei sind der erste bis vierte Verfahrensschritt 500 bis 515 identisch zu dem in 5 beschriebenen ersten bis vierten Verfahrensschritten 500 bis 515. Abweichend dazu stellt im fünften Verfahrensschritt 520 die Überwachungsschaltung 55 bei Unterschreiten des Schwellenwerts durch die Spannung an der zweiten Verzweigung 375 über den Sender 600 ein erstes Steuersignal der Ladeeinrichtung 25 bereit. Die Ladeeinrichtung 25 erfasst das erste Steuersignal, wobei die Ladeeinrichtung 25 auf Grundlage des ersten Steuersignals den Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 15 unterbricht.
-
Im sechsten Verfahrensschritt 525 stellt die Überwachungsschaltung 55 über den Sender 600 der Ladeeinrichtung 25 mittels des Senders 600 ein zweites Steuersignal bereit. Die Ladeeinrichtung 25 erfasst das zweite Steuersignal, wobei auf Grundlage des zweiten Steuersignals die Ladeeinrichtung 25 den Ladevorgang weiterhin aufrechterhält.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass das Ladesystem 10 selbstverständlich auch andersartig ausgebildet sein kann. Insbesondere ist hierbei denkbar, dass sowohl die Sensoreinrichtung 135 als auch die Überwachungsschaltung 55 andersartig ausgebildet sein kann. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die Überwachungsschaltung 55 hierbei beispielhaft in den 4 und 7 dargestellt ist. Auch kann die Überwachungsschaltung 55 als Digitalschaltung ausgebildet sein, die ein digitales Signal, das durch den Näherungssensor 235 bereitgestellt wird, auswertet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 5
- Koordinatensystem
- 10
- Ladesystem
- 15
- elektrischer Energiespeicher
- 20
- Kraftfahrzeug
- 25
- Ladeeinrichtung
- 30
- erster Fahrzeuganschluss
- 35
- erste Verbindung
- 40
- zweite Verbindung
- 45
- Netzstecker
- 50
- erstes Kabel
- 55
- Überwachungsschaltung
- 60
- zweites Kabel
- 65
- zweiter Fahrzeuganschluss
- 70
- erster elektrischer Leiter
- 75
- zweiter elektrischer Leiter
- 80
- erster Schutzleiter
- 85
- erste Signalleitung
- 90
- dritter elektrischer Leiter
- 95
- vierter elektrischer Leiter
- 100
- zweiter Schutzleiter
- 105
- zweite Signalleitung
- 110
- Steckdose
- 115
- Kontaktgehäuse
- 120
- erstes Kontaktelement
- 125
- zweites Kontaktelement
- 130
- Schutzkontakt
- 135
- Sensoreinrichtung
- 136
- erste Kontaktfläche
- 137
- erster Stiftabschnitt
- 142
- erster Kontaktelementabschnitt
- 143
- zweiter Stiftabschnitt
- 144
- zweiter Kontaktelementabschnitt
- 145
- erster Abschnitt
- 146
- Übergangsabschnitt
- 150
- zweiter Abschnitt
- 155
- erster Griffbereich
- 157
- erste Seitenfläche
- 158
- zweite Seitenfläche
- 160
- erste Ausbuchtung
- 165
- zweiter Griffbereich
- 170
- zweite Ausbuchtung
- 175
- Symmetrieebene
- 180
- Sensorschaltung
- 185
- erste Sensorelektrode
- 190
- zweite Sensorelektrode
- 195
- erste Ausbuchtungskontur
- 200
- zweite Ausbuchtungskontur
- 205
- erste Oberfläche
- 210
- erster Abschnitt
- 215
- zweite Oberfläche
- 220
- zweiter Abschnitt
- 225
- dritter Abschnitt
- 226
- erste Fläche
- 227
- zweite Fläche
- 230
- Messkondensator
- 235
- Näherungssensor
- 240
- Bipolartransistor
- 245
- erster Widerstand
- 250
- zweiter Widerstand
- 255
- dritte Verbindung
- 260
- erste Seite des Messstandsensors
- 265
- vierte Verbindung
- 270
- zweite Seite des Messstandsensors
- 275
- fünfte Verbindung
- 280
- erster Versorgungsanschluss
- 285
- zweiter Versorgungsanschluss
- 290
- Signalanschluss
- 295
- Masseanschluss
- 300
- sechste Verbindung
- 305
- siebte Verbindung
- 310
- erste Verzweigung
- 315
- achte Verbindung
- 320
- Basis
- 325
- Emitter
- 330
- Kollektor
- 340
- neunte Verbindung
- 345
- zehnte Verbindung
- 350
- elfte Verbindung
- 355
- zwölfte Verbindung
- 360
- Relais
- 365
- Komparatorschaltung
- 370
- Spannungsversorgung
- 375
- zweite Verzweigung
- 380
- dreizehnte Verbindung
- 385
- erster Anschluss
- 390
- zweiter Anschluss
- 395
- dritter Anschluss
- 400
- vierter Anschluss
- 410
- erster Eingang
- 420
- zweiter Eingang
- 425
- erstes elektrische Feld
- 430
- zweites elektrisches Feld
- 500
- erster Verfahrensschritt
- 505
- zweiter Verfahrensschritt
- 510
- dritter Verfahrensschritt
- 515
- vierter Verfahrensschritt
- 520
- fünfter Verfahrensschritt
- 525
- sechster Verfahrensschritt
-
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 202009013675 U1 [0002]
