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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestation, eine Anschlussanordnung sowie ein Fortbewegungsmittel zur Übertragung elektrischer Traktionsenergie. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Übertragung von Wechselspannung an ein Fortbewegungsmittel.
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Der Großteil der heutigen Elektrofahrzeuge bietet nur eine Wechselspannungs- (AC-)Buchse zum Laden. Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen werden sich Fahrzeuge mit Gleichspannungs- (DC-)Ladetechnik durchsetzen, weil Ladeleistungen über 20 kW sich nicht mehr sinnvoll mit einem Onboard-Ladegerät (Charger) im Fahrzeug realisieren lassen. In der Phase der Transformation ergibt sich für den Kunden heutiger Ladestationen die Problematik, dass die jeweilige Ladetechnik (AC oder DC) vom Fahrzeug noch nicht oder irgendwann nicht mehr (bei Fahrzeugwechsel) unterstützt wird. Theoretisch müssten zur gleichzeitigen Unterstützung beider Ladetechnologien durch eine Ladesäule alle Leiter sowohl für DC als auch für AC zum Stecker gelegt werden. Dies führt zu dicken, unhandlichen Kabeln, von denen in der Praxis nie alle Leiter zeitgleich benötigt werden. Des Weiteren passen die normierten DC-Stecker des in Europa und Amerika weit verbreiteten Combined-Charging-Systems Typ 2 (CCS) nicht in die Buchse eines Elektrofahrzeugs, welches keine DC-Ladung unterstützt. Somit könnte man ein solches Fahrzeug nicht laden, selbst wenn die Ladestation beide Ladesysteme in einem Stecker zur Verfügung stellt.
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Von Tesla ist ein Verfahren bekannt, bei dem für die DC-Ladung die AC-Leiter verwendet werden.
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DE 10 2015 206 047 A1 beschreibt einen intelligenten Adapter zum Laden eines Fahrzeuges mit CCS-System über eine Ladestation mit CHadeMo-System.
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DE 10 2010 041 315 A1 offenbart eine verriegelbare Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug, bei welcher eine lösbare Verriegelung einer mechanischen Verbindung mit einer Ladeeinrichtung verwendet wird. Die Verriegelungseinrichtung kann beispielsweise ein flexibles Element mit einem Rastmittel aufweisen.
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DE 10 2015 206 047 A1 offenbart einen Adapter für ein Ladestecksystem, welcher eine Datenkommunikationsschnittstelle aufweist, welche zwischen einem Fahrzeug und einem ohne den Adapter nicht mit dem Fahrzeug kompatiblen Ladesystem vermittelt.
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DE 10 2012 020 641 A1 offenbart einen Adapter und Stecker zur Verbindung mit dem Adapter, bei welchem ein mechanischer Sicherungsstift ohne elektrische Schalterfunktion eine Verriegelung zwischen dem Stecker und dem Adapter übernimmt bzw. zur Verhinderung einer Verbindung zwischen dem Stecker und einem nicht zu dem Stecker kompatiblen Adapter vorgesehen ist.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zum AC-Laden erforderliche Hardware kompakt und leichtgewichtig zu gestalten.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zufuhr von Traktionsenergie zu einem Fortbewegungsmittel möglichst flexibel zu gestalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorgenannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Ladestation zum Laden elektrisch antreibbarer Fortbewegungsmittel gelöst. Die Ladestation kann beispielsweise eine kommerziell betriebene Ladestation (Ladesäule) umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ladestation eine Wall-Box, also eine privat oder gewerblich genutzte, an einer Wand befestigte Einheit umfassen, welche beispielsweise ein Ladekabel zur Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel aufweisen kann. Das Fortbewegungsmittel kann ein Hybridfahrzeug oder ein rein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel sein. Die Ladestation weist externe elektrische Steckkontakte auf, welche zur Abgabe elektrischer Energie an das Fortbewegungsmittel eingerichtet sind. Die elektrischen Steckkontakte können in einem Stecker bzw. einem Steckgesicht zusammengefasst sein. Das Steckgesicht kann beispielsweise dem DC-Ladestecker des Combined-Charging-Systems (CCS) entsprechen. Über die elektrischen Steckkontakte kann die Ladestation eingerichtet sein, die elektrische Energie (Traktionsenergie) in einer ersten Betriebsart in Form elektrischer Gleichgrößen (als Wechselspannung bzw. Wechselstrom) an die externen elektrischen Steckkontakte auszugeben. Mit anderen Worten kann die Ladestation zum Laden elektrisch antreibbarer Fortbewegungsmittel in herkömmlicher Weise über dezidierte Gleichspannungskontakte mittels einer Gleichspannung eingerichtet sein. Erfindungsgemäß ist die Ladestation weiter eingerichtet, die Abhängigkeit vordefinierter Umstände in eine zweite Betriebsart zu wechseln. Die zweite Betriebsart kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn ein Laden des elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels mittels Gleichspannung nicht möglich oder nicht zweckdienlich ist. Daher ist die Ladestation eingerichtet, die elektrische Energie in Form elektrischer Wechselgrößen an die elektrischen Steckkontakte auszugeben, sofern die zweite Betriebsart vorliegt. Die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart können automatisch von der Ladestation erkannt werden. Insbesondere für den Fall, dass die Ladestation bereits eine Steckverbindung mit einer erfindungsgemäßen Anschlussanordnung und/oder einem erfindungsgemäß ausgestalteten Fortbewegungsmittel aufweist, kann die Betriebsart sensorisch, elektrisch oder anders erkannt und der Ladevorgang mit einer entsprechenden elektrischen Energieform ausgeführt werden. Auf diese Weise kann z.B. ein einphasiger wechselspannungsgestützter Ladevorgang unter Verwendung der ohnehin im Ladekabel bzw. im Fahrzeug vorhandenen Gleichspannungsleitungen ausgeführt werden. Im Ergebnis kann das Ladekabel bzw. die verwendete Hardware kostengünstiger hergestellt und mit geringerer Masse ausgestaltet werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Zur Ermittlung der am besten geeigneten Betriebsart kann eine Sensoreinrichtung von der Ladestation umfasst sein, welche eingerichtet ist, eine elektrische Charakteristik (z.B. eine Gleichspannung zwischen den externen elektrischen Steckkontakten), insbesondere jedoch einen vordefinierten elektrischen Widerstand einer an die elektrischen Steckkontakte angeschlossenen Peripherie zu ermitteln. Die Peripherie kann beispielsweise einen Adapter, eine Anschlussanordnung, ein Fortbewegungsmittel und/oder eine Kombination der vorgenannten Elemente umfassen. Im Ansprechen auf eine vordefinierte Charakteristik wechselt die Ladestation in eine zweite Betriebsart, in welcher sie - wie oben beschrieben - die elektrische Energie in Form elektrischer Wechselgrößen an die elektrischen Steckkontakte ausgibt. Mit anderen Worten wird in dem Fall, dass die Sensoreinrichtung eine erfindungsgemäße Verwendung der elektrischen Gleichspannungssteckkontakte für möglich bzw. sinnvoll erachtet, die Verwendung der Gleichspannungskontakte für eine Wechselspannungsladung des angeschlossenen Fortbewegungsmittels bzw. der angeschlossenen Peripherie veranlasst. Durch die sensorgestützte Veranlassung des erfindungsgemäßen Ladevorgangs ist ein Missbrauch verhindert bzw. erheblich umständlicher und die Ladung eines Elektrofahrzeugs flexibler und sicherer.
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Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise vordefinierte Widerstandsbereiche zwischen vordefinierten externen elektrischen Kontakten ermitteln und daraus die Eignung bzw. Nicht-Eignung der angeschlossenen Peripherie für eine Verwendung der Gleichspannungskontakte zur wechselspannungsbasierten Ladung ermitteln. Hierzu kann die Ladestation einen Datenspeicher aufweisen oder zumindest einen Zugriff auf den Datenspeicher haben. Datensätze in dem Datenspeicher repräsentieren erste vordefinierte Widerstandsbereiche, welche, wenn sie an den externen elektrischen Kontakten ermittelt werden, die Ladestation veranlassen, in die erste Betriebsart zu schalten. Entsprechendes gilt für die zweiten vordefinierten Widerstandsbereiche und die zweite Betriebsart. Es wird also über eine einfache Widerstandsmessung durch die Ladestation die angeschlossene Peripherie daraufhin geprüft, ob die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart der Ladestation geeignet ist, um den Ladevorgang auszuführen.
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Die ersten Widerstandsbereiche können beispielsweise für eine Peripherie normiert sein, welche ein per elektrische Gleichgrößen zu ladendes Fortbewegungsmittel aufweist. Werden also die ersten Widerstandsbereiche ermittelt, erfährt die Ladestation hierdurch, dass ein wechselspannungsbasiertes Laden nicht möglich oder nicht geeignet ist. Werden jedoch zweite Widerstandsbereiche an den externen elektrischen Kontakten für die Peripherie ermittelt, welche die Norm zum Laden der Peripherie mittels elektrischer Gleichgrößen verletzen, kann darauf geschlossen werden, dass ein Laden mittels Wechselspannung über die Gleichstromanschlüsse der Ladestation möglich ist. Durch die vorgenannte Logik braucht lediglich einer der beiden Widerstandsbereiche datentechnisch im Datenspeicher repräsentiert zu sein und beim Nicht-Vorliegen der Widerstandsbereiche darauf geschlossen werden, dass der jeweils andere Widerstandsbereich vorliegt bzw. der jeweils andere Betriebszustand geeignet ist.
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Gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt wird eine Anschlussanordnung zum Laden elektrisch antreibbarer Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welche auch als „Ladeadapter“, „Conversion Box“, „Bordnetzbaugruppe“, „Steckanordnung“ o.ä. bezeichnet werden könnte. Die Anschlussanordnung umfasst eine Eingangsseite mit externen elektrischen Eingangskontakten zur elektrischen Verbindung mit einer Ladestation. Die Ladestation kann dauerhaft oder temporär mit der Anschlussanordnung bzw. den elektrischen Eingangskontakten verbunden sein. Eine Ausgangsseite ist mit externen elektrischen Ausgangskontakten versehen, welche zur Abgabe elektrischer Energie an das Fortbewegungsmittel eingerichtet sind. Die Ausgangsseite kann temporär oder dauerhaft mit dem Fortbewegungsmittel verbunden sein bzw. werden. Mit anderen Worten kann die Anschlussanordnung einen integralen Bestandteil einer Ladestation oder einen integralen Bestandteil eines Fortbewegungsmittels/Fortbewegungsmittel-Bordnetzes umfassen oder als zwischengeschaltete Vermittlungseinheit ausgestaltet sein und betrieben werden. Die Anschlussanordnung ist eingerichtet, in Abhängigkeit einer temporär an die Eingangsseite angeschlossenen Peripherie und/oder einer temporär an die Ausgangsseite angeschlossenen Peripherie eine elektrische Charakteristik an den ersten elektrischen Eingangskontakten zu zeigen bzw. zu erzeugen, welche eine Ladebereitschaft zum Laden des Fortbewegungsmittels über die externen elektrischen Eingangskontakte mit elektrischen Gleichgrößen kennzeichnet. Diese elektrische Charakteristik zeigt die Anschlussanordnung insbesondere dann, wenn das Fortbewegungsmittel zum Laden mittels elektrischer Gleichgrößen eingerichtet ist. Alternativ kann eine elektrische Charakteristik an den externen elektrischen Eingangskontakten gezeigt bzw. erzeugt werden, welche der Ladestation eine Ladebereitschaft zum Laden des Fortbewegungsmittels über die externen elektrischen Eingangskontakte mit elektrischen Wechselgrößen kennzeichnet. Die elektrischen Eingangskontakte können zumindest zwei elektrische Leiter aufweisen, welche gemäß dem Stand der Technik zum Laden mittels Gleichspannung ausgestaltet sind. Erfindungsgemäß ist die Anschlussanordnung also eingerichtet, die Gleichspannungsleiter unter vordefinierten und geeigneten Umständen zum Laden eines Fortbewegungsmittels mittels Wechselgrößen zu verwenden. Es ergeben sich daher dieselben Merkmale, Merkmalskombinationen und Vorteile der oben genannten Ladestation, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann.
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Zur Signalisierung der Tatsache, dass die Ladung des angeschlossenen Fortbewegungsmittels mittels Wechselgrößen erfolgen kann, kann die Anschlussanordnung einen elektrischen Widerstand aufweisen und diesen zwischen die externen elektrischen Eingangskontakte schalten, welcher sich elektrisch zu einem Abschlusswiderstand eines mittels elektrischer Wechselgrößen zu ladenden Fortbewegungsmittels derart verhält, dass zur Kennzeichnung einer Ladebereitschaft des Fortbewegungsmittels mittels elektrischer Gleichgrößen vordefinierte Widerstandsbereiche an den externen elektrischen Eingangskontakten verfehlt werden. Mit anderen Worten verletzt der resultierende Widerstand, welcher nun für die Ladestation messbar ist, entsprechend vordefinierte (genormte) Widerstandsbereiche, welche das Fortbewegungsmittel als (ausschließlich) durch Gleichgrößen zu ladendes Fortbewegungsmittel kennzeichnen. Daraus kann geschlossen werden, dass eine Ladung des Fortbewegungsmittels/Fortbewegungsmittels-Bordnetzes mittels elektrischer Wechselgrößen in erfindungsgemäßer Weise über die Gleichspannungsleitungen erfolgen kann. Der Abschlusswiderstand kann beispielsweise zwischen den aus dem CCS bekannten Leitungen PP und PE bzw. CP und PE anliegen. Die vorgenannten Leitungen dienen der Kommunikation bzw. Überprüfung der Steckverbindungen und sind dem Fachmann auf dem vorliegenden technischen Gebiet geläufig.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer widerstandsbasierten Erkennung der Ladebereitschaft der Peripherie/des Fortbewegungsmittels in erfindungsgemäßer Weise mittels Gleichgrößen kann ein verschieblich gelagerter Pin eine mechanische Codierung der Anschlussanordnung bewirken, um eine unzulässige Ladung eines Fortbewegungsmittels über die Gleichspannungsleitungen mit Wechselgrößen zu verhindern. Der Pin kann als positive Kodierung ausgestaltet sein und/oder auf der Eingangsseite der Anschlussanordnung frei liegen, insbesondere aus der Eingangsseite hervorragen. Insbesondere kann der Pin in Steckrichtung bzw. entgegen der Steckrichtung aus der Eingangsseite hervorragen. Der Pin kann insbesondere durch eine Feder in eine Vorzugsposition streben. Der Pin kann einen Schalter betätigen bzw. als Schalter ausgestaltet sein und in einer ersten sowie in einer dritten Position eine elektrische Verbindung der externen elektrischen Eingangskontakte mit den elektrischen Ausgangskontakten verhindern. Mit anderen Worten unterbricht der Pin, sofern er sich in der ersten bzw. dritten Position befindet, eine elektrische Verbindung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite. In der zweiten Position hingegen ist eine elektrische Verbindung der externen elektrischen Eingangskontakte mit den elektrischen Ausgangskontakten hergestellt. Die elektrische Verbindung kann einen Teil des Pins oder den gesamten Pin umfassen. Hierzu kann der PIN (anteilig) aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt sein und in einem im Wesentlichen bzw. überwiegend elektrisch nicht leitfähigen Korpus der Anschlussanordnung gelagert sein.
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Die zweite Position des Pins bezüglich des Korpus' der Anschlussanordnung kann in eine erste Richtung (z.B. in Steckrichtung) in die erste Position überführbar sein und in eine zweite Richtung (z.B. entgegengesetzt zur Steckrichtung) in die dritte Position überführbar sein. Mit anderen Worten ist der Pin in eine vordefinierte zweite Position zu bringen, in dem er um ein vordefiniertes Maß aus dem Korpus der Anschlussanordnung herausschaut bzw. um ein vordefiniertes Maß unter eine Hüllfläche des Korpus' der Anschlussanordnung versenkt wird. Eben dieses Maß wird beispielsweise durch eine korrespondierende mechanische Struktur (z.B. eine negative Kodierung) an der Ladestation, am Ladestecker und/oder am Fortbewegungsmittel bewirkt, sofern eine ordnungsgemäße Steckverbindung hergestellt ist. Beispielsweise kann die Kompatibilität mit der erfindungsgemäßen Anschlussanordnung derart sichergestellt werden, dass eine Ausnehmung im Ladestecker bzw. in der Ladebuchse mit einer solchen Abmessung vorgesehen ist, dass der Pin zwar in die Ausnehmung eindringt und hierbei um ein vordefiniertes Maß aus der ersten Position in die zweite Position verschoben wird, jedoch nicht in die dritte Position gelangt. Die dritte Position kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass der Pin soweit in den Korpus der Anschlussanordnung versenkt wird, dass seine Stirnfläche mit der Hüllfläche des Korpus' fluchtet.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches eine erfindungsgemäße Anschlussanordnung aufweist. Die elektrischen Eingangskontakte sind hier zur reversiblen elektrischen und mechanischen Verbindungen mit einer Ladestation eingerichtet. Die elektrischen Ausgangskontakte sind mit einem Energiebordnetz des Fortbewegungsmittels (bevorzugt dauerhaft) elektrisch und mechanisch verbunden. Hierbei bildet die Anschlussanordnung einen integralen Bestandteil des Fortbewegungsmittels und kann sich beispielsweise an eine Ladebuchse, welche im Bereich der Außenhaut des Fortbewegungsmittels zugänglich bereitgehalten wird, anschließen. Die elektrischen Eingangskontakte der erfindungsgemäßen Anschlussanordnung können mit einem CCS-kompatiblen Stecker korrespondieren. Auf diese Weise kann ein weit verbreitetes Steckgesicht in erfindungsgemäßer Weise zur Ladung eines Fortbewegungsmittels mittels Wechselgrößen über üblicherweise für die Gleichgrößenladung vorgesehene Leiter verwendet werden.
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Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, eine intelligente Fahrzeuganschlusserkennung der Ladestation bereitzustellen. Fahrzeugseitig kann ein ansteckbarer Adapter/eine Conversion-Box zwischen dem Ladestecker und der Fahrzeugladebuchse die Erfindung verwirklichen. Das System erlaubt gemäß einem Grundgedanken das AC-Laden über die DC-Leiter des Ladekabels, welches beispielsweise einen CCS-Stecker mit DC-Anschlüssen (in einem separaten Steckgesicht) aufweist. Dies ermöglicht ein schlankes, flexibles Kabel, wie es heute aus DC-Anwendungen bekannt ist, mit dem Unterschied, dass hier sowohl AC- als auch DC-Ladung möglich ist, ohne zusätzliche elektrische Leiter bereithalten zu müssen. Um lediglich zueinander kompatible elektrische Kenngrößen weiterzuleiten, kann eine Elektronik-Intelligenz in der Ladestation zur Erkennung der angeschlossenen Ladetechnik (AC oder DC) vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine mechanische Codierung die Anordnung vor Missbrauch schützen. Hierzu kann ein missbrauchssicherer Adapter vom CCS-Typ2 auf einen AC-Typ2-Stecker bereitgestellt werden, bei welchem die DC-Leiter auf die AC-Kontakte der Ladestation sowie des zu ladenden Fahrzeugs gelegt werden.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ladevorgangs eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels über eine Ladestation;
- 2 eine schematische Darstellung einer Reihenschaltung einer Ladestation, eines Adapters und eines Fortbewegungsmittels;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines DC-Ladesteckers gemäß dem Combined-Charging-System;
- 4 eine perspektivische Darstellung eines AC-Ladesteckers gemäß dem Stand der Technik; und
- 5 eine schematische Darstellung eines mechanisch codierten Ladesteckers, welcher mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Pin einer Anschlussanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung korrespondiert.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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1 zeigt einen Ladevorgang eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels 10, dessen Traktionsenergiespeicher in Form einer Batterie 7 einerseits über einen Onboard-Charger 5 mittels Wechselspannung und alternativ direkt über Gleichspannung (elektrische Leitungen 6) geladen werden kann. In Abhängigkeit einer von der Ladestation 1 bereitgestellten Energieform, wird der über eine elektrische Leitung 8 und einen Ladestecker 4 kontaktierte Adapter in Form einer Anschlussanordnung 2 mit elektrischer Energie versorgt, welche er an die fahrzeugseitige Ladebuchse 16 leitet. In Abhängigkeit der fahrzeugseitig gewählten Ladeenergieform wird aus einem Datenspeicher 15 durch eine intelligente Fahrzeuganschlusserkennungseinrichtung 3 in der Ladestation 1 ermittelt, welcher Widerstandsbereich aufgrund der aus Anschlussanordnung 2 und Fahrzeugbordnetz bestehenden Peripherie durch die Ladestation 1 bzw. die intelligente Fahrzeuganschlusserkennungseinrichtung 3 gemessen wird. Durch Vergleich mit in dem Datenspeicher 5 abgelegten Datensätzen wird der gemessene Widerstand klassifiziert und eine ihm zugeordnete Ladebetriebsart gewählt. In einer ersten Betriebsart werden elektrische Gleichgrößen vom Ladestecker 4 an die Ladebuchse 16 des Fortbewegungsmittels 10 geleitet, welche mittels der elektrischen Leitungen 6 zur unmittelbaren Ladung der Batterie 7 vorgesehen ist, eine elektrische Verbindung zum Onboard-Charger 5 besteht hierbei nicht. Sofern die Betriebsart eine zweite Betriebsart ist, in welcher die Ladestation 1 eingerichtet bzw. autorisiert ist, Wechselgrößen an die elektrischen Steckkontakte des Adapters zu leiten, werden die elektrischen Leitungen 6 getrennt und der Onboard-Charger 5 zur Wandlung der Wechselgrößen in Gleichspannung verwendet. Mit anderen Worten wird in der ersten Betriebsart der Stecker 4 der Leitung 8 direkt mit der Ladebuchse 16 des Fahrzeugs 10 verbunden (es besteht keine Verbindung zum Onboard-Charger 5), in der zweiten Betriebsart werden elektrische Wechselgrößen zur Anschlussanordnung 2 geleitet, welcher dann diese Wechselgrößen auf die richtigen Kontakte zum Onboard-Charger 5 legt.
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2 zeigt eine Ladestation 1, welche über elektrische Leitungen 8 und Stecker 4 mit einer erfindungsgemäßen Anschlussanordnung 2 verbunden ist. Die elektrische Anschlussanordnung 2 weist einen Serienwiderstand R21 und einen parallelen Widerstand R22 auf. Ausgangsseitig ist die Anschlussanordnung 2 über die Ladebuchse 16 mit einem Fortbewegungsmittel 10 verbunden, welches einen Abschlusswiderstand R10 bereitstellt. Die Widerstände R21 und R22 der Anschlussanordnung 2 sind derart bemessen, dass sich in Verbindung mit dem Abschlusswiderstand R10 ein aus Sicht der Ladestation 1 messbarer Widerstand ergibt, welcher ein Beaufschlagen der elektrischen Leitungen 8 mit Wechselspannung erlaubt, da das Bordnetz des Fortbewegungsmittels 10 imstande ist, über die Gleichspannungsleitungen empfangene Wechselspannungen mittels eines Onboard-Chargers (nicht dargestellt) in Gleichspannung zu wandeln und zum Laden der (nicht dargestellten) Batterie zu verwenden.
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3 zeigt einen DC-Ladestecker gemäß dem Combined-Charging-System (CCS), welcher (entsprechende Ausgestaltung vorausgesetzt) zur erfindungsgemäßen Übertragung von Wechselspannung über die Gleichspannungsleitungen DC-, DC+, verwendet werden kann. Während im Stand der Technik die Gleichspannungskontakte DC-, DC+ lediglich zum Laden mittels Gleichspannung verwendet werden können, kann eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der mit dem DC-Ladestecker verbundenen Ladestation eine wahlweise Bereitstellung von Gleich- oder Wechselgrößen über die Kontakte DC-, DC+ ermöglichen. Eine mit dem dargestellten DC-Ladestecker verbundene erfindungsgemäße Anschlussanordnung kann beispielsweise dafür sorgen, dass die Kontakte CP, PE und PP elektrisch miteinander verknüpft werden, um der Ladestation zu signalisieren, dass ein Laden mittels Wechselgrößen möglich ist. In Reaktion darauf, verbindet die Ladestation den elektrischen Kontakt DC+ mit der Phase L1 der versorgungsseitigen Wechselspannung und den Kontakt DC- mit dem neutralen Leiter (N) der versorgungsseitigen Wechselspannung.
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4 zeigt einen Typ 2-AC-Ladestecker, dessen Steckgesicht geometrisch mit dem oberen Teil des in 3 dargestellten DC-Ladesteckers korrespondiert, während lediglich weitere elektrische Anschlüsse L1, L2, L3, N für eine dreiphasige Wechselspannungsladung hinzugefügt sind. Der Typ 2-AC-Ladestecker weist das in 3 unten angeordnete DC-Ladestecker-Steckgesicht hingegen nicht auf. Eine Verwendung des DC-Ladesteckers im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist daher nicht an einer Typ2-AC-Ladebuchse möglich.
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5 zeigt einen DC-Stecker 4, welcher mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anschlussanordnung 2 mechanisch und elektrisch korrespondiert. Gegenüber im Stand der Technik bekannten CCS-Steckern als DC-Stecker 4 weist die erfindungsgemäß dargestellte Variante eine Aussparung 9 definierter Tiefe und Größe auf, welche die Standard-Fahrzeug-CCS-Ladebuchse nicht beeinträchtigt. Diese Aussparung wird erst in Kombination mit der oben abgebildeten Anschlussanordnung 2 wirksam. Diese weist einen Pin 11 auf, welcher die Leitungen DC+/L1 bzw. DC-/N in Abhängigkeit einer Position I, II, III des Stiftes (Pins) 11 in Richtung des Pfeils P voneinander unterscheiden, schließt/verbindet oder elektrisch voneinander trennt. Eine Feder 13 in einer Ausnehmung 12 sorgt dafür, dass der Pin 11 in Richtung der Position I strebt, sofern die Anschlussanordnung 2 sich nicht in Eingriff mit dem Ladestecker 4 befindet. Während die Leitungen DC+/L1 bzw. DC-/N in den Positionen I, III elektrisch voneinander getrennt sind, ist eine Verbindung der Leitungen DC+/L1 und DC-/N in der Position II sichergestellt. Mit anderen Worten können Wechselspannungen über die Gleichspannungsleitungen DC+, DC- nach erfolgtem Steckvorgang über die Leitungen L1, N in das Fahrzeug (nicht dargestellt) übertragen werden, da sich der PIN 11 aufgrund der Aussparung 9 nun in der Position II befindet. Die Leitungen PP, PE, CP werden durch die erfindungsgemäße Anschlussanordnung 2 im Wesentlichen ohne Änderungen weitergereicht/weitergeleitet. Um zu vermeiden, dass zu keiner Zeit eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontakt DC+ und dem Neutralleiter N vorliegt, können die Kontakte der Leitungen an unterschiedlichen Positionen des PINs (z.B. entlang der Pfeilrichtung des Pfeils P oder in unterschiedlichen Verdrehrichtungen) miteinander verbunden werden.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein schlankes und leichtgewichtiges sowie flexibles Ladekabel ermöglicht, welches sowohl für das Laden mittels Wechselspannung, als auch für das Laden mittels Gleichspannung genutzt werden kann. Es wird ein technisch leicht beherrschbares Konzept zum Laden eines AC-Fahrzeuges an einer DC-Ladestation vorgeschlagen. Die in dieser Erfindung beschriebene Anschlussanordnung ist ein technisch robustes Modul, welches trotzdem doppelte Sicherheit (z.B. mechanisch und elektrisch) vor Missbrauch bieten kann. Zudem ist eine versehentliche fehlerhafte Anwendung nahezu ausgeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladestation
- 2
- Anschlussanordnung
- 3
- intelligente Fahrzeug-Anschlusserkennungseinrichtung
- 4
- Ladestecker
- 5
- Onboard-Charger
- 6
- elektrische Leitungen
- 7
- Batterie
- 8
- elektrische Leitungen
- 9
- Aussparung
- 10
- Fortbewegungsmittel
- 11
- Pin/Stift
- 12
- Aussparung für Pin 11
- 13
- Feder
- 14
- AC-Ladestecker/Typ2-Stecker
- 15
- Datenspeicher
- 16
- Ladebuchse
- I, II, III
- Positionen des Pin 11
- R10
- Abschlusswiderstand
- R21
- Serienwiderstand
- R22
- Parallelwiderstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015206047 A1 [0004, 0006]
- DE 102010041315 A1 [0005]
- DE 102012020641 A1 [0007]
