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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verriegelungssystem für eine Ladedose eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Plug-In-Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Ladedose mit einem gattungsgemäßen Verriegelungssystem sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Ladedose. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer gattungsgemäßen Ladedose.
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Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb, wie z.B. Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge, weisen zum Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs oftmals eine Ladedose zur Aufnahme elektrischer Energie von einer externen Stromquelle, wie z.B. einer Ladesäule, auf. Zur elektrischen Kopplung des Kraftfahrzeugs mit der Stromquelle sind mit der Stromquelle gekoppelte bzw. koppelbare Ladekabel mit einem Ladestecker bekannt, wobei der Ladestecker für die elektrische Kopplung mit dem Kraftfahrzeug in die Ladedose einführbar ist. Auf diese Weise sind Ladesteckerkontakte des Ladesteckers mit Ladedosenkontakten der Ladedose zur Stromübertragung kontaktierbar.
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Ladedosen können an unterschiedlichen Stellen am Kraftfahrzeug, wie z.B. seitlich im Fahrzeugheckbereich, hinter einem Markenemblem des Kraftfahrzeugherstellers oder im Kühlerschutzgitter, angeordnet sein. Um ein unbeabsichtigtes Trennen von Ladestecker und Ladedose während des Ladevorgangs zu vermeiden, weisen viele Ladedosen ein Verriegelungssystem auf, welches beispielswiese für die Dauer eines Ladevorgangs den Ladestecker formschlüssig an der Ladedose fixiert. Hierfür weisen Verriegelungssysteme beispielsweise einen Verriegelungsstift auf, welcher mittels einer Antriebsvorrichtung zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Freigabestellung translatorisch verschiebbar ist. In der Verriegelungsstellung greift der Verriegelungsstift beispielsweise in eine Ausnehmung des Ladesteckers ein, um diesen formschlüssig in der Ladedose zu halten.
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Aus der
DE 10 2016 009 777 A1 ist eine Ladevorrichtung mit einer Ladebuchse, einem mit der Ladebuchse koppelbaren Ladestecker sowie einer Verriegelungseinheit zur Verriegelung des Ladesteckers in der Ladebuchse bekannt. Die Ladevorrichtung weist eine Überwachungseinheit auf, mittels welcher ein verriegelter sowie ein entriegelter Zustand der Verriegelungseinheit anzeigbar sind.
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Bekannte Ladedosen mit einem Verriegelungssystem haben den Nachteil, dass sich der Verriegelungsstift bei niedrigen Umgebungstemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts an dem Ladestecker sowie an Komponenten des Verriegelungssystems festsetzen kann und somit ein Entriegeln der Ladebuchse zum Freigeben des Ladesteckers nicht oder nur verzögert möglich ist. Ursächlich hierfür ist Feuchte, welche an dem Verriegelungsstift kondensiert und sogar in das Verriegelungssystem eindringen kann. Ein solches nachteiliges Kondensieren wird durch eine Anordnung der Ladedose in Kühlernähe eines Hybridfahrzeugs weiter begünstigt. Auch mittels einer um den Verriegelungsstift herum ausgebildeten, zusätzlichen Dichtung ist ein solches Festsetzen des Verriegelungsstifts nicht zufriedenstellend verhinderbar. Die Verwendung stärkerer Aktuatoren sowie von Getrieben mit einem höheren Übersetzungsverhältnis zum Bewegen des Verriegelungsstifts können dieses Problem ebenfalls nur teilweise beheben und stellen aufgrund höherer Materialkosten sowie eines größeren Bauraumbedarfs keine wirtschaftlich attraktiven sowie technisch zuverlässigen Lösungen dieses Problems dar.
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Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verriegelungssystem für eine Ladedose eines Fahrzeugs, insbesondere eines Plug-In-Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, eine Ladedose mit einem gattungsgemäßen Verriegelungssystem, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Ladedose sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweisen oder zumindest verbessern. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verriegelungssystem für eine Ladedose eines Kraftfahrzeugs, eine Ladedose mit einem solchen Verriegelungssystem, ein Kraftfahrzeug mit einer Ladedose sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig ein Entriegeln des Verriegelungssystems und somit ein Freigeben eines in der Ladedose angeordneten Ladesteckers gewährleisten.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verriegelungssystem für eine Ladedose eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Ladedose für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein Kraftfahrzeug mit einem Energiespeicher mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. 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 dem erfindungsgemäßen Verriegelungssystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladedose, dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verriegelungssystem für eine Ladedose eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das Verriegelungssystem weist ein bewegbares Verriegelungselement zum Eingreifen in eine Ausnehmung eines Ladesteckers zum lösbaren Verriegeln des Ladesteckers in der Ladedose, eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Verriegelungselements zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Freigabestellung sowie eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Antriebsvorrichtung auf. Erfindungsgemäß weißt das Verriegelungssystem eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Verriegelungselements auf.
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Kraftfahrzeuge, welche für ein Laden ihres Energiespeichers mittels einer externen Stromquelle ausgebildet sind, wie z.B. Plug-In-Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge, weisen eine Ladedose auf. Das erfindungsgemäße Verriegelungssystem ist für den Einsatz in derartigen Ladedosen ausgebildet. Zum Aufladen des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs mittels der externen Stromquelle ist ein Ladestecker der externen Stromquelle in die Ladedose einführbar. In der eingeführten Position ist die Ladedose über den Ladestecker und ein Ladekabel mit der Stromquelle elektrisch gekoppelt.
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Ferner ist der Ladestecker in der eingeführten Position mittels des Verriegelungselements des erfindungsgemäßen Verriegelungssystems temporär fixierbar. Hierfür ist das Verriegelungselement zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Freigabestellung mittels der Antriebsvorrichtung bewegbar. Diese Bewegung kann beispielsweise translatorisch oder rotatorisch erfolgen. Vorzugsweise ist das Verriegelungselement als Verriegelungsstift ausgebildet und relativ zum restlichen Verriegelungssystem mittels der Antriebsvorrichtung translatorisch bewegbar. Alternativ kann das Verriegelungselement gekrümmt ausgebildet sowie rotatorisch bewegbar sein.
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Das Verriegelungselement ist ausgebildet, in der Verriegelungsstellung in einen entsprechenden Ladesteckerabschnitt, wie z.B. eine Ausnehmung, Bohrung, Hinterschneidung oder dergleichen, des Ladesteckers einzugreifen und somit den Ladestecker formschlüssig an der Ladedose zu halten bzw. zu fixieren. Ferner ist das Verriegelungselement ausgebildet, in der Freigabestellung den Ladesteckerabschnitt und somit den Ladestecker zum Entfernen aus der Ladedose freizugeben. Vorzugsweise weist das Verriegelungselement einen Werkstoff mit besonders guter Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. ein Metall, auf.
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Die Antriebsvorrichtung kann beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein und kann ein, insbesondere einstufiges, Getriebe aufweisen. Alternativ kann die Antriebsvorrichtung auch einen Druckzylinder aufweisen, welcher pneumatisch oder hydraulisch betreibbar ist.
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Die Steuerungsvorrichtung ist zum Steuern der Antriebsvorrichtung ausgebildet. Somit ist ein Befehl der Steuerungsvorrichtung zum Bewegen des Verriegelungselements von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung sowie von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung an die Antriebsvorrichtung übermittelbar. Das Verriegelungssystem weist vorzugsweise Mittel zum Erkennen eines Verriegelungszustands bzw. einer Position des Verriegelungselements, wie z.B. einen Positionssensor, einen Schrittmotor oder dergleichen, auf. Somit kann erreicht werden, dass die Antriebsvorrichtung bei Erreichen der gewählten Verriegelungsstellung bzw. Freigabestellung mittels der Steuerungsvorrichtung abgeschaltet wird. Dementsprechend kann somit vermieden werden, dass nach dem Erreichen der gewählten Verriegelungsstellung bzw. Freigabestellung die Antriebsvorrichtung mittels der Steuereinheit weiter angesteuert wird.
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Die Heizvorrichtung ist zum Erwärmen des Verriegelungselements ausgebildet. Ein solches Erwärmen kann direkt bzw. durch Konduktion oder durch indirekt, wie z.B. durch freie Konvektion, erfolgen. Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung an bzw. in dem Verriegelungselement oder zumindest in der Nähe des Verriegelungselements angeordnet. Unter Erwärmen wird im Rahmen der Erfindung zumindest ein derartiges Erwärmen verstanden, dass hierdurch an dem Verriegelungselement angeordnetes Eis aufgeschmolzen wird. Vorzugsweise ist ein derartiges Erwärmen mittels der Heizvorrichtung vorgesehen, dass auch dem Verriegelungselement benachbartes Eis an dem Verriegelungssystem, der Ladedose oder dem Ladestecker aufschmelzbar ist. Je größer die Wärmeleistung der Heizvorrichtung, desto schneller ist Eis am Verriegelungselement, weiteren Komponenten des Verriegelungssystems sowie dem Ladestecker abschmelzbar. Dabei ist eine übermäßige Wärmeleistung, durch welche die Ladedose oder der Ladestecker beschädigt werden könnten, erfindungsgemäß zu vermeiden.
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Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Heizvorrichtung ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, einen Widerstand beim Bewegen bzw. versuchten Bewegen des Verriegelungsstifts - zumindest qualitativ - zu detektieren, um die Heizvorrichtung in Abhängigkeit des detektierten Widerstands zu steuern. Somit ist die Heizvorrichtung bei einem erhöhten Widerstand mittels der Steuerungsvorrichtung zum Erwärmen des Verriegelungselements steuerbar. Ferner ist vorzugsweise ein Temperatursensor vorgesehen, mittels welchem eine Temperatur eines Bereichs des Verriegelungssystems bzw. der Ladedose bestimmbar ist. Vorzugsweise ist der Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des Verriegelungsmittels bzw. zumindest eines Teilbereichs des Verriegelungsmittels ausgebildet. Somit ist ein Betriebszustand der Heizvorrichtung mit einfachen Mitteln feststellbar.
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Das erfindungsgemäße Verriegelungssystem für eine Ladedose eines Kraftfahrzeugs hat gegenüber herkömmlichen Verriegelungssystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Festfrieren des Verriegelungsstifts in der Verriegelungsstellung an dem Ladestecker sowie an der Ladedose wirksam vermeidbar ist. Ferner ist ein Festfrieren des Verriegelungsstifts in der Freigabestellung an der Ladedose mittels des erfindungsgemäßen Verriegelungssystems auf vorteilhafte Weise vermeidbar. Auf diese Weise ist eine bestimmungsgemäße Verwendbarkeit einer Ladedose eines Kraftfahrzeugs insbesondere bei unter dem Gefrierpunkt liegenden Außentemperaturen signifikant verbessert.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verriegelungssystem vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung zur Wärmeübertragung auf das Verriegelungselement in Form von Konduktion mit diesem thermisch gekoppelt ist. Hierfür kann eine Wärmeübertragung vom Heizelement auf das Verriegelungselement beispielsweise mittels einer Gleitbuchse, eines Gleitlagers, einer Bürste oder dergleichen erfolgen, welche das Verriegelungselement kontaktieren. Alternativ kann die Heizvorrichtung an einer Außenwand oder innerhalb des Verriegelungselements fest angeordnet sein und ist somit gemeinsam mit dem Verriegelungselement bewegbar. Eine Wärmeübertragung in Form von Konduktion hat den Vorteil, dass hierdurch ein besonders effizientes Erwärmen des Verriegelungselements mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig gewährleistet werden kann.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Verriegelungssystem eine Führungsvorrichtung zum Führen des Verriegelungselements aufweist, wobei die Heizvorrichtung an der Führungsvorrichtung angeordnet ist. Die Führungsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Abweichen des Verriegelungselements von einer vordefinierten Bewegungsbahn zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabestellung formschlüssig durch die Führungsvorrichtung verhindert wird. Die Heizvorrichtung ist vorzugsweise derart an der Führungsvorrichtung angeordnet, dass diese dem Verriegelungselement benachbart, vorzugsweise direkt bzw. unmittelbar benachbart ist, um einen Wärmeübergang von der Heizvorrichtung auf das Verriegelungselement zu verbessern. Erfindungsgemäß kann das Verriegelungssystem auch derart ausgebildet sein, dass ein Wärmeübergang von der Heizvorrichtung auf die Führungsvorrichtung sowie von der Führungsvorrichtung auf das Verriegelungselement vorgesehen ist. Eine Anordnung der Heizvorrichtung an einer Führungsvorrichtung hat den Vorteil, dass die von der Heizvorrichtung erzeugte Wärme auf eine besonders vorteilhafte Weise an das Verriegelungselement abgebbar ist.
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Weiter bevorzugt weist die Führungsvorrichtung eine Durchführung auf, wobei das Verriegelungselement durch die Durchführung hindurchführbar ist, wobei die Heizvorrichtung im Bereich der Durchführung angeordnet ist. Die Durchführung umgibt das Verriegelungselement vorzugsweise vollumfänglich, kann aber auch nur ein Segment des Verriegelungselements umgeben. Vorzugsweise weist die Durchführung einen Durchführungsquerschnitt auf, welcher einem Verriegelungselementquerschnitt des Verriegelungselements in Form und/oder Dimension entspricht bzw. im Wesentlichen entspricht, so dass eine Relativbewegung von Verriegelungselement und Durchführung gewährleistet ist. Die Heizvorrichtung ist vorzugsweise zur verbesserten Wärmeübertragung auf das Verriegelungselement im Bereich der Durchführung angeordnet. Mittels einer derartigen Führungsvorrichtung ist eine zuverlässige Führung des Verriegelungselements mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig gewährleistet.
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Es ist bevorzugt, dass die Heizvorrichtung das Verriegelungselement umgibt oder zumindest teilweise umgibt. Ein Umgeben des Verriegelungselements durch die Heizvorrichtung hat den Vorteil, dass Wärme besonders gleichmäßig auf das Verriegelungselement übertragbar ist. Je größer eine Wärmeübergangsfläche zwischen Heizvorrichtung und Verriegelungselement ausgebildet ist, desto schneller ist das Verriegelungselement mittels der Heizvorrichtung erwärmbar.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Verriegelungssystem eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Betriebszustands der Heizvorrichtung auf. Die Anzeigevorrichtung weist vorzugsweise mindestens eine LED auf, welche bei Betrieb der Heizvorrichtung beispielsweise rot leuchtet. Alternativ oder zusätzlich kann diese Anzeigevorrichtung beispielsweise als Schnittstelle zum Koppeln mit einer Anzeigevorrichtung eines Bordcomputers des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Zusätzlich kann das Verriegelungssystem eine weitere Anzeigevorrichtung aufweisen, mittels welcher der Verriegelungszustand der Verriegelungsvorrichtung anzeigbar ist. Eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des Betriebszustands der Heizvorrichtung hat den Vorteil, dass einem Benutzer hierdurch angezeigt wird, dass gerade ein Enteisungsprozess abläuft und für die Dauer des Enteisungsprozesses ein Trennen von Ladestecker und Ladedose nicht erfolgen kann. Im Gegensatz zu einer einfachen Anzeigevorrichtung eines Verschlusszustands bzw. Verriegelungszustands des Verriegelungssystems hat diese Anzeigevorrichtung den Vorteil, dass dem Benutzer ein Fortschritt eines Entriegelungsprozesses des Verriegelungssystems in Aussicht gestellt wird.
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Vorzugsweise ist das Verriegelungssystem derart mit einem Schließsystem des Kraftfahrzeugs koppelbar, dass mittels einer Betätigung des Schließsystems die Heizvorrichtung aktivierbar und/oder deaktivierbar ist. Hierfür ist es bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung mit dem Schließsystem oder zumindest einem Funkschlüssel des Schließsystems gekoppelt ist. Ein Aufschließen des Kraftfahrzeugs ist somit von der Steuerungsvorrichtung detektierbar. Zusätzlich ist die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise zur Bestimmung der Umgebungstemperatur ausgebildet. Eine Kopplung mit dem Schließsystem und/oder eine Bestimmung der Umgebungstemperatur haben den Vorteil, dass ein bedarfsgerechter Einsatz der Heizvorrichtung, nämlich in dem Fall des Aufschließens des Kraftfahrzeugs bzw. bei Frostgefahr möglich ist. Somit sind ein Energieverbrauch sowie Verschleiß des Verriegelungssystems reduzierbar.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Ladedose für ein Kraftfahrzeug gelöst. Die Ladedose ist zur Aufnahme eines Ladesteckers zum elektrischen Koppeln des Kraftfahrzeugs mit einer externen Stromquelle zum Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Erfindungsgemäße weist die Ladedose ein erfindungsgemäßes Verriegelungssystem auf. Abgesehen von dem Verriegelungssystem ist die Ladedose vorzugsweise gemäß einer herkömmlichen bzw. genormten Ladedose nach dem Stand der Technik ausgebildet. Bei der beschriebenen Ladedose ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem Verriegelungssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat die erfindungsgemäße Ladedose gegenüber herkömmlichen Ladedosen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Festfrieren des Verriegelungsstifts in der Verriegelungsstellung an dem Ladestecker sowie an der Ladedose wirksam vermeidbar ist. Ferner ist ein Festfrieren des Verriegelungsstifts in der Freigabestellung an der Ladedose mittels der erfindungsgemäßen Ladedose auf vorteilhafte Weise vermeidbar. Auf diese Weise ist eine bestimmungsgemäße Verwendbarkeit der Ladedose insbesondere bei unter dem Gefrierpunkt liegenden Außentemperaturen signifikant verbessert.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einem Energiespeicher gelöst. Der Energiespeicher ist mittels einer externen Stromquelle aufladbar. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Plug-In-Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildet und weist einen Antrieb mit einem oder mehreren Elektromotoren auf. Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug zum elektrischen Koppeln mit der Stromquelle zum Laden des Energiespeichers eine erfindungsgemäße Ladedose auf. Bei dem beschriebenen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem erfindungsgemäßen Verriegelungssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie der erfindungsgemäßen Ladedose gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Festfrieren des Verriegelungsstifts in der Verriegelungsstellung an dem Ladestecker sowie an der Ladedose wirksam vermeidbar ist. Ferner ist ein Festfrieren des Verriegelungsstifts in der Freigabestellung an der Ladedose beim erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auf vorteilhafte Weise vermeidbar. Auf diese Weise ist eine bestimmungsgemäße Verwendbarkeit der Ladedose des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei unter dem Gefrierpunkt liegenden Außentemperaturen, signifikant verbessert.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- - Detektieren eines Aufschließens des Kraftfahrzeugs mittels der Steuerungsvorrichtung,
- - Bestimmen einer Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs mittels der Steuerungsvorrichtung, und
- - Aktivieren der Heizvorrichtung zum Erwärmen des Verriegelungselements mittels der Steuerungsvorrichtung falls die bestimmte Umgebungstemperatur einen unteren Temperaturschwellwert unterschreitet.
In dem ersten Verfahrensschritt wird mittels der Steuerungsvorrichtung erkannt, dass das Kraftfahrzeug aufgeschlossen wird. Das Aufschließen kann beispielsweise mittels eines Funksignals eines Funkschlüssels, einer Betätigung eines Sensors am Kraftfahrzeug, einen herkömmlichen mechanischen Fahrzeugschlüssel oder dergleichen erfolgen. Beim Aufschließen durch den Funkschlüssel kann das Detektieren beispielsweise durch Empfangen des Funksignals des Funkschlüssels und/oder durch Erkennen des durch das Schließsystem des Kraftfahrzeugs durchgeführten Aufschließprozesses des Kraftfahrzeugs.
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In dem zweiten Verfahrensschritt wird die Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs mittels der Steuerungsvorrichtung bestimmt. Das Bestimmen kann beispielsweise durch direktes Ansteuern eines Temperatursensors des Kraftfahrzeugs oder durch Abfragen der Umgebungstemperatur aus dem Bordcomputer, einer Standheizung, einer Klimaanlage oder dergleichen erfolgen.
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In dem dritten Verfahrensschritt wird die bestimmte Umgebungstemperatur mit einem vordefinierten Temperaturschwellwert verglichen. Der untere Temperaturschwellwert ist eine Temperatur ab welcher ein Einfrieren des Verriegelungssystems droht und beträgt daher vorzugsweise 0°C bzw. mindestens 0°C. Aus Gründen lokaler Temperaturunterschiede beträgt der Temperaturschwellwert vorzugsweise 3°C bzw. mindestens 3 °C. Anstatt einer Umgebungstemperatur kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Temperatur der Ladedose, vorzugsweise des Verriegelungselements der Ladedose, verwendet werden. In diesem Fall weist die Ladedose mindestens einen entsprechend ausgebildeten Temperatursensor auf.
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Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem erfindungsgemäßen Verriegelungssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, der erfindungsgemäßen Ladedose gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Festfrieren des Verriegelungsstifts in der Verriegelungsstellung an dem Ladestecker sowie an der Ladedose wirksam vermeidbar ist. Ferner ist ein Festfrieren des Verriegelungsstifts in der Freigabestellung an der Ladedose beim erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auf vorteilhafte Weise vermeidbar. Auf diese Weise ist eine bestimmungsgemäße Verwendbarkeit der Ladedose des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei unter dem Gefrierpunkt liegenden Außentemperaturen, signifikant verbessert.
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Ein erfindungsgemäßes Verriegelungssystem, eine erfindungsgemäße Ladedose, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Frontalansicht eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladedose,
- 2 einen Ladestecker nach dem Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht,
- 3a eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verriegelungssystems in einer Schnittdarstellung,
- 3b eine bevorzugte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verriegelungssystems in einer Schnittdarstellung,
- 4 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer Seitenansicht, und
- 5 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3b jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladedose 2 schematisch in einer Frontalansicht dargestellt. Die Ladedose 2 weist eine Mehrzahl von Ladedosenkontakten 15 zur Herstellung einer elektrischen Kopplung mit Ladesteckerkontakten 16 eines in 2 gezeigten Ladesteckers 6 auf. Die Ladedose 2 weist ein Verriegelungssystem 1 mit zwei Verriegelungselementen 4 (vgl. 3a u. 3b) auf, welche an entgegengesetzten Bereichen der Ladedose 2 angeordnet sind. Die Verriegelungselemente 4 können beidseitig in Ausnehmungen 5 (vgl. 2) des Ladesteckers 6 eingreifen. Ferner weist die Ladedose 2 eine Anzeigevorrichtung 12 mit einer LED auf, welche zum Anzeigen eines Betriebszustands einer Heizvorrichtung 9 (vgl. 3a u. 3b) des Verriegelungssystems 1 ausgebildet ist.
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In 2 ist ein Ladestecker 6 nach dem Stand der Technik schematisch in einer perspektivischen Ansicht abgebildet. Der Ladestecker 6 ist zum mechanischen sowie elektrischen Koppeln mit der Ladedose 2 ausgebildet und weist für die elektrische Kopplung eine Mehrzahl von Ladesteckerkontakten 16 auf. An entgegengesetzten Seiten weist der Ladestecker 6 Ausnehmungen 5 auf, welche zum Durchführen der Verriegelungselemente 4 des Verriegelungssystems 1 der Ladedose 2 ausgebildet sind, um somit den Ladestecker 6 formschlüssig in der Ladedose 2 zu fixieren.
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In 3a ist eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verriegelungssystems 1 schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Das Verriegelungssystem 1 weist ein als Verriegelungsstift ausgebildetes Verriegelungselement 4 auf, welches mittels einer Antriebsvorrichtung 7 des Verriegelungssystems 1 zwischen einer Verriegelungsstellung I und einer Freigabestellung II linear bewegbar ist. In 3a ist das Verriegelungselement 4 in der Verriegelungsstellung I abgebildet. In der Verriegelungsstellung I ist das Verriegelungselement 4 in einem ausgefahrenen Zustand. Zum Steuern der Antriebsvorrichtung 7 weist das Verriegelungssystem 1 eine Steuerungsvorrichtung 8 auf. Ferner weist das Verriegelungssystem 1 eine Führungsvorrichtung 10 mit einer Durchführung 11 zum Führen des Verriegelungselements 4 auf, wobei das Verriegelungselement durch die Durchführung hindurchgeführt ist. An der Führungsvorrichtung 10 ist eine Heizvorrichtung 9 angeordnet, welche das Verriegelungselement 4 umgibt sowie zum Erwärmen des Verriegelungselements 4 von außen ausgebildet ist. Die Heizvorrichtung 9 ist vorzugsweise mittels der Steuerungsvorrichtung 8 steuerbar.
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In 3b ist eine bevorzugte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verriegelungssystems 1 schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Das Verriegelungssystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verriegelungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform in der Ausbildung der Heizvorrichtung 9. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung 9 innerhalb eines Hohlraums des Verriegelungselements 4 angeordnet und ist somit zum Erwärmen des Verriegelungselements 4 von außen ausgebildet. Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung 9 als Heizspirale ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die Heizvorrichtung 9 mittels der Steuerungsvorrichtung 8 steuerbar. In 3b ist das Verriegelungselement 4 in der Freigabestellung II abgebildet. In der Freigabestellung II ist das Verriegelungselement 4 in einem eingefahrenen Zustand.
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4 zeigt Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 3 schematisch in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 3 ist vorzugsweise als Plug-In-Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildet und weist einen Energiespeicher 14 zum Speichern sowie zum bereitstellen elektrischer Energie für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs 3 auf. Der Energiespeicher 14 ist entlang eines Fahrzeugbodens des Kraftfahrzeugs 3 angeordnet. Ferner weist das Kraftfahrzeug 3 ein automatisches Schließsystem 13 auf, welches vorzugsweise mittels eines nicht abgebildeten Funkschlüssels ansteuerbar ist. Somit ist das Kraftfahrzeug 3 mittels des Funkschlüssels abschließbar sowie aufschließbar. Überdies weist das Kraftfahrzeug 3 einen Temperatursensor 17 auf, welcher an einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs 3 in der Nähe des Fahrzeugbodens angeordnet ist. Der Temperatursensor 17 ist zum Erfassen einer Umgebungstemperatur ausgebildet. Schließlich weist das Kraftfahrzeug 2 eine erfindungsgemäße Ladedose 2 auf, welche an dem Frontbereich unterhalb eines Kühlergrills des Kraftfahrzeugs 3 angeordnet ist.
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In 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 3 schematisch in einem Ablaufdiagramm dargestellt. Das Kraftfahrzeug 3 ist vorzugsweise als Plug-In-Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildet. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird ein Auslösen eines Steuerungsbefehls zum Betreiben des Schließsystems 13 zum Aufschließen des Kraftfahrzeugs 3 mittels der Steuerungsvorrichtung 8 detektiert. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird mittels des Temperatursensors 17 eine Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs 3 gemessen. Alternativ kann die Umgebungstemperatur auch durch Empfangen von externen Wetterdaten ermittelt werden. Die Umgebungstemperatur wird von der Steuerungsvorrichtung 3 bestimmt. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird die Umgebungstemperatur mit einem unteren Temperaturschwellwert von vorzugsweise 0°C verglichen. Bei Unterschreiten des Temperaturschwellwerts wird die Heizvorrichtung 9 zum Erwärmen des Verriegelungselements 4 des Verriegelungssystems 1 mittels der Steuerungsvorrichtung 8 aktiviert. Der aktivierte Zustand der Heizvorrichtung 9 wird vorzugsweise mittels der Anzeigevorrichtung 12, beispielsweise mittels einer vorzugsweise roten LED, angezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verriegelungssystem
- 2
- Ladedose
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Verriegelungselement
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Ladestecker
- 7
- Antriebsvorrichtung
- 8
- Steuerungsvorrichtung
- 9
- Heizvorrichtung
- 10
- Führungsvorrichtung
- 11
- Durchführung
- 12
- Anzeigevorrichtung
- 13
- Schließsystem
- 14
- Energiespeicher
- 15
- Ladedosenkontakt
- 16
- Ladesteckerkontakt
- 17
- Temperatursensor
- 100
- erster Verfahrensschritt
- 200
- zweiter Verfahrensschritt
- 300
- dritter Verfahrensschritt
- I
- Verriegelungsstellung
- II
- Freigabestellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016009777 A1 [0004]
