DE102018109661A1 - Verriegelungseinrichtung - Google Patents

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Tobias Klocke
Claus Töpfer
Christian Sturm
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Kiekert AG
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung (1) einer Steckverbinderhälfte (2) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte (2), aufweisend einen verfahrbaren Verrieglungsstift (4) zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte (2) eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte und einen orthogonal zu der Steckrichtung (3) angeordneten Hallsensor (7), wobei an dem Verriegelungsstift (4) korrespondierend zu dem Hallsensor (7) ein Magnet (8) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung einer Steckverbinderhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte, aufweisend einen orthogonal zur Steckrichtung verfahrbaren Verrieglungsstift zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte. Zudem betrifft die Erfindung einen Steckverbinder mit einer Steckverbinderhälfte mit einer Verriegelungseinrichtung sowie ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem Steuergerät für das Elektro- oder Hybridfahrzeug.
  • Batterien von Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden für gewöhnlich über einen Ladestecker als Steckverbinderhälfte aufgeladen, der in eine fahrzeugseitige Ladesteckdose als andere Steckverbinderhälfte einsteckbar ist. Ein Ladevorgang zum Aufladen der Batterien des Elektro- oder Hybridfahrzeugs dauert im Vergleich zum Betanken von Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor sehr lange. In der Regel beträgt ein solcher Aufladevorgang mehrere Stunden.
  • Bei einem derart langen Aufladevorgang ist es keiner Person zumutbar, den Aufladevorgang des Fahrzeugs über die gesamte Ladedauer zu begleiten. Daher besteht die Gefahr, dass der Aufladevorgang vor dem vollständigen Aufladen der Batterien durch Ausstecken des Ladesteckers aus der Ladesteckdose von einem unbefugten Dritten unterbrochen wird. Verriegelungseinrichtungen, welche das Ausstecken des Ladesteckers aus einer Ladesteckdose verhindern sollen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Gefahr kann auch daraus resultieren, dass im Falle eines Ladens mit hohen Strömen und einem unkontrollierten Trennen der Steckverbindung eine Verletzungsgefahr durch z. B. Funkenschlag entstehen kann.
  • Das Einstecken des Ladesteckers in die Steckdose erfolgt in der Regel manuell. Die zum Einstecken benötigte Steckkraft variiert nach Polzahl, Kontakt- und Gehäuseausführung. Insofern kann es vorkommen, dass die Steckverbinderhälften nicht vollständig zusammengefügt sind. In einem solchen Fall ist der elektrische Kontakt hergestellt, jedoch ist Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung beeinträchtigt, was zu Ausfällen führen kann.
  • Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in verlässlicher Weise sicherzustellen, dass Steckverbinderhälften beim Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs richtig verrastet sind und ein unplanmässiges Ausstecken verhindert wird.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Demnach wird die Erfindung durch eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung einer Steckverbinderhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte, aufweisend
    einen insbesondere orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung verfahrbaren Verrieglungsstift zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte und
    einen orthogonal zu der Steckrichtung oder in Einsteckrichtung an der Verriegelungseinrichtung oder an dem Verrieglungsstift angeordneten Hallsensor, wobei
    an dem Verriegelungsstift oder an der Verriegelungseinrichtung korrespondierend zu dem Hallsensor ein Magnet vorgesehen ist, so dass durch den Hallsensor eine durch die Verfahrbewegung änderbare Position des Verriegelungsstifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung bestimmbar ist.
  • Die Erfindung wird ferner gelöst durch eine Steckverbinderhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte, mit
    einer elektromotorisch angetriebenen Verriegelungseinrichtung aufweisend einen insbesondere orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung verfahrbaren Verrieglungsstift zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte, wobei
    an dem Verriegelungsstift oder an der Verriegelungseinrichtung orthogonal zu der Steckrichtung ein Hallsensor vorgesehen ist und
    an dem Verriegelungsstift oder an der Verriegelungseinrichtung korrespondierend zu dem Hallsensor ein Magnet vorgesehen ist, so dass durch den Hallsensor eine durch die Verfahrbewegung änderbare Position des Verriegelungsstifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung bestimmbar ist.
  • Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass durch den Hallsensor die Position des Verriegelungsstifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung bestimmbar ist. Insofern ist objektiv feststellbar, ob die Steckverbinderhälften vollständig zusammengefügt sind, so dass nicht nur der elektrische Kontakt hergestellt, sondern auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung gegeben ist, so dass Ausfälle minimiert werden. Durch den Hallsensor lässt sich ein durch den Verriegelungsstift als Verfahrbewegung zurückgelegter Weg insbesondere kontinuierlich messen, so dass die jeweils aktuelle Position des Verriegelungsstifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung bestimmt ist. Dazu kann der Hallsensor entweder ortsfest an der Verriegelungseinrichtung, insbesondere an einem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung, oder verfahrbar zu der Verriegelungseinrichtung, insbesondere zu dem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung, ortsfest an dem Verriegelungsstift angeordnet sein. Der Magnet ist jeweils korrespondierend dazu angeordnet.
  • Die Steckverbinderhälfte und die andere Steckverbinderhälfte können als beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Steckverbinderhälften zum Laden eines Elektroautos ausgeführt sein, beispielsweise als Typ-2 Stecker und/oder nach der Norm IEC 60309, VDE-AR-E 2623-2-2, IEC 62196, SAE J1772, JARI Level 3 DC und/oder nach dem CHAdeMO-Standard. Der Verrieglungsstift kann grundsätzlich beliebig gestaltet sein, beispielsweise als Stössel oder Pin.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist die Verriegelungseinrichtung einen elektromotorischen Antrieb eingerichtet zum Verfahren des Verrieglungsstiftes insbesondere orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung auf. Der elektromotorische Antrieb ist bevorzugt als Elektromotor ausgeführt und kann ein Getriebe aufweisen, durch welches der Antrieb in Wirkverbindung mit dem Verrieglungsstift steht. An dem Verrieglungsstift kann eine Einkerbung vorgesehen sein, in den ein Betätigungselement des Getriebes eingreift, um den Verrieglungsstift senkrecht zur Steckrichtung zu verfahren. Bevorzugt ist der Verrieglungsstift, im gesteckten Zustand der Steckverbinderhälften, durch jeweils eine in jeder Steckverbinderhälfte vorgesehenen Öffnung insbesondre mittels des Antriebs hindurchführbar, um ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbinderhälften zu unterbinden. Ebenso bevorzugt ist der Verriegelungsstift aus den Öffnungen insbesondre mittels des Antriebs herausführbar, um die Steckverbinderhälften voneinander lösen zu können.
  • Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung sind der Magnet und der Hallsensor derart angeordnet, dass durch Verfahren des Verriegelungsstifts der Magnet und der Hallsensor parallel zueinander verfahren werden. Der Hallsensor, auch Hall-Sonde oder Hall-Geber genannt, ist ausgeführt, mittels des Hall-Effekts das durch den Magnet emittierte Magnetfeld zu messen. Bekanntermaßen liefert ein Hallsensor, wenn dieser von einem Strom durchflossen in ein senkrecht dazu verlaufendes Magnetfeld gebracht wird, eine Ausgangsspannung als Ausgangssignal, die gemäß dem sogenannten Hall-Effekt proportional zum Produkt aus magnetischer Flussdichte und Strom ist. Bei Anordnung des Hallsensors und Magneten derart, dass der Magnet und der Hallsensor parallel zueinander verfahren werden können, also in wenigstens einer Position parallel zueinander insbesondere benachbart jedoch nicht berührend angeordnet sind, lässt sich die Position des Verriegelungsstifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung besonders präzise bestimmen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Verriegelungsstift ein mit dem Verriegelungsstift bewegungsgekoppeltes Element auf und der Magnet oder der Hallsensor ist an dem Element angeordnet. Bevorzugt ist der Magnet und/oder der Hallsensor starr an dem Verriegelungsstift, an der Verriegelungseinrichtung, an dem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung befestigt, aufklipsbar, ansteckbar und/oder klebbar gestaltet. Bei dem Element kann es sich um ein Bauteil handeln, welches starr oder lösbar mit dem Verriegelungsstift verbunden ist, um in letzterem Fall den Magneten bzw. den Hallsensor einfach austauschen zu können.
  • Zur Ausgestaltung des Hallsensors existieren grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der Hallsensor ausgeführt, in Abhängigkeit einer Position des Magneten relativ zu dem Hallsensor ein pulsweitenmoduliertes, PWM, Stromsignal, ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal, ein analoges Stromsignal, ein analoges Spannungssignal, ein Signal mittels eines digitalen Datenbusses und/oder ein digitales, Manchester-kodiertes Signal auszugeben. Die PWM Frequenz liegt bevorzugt bei 500Hz, um die minimale Auflösung von 10 Bit zu erhalten, insbesondere im Bereich zwischen 420Hz und 540Hz. Für PWM Frequenzen kleiner als 400Hz kann die Auflösung 12 Bit betragen.
  • Ein Manchester-kodiertes Signal, auch als Phase Encoding, PE, Phase Shift Keying oder Richtungstaktschrift bezeichnet, ist ein Leitungscode, der bei einer Kodierung eines Taktsignals erhalten wird. In der Regel wird eine Bitfolge verwendet, um binär eine Phasenlage des Taktsignals zu modulieren. Insofern stellt ein Manchester-kodiertes Signal eine Form der digitalen Phasenmodulation dar. Bevorzugt ist der Hallsensor kalibrierbar ausgeführt, insbesondere dass ein Grundniveau, eine Steigung und/oder eine Linearität des Ausgangssignals vorzugsweise während der Fertigung des Hallsensors einstellbar ist. Die Kalibrierung kann nach oder vor einem Zusammenbau der Verriegelungseinrichtung durchgeführt werden. Ebenso kann die Kalibrierung in einer Arbeitsstation stattfinden, in weleher auch eine Funktionsprüfung der Verriegelungseinrichtung durchgeführt wird. Als digitaler Datenbus lassen sich beispielsweise ein serielles Bussystem wie ein Feldbus, CAN-Bus insbesondere nach ISO 11898 verwenden.
  • Nach einer noch anderen bevorzugten Weiterbildung ist innerhalb der Verriegelungseinrichtung ein mit dem Hallsensor in Kontakt stehender Kondensator vorgesehen ist. Bevorzugt ist der Kondensator zwischen Kontakten des Hallsensors angeordnet. Durch den Kondensator lassen sich durch äußere elektromagnetische Störungen hervorgerufene unerwünschte Effekte reduzieren. Der Kondensator verbessert insofern die Messgenauigkeit des Hallsensors. Eine Signalführung und/oder Stromversorgung des Hallsensors und/oder des Kondensators erfolgt bevorzugt durch Leiterbahnen, die in dem Gehäuse und/oder in einem Deckel der Verriegelungseinrichtung eingespritzt sind. Die Kontakte des Hallsensors und/oder des Kondensators können zweckmäßigerweise mit den Leiterbahnen verlötet, verkrimpt oder verschweißt sein.
  • In diesem Zusammengang ist nach einer bevorzugten Weiterbildung der Kondensator innerhalb der Verriegelungseinrichtung angeordnet. Bevorzugt ist der Kondensator in ein Getriebegehäuse oder in das Gehäuse der Verriegelungseinrichtung integriert.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist der Hallsensor als Zweidraht-Hallsensor oder als Dreidraht-Hallsensor ausgeführt. Bevorzugt ist der Hallsensor als linearer Hallsensor insbesondere zum Erfassen des von dem Magneten emittierten Magnetfeldes ausgeführt. Die Auflösung des Hallsensors beträgt bevorzugt wenigstens 10 Bit, insbesondere 12 Bit. Die integrale Nichtlinearität des Hallsensors über den gesamten Temperaturbereich ist bevorzugt kleiner als +/- 0,5%. Der Linearitätsfehler des Hallsensors ist bevorzugt kleiner als +/- 2%. Die Mikrolinearität des Hallsensors ist bevorzugt kleiner als +/-1% in einem Bereich von 0,5mm.
  • Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der Magnet als Ferritmagnet, als NeFeB Magnet, als SaCo Magnet oder als Mischform der vorgenannten Magneten ausgeführt ist, ist der Magnet an den Verriegelungsstift oder an die Verriegelungseinrichtung anklipsbar und/oder klebbar ausgeführt und/oder ist der Hallsensor in eine Aussparung der Verriegelungseinrichtung oder des Verriegelungsstifts einsetzbar und/oder einspritzbar ausgeführt. Der Magnet kann magnetisiert in die Verriegelungseinrichtung eingebracht werden oder zunächst unmagnetisiert in die Verriegelungseinrichtung eingebracht werden und danach in der Verriegelungseinrichtung magnetisiert werden. Bevorzugt ist der Magnet bzw. der Hallsensor in den Verriegelungspin integriert und/oder mit diesem umspritzt. Die Aussparung kann ebenso in dem Deckel der Verriegelungseinrichtung vorgesehen sein oder der Hallsensor bzw. der Magnet kann in das Gehäuse der Verriegelungseinrichtung oder des Deckels eingespritzt sein.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch einen Steckverbinder mit einer Steckverbinderhälfte mit einer wie zuvor beschriebenen Verriegelungseinrichtung gelöst.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einer wie zuvor beschriebenen Steckverbinderhälfte gelöst. Das Elektro- oder Hybridfahrzeug kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise als E-Auto, E-Bus oder dergleichen. Bevorzugt ist die Steckverbinderhälfte als Ladesteckdose in einer Außenwand des Elektro- oder Hybridfahrzeugs vorgesehen.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist das Elektro- oder Hybridfahrzeug ein Steuergerät für das Elektro- oder Hybridfahrzeug auf, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, die Verriegelungseinrichtung anzusteuern und einem von dem Hallsensor generiertes Signal zu verarbeiten. Anhand des Signals lässt sich erkennen, ob die Steckverbinderhälften vollständig zusammengefügt sind, so dass nicht nur der elektrische Kontakt hergestellt ist, sondern auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung gegeben ist. Das Steuergerät, auch ECU, electronic control unit, ECM, electronic control module, genannt, dient bevorzugt der Steuerung weiterer elektrischer Einrichtungen des Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Ebenso können eine Mehrzahl Steuergeräte vorgesehen sein, die mit der Verriegelungseinrichtung über einen Systembus wie beispielsweise CAN, LIN, MOST, FlexRay, Ethernet etc. miteinander verbunden sind.
  • In anderer bevorzugter Weiterbildung des Steckverbinders oder des Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist die Steckverbinderhälfte als Steckdose, insbesondere als Ladesteckdose, ausgeführt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Steckverbinders oder des Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist der andere Steckverbinderhälfte als Ladestecker ausgeführt. Wie zuvor beschrieben ist die Steckdose und/oder der Ladestecker bevorzugt als Typ-2 Dose bzw. Stecker und/oder nach der Norm IEC 60309, VDE-AR-E 2623-2-2, IEC 62196, SAE J1772, JARI Level 3 DC und/oder nach dem CHAdeMO-Standard ausgeführt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Verriegelungsstifts relativ zu einer Verriegelungseinrichtung gelöst, wobei
    der Verrieglungsstift zum Verriegeln einer in eine Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte insnbesondere orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung elektromotorisch angetrieben verfahrbar ist,
    an der Verriegelungseinrichtung oder an dem Verrieglungsstift ein orthogonal zu der Steckrichtung angeordneter Hallsensor vorgesehen ist, und
    an dem Verriegelungsstift oder an der Verriegelungseinrichtung korrespondierend zu dem Hallsensor ein Magnet vorgesehen ist, und mit dem Schritt:
    • Bestimmen der Position des Verriegelungsstifts relativ zu der Verriegelungseinrichtung beim Verfahren des Verriegelungsstifts.
  • Anhand der bestimmten Position lässt sich erkennen, ob die Steckverbinderhälften vollständig zusammengefügt sind, so dass nicht nur der elektrische Kontakt zwischen den Steckverbinderhälften hergestellt ist, sondern auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung gegeben ist.
  • Weitere Ausführungsformen und Vorteile des Verfahrens ergeben sich für den Fachmann in Analogie zu der zuvor beschriebenen Verriegelungseinrichtung, dem Steckverbinder und/oder dem Elektro- oder Hybridfahrzeug.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es gilt jedoch der Grundsatz, dass die Ausführungsbeispiele die Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich Ausführungsformen darstellen. Die dargestellten Merkmale können einzeln oder in Kombination mit weiteren Merkmalen der Beschreibung wie auch den Patentansprüchen einzeln oder in Kombination ausgeführt werden.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Verriegelungseinrichtung einer Steckverbinderhälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer schematisch-perspektivischen Ansicht,
    • 2 einen Ausschnitt der Verriegelungseinrichtung gemäß 1 in einer Schnittansicht,
    • 3 einen Steckerverbinder mit der Steckverbinderhälfte mit der Verriegelungseinrichtung gemäß 1 und der anderen Steckverbinderhälfte gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Ansicht, und
    • 4 ein Ausgangssignal eines Hallsensors der Verriegelungseinrichtung gemäß 1 in Anhängigkeit einer Position eines Verrieglungsstifts der Verriegelungseinrichtung.
  • 1 zeigt eine Verriegelungseinrichtung 1 einer Steckverbinderhälfte, angedeutet mit einem Kasten 2, zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte 2a gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer schematisch-perspektivischen Ansicht.
  • 2 zeigt in schematischer Ansicht die in die Steckverbinderhälfte 2 eingesteckte andere Steckverbinderhälfte 2a. Die Steckverbinderhälfte 2 ist an einem Elektro- oder Hybridfahrzeug 11 als Ladesteckdose eingebaut, während die andere Steckverbinderhälfte 2a als dazu korrespondierender Ladestecker ausgeführt ist. Die Steckverbinderhälfte 2 und die andere Steckverbinderhälfte 2a sind als Typ-2 Stecker und/oder nach der Norm IEC 60309, VDE-AR-E 2623-2-2, IEC 62196, SAE J1772, JARI Level 3 DC und/oder nach dem CHAdeMO-Standard zum Laden einer nicht gezeigten Batterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 11 ausgeführt.
  • Die Verriegelungseinrichtung 1 weist einen orthogonal zur Steckrichtung der Steckverbinderhälften 2, angedeutet durch einen Pfeil 3, verfahrbaren Verrieglungsstift 4 zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte 2 eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte 2a. Zum Verfahren des Verrieglungsstiftes 4 weist die Verriegelungseinrichtung 1 einen als Elektromotor ausgeführten elektromotorischen Antrieb 5 auf, der über ein Getriebe 6 mit dem Verrieglungsstift 4 bewegungsgekoppelt ist und derart zum Verfahren des Verrieglungsstiftes 4 orthogonal zur Steckrichtung 3 eingerichtet ist. Konkret greift ein mit dem Getriebe 6 bewegungsgekoppelter Betätigungsarm in eine Aussparung des Verrieglungsstiftes 4 ein, um den Verrieglungsstift 4 zu verfahren, wie im Detail auch aus 2 zu erkennen ist.
  • Die Verriegelungseinrichtung 1 weist ferner einen orthogonal zu der Steckrichtung 3 angeordneten Hallsensor 7 auf. Korrespondierend zu dem Hallsensor 7 ist an dem Verriegelungsstift 4 ein Magnet 8 vorgesehen, so dass der Hallsensor 7 die Position des Verriegelungsstiftes 4 relativ zu der Verriegelungseinrichtung 1 bestimmen kann. Der Magnet 8 kann unmittelbar an dem Verriegelungsstift 4 oder mittels eines mit dem Verriegelungsstift 4 bewegungsgekoppelten Elements 4a, angedeutet in 3, verbunden sein.
  • Der Magnet 8 kann unmagnetisiert an dem Verriegelungsstift 4 durch Klipsen oder Verkleben angebracht werden und danach magnetisiert werden. Ebenso kann der Magnet 8 magnetisiert in die Verriegelungseinrichtung 1 eingebracht werden. Zur Ausgestaltung des Magneten 8 existieren verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise als Ferritmagnet, als NeFeB Magnet, als SaCo Magnet oder Mischform der vorgenannten Ausführungen.
  • 2 zeigt einen Ausschnitt der Verriegelungseinrichtung 1 gemäß 1 in einer Schnittansicht. Der Magnet 8 und der Hallsensor 7 sind parallel zueinander angeordnet. Entsprechend werden durch Verfahren des Verriegelungsstiftes 4 der Magnet 8 und der Hallsensor 8 parallel zueinander verfahren. Vorliegend ist der Hallsensor 8 an einem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung 1 vorgesehen, beispielsweise an das Gehäuse angeklipst oder, wie in 2 zu erkennen, in eine Aussparung des Gehäuses eingesetzt. Alternativ kann der Hallsensor 8 an dem Verriegelungsstift 4 und der Magnet 7 an dem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung 1 vorgesehen sein.
  • Der Hallsensor 7 ist vorliegend als Zweidraht-Hallsensor 7 ausgeführt, um in Abhängigkeit des Magneten 8 ein im Bereich von 1ms, 2ms, 4ms, bis 128ms konfigurierbares pulsweitenmoduliertes Stromsignal mit einer Auflösung von 12 Bit auszugeben. Ferner ist innerhalb der Verriegelungseinrichtung 1 ein mit dem Hallsensor 7 in Kontakt stehender Kondensator 9 vorgesehen, um äußere elektromagnetische Störungen zwecks höherer Messgenauigkeit zu reduzieren. Signalführung und Stromversorgung des Hallsensors 7, des Antriebs und des Kondensators 9 erfolgt durch Leiterbahnen, die in das Gehäuse oder einen Deckel der Verriegelungseinrichtung 1 eingespritzt sind. Die Kontakte des Hallsensor 7, des Antriebs und des Kondensators 9 sind mit den Leiterbahnen verlötet, verkrimpt oder verschweißt.
  • Das Elektro- oder Hybridfahrzeug 11 weist ein Steuergerät 10 auf, welches eingerichtet ist, die Verriegelungseinrichtung 1 über ein Systembusprotokoll wie LIN, MOST, FlexRay, Ethernet etc. anzusteuern und ein von dem Hallsensor 7 generiertes Ausgangssignal zu verarbeiten. Durch das Signal ist die Position des Verriegelungsstifts 4 relativ zu der Verriegelungseinrichtung 1 bzw. dessen Gehäuse bestimmt. Insofern lässt sich anhand des Signals erkennen, ob einerseits die Steckverbinderhälften 2, 2a vollständig zusammengefügt sind und andererseits auch Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung gegeben ist.
  • 4 zeigt ein solches Ausgangssignal des Hallsensors 7 in Anhängigkeit einer Position des Verrieglungsstifts 4 relativ zu der Verriegelungseinrichtung 1 bzw. dessen Gehäuse. Das Ausgangssignal ist des Hallsensors 7 ist hinsichtlich seines Grundniveaus, seiner Steigung und Linearität so konfiguriert, dass bei einer Position bzw. einem Verfahrweg des Verrieglungsstifts 4 relativ zu der Verriegelungseinrichtung 1 bzw. dessen Gehäuse von Omm das Signal 10% und bei einer Position bzw. einem Verfahrweg von 8mm das Signal 90% beträgt, jeweils markiert durch runde Punkte. Der Hallsensor 7 arbeitet mit einer Toleranz von +/- 1mm, was eine exakte Positionsbestimmung ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verriegelungseinrichtung
    2
    Steckverbinderhälfte
    2a
    Andere Steckverbinderhälfte
    3
    Steckrichtung
    4
    Verrieglungsstift
    4a
    Element
    5
    Antrieb
    6
    Getriebe
    7
    Hallsensor
    8
    Magnet
    9
    Kondensator
    10
    Steuergerät
    11
    Elektro- oder Hybridfahrzeug

Claims (15)

  1. Elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung (1) einer Steckverbinderhälfte (2) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte (2a) zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs (11) durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte (2a) in die Steckverbinderhälfte (2), aufweisend einen verfahrbaren Verrieglungsstift (4) zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte (2) eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte (2a) und einen orthogonal zu der Steckrichtung oder in Einsteckrichtung (3) an der Verriegelungseinrichtung (1) oder an dem Verrieglungsstift (4) angeordneten Hallsensor (7), wobei an dem Verriegelungsstift (4) oder an der Verriegelungseinrichtung (1) korrespondierend zu dem Hallsensor (7) ein Magnet (8) vorgesehen ist, so dass durch den Hallsensor (7) eine durch die Verfahrbewegung änderbare Position des Verriegelungsstifts (4) relativ zu der Verriegelungseinrichtung (1) bestimmbar ist.
  2. Verriegelungseinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Verriegelungseinrichtung (1) einen elektromotorischen Antrieb (5) eingerichtet zum Verfahren des Verrieglungsstiftes (4) aufweist.
  3. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnet (8) und der Hallsensor (7) derart angeordnet sind, dass durch Verfahren des Verriegelungsstiftes (4) der Magnet (8) und der Hallsensor (7) parallel zueinander verfahren werden.
  4. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verriegelungsstift (4) ein mit dem Verriegelungsstift (4) bewegungsgekoppeltes Element (4a) aufweist und der Magnet (8) oder der Hallsensor (7) an dem Element (4a) angeordnet ist.
  5. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hallsensor (7) ausgeführt ist, in Abhängigkeit einer Position des Magneten (8) relativ zu dem Hallsensor (7) ein pulsweitenmoduliertes Stromsignal, ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal, ein analoges Stromsignal, ein analoges Spannungssignal, ein Signal mittels eines digitalen Datenbusses und/oder ein digitales, Manchester-kodiertes Signal auszugeben.
  6. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb der Verriegelungseinrichtung (1) ein mit dem Hallsensor (7) in Kontakt stehender Kondensator (9) vorgesehen ist.
  7. Verriegelungseinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kondensator (9) innerhalb der Verriegelungseinrichtung (1) angeordnet ist.
  8. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hallsensor (7) als Zweidraht-Hallsensor (7) oder als Dreidraht-Hallsensor (7) ausgeführt ist.
  9. Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnet (8) als Ferritmagnet, als NeFeB Magnet, als SaCo Magnet oder als Mischform der vorgenannten Magneten ausgeführt ist, der Magnet (8) an den Verriegelungsstift (4) oder an die Verriegelungseinrichtung (1) anklipsbar und/oder klebbar ausgeführt ist und/oder der Hallsensor (7) in eine Aussparung der Verriegelungseinrichtung (1) oder des Verriegelungsstift (4) einsetzbar und/oder einspritzbar ausgeführt ist.
  10. Steckverbinder mit einer Steckverbinderhälfte (2) mit einer Verriegelungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Elektro- oder Hybridfahrzeug (11) mit einer Steckverbinderhälfte (2) nach dem vorhergehenden Anspruch.
  12. Elektro- oder Hybridfahrzeug (11) nach dem vorhergehenden Anspruch, mit einem Steuergerät (10) für das Elektro- oder Hybridfahrzeug, wobei das Steuergerät (10) eingerichtet ist, die Verriegelungseinrichtung (1) anzusteuern und einem von dem Hallsensor (7) generiertes Signal zu verarbeiten.
  13. Steckverbinder oder Elektro- oder Hybridfahrzeug (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steckverbinderhälfte (2) als Steckdose ausgeführt ist.
  14. Steckverbinder oder Elektro- oder Hybridfahrzeug (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit der anderen Steckverbinderhälfte (2a) ausgeführt als Ladestecker.
  15. Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Verriegelungsstifts (4) relativ zu einer Verriegelungseinrichtung (1), wobei der Verrieglungsstift (4) zum Verriegeln einer in eine Steckverbinderhälfte (2) eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte (2a) elektromotorisch angetrieben verfahrbar ist, an der Verriegelungseinrichtung (1) oder an dem Verrieglungsstift (4) ein orthogonal zu der Steckrichtung (3) angeordneter Hallsensor (7) vorgesehen ist, und an dem Verriegelungsstift (4) oder an der Verriegelungseinrichtung (1) korrespondierend zu dem Hallsensor (7) ein Magnet (8) vorgesehen ist, und mit dem Schritt: Bestimmen der Position des Verriegelungsstifts (4) relativ zu der Verriegelungseinrichtung (1) beim Verfahren des Verriegelungsstifts (4).
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