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Die Erfindung betrifft eine fahrzeugexterne Ladeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zum elektrischen Anschließen an einen Ladeport eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
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Eine derartige Ladeeinrichtung ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2012 014 936 A1 bekannt. Das dort beschriebene Ladesystem für ein Kraftfahrzeug weist einen Roboter mit einem Krafterfassungsmittel und einem an dem Roboter befestigten Stecker auf. Das Ladesystem ist dabei dazu eingerichtet, den robotergeführten Stecker auf Basis einer von dem Krafterfassungsmittel ermittelten Kraft mit einem fahrzeugseitigen Gegenstecker zu verbinden. Mittels des Roboters ist dabei eine kraftgeregelte Steuerung oder Positionsregelung des Ladesteckers möglich, wobei dieser beispielsweise um eine Achse senkrecht zur Steckrichtung beweglich ist.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 10 2014 226 755 A1 eine Vorrichtung zum elektrischen Verbinden einer Ladestation mit einer Ladebuchse eines Fahrzeugs bekannt. Ein mit einer Spannungsquelle der Ladestation elektrisch verbundene Kontaktkopf weist dabei Justiermittel auf, die dazu ausgelegt sind, den Kontaktkopf während eines Einführens in die Ladebuchse auszurichten. Dazu kann das Justiermittel beispielsweise eine Drehvorrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, den Kontaktkopf um eine vorbestimmte Achse zu drehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zuverlässigkeit einer fahrzeugexternen Ladeeinrichtung auf besonders einfache Weise zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ladeeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
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Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung dient, ist also ausgebildet zum elektrischen Anschließen an einen Ladeport eines Kraftfahrzeugs. Die Ladeeinrichtung ist hier also eine fahrzeugexterne Einrichtung und kann beispielsweise Teil einer Ladestation, einer Wallbox oder dergleichen sein. Die Ladeeinrichtung weist ein Ladesteckerelement mit einem elektrischen Kontakt zum elektrischen Kontaktieren des Ladeports des jeweils aufzuladenden Kraftfahrzeugs und ein Halteelement, an dem das Ladesteckerelement über eine Lagerung beweglich gehalten ist, auf. Durch die bewegliche Lagerung oder Halterung des Ladesteckerelements kann dieses zum Ausrichten auf den Ladeport um die Lagerung relativ zu dem Halteelement bewegt werden. Beispielsweise kann die Lagerung eine Achse oder ein Gelenk aufweisen, sodass das Halteelement beispielsweise rotierbar, drehbar, schwenkbar oder kippbar gelagert beziehungsweise gehalten sein kann.
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Erfindungsgemäß weist das Halteelement einen Abdeckbereich auf und das Ladesteckerelement ist, zumindest während es von dem Ladeport getrennt ist, um die Lagerung, also beispielsweise um die Achse oder das Gelenk oder dergleichen, in eine Ruhestellung verlagerbar. In dieser Ruhestellung ist der elektrische Kontakt des Ladesteckerelements durch den Abdeckbereich zum Schutz vor Verschmutzung oder sonstigen Umwelteinflüssen abgedeckt.
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Das Ladesteckerelement kann abgesehen von der beweglichen Lagerung beispielsweise ein zumindest im Wesentlichen herkömmlicher Ladestecker sein. Das Ladesteckerelement kann dabei als männlicher oder weiblicher Teil einer Steckverbindung ausgebildet sein, sodass es also beispielsweise in den Ladeport des Kraftfahrzeugs eingeführt oder auf diesen aufgesteckt werden kann.
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Durch die bewegliche Lagerung des Ladesteckerelements kann dieses vorteilhaft flexibel und situationsabhängig auf den Ladeport des jeweiligen aufzuladenden Kraftfahrzeugs ausgerichtet werden, wodurch das Anschließen, also ein Verbinden des Ladesteckerelements mit dem Ladeport, besonders zuverlässig und einfach ermöglicht wird, insbesondere für unterschiedliche Positionen des Kraftfahrzeugs relativ zu der Ladeeinrichtung und/oder für unterschiedliche Kraftfahrzeugtypen. Das Ladesteckerelement kann hier also in eine Winkelstellung gebracht werden, in der es möglichst kraftfrei und mit minimiertem Beschädigungsrisiko mit dem Ladeport verbunden werden kann. Dies kann bereits die Zuverlässigkeit der Ladeeinrichtung verbessern.
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Dadurch, dass das Ladesteckerelement beziehungsweise dessen elektrischer Kontakt in der Ruhestellung, also bei Nichtgebrauch des Ladesteckerelements beziehungsweise der Ladeeinrichtung, durch den Abdeckbereich abgedeckt und geschützt ist, kann auch bei Nichtgebrauch der Ladeeinrichtung die Verschmutzung oder Beschädigung und damit eine Beeinträchtigung einer Funktionsweise oder Betriebsbereitschaft der Ladeeinrichtung vermieden oder reduziert werden. So könnte ein Eindringen von Schmutz, Fremdkörpern oder Feuchtigkeit in das Ladesteckerelement zu einer Beschädigung des elektrischen Kontakts, beispielsweise durch Korrosion, führen und/oder elektrische Eigenschaften des Ladesteckerelements negativ beeinflussen. So könnte eine Verschmutzung des elektrischen Kontakts potenziell beispielsweise zu einer unerwünschten Erhitzung aufgrund eines damit ansteigenden Kontaktwiderstands führen. Ebenso kann eine Verschmutzung des elektrischen Kontakts oder des Ladesteckerelements dazu führen, dass vergrößerte mechanische Kräfte zum Verbinden des Ladesteckerelements mit dem Ladeport aufgebracht werden müssen, was wiederum zu einer erschwerten oder unzuverlässigeren Benutzbarkeit der Ladeeinrichtung ebenso wie potenziell zu einer Beschädigung der Ladeeinrichtung und/oder des Ladeports führen könnte. Da diese Probleme durch das Abdecken des Ladesteckerelements beziehungsweise des elektrischen Kontakts mittels des Abdeckbereichs vermieden werden können, kann die Zuverlässigkeit der Ladeeinrichtung verbessert werden.
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Dies wird hier auf besonders einfache und effiziente Weise erreicht, indem zum Verlagern des Ladesteckerelements in die geschützte Ruhestellung die zum Ausrichten des Ladesteckerelements auf den Ladeport ohnehin vorhandene Lagerung verwendet wird. Damit muss, beispielsweise im Gegensatz zur Verwendung einer selbst verschwenkbaren Schutzklappe oder dergleichen, keine weitere Lagerung und kein weiteres Gelenk als Teil der Ladeeinrichtung vorgesehen werden, wodurch eine Anzahl beweglicher Teile der Ladeeinrichtung vorteilhaft minimiert werden kann. Auch dies kann vorteilhaft die Zuverlässigkeit der Ladeeinrichtung verbessern, da so eingesparte bewegliche Klappen oder dergleichen besonders anfällig für ein Versagen oder mechanische Beschädigungen sein können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ladeeinrichtung mit einem Ladestecker in einer Ruhestellung; und
- 2 eine schematische Darstellung der Ladeeinrichtung mit dem Ladestecker in einer Betriebsstellung.
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In den Figuren sind gleiche, funktionsgleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ladestationen und Ladeanschlüsse zum Aufladen von Kraftfahrzeugen beziehungsweise von Batterien von Kraftfahrzeugen sind bereits in vielfältigen Formen und Ausprägungen bekannt. Beispielsweise im Zuge der zunehmenden Automatisierung entstehen jedoch immer wieder neue Anforderungen und Bedingungen im praktischen Einsatz.
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Schematisch ist in 1 eine Ladeeinrichtung 10 dargestellt, die beispielsweise mittels eines Roboters geführt oder gehandhabt werden kann, um eine elektrische Verbindung zu einem hier nicht dargestellten Kraftfahrzeug herzustellen. Die Ladeeinrichtung 10 weist hier ein Halteelement 12 und einen Ladestecker 14 auf. Der Ladestecker 14 ist dabei mittels einer Lagerung 16 beweglich an dem Halteelement 12 befestigt, kann also relativ zu diesem bewegt, beispielsweise gekippt oder verschwenkt werden. Die Lagerung 16 befindet sich dabei in einem unteren Bereich eines Hauptkörpers des Halteelements 12. Oberhalb davon weist das Halteelement 12 einen Abdeckbereich 18 auf, der vorliegend als integraler Bestandteil des Halteelements 12 beziehungsweise Hauptkörpers ausgebildet ist. Das Halteelement 12 ist hier also einteilig oder einstückig geformt. Dabei weist das Halteelement 12 im seitlichen Querschnitt eine zumindest im Wesentlichen u-förmige Gestalt auf, sodass zumindest bereichsweise der Abdeckbereich 18 von dem gegenüberliegenden unteren Bereich, in dem sich die Lagerung 16 befindet, beabstandet ist. Der Abdeckbereich 18 ist dabei aber lagefest relativ zu einem übrigen Teil oder übrigen Bereich des Hauptkörpers beziehungsweise des Halteelements 12.
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Der Ladestecker 14 weist hier einen Hauptteil mit einem Gehäuse 20 auf, von dem weg sich ein Ladekabel 22 erstreckt. Über das Ladekabel 22 kann der Ladestecker 14 mit einer Strom- oder Energiequelle, beispielsweise einem Akku oder einem Strom- oder Energienetz verbunden sein. Auf einer dem Ladekabel 22 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 20 befindet sich ein Anschlussbereich 24 des Ladesteckers 14. Der Anschlussbereich 24 ist hier dazu vorgesehen, in einen fahrzeugseitigen Ladeport oder eine fahrzeugseitige Ladebuchse eines jeweils aufzuladenden Kraftfahrzeugs eingeführt oder eingesteckt zu werden. Dementsprechend kann der Anschlussbereich 24 beispielsweise einen elektrischen Kontakt des Ladesteckers 14 enthalten. Der elektrische Kontakt kann dabei in Umfangsrichtung beispielsweise durch eine Kunststoffeinfassung geschützt sein. In zumindest einer Richtung muss der elektrische Kontakt jedoch von außen zugänglich sein, um eine elektrische Verbindung mit dem Ladeport des Kraftfahrzeugs herstellen zu können.
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Der Ladestecker 14 ist hier in einer Ruhestellung 26 dargestellt, in der der Anschlussbereich 24 und damit auch der darin befindliche elektrische Kontakt durch den Abdeckbereich 18 des Halteelements 12 abgedeckt und somit vor Verschmutzung und sonstigen Umwelteinflüssen geschützt ist.
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Die Ladeeinrichtung 10 weist hier weiter eine Kamera 28 auf, die vorliegend an dem Halteelement 12, insbesondere an dem Abdeckbereich 18, befestigt ist. Die Kamera 28 ist dabei derart angeordnet und ausgerichtet, dass ihr Erfassungsbereich 30 einen Raum oder ein Volumen umfasst, durch welches sich der Ladestecker 14 bewegt oder bewegen kann, wenn er aus der Ruhestellung 26 heraus verlagert wird. Die Ladeeinrichtung 10 umfasst ein, hier nicht dargestelltes Steuergerät, das beispielsweise in das Halteelement 12 integriert sein kann. Dieses Steuergerät ist mit der Kamera 28 verbunden und dazu eingerichtet, von der Kamera 28 erfasste und bereitgestellte Kamerabilder automatisch auszuwerten. Nur wenn das Steuergerät anhand der Kamerabilder erkennt oder ermittelt, dass der entsprechende für das Verlagern oder Bewegen oder Verschwenken des Ladesteckers 14 benötigte Raum oder Raumbereich frei von Hindernissen ist, gibt das Steuergerät die Bewegung des Ladesteckers 14 frei. Dazu kann das Steuergerät beispielsweise eine Verriegelung oder Bremse der Lagerung 16 entsprechend ansteuern.
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Wenn die Lagerung 16 beziehungsweise die Bewegung des Ladesteckers 14 frei gegeben ist, kann der Ladestecker 14 aus der Ruhestellung 26 heraus geschwenkt werden. Dies kann beispielsweise manuell erfolgen. Bevorzugt kann die Ladeeinrichtung 10 jedoch einen Antrieb aufweisen, mittels welchem der Ladestecker 14 automatisch aus der Ruhestellung 26 heraus und in die Ruhestellung 26 hinein bewegt oder verlagert werden kann. Mittels des Antriebs kann der Ladestecker 14 beispielsweise aus der Ruhestellung 26 in eine schematisch in 2 dargestellte Betriebsstellung 32 verschwenkt oder verlagert werden. In dieser Betriebsstellung 32 ist der Ladestecker 14 beziehungsweise der Anschlussbereich 24 zum Anschließen des Ladesteckers 14 an den, hier nicht dargestellten, fahrzeugseitigen Ladeport frei gegeben, also nicht mehr durch den Abdeckbereich 18 verdeckt.
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Die Kamera 28 ist hier unabhängig von dem Ladestecker 14 an dem Halteelement 12, insbesondere an dem Abdeckbereich 18 befestigt, wird bei dem Verschwenken oder Bewegen des Ladesteckers 14 relativ zu dem Halteelement 12 also nicht notwendigerweise mitverschwenkt oder mitbewegt. Damit kann der von dem Ladestecker 14 beziehungsweise dem Anschlussbereich 24 durchlaufene Bereich mittels der Kamera, insbesondere permanent oder auf ein entsprechendes Startsignal hin, überprüft oder überwacht werden. Wird durch das Steuergerät anhand der Kamerabilder festgestellt, dass sich in dem entsprechenden Bereich ein Hindernis befindet, so kann die Bewegung des Ladesteckers 14 automatisch gestoppt oder blockiert werden. Dadurch kann eine Beschädigung des Ladesteckers 14 beziehungsweise der Ladeeinrichtung 10 und/oder des jeweiligen Hindernisses vermieden werden.
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Ebenso kann das Steuergerät beispielsweise dazu eingerichtet sein, anhand der Kamerabilder zu überprüfen, ob der jeweilige Ladeport erreichbar ist oder ob sich zwischen der Ladeeinrichtung 10 beziehungsweise dem Anschlussbereich 24 und dem Ladeport ein Hindernis befindet. Dazu kann insbesondere der Ladeport in den Kamerabildern automatisch erkannt oder detektiert werden, etwa durch eine entsprechende Bildverarbeitung oder Objekterkennung. Abhängig davon, ob der Ladeport erkannt wurde und/oder ob der Ladeport zugänglich oder erreichbar ist kann dann beispielsweise die Bewegung des Ladesteckers 14 automatisch freigegeben oder blockiert und/oder gesteuert werden. Insbesondere kann dabei der Ladestecker 14 beziehungsweise der Anschlussbereich 24 mittels des Antriebs automatisch auf den Ladeport ausgerichtet werden, um eine möglichst kraft- und beschädigungsfreie Verbindung des Ladesteckers 14 mit dem Ladeport zu ermöglichen. Entsprechende Daten oder Steuersignale können dabei bevorzugt automatisch an eine entsprechende Robotersteuerung ausgegeben werden, wenn die Ladeeinrichtung 10 mittels eines beweglichen Roboters oder Roboterarms gehandhabt oder geführt wird.
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Die Kamera 28 kann fixiert, also fest ausgerichtet sein. Ebenso kann die Kamera 28 aber verschwenkbar gelagert sein. Beispielsweise kann die Kamera 28 bei Nichtbetrieb der Ladeeinrichtung 10 in eine Nichtbetriebsstellung verschwenkt sein, in der sie beispielsweise - bezogen auf einen lokalen Schwerkraftvektor - nach unten ausgerichtet sein kann. Dadurch kann eine Linse oder Optik der Kamera 28 ebenfalls vor Verschmutzung geschützt werden. Bei einer Inbetriebnahme der Ladeeinrichtung, etwa bei Empfang eines Startsignals oder einer Ladeanforderung oder beim Erfassen einer Betätigung eines Bedienelements oder dergleichen, kann die Kamera 28 dann automatisch in eine Überwachungsstellung verschwenkt werden, in der sie den Bewegungsbereich des Ladesteckers 14 erfasst. Ebenso kann die Kamera 28 hier zunächst in einem Suchbetrieb automatisch einen größeren Raum- oder Winkelbereich abfahren, um beispielsweise automatisch den Ladeport des jeweils aufzuladenden Kraftfahrzeugs zu lokalisieren. Es ist dann bereits vor einer Bewegung des Ladesteckers 14 aus der Ruhestellung 26 heraus eine automatische Aussage oder Bewertung darüber möglich, ob die Bewegung des Ladesteckers 14 und/oder das Erreichen des Ladeports überhaupt möglich ist oder nicht.
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Nach Beendigung des Ladevorgangs, wenn der Ladestecker 14 also aus dem Ladeport entfernt wurde, kann der Ladestecker 14 entsprechend aus der Betriebsstellung 32 in die Ruhestellung 26 verschwenkt werden. Dabei können die beschriebenen Prozesse in entsprechender Weise ablaufen.
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Durch das hier gezeigte Ausführungsbeispiel der Ladeeinrichtung 10 kann vorteilhaft eine zusätzliche bewegliche Abdeckungsklappe zum Schützen des elektrischen Kontakts vor Verschmutzung eingespart werden. Ebenso muss beispielsweise keine separate Aufnahme für den Ladestecker 14 vorgesehen werden, in die dieser bei Nichtbenutzung eingehängt werden kann beziehungsweise zum Schutz vor Verschmutzung eingehängt werden muss. Dennoch wird hier durch den Abdeckbereich 18 der elektrische Kontakt beziehungsweise der Ladestecker 14 insgesamt vor Verschmutzung geschützt, wodurch vorteilhaft Risiken wie etwa eine Überhitzung des elektrischen Kontakts aufgrund zu hoher Kontaktwiderstände oder steigende Steckkräfte vermieden werden können. Gleichzeitig können durch die bewegliche Anordnung des Ladesteckers 14 beispielsweise Kraftfahrzeuge mit in unterschiedlichen Winkeln angeordneten Ladebuchsen mittels der Ladeeinrichtung 10, insbesondere ohne manuelle Anpassung oder Einstellung, bedient werden. Die beschriebenen Beispiele zeigen insgesamt also, wie die fahrzeugexterne Ladeeinrichtung 10 mit auf besonders einfache Weise verbesserter Zuverlässigkeit geschaffen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ladeeinrichtung
- 12
- Halteelement
- 14
- Ladestecker
- 16
- Lagerung
- 18
- Abdeckbereich
- 20
- Gehäuse
- 22
- Ladekabel
- 24
- Anschlussbereich
- 26
- Ruhestellung
- 28
- Kamera
- 30
- Erfassungsbereich
- 32
- Betriebsstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012014936 A1 [0002]
- DE 102014226755 A1 [0003]
