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Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für eine elektrischer Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges, mit einem verfahrbaren Riegelelement, das dazu vorgesehen ist, einen Ladestecker in eine Ladesteckdose der elektrischen Ladevorrichtung lösbar zu verriegeln, und mit einem motorischen Antrieb zur Verstellung des Riegelelementes.
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Akkumulatoren von Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugen müssen regelmäßig mit elektrischer Energie versorgt werden. Das geschieht unter Rückgriff auf eine Ladeinfrastruktur, zu welcher typischerweise Ladesäulen gehören. Für den Ladevorgang mit elektrischer Energie wird der Ladestecker der Ladesäule im Allgemeinen mit einer kraftfahrzeugseitigen Ladesteckdose gekoppelt und lösbar verriegelt. Die Verriegelung ist erforderlich, um beispielsweise Gesundheitsgefährdungen zu vermeiden, da an dieser Stelle im Allgemeinen mit Hochspannung gearbeitet wird. Außerdem stellt die Verriegelung sicher, dass ausschließlich zuvor identifizierte Benutzer die von der Ladesäule zur Verfügung gestellte Energie auch rechtmäßig beziehen und Missbrauch verhindert wird. Zu diesem Zweck findet meistens vor einem solchen Ladevorgang eine Identifizierung des Bedieners und eine Berechtigungsprüfung mit Hilfe eines Identifikationssignals statt, wie dies grundsätzlich in der
WO 2010/149426 A1 beschrieben wird.
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Die Verstellung des Riegelelementes wird im Stand der Technik nach der
CN 2020695855 U mit Hilfe eines elektromotorischen Antriebes vorgenommen. Der elektromotorische Antrieb setzt sich seinerseits aus einem Elektromotor und einem nachgeschalteten mehrstufigen Getriebe zusammen. Das mehrstufige Getriebe arbeitet über einen Nocken auf das Riegelelement.
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Darüber hinaus sind vergleichbare Lösungen im gattungsbildenden Stand der Technik nach der
DE 10 2011 010 809 A1 bekannt. An dieser Stelle ist eine Verriegelungsvorrichtung realisiert, die mit einem mechanischen Riegel arbeitet. Der mechanische Riegel kann elektromotorisch betrieben werden. Auf diese Weise greift der mechanische Riegel in Nuten im Ladestecker ein und sorgt so dafür, dass der Stecker bzw. Ladestecker mit Hilfe der Verriegelungseinrichtung im Innern der Ladesteckdose verriegelt wird.
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Eine ähnliche Lösung wird in der
DE 10 2009 030 092 A1 beschrieben. Auch in diesem Fall ist ein Stecker vorgesehen, der in einer Buchse verriegelt werden kann. Über den Stecker bzw. Ladestecker lässt sich auch eine Identifikation des Benutzers erreichen. Außerdem sind Verriegelungsmittel vorgesehen, mit deren Hilfe der Ladestecker in der Ladesteckdose der Ladestation verriegelt werden kann. Für den Antrieb der Verriegelungsmittel sorgt ein elektromotorischer Antrieb.
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Auf diese Weise lassen sich zumindest und ganz grundsätzlich die beiden Positionen „entriegelt“ und „verriegelt“ des Riegelelementes realisieren und vorgeben. In der Position „entriegelt“ des Riegelelementes kann der Ladestecker von der Ladesteckdose entfernt werden. Die Position „verriegelt“ stellt demgegenüber sicher, dass der Ladestecker gegenüber der Ladesteckdose verriegelt und gesichert ist. Diese Position wird typischerweise erst dann eingenommen, wenn eine zuvor vorgesehene Benutzeridentifikation erfolgreich absolviert worden ist und auch die Bezahlung der entnommenen elektrischen Energie sichergestellt ist. Erst dann wird der Ladevorgang gestartet, nachdem das Riegelelement dafür gesorgt hat, dass der Ladestecker gegenüber der Ladesteckdose verriegelt worden ist.
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Die nachfolgenden Erwägungen gehen davon aus, dass die Ladesteckdose kraftfahrzeugseitig vorgesehen ist und der im Allgemeinen über eine elektrische Verbindungsleitung mit der Ladesäule gekoppelte Ladestecker mit der kraftfahrzeugseitigen Ladesteckdose gekoppelt und gegenüber dieser lösbar verriegelt wird. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, dass die Ladesteckdose an der Ladesäule realisiert ist und das betreffende Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug mit einer eigenen elektrischen Verbindungsleitung mit endseitigem Ladestecker gegenüber der Ladesteckdose an der Ladesäule verriegelt wird. Im Allgemeinen wird jedoch mit einer kraftfahrzeugseitigen Ladesteckdose gearbeitet, in welche der an die Ladesäule angeschlossene Ladestecker lösbar eingreift und gegenüber dieser verriegelt wird.
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Die kraftfahrzeugseitige Ladesteckdose muss zu diesem Zweck zusammen mit dem motorischen Antrieb und dem Riegelelement an oder in einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges montiert werden. Das geschieht typischerweise im Bereich einer Karosserieöffnung. Zu diesem Zweck werden beispielsweise elektrische Zuleitungen für den motorischen Antrieb ausgehend vom Bordnetz bis hin zum motorischen Antrieb verlegt. Die elektrischen Zuleitungen sind dabei im Allgemeinen als Bestandteil eines ohnehin im Kraftfahrzeug verbauten Kabelbaumes ausgelegt. Auf diese Weise gelingen zwar der Antrieb des Riegelelementes und auch der gewünschte Ladevorgang problemlos. Allerdings besteht bisher ein Problem in der Praxis dann, wenn das Riegelelement durch Fehlgebrauch, mechanische Einwirkungen oder sonst wie beschädigt worden ist. In einem solchen Fall kann nicht (mehr) sichergestellt werden, dass der Ladestecker einwandfrei in der Ladesteckdose verriegelt ist und folglich der Ladevorgang bestimmungsgemäß vorgenommen wird, also mit der von der Ladesäule maximal zur Verfügung gestellten elektrischen Energie. Auch besteht bei Beschädigungen des Riegelelementes die Gefahr von Gesundheitsgefährdungen des oder der Benutzer. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Verriegelungsvorrichtung für eine elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges so weiter zu entwickeln, dass etwaige Funktionsstörungen des Riegelelementes einwandfrei erfasst und gegebenenfalls entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.
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Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung vor, dass eine dem Riegelelement zugeordnete und dessen Funktion prüfende Detektionseinheit vorgesehen ist.
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Die Detektionseinheit ist in diesem Zusammenhang wenigstens zweiteilig mit einem Sensor und einer Signale des Sensors auswertenden Steuereinheit ausgerüstet. Zusätzlich kann auch noch ein den Sensor beaufschlagendes Tastelement als dritter Bestandteil vorgesehen sein, welches jedoch insgesamt als Option angesehen werden muss.
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Mit Hilfe der Detektionseinheit wird erfindungsgemäß die Funktion des Riegelelementes geprüft. Die Funktionsprüfung kann dabei eine Prüfung der Art sein, dass schlicht und ergreifend mechanische Beschädigungen des Riegelelementes erfasst werden können, beispielsweise ein Bruch. Grundsätzlich können mit Hilfe der Detektionseinheit aber auch Stellbewegungen des verfahrbaren Riegelelementes dahingehend überprüft werden, dass diese durch den motorischen Antrieb initiierten Stellbewegungen des Riegelelementes beispielsweise gleichmäßig erfolgen. Anderenfalls deutet dies auf etwaige mechanische Probleme des motorischen Antriebes hin, beispielsweise einen Verschleiß dort vorgesehener Zahnräder, Nocken etc. Im Regelfall sorgt die Detektionseinheit erfindungsgemäß jedoch dafür, dass das Riegelelement dahingehend überprüft wird, ob insbesondere ein Bruch vorliegt, so dass das Riegelelement nicht (mehr) in der Lage ist, den Ladestecker einwandfrei in der Ladesteckdose verriegeln zu können.
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Um diese Funktionalität im Detail umzusetzen, sind der Sensor und/oder das Tastelement am oder im Riegelelement angeordnet. Auf diese Weise folgen der Sensor und/oder das Tastelement den Bewegungen des verfahrbaren Riegelelementes. Außerdem hat es sich in diesem Zusammenhang bewährt, wenn der Sensor und/oder das Tastelement in das Riegelelement eingebettet sind, folglich im Innern des Riegelelementes eine geschützte Anordnung finden.
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Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass das Riegelelement typischerweise als Kunststoffteil und insbesondere Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Dadurch können der Sensor bzw. das Tastelement unschwer im Innern des Riegelelementes aufgenommen werden. Außerdem hat es sich in diesem Zusammenhang bewährt, wenn der Sensor eine an die axiale Ausdehnung bzw. Länge des Riegelelementes angepasste Länge aufweist. Meistens entspricht die Länge des Sensors der axialen Ausdehnung bzw. Länge des Riegelelementes, damit der Sensor über die gesamte axiale Länge des Riegelelementes gesehen, etwaige Beschädigungen des Riegelelementes erfassen kann. Demgegenüber ist das Tastelement meistens kopfseitig des Sensors angeordnet. Dadurch kann das kopfseitige Tastelement mit dem demgegenüber angeordneten und dann ortsfesten und Sensor wechselwirken.
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Sobald sich das Tastelement dem Sensor nähert, werden entsprechende Signale des Sensors mit Hilfe der angeschlossenen Steuereinheit erfasst. Grundsätzlich kann auch der Taster ortsfest angeordnet sein, wohingegen sich der Sensor mit dem Riegelelement bewegen mag. Jede signifikante Abweichung des vom Sensor erzeugten Signales wird nun von der Steuereinheit dahingehend ausgewertet, dass das Riegelelement beschädigt ist bzw. seiner originären Verriegelungsfunktion des Ladesteckers in der Ladesteckdose nicht (mehr) nachkommt oder nachkommen kann.
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Der Sensor und/oder das Tastelement können folglich auch ortsfest und beabstandet zum verfahrbaren Riegelelement platziert werden. In diesem Fall wird man den Sensor bzw. das Tastelement beispielsweise auch sich gegenüberliegend und quer zur Verfahrrichtung des Riegelelementes platzieren. Im einfachsten Fall können der Sensor und das Tastelement in diesem Zusammenhang eine Lichtschranke definieren. Es ist aber auch möglich, dass der Sensor einen vom Riegelelement absolvierten Verfahrweg misst. Dann können Server und/oder Taster nicht nur quer, sondern auch längs zum Riegelelement angeordnet werden. Sobald dieser Verfahrweg von etwaigen Sollvorgaben abweicht, was mit Hilfe der Steuereinheit ermittelt werden kann, wird dies erneut als Fehlfunktion des Riegelelementes und dessen etwaige Beschädigungen interpretiert.
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Den Sensor selbst kann insgesamt beispielsweise als Wegsensor, als elektrischer Widerstandssensor, als Lichtsensor oder auch als Hall-Sensor ausgebildet sein, und zwar einzeln oder in Kombination. Ist der Sensor in diesem Fall als elektrischer Widerstandssensor ausgelegt, besteht die Möglichkeit, im Riegelelement beispielsweise eine offene Drahtschleife zu definieren. Über die offenen Enden der Drahtschleife kann ein etwaiger Bruch des Riegelelementes schlicht und ergreifend über eine Widerstandsmessung erfasst und ermittelt werden.
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Von diesem Prinzip macht auch eine Lösung Gebrauch, bei welcher die fragliche Drahtschleife nicht beispielsweise dergestalt hergestellt wird, dass ein elektrischer Leiter in das Riegelelement aus Kunststoff eingelegt wird, sondern es besteht die Möglichkeit, das Riegelelement aus zwei Komponenten herzustellen. In diesem Fall mag das Riegelelement über eine U-förmige Aussparung verfügen, in welche als zweite Komponente ein elektrisch leitender Kunststoff eingespritzt wird. Alternativ hierzu ist es auch möglich, eine Leiterbahn durch eine Laserstrukturierung und anschließend aufgebrachte Leiterbahnschicht im Innern des Riegelelementes zu definieren. Diese sämtlichen zuvor beschriebenen Varianten sind als Möglichkeiten zur Realisierung eines elektrischen Widerstandssensors anzusehen. In diesem Fall wird ein Strom durch die U-förmige Leiterbahn hindurchgeschickt und ihr Ohm'scher Widerstand gemessen. Sobald das Riegelelement beschädigt ist, steigt der Ohm'sche Widerstand an, möglicherweise bis auf sehr große Werte bei einem Bruch.
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Grundsätzlich kann der Sensor auch als Wegsensor ausgebildet sein. In diesem Fall wird ein Hub bzw. der Verfahrweg des Riegelelementes gemessen. Das kann mit Hilfe des Wegsensors erfolgen, welcher am oder im Riegelelement vorgesehen ist. Jede Abweichung des gemessenen Verfahrweges wird in der Steuereinheit dahingehend überprüft, ob der Verfahrweg beispielsweise vollständig absolviert wurde. Es ist auch möglich, etwaige Unregelmäßigkeiten des motorischen Antriebes zu ermitteln.
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Grundsätzlich ist als Sensor auch ein Lichtsensor denkbar, welcher auf eine Lichtquelle als Tastelement reagiert. Sobald das Riegelelement eine auf diese Weise gebildete Lichtschranke erreicht, kann dies als normaler und mit einem bestimmungsgemäßen Riegelvorgang verbundener Verfahrweg von der entsprechende Signale des Lichtsensors auswertenden Steuereinheit interpretiert werden. Bei einem Bruch des Riegelelementes wird die fragliche Lichtschranke im Regelfall nicht (mehr) erreicht.
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Vergleichbar wird vorgegangen, wenn das Tastelement beispielsweise als Permanentmagnet ausgebildet ist, welcher in das Riegelelement typischerweise kopfseitig eingebettet ist. Verfahrbewegungen des Riegelelementes führen nun bei einem dem Permanentmagneten gegenüberliegenden ortsfesten Hall-Sensor zu einer entsprechenden Änderung der gemessenen magnetischen Feldstärke. Diese Änderungen der magnetischen Feldstärke infolge des Verfahrweges des Riegelelementes können mit Hilfe der die Signale des Hall-Sensors auswertenden Steuereinheit erfasst und beispielsweise mit Vergleichswerten verglichen werden. Kommt es zu signifikanten Abweichungen, so wird dies als Beschädigung oder Bruch des Riegelelementes interpretiert.
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Grundsätzlich kann das Tastelement auch als Taststift beispielsweise aus (magnetisierbarem) Metall ausgebildet sein. Dabei hat es sich in diesem Zusammenhang bewährt, wenn auch der Taststift bzw. das entsprechend gestaltete Tastelement kopfseitig des Verriegelungselementes angeordnet ist. In diesem Fall mag das Tastelement aus Metall und insbesondere magnetisierbarem Metall bei einer erfolgten Verriegelung mehr oder minder vollständig in eine stromdurchflossene Spule als Wegsensor eintauchen. Hieraus resultiert eine Änderung des Stromflusses, die von der Steuereinheit dahingehend ausgewertet werden kann, ob das Tastelement und mit ihm das Riegelelement den kompletten Verfahrweg absolviert hat oder nicht. Bei einem Bruch des Riegelelementes oder einer Beschädigung ist damit zu rechnen, dass der Verfahrweg nicht komplett absolviert wird, was mit Hilfe der Steuereinheit und unter Rückgriff auf die die Spule als Wegsensor durchfließende Stromstärke ermittelt wird.
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Jedenfalls bestehen verschiedenartige Möglichkeiten dahingehend, die Detektionseinheit im Detail und in der Praxis umzusetzen. In jedem Fall wird mit Hilfe der Detektionseinheit das Riegelelement auf seine Funktion hin überprüft, insbesondere dahingehend, ob ein etwaiger Bruch oder eine Verformung vorliegt, welche unter Umständen dazu führt, dass der Ladestecker nicht (mehr) einwandfrei in der Ladesteckdose verriegelt werden kann. Das alles lässt sich mit Hilfe der Steuereinheit ermitteln, welche insgesamt ebenso wie die Detektionseinheit einen Bestandteil der Verriegelungsvorrichtung darstellt. Damit ist die kraftfahrzeugseitig verbaute Verriegelungsvorrichtung unmittelbar in der Lage, über die Steuereinheit beispielsweise ein entsprechendes Signal kraftfahrzeugseitig zu erzeugen und einem Bediener zur Kenntnis zu bringen. Selbstverständlich kann das fragliche Signal bei Bedarf auch nicht nur an den Bediener, sondern auch an die Ladesäule (drahtlos) übermittelt werden, um bei unvollständiger oder nicht einwandfreier Verriegelung des Ladesteckers in der Ladesteckdose eine Fehlermeldung zu erzeugen bzw. sicherzustellen, dass der Ladevorgang nicht erfolgt, um etwaige Gesundheitsgefährdungen des Bedieners auf jeden Fall zu vermeiden. Zugleich mag auch eine entsprechende Meldung an einen Betreiber der Ladesäule und/oder den Kraftfahrzeughersteller erfolgen. Das kann beispielsweise drahtlos oder drahtgebunden über ein Rechnernetzwerk, beispielsweise das Internet, erfolgen. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
- 1 die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung in einer perspektivischen Übersicht,
- 2 einen schematischen Schnitt durch die Verriegelungsvorrichtung nach 1 im Bereich des Verriegelungselementes,
- 3 das Verriegelungselement in einer ersten Variante zusammen mit mehreren Schnittdarstellungen für weitere Varianten,
- 4 das Verriegelungselement in einer zweiten denkbaren Ausführungsform,
- 5 das Verriegelungselement unter Berücksichtigung einer zusätzlichen dritten Ausführungsvariante sowie
- 6 eine vierte Ausführungsvariante des Verriegelungselementes.
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In den Figuren ist eine Verriegelungsvorrichtung für eine elektrische Ladevorrichtung 1, 2, 3, 4 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges wiedergegeben. Die in der 1 gezeigte Verriegelungsvorrichtung mag im Bereich einer Karosserieöffnung platziert sein, in welcher sich eine insbesondere in der 2 zu erkennende Ladesteckdose 3 befindet. Um Akkumulatoren des nicht ausdrücklichen Kraftfahrzeuges laden zu können, wird in die Ladesteckdose 3 ein Ladestecker 2 eingesteckt, der mit Hilfe eines Riegelelementes 1 in der Ladesteckdose 3 verriegelt wird. Bei dem Riegelelement 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend um einen größtenteils zylindrischen und aus Kunststoff hergestellten Riegelstift 1.
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Zu diesem Zweck greift das Riegelelement bzw. der Riegelstift 1 in eine in der 2 zu erkennende Ausnehmung im Ladestecker 2 ein. Das ist erst dann möglich, wenn der Ladestecker 2 einwandfrei in die Ladesteckdose 3 eingesteckt ist und seine frontseitig zu erkennenden Steckkontakte in entsprechende Steckbuchsen der Ladesteckdose 3 eingreifen, damit anschließend der Ladevorgang erfolgen kann. Da ein solcher Ladevorgang mit einer anliegenden Hochspannung und unter Berücksichtigung erheblicher Ladeströme erfolgt, kommt der Verriegelung des Ladesteckers 2 in der Ladesteckdose 3 mit Hilfe des Riegelelementes 1 bzw. Riegelstiftes 1 eine besondere Bedeutung zu.
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Tatsächlich ist das Riegelelement bzw. der Riegelstift 1 insgesamt verfahrbar ausgebildet, kann nämlich entsprechend der Doppelpfeildarstellung in der 1 in seiner Längsrichtung verfahren werden. Dazu ist ein motorischer Antrieb 4 vorgesehen. Wie bereits erläutert, ist das Riegelelement 1 dazu eingerichtet, den Ladestecker 2 in der Ladesteckdose 3 der elektrischen Ladevorrichtung 1, 2, 3, 4 lösbar zu verriegeln. Die Ladevorrichtung 1, 2, 3, 4 weist dann das Riegelelement 1, den Ladestecker 2, die Ladesteckdose und schließlich den Antrieb 4 für das Riegelelement 1 auf.
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In der 1 erkennt man noch, dass die Ladevorrichtung 1, 2, 3, 4 insgesamt in einem Gehäuse 5 aufgenommen wird. Das Gehäuse 5 ist im Bereich des Riegelelementes 1 mit einer eingelassenen Dichtung 6 ausgerüstet ist, gegenüber welcher das Riegelelement bzw. der Riegelstift 1 verschieblich und dichtend gehalten wird. Ein zusätzlich noch in der 1 zu erkennender Steckvorsprung 7 weist in seinem Innern Steckkontakte 8 auf, mit deren Hilfe die gesamte in der 1 dargestellte Verriegelungsvorrichtung mit beispielsweise einem Kabelbaum des Kraftfahrzeuges gekoppelt wird.
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Von besonderer Bedeutung ist nun die spezielle Auslegung des Riegelelementes bzw. Riegelstiftes 1 in den Darstellungen nach den 3 bis 5. Anhand dieser Einzeldarstellungen erkennt man, dass das größtenteils zylindrische Riegelelement 1 fußseitig mit einer U-förmigen Aussparung 9 ausgerüstet ist, in welche ein Zapfen als Bestandteil des motorischen Antriebes 4 eingreift, um für die in der 1 durch den Doppelpfeil angedeutete verfahrbare Bewegung entlang eines Verfahrweges S des Riegelelementes 1 zu sorgen, wie er in der 2 schematisch angedeutet worden ist. Dieser Verfahrweg S korrespondiert dazu, dass das Riegelelement 1 so weit in die zugehörige Ausnehmung im Ladestecker 2 eintaucht, dass der Ladestecker 2 einwandfrei in der Ladesteckdose 3 verriegelt ist und der gewünschte Ladevorgang bestimmungsgemäß erfolgen kann.
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Um nun kraftfahrzeugseitig feststellen zu können, ob das Riegelelement 1 tatsächlich den kompletten Verfahrweg S absolviert hat bzw. nicht irgendwelche mechanische Beschädigungen aufweist, ist erfindungsgemäß dem Riegelelement 1 eine dessen Funktion prüfende Detektionseinheit 10, 11, 12 zugeordnet.
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Die Detektionseinheit 10, 11, 12 ist wenigstens zweiteilig mit einem Sensor 10 und einer Signale des Sensors 10 auswertenden Steuereinheit 12 ausgerüstet. Die Steuereinheit 12 mag ihrerseits Signale an eine Anzeige im Innern des Kraftfahrzeuges über etwaige Funktionsstörungen übermitteln. Das ist im Detail einleitend bereits beschrieben worden. Zusätzlich zu dem Sensor 10 und der entsprechende Signale des Sensors 10 aufnehmenden und auswertenden Steuereinheit 12 ist meistens noch ein den Sensor 10 beaufschlagendes Tastelement 11 vorgesehen. Das Ausführungsbeispiel nach den 3 und 6 arbeitet lediglich mit dem Sensor 10 und der Steuereinheit 12, wohingegen in den Ausführungsbeispielen nach den 4 und 5 der Sensor 10, das Tastelement 11 und die Steuereinheit 12 realisiert sind.
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Bei einer vergleichenden Betrachtung der sämtlichen Ausführungsbeispiele erkennt man, dass der Sensor 10 und/oder das Tastelement 11 am oder im Riegelelement 1 angeordnet sind. Auf diese Weise kann der Sensor 10 bzw. das Tastelement 11 den Bewegungen des Riegelelementes 1 entlang des Verfahrweges S folgen. Dabei mögen der Sensor 10 bzw. das Tastelement 11 jeweils in das Riegelelement 1 eingebettet sein. Das zeigen die 3 und 6. Demgegenüber arbeiten die Varianten der 4 und 5 so, dass das Tastelement 11 zusammen mit dem Riegelelement 1 bewegt wird und unterschiedliche Signale im ortsfesten Sensor 10 erzeugt.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach der 3 verfügt der Sensor 10 über eine an die axiale Länge L des Riegelelementes 1 angepasste Länge. Tatsächlich entspricht die Länge des Sensors 10 der axialen Länge L des Riegelelementes 1, so dass der Sensor 10 praktisch über die gesamte axiale Länge L des Riegelelementes etwaige Beschädigungen feststellen kann. Im Rahmen der Beispiele nach der 3 ist der Sensor 10 jeweils in das Riegelelement 1 eingebettet und folgt seinen Bewegungen. An dieser Stelle mag dabei so vorgegangen sein, dass der Sensor 10 als Draht respektive Widerstandsdraht in das Riegelelement 1 eingebettet ist bzw. bei der Herstellung des Riegelelementes 1 von Kunststoff umspritzt wird. Da der an dieser Stelle vorgesehene Widerstandsdraht oder allgemein elektrische Leiter insgesamt U-förmig ausgebildet ist, kann über die beiden Enden dieser U-förmigen Ausprägung die Steuereinheit 12 angeschlossen werden und beispielsweise Widerstandsmessungen des Sensors 10 bzw. des Drahtes oder auch Widerstandsdrahtes vornehmen. Eine etwaige Beschädigung des Riegelelementes 1 führt nun zu signifikanten Änderungen des Widerstandes, die seitens der Steuereinheit 12 gemessen und als Beschädigungen des Riegelelementes 1 interpretiert werden.
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Die weiteren und lediglich im Schnitt dargestellten Varianten des Sensors 10 im Rahmen der 3 sind unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement 1 eine U-förmige Ausnehmung aufweist, in welche ein metallischer Draht eingespritzt wird, wie dies die obere der Schnittdarstellungen in der 3 bildlich wiedergibt. Es ist aber auch möglich, das Riegelelement 1 einerseits und den Sensor 10 andererseits jeweils als Kunststoffkomponenten auszulegen und im Sinne einer zweikomponentigen Ausprägung miteinander zu vereinigen. In diesem Fall stellt das Riegelelement 1 die eine Kunststoffkomponente dar, welche mit dem Sensor 10 als zweiter Kunststoffkomponente vereinigt wird. Die zweite Kunststoffkomponente kann als beispielsweise elektrisch leitender Kunststoff eingespritzt oder separat mit der ersten Komponente vereinigt werden.
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In diesen sämtlichen und im Schnitt dargestellten Fällen der 3 wird wiederum eine U-förmige Schleife des Sensors 10 bzw. eine entsprechende Drahtschleife gebildet, deren offene Enden an die Steuereinheit 12 angeschlossen sind. Dadurch kann die Steuereinheit 12 wie beschrieben Widerstandsmessungen des Sensors 10 vornehmen und etwaige Beschädigungen des Riegelelementes 1 über dessen gesamte axiale Länge L feststellen. Die Steuereinheit 12 meldet eine etwaige Beschädigung des Riegelelementes 1 wie gehabt an eine Anzeige im Innern des Kraftfahrzeuges.
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Die Variante nach der 6 arbeitet vergleichbar dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3, welches zuvor im Detail erläutert worden ist. Auch in diesem Fall können das Riegelelement 1 einerseits und der Sensor 10 andererseits jeweils als Kunststoffkomponenten ausgelegt und im Sinne einer zweikomponentigen Ausprägung miteinander vereinigt werden. Auch in diesem Fall kann die zweite Kunststoffkomponente bzw. der in diesem Zusammenhang realisierte Sensor 10 als elektrisch leitender Kunststoff ausgebildet sein. Man erkennt, dass der Sensor 10 einen gedoppelten wellenförmigen Verlauf aufweist, sodass eine nahezu lückenlose Detektion der Oberfläche des Riegelelementes 1 gelingt, obwohl in diesem Fall und in Strenge nur eine (einzige) wellenförmige Leiterbahn als Sensor 10 realisiert ist.
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Das machen in der 6 angedeutete, mögliche Rissbildungen transparent. Tatsächlich geht die Erfindung in diesem Zusammenhang von der Erkenntnis aus, dass das Riegelelement 1, welches im Regelfall vollständig aus Kunststoff hergestellt ist, bei einer etwaigen Zugbelastung zwischen dem Ladestecker 2 und der Ladesteckdose 3 überwiegend horizontal beaufschlagt wird. Dadurch ist überwiegend mit einer horizontalen Rissbildung zu rechnen. Eine solche horizontale Rissbildung lässt sich nun besonders vorteilhaft durch den bei der Ausführungsvariante nach der 6 realisierten doppelten wellenförmigen Verlauf des Sensors 10 mit Hilfe der Steuereinheit 12 detektieren.
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Denn sobald das Riegelelement 1 mit einer solchen Belastung beaufschlagt wird und folglich ein Riss ausgehend von der Oberfläche überwiegend in horizontaler Richtung entsteht, führt dieser Riss und die hiermit verbundene sowie überschrittene Bruchdehnung des eingesetzten Kunststoffmaterials für das Riegelelement 1 dazu, dass ein den Sensor 10 passierender Stromfluss unterbrochen wird. Dieser unterbrochene Stromfluss wird von der Steuereinheit 12 unmittelbar erfasst und deutet auf eine Beschädigung des Riegelelementes 1 hin, wobei in diesem Zusammenhang sogar schon Oberflächenrisse detektiert werden, weil der Sensor 10 durch seinen doppelten wellenförmigen Verlauf praktisch die gesamte Oberfläche des Riegelelementes 1 wie dargestellt erfasst.
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Bei der Variante nach der 4 ist ein zusätzliches Tastelement 11 vorgesehen. Das Tastelement 11 findet sich kopfseitig des Verriegelungselementes 1 und ist im Innern des Verriegelungselementes 1 angeordnet. Das Tastelement 11 folgt den Bewegungen des Riegelelementes 1. Der Sensor 10 liegt nun dem kopfseitigen Ende des Riegelelementes 1 und folglich auch dem Tastelement 11 gegenüber. Dazu ist der Sensor 10 ortsfest im Gehäuse 5 angeordnet.
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Sobald das Riegelelement 1 entlang des Fahrweges S verfahren wird, sorgt das im Ausführungsbeispiel nach der 4 als Permanentmagnet ausgebildete Tastelement 11 kopfseitig des Riegelelementes 1 dafür, dass in dem in diesem Fall als Hall-Sensor ausgebildeten Sensor 10 eine variierende Hall-Spannung erzeugt wird. Das heißt, die Absolvierung des Verfahrweges S seitens des Verriegelungselementes 1 führt zu einem charakteristischen zeitlichen Verlauf der beispielsweise mit Hilfe der Steuereinheit 12 in diesem Fall gemessenen Hall-Spannung ausgangsseitig des Hall-Sensors 10. Etwaige Abweichungen von diesem charakteristischen Verlauf werden erneut als Beschädigungen oder Fehlfunktionen des Riegelelementes 1 interpretiert.
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Die Variante nach der 5 geht so vor, dass in diesem Fall als Tastelement 11 ein metallischer und insbesondere magnetisierbarer Taststift 11 in das Riegelelement 1 eingebettet ist. Das kann erneut kopfseitig erfolgen. Die Absolvierung des Verfahrweges S führt nun in diesem Fall dazu, dass das kopfseitige Ende des Riegelelementes 1 mit dem dort platzierten Tastelement 11 respektive dem in diesem Zusammenhang vorgesehenen Metallstift mehr oder minder in eine das kopfseitige Ende des Riegelelementes 1 aufnehmende Spule als Sensor 10 eintaucht. Als Folge hiervon verändert sich die Induktivität der Spule bzw. des Sensors 10, welche über die an die Spule 10 angeschlossene Steuereinheit 12 gemessen werden kann, indem die Steuereinheit 12 beispielsweise eine Wechselspannung an die Spule 10 anlegt. Jedenfalls kann auch in diesem Fall die komplette Absolvierung des Verfahrweges S des Riegelelementes 1 mit Hilfe der Steuereinheit 12 erfasst werden.
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Bei den Varianten nach den 4 und 5 mit dem dortigen Tastelement 11 ist es selbstverständlich auch möglich, die Verfahrbewegung des Riegelelementes 1 komplett zu überprüfen. Das heißt, der Sensor 10 ist in diesem Fall als Wegsensor zur Erfassung des Verfahrweges S ausgebildet. Demgegenüber handelt es sich bei dem Draht in der Variante nach 3 im Endeffekt um einen elektrischen Widerstandssensor.
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In der 2 angedeutet ist die zusätzliche Möglichkeit, mit einer Lichtschranke zu arbeiten, welche einen als Lichtsensor ausgebildeten Sensor 10 und eine gegenüberliegende Lichtquelle als Tastelement 11 aufweist. In diesem Fall liegen sich der Sensor 10 und das Tastelement 11 gegenüber und sind senkrecht zum demgegenüber verfahrbaren Riegelelement 1 orientiert. Außerdem sind der Sensor 10 und das Tastelement 11 ortsfest und beabstandet zu dem fraglichen Riegelelement 1 platziert, beispielsweise im Innern des Ladesteckers 2 und/oder im Innern der Ladesteckdose 3. Mit Hilfe der auf diese Weise umgesetzten Lichtschranke kann erneut festgestellt werden, ob das Riegelelement 1 seinen Verfahrweg S komplett absolviert hat oder nicht. In Abhängigkeit hiervon werden entsprechende Signale des Sensors 10 von der Steuereinheit 12 verarbeitet und münden gegebenenfalls in eine Fehlermeldung.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2, 3, 4
- Ladevorrichtung (Riegelelement 1, Ladestecker 2, Ladesteckdose 3, Antrieb 4)
- 5
- Gehäuse
- 6
- Dichtung
- 7
- Steckvorsprung
- 8
- Steckkontakt
- 9
- Aussparung
- 10, 11, 12
- Detektionseinheit (Sensor 10, Tastelement 11, Steuereinheit 12)
- S
- Verfahrweg
- L
- axiale Länge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/149426 A1 [0002]
- CN 2020695855 U [0003]
- DE 102011010809 A1 [0004]
- DE 102009030092 A1 [0005]
