DE102019208367A1

DE102019208367A1 - System zur elektrischen Kontaktierung von Anhängeschlaufen und Haken

Info

Publication number: DE102019208367A1
Application number: DE102019208367.6A
Authority: DE
Inventors: Viktor Bader; Bodo Rengshausen-Fischbach
Original assignee: Volkswagen AG; Comlogo GmbH
Current assignee: COMLOGO GMBH, DE; Volkswagen AG
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (14) zur elektrischen Kontaktierung von Anhängeschlaufen (12) und Haken (10).Es ist vorgesehen, dass eine Schutzeinrichtung (36) feststellt, ob die elektrische Kontaktierung erfolgt ist und ob Kontaktflächen (20) an der Anhängeschlaufe (12) und komplementäre Kontaktflächen (28) am Haken (10) zur Übertragung von Energie und/oder Daten relativ zueinander richtig konfiguriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur elektrischen Kontaktierung von Anhängeschlaufen und Haken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen elektrisch betreibbaren Gegenstand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10, eine Trägervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 und ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Die Digitalisierung führt zunehmend zur einer Integration von elektrischen und auch softwarebasierten Funktionen in Gebrauchsgegenstände, woraus sich sogenannte smarte Gegenstände ergeben. Auch ist ein Trend zur Vernetzung von Gegenständen untereinander zu verzeichnen.
Beispielsweise beschreibt die EP 2 803 281 A2 eine Jacke mit einem integrierten Ventilator und einer bügelartigen Ladestation.
Auch die GB 2 331 631 A offenbart ein Bekleidungsstück mit Kontaktflächen und eine Haltevorrichtung, die ebenfalls über Kontaktflächen verfügt. Die Kontaktflächen des Bekleidungsstücks und der Haltevorrichtung werden gekoppelt, wenn das Bekleidungsstück auf von der Haltevorrichtung gehalten wird. Dabei können Energie und Daten übertragen werden.
Die bekannten Lösungen sind allerdings wenig flexibel und setzen stets eine speziell angepasste Kombination aus Haltevorrichtung und Bekleidungsstück voraus.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine vielfältig, einfach und sicher anwendbare technische Lösung zu finden, mit der verschiedenste elektrisch betreibbare Gegenstände und Trägervorrichtungen sowohl mechanisch, als auch energie- und datentechnisch koppelbar sind.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 10, 11 und 12 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur elektrischen Kontaktierung von Anhängeschlaufen und Haken, umfassend:

- einen elektrisch betreibbaren Gegenstand mit Kontaktflächen zur Übertragung von Energie und/oder Daten, der mit einer Anhängeschlaufe ausgestattet ist, die wenigstens eine der Kontaktflächen aufweist; und
- eine Trägervorrichtung mit komplementären Kontaktflächen und einem Haken, über den die Anhängeschlaufe unter Durchdringung der Anhängeschlaufe mit dem Haken gehangen werden kann, wobei der Haken wenigstens eine der komplementären Kontaktflächen aufweist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der elektrisch betreibbare Gegenstand und die Trägervorrichtung mit einer Schutzeinrichtung gegen Verpolung der Kontaktflächen und komplementären Kontaktflächen ausgestattet sind.
Die Begriffe „Anhängeschlaufe“ und „Haken“ sind im Zusammengang mit der Erfindung funktional aufzufassen und nicht auf eine bestimmte Struktur beschränkt. Dabei kann die Anhängeschlaufe über den Haken gehangen werden kann, wobei der Haken die Anhängeschlaufe vollständig durchdringt. Dies kann von einer Seite oder auch einer anderen Seite her erfolgen, was die mechanische Kopplung sehr einfach macht.
Schutz gegen „Verpolung“ im Sinne der Erfindung bedeutet, dass zur Gewährleistung der korrekten Funktion des elektrisch betreibbaren Gegenstands stets die erforderliche Wechselwirkung zwischen den Kontaktflächen und korrespondierenden Kontaktflächen gewährleistet wird. Dies umfasst insbesondere die Gewährleistung, dass eine korrekte Paarung von Polaritäten der Kontaktflächen und komplementären Kontaktflächen erfolgt, zum Beispiel zum Aufladen des elektrisch betreibbaren Gegenstands sowie auch die Gewährleistung, dass eine korrekte Paarung von Datenleitungen erfolgt, die an den Kontaktflächen und komplementären Kontaktflächen anliegen. Letzteres soll eine einwandfreie Kommunikation zwischen dem elektrisch betreibbaren Gegenstand und der Trägervorrichtung sicherstellen.
Das System der Erfindung bietet den Vorteil, dass die Anhängeschlaufe aus beliebiger Richtung über den Haken gehangen werden kann und kein spezielles Design erfordert, solange die oben beschriebene Funktionalität vorliegt. Dabei stellt die Schutzeinrichtung sicher, beispielsweise nach mechanischen und/oder steuerungstechnischen Prinzipien, dass eine korrekte Wechselwirkung zwischen den Kontaktflächen und korrespondierenden Kontaktflächen gewährleistet ist, unabhängig von der Anhängerichtung. Das System der Erfindung ist daher sowohl einfach, als auch sicher einsetzbar. Insbesondere ist das System sehr flexibel, da Anhängeschlaufen an nahezu beliebigen Gegenständen vorgesehen werden können und der Haken nicht auf einen speziellen Gegenstand hin gestaltet sein muss, wie bei beispielsweise einem Kleiderbügel aus dem Stand der Technik.
Die Kontaktflächen können über einen begrenzten Längenabschnitt der Anhängeschlaufe eine Mantelfläche der Anhängeschlaufe abschnittsweise oder vollständig bedecken. Entsprechendes gilt für den Haken und die komplementären Kontaktflächen. Dies erhöht die Sciherheit bei der Kontaktierung.
Bei dem elektrisch betreibbaren Gegenstand kann es sich um entsprechend vielfältige portable Gegenstände handeln, die zumindest für eine elektrische Energieübertragung oder Datenübertragung ausgebildet sind. Beispiele sind hier funktionale Kleidungsstücke, Accessoires oder auch Elektrogeräte sowie auch deren Kombinationen.
Einige Beispiele bestehen in einer Jacke, Tasche oder auch einem Rucksack mit elektrischer Funktionalität. Diese können mit dem System der Erfindung zum Beispiel einfach und sicher aufgeladen werden. Auch kann eine Datenübertragung erfolgen, wenn die beispielsweise Jacke zum Beispiel mit einem Datenspeicher wie einem MP3-Player ausgestattet ist.
Mit anderen Worten kann der elektrisch betreibbare Gegenstand also auch aus mehreren Gegenständen zusammengesetzt sein, beispielsweise umfassend eine Aktentasche und ein Smartphone, das zum Zwecke des Energie- und/oder Datenaustauschs mit der Aktentasche wirkverbunden ist. Die Aktentasche kann dann im Sinne der Erfindung beispielsweise mit der Anhängeschlaufe ausgestattet sein und über einen Haken, beispielsweise an einem Fahrzeugsitz in einem Fahrzeug, gehangen werden. Das Smartphone kann dann beispielsweise in der Aktentasche aufladen, wobei die Energie von dem Fahrzeug als Trägervorrichtung an die Aktentasche bereitgestellt wird. Die Aktentasche selbst kann beispielsweise auch einen zusätzlichen Akku als Powerbank umfassen, der ebenfalls geladen wird.
Das Beispiel zeigt, dass die Trägervorrichtung, wie rein exemplarisch der Fahrzeugsitz, wiederum in ein übergeordnetes System eingebettet sein kann, wie rein exemplarisch das Fahrzeug. So kann beispielsweise auch das Fahrzeug mit dem Smartphone in der Aktentasche kommunizieren. Auch können mehrere elektrisch betreibbare Gegenstände an unterschiedlichen Haken in beispielsweis dem Fahrzeug angehangen sein und über das Fahrzeug als Schnittstelle untereinander kommunizieren.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf eine Anwendung im Fahrzeugbereich beschränkt, sondern kommt überall dort in Betracht, wo der Fachmann einen Nutzen für die mechanische und elektrische Kopplung von elektrisch betreibbaren Gegenständen und Trägervorrichtungen, insbesondere im Fall smarter Gegenstände, erkennt.
In bevorzugter Ausgestaltung des Systems der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutzeinrichtung wenigstens eine Kontaktfläche einer ersten Konfiguration an der Anhängeschlaufe umfasst, neben der eine Kontaktfläche einer zweiten Konfiguration angeordnet ist und dass die Schutzeinrichtung weiterhin zwei komplementäre Kontaktflächen der ersten Konfiguration am Haken umfasst, zwischen denen eine komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration angeordnet ist, so dass die Kontaktfläche der ersten Konfiguration der Anhängeschlaufe eine komplementäre Kontaktfläche der ersten Konfiguration des Hakens kontaktieren, wenn die Anhängeschlaufe über den Haken gehangen ist und gleichzeitig die Kontaktfläche der zweiten Konfiguration der Anhängeschlaufe die komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration des Hakens kontaktiert.
Dies bietet den Vorteil, dass eine Paarung von Kontaktflächen unterschiedlicher Konfigurationen ausgeschlossen ist, da der mechanischen Gestaltung immanent ist, dass immer die Kontaktflächen der ersten Konfiguration mit den komplementären Kontaktflächen der ersten Konfiguration und die Kontaktflächen der der zweiten Konfiguration mit den komplementären Kontaktflächen der zweiten Konfiguration gepaart werden. Da sich ausschließlich Kontaktflächen und komplementäre Kontaktflächen gleicher Konfigurationen kontaktieren, ist ein kurzschlussfreies bzw. störungsfreies Laden oder Kommunizieren stets gewährleistet.
Weiterhin bevorzugt umfasst die Schutzeinrichtung zwei Kontaktflächen der ersten Konfiguration an der Anhängeschlaufe, zwischen denen eine Kontaktfläche einer zweiten Konfiguration angeordnet ist, so dass die Kontaktflächen der ersten Konfiguration der Anhängeschlaufe die komplementären Kontaktflächen der ersten Konfiguration des Hakens kontaktieren, wenn die Anhängeschlaufe über den Haken gehangen ist und gleichzeitig die Kontaktfläche der zweiten Konfiguration der Anhängeschlaufe die komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration des Hakens kontaktiert.
Auf diese Weise wird die Sicherheit, dass eine Kontaktierung erfolgt, weiter erhöht, da die Gesamtfläche der Kontaktflächen der der ersten Konfiguration vergrößert ist.
Unter der „Konfiguration“ ist allgemein die funktionale Belegung der Kontaktfläche zu verstehen, beispielsweise die benötigte Spannung, hinsichtlich Richtung und Betrag, zum Laden des elektrisch betreibbaren Gegenstands oder auch eine benötigte Spannung um eine andere Reaktion als ein Laden hervorzurufen, wie beispielsweise beim Datenaustausch. Die Konfiguration ergibt sich somit insbesondere aus einer Schaltung, mit der die jeweilige Kontaktfläche bzw. komplementäre Kontaktfläche hinterlegt ist. Dem Fachmann ist selbstverständlich, dass eine elektrische Kontaktfläche stets eine hinterlegte Schaltung erfordert, da Kontaktflächen selbst in ihrer Funktion auf die Kontaktierung beschränkt sind. Der Vereinfachung halber wird hierin nicht immer zwischen der Kontaktfläche und der Kontaktfläche mit zugehöriger Schaltung differenziert.
In alternativ bevorzugter Ausgestaltung des Systems der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutzeinrichtung eine Kontaktfläche einer ersten Konfiguration und eine Kontaktfläche einer zweiten Konfiguration am elektrisch betreibbaren Gegenstand umfasst und dass die Schutzeinrichtung weiterhin zwei komplementäre Kontaktflächen an der Trägervorrichtung umfasst, die mit einer Steuerschaltung wirkverbunden sind, mit der sie in die erste oder zweite Konfiguration gebracht werden können.
Die Konfigurationen der komplementäre Kontaktflächen kann so flexible auf die Konfiguration der Kontaktflächen abgestimmt werden.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Systems der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutzeinrichtung weiterhin eine Gegenstandsschaltung umfasst, mit der die Kontaktflächen des elektrisch betreibbaren Gegenstands wirkverbunden sind, wobei die Gegenstandsschaltung die erste und zweite Konfiguration wenigstens durch eine definierte Mindestladespannung und eine unterhalb der Mindestladespannung liegende Prüfspannung definiert, die einen charakteristischen Prüfstromfluss zufolge hat und dass die Steuerschaltung ausgebildet ist, kontinuierlich ein Prüfspannungssignal an den komplementären Kontaktflächen zu erzeugen, einen Stromfluss durch die komplementären Kontaktflächen zu messen und den Stromfluss mit dem charakteristischen Prüfstromfluss zu vergleichen und bei Übereinstimmung, ein Ladespannungssignal zu erzeugen.
Eine definierte Spannung zeichnet sich allgemein durch eine bestimmte Polarität bzw. Richtung und einen bestimmten Betrag aus. Die Gegenstandsschaltung kann beispielsweise eine Ladeschaltung zur Aufladung eines Akkus und eine Erkennungsschaltung umfassen, die bei korrekter Ansteuerung den charakteristischen Prüfstromfluss erzeugt.
Der charakteristische Prüfstromfluss wird vorzugsweise dann erzeugt, wenn die Trägervorrichtung mit einem elektrisch betreibbaren Gegenstand so gekoppelt ist, dass die Konfigurationen der gekoppelten Kontaktflächen und komplementären Kontaktflächen übereinstimmen und ein Prüfspannungssignal von der Trägervorrichtung an die Erkennungsschaltung geliefert wird.
Die Gegenstandsschaltung kann dazu vorzugsweise den charakteristischen Prüfstromfluss in Bezug auf ein definiertes Prüfspannungssignal der Steuerschaltung einer kompatiblen Trägervorrichtung mit einer bestimmten Stromstärke und Stromrichtung zulassen.
Sind keine oder keine kompatiblen Geräte gekoppelt, ist der Stromfluss entsprechend nicht charakteristisch ausgeprägt oder fließt überhaupt nicht.
Das Prüfspannungssignal kann vorzugsweise sehr schwach sein und beispielsweise nur im Bereich von 1 V liegen. Somit sind die Sicherheit und Effizienz stets gewährleistet. Der charakteristische Prüfstromfluss kann beispielsweise im Bereich einiger mA liegen und in eine bestimmte Richtung fließen. Der charakteristische Prüfstromfluss kann auch Aufschluss darüber geben, ob ein gekoppelter Gegenstand beispielsweise bereits geladen oder entladen ist, da sich die Ladekennlinie verändert.
Wird ein kompatibler Gegenstand gekoppelt und ergibt sich aus dem Prüfspannungssignal entsprechend der charakteristische Prüfstromfluss, kann die Steuerschaltung dies erkennen, indem der Stromfluss beispielsweis in einem Messabschnitt der Steuerschaltung gemessen und ausgewertet wird. Die Steuerschaltung kann vorzugsweise das Prüfspannungssignal fortlaufend erzeugen und regelmäßig umpolen, bis durch einen sich einstellenden Prüfstromfluss die Kopplung der Kontaktflächen mit den komplementären Kontaktflächen in der richtigen Konfiguration erkannt wird. Ist beispielsweise der kompatible Gegenstand gekoppelt und erkannt, kann das stärkere Ladespannungssignal von der Steuerschaltung erzeugt werden, dass beispielsweise im Bereich um 5 V Gleichspannung oder auch höher liegen kann. Die Gegenstandsschaltung ist vorzugsweis derart ausgelegt, dass ein Ladevorgang auch erst bei erreichen der definierten Mindestladespannung einsetzt.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Systems der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gegenstandsschaltung zur Definition der Mindestladespannung einen Laderegler umfasst und weiterhin zur Definition der Prüfspannung eine zwischen den Kontaktflächen und dem Laderegler parallel geschaltete Sperrdiode umfasst.
Wird das Prüfspannungssignal erzeugt, so kann der Strom nur den Weg über die Sperrdiode nehmen, da der Laderegler erst bei höherer Mindestladespannung aktiviert wird. Der Strom kann ferner nur in Durchlassrichtung fließen und so indizieren, ob die Kontaktflächen korrekt gepolt sind.
Diese Ausgestaltung erlaubt insbesondere eine einfache und sichere Verwendung von Gleichspannung.
Vorzugsweise ist der Sperrdiode ein Widerstand vorgeschaltet, beispielsweise im Bereich von 1 MΩ, so dass der Stromfluss sicher ist.
In alternativ bevorzugter Ausgestaltung des Systems der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektrisch betreibbare Gegenstand zwei Kontaktflächen umfasst und die Trägervorrichtung zwei komplementäre Kontaktflächen umfasst und dass die Schutzeinrichtung eine mit den Kontaktflächen wirkverbundene Gegenstandsschaltung und eine mit den komplementäre Kontaktflächen verbundene Steuerschaltung umfasst, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist, ein Ladewechselspannungssignal zu erzeugen und wobei die Gegenstandsschaltung einen Ladestromgleichrichter umfasst.
In diesem Fall muss die korrekte Polarität der komplementären Kontaktflächen in Bezug auf die Kontaktflächen nicht mehr ermittelt werden und das System kann in seinem Aufbau vereinfacht werden. Eine Verpolung bleibt dabei ausgeschlossen, da der Ladestrom stets bedarfsgerecht gerichtet wird.
Somit kann einfach und sicher auch Wechselspannung eingesetzt werden.
Die Kontaktflächen und komplementären Kontaktflächen sind vielfältig und flexibel anordenbar. Der Fachmann wird anhand der im Folgenden offenbarten Lehre und des jeweiligen Trägersystems und der damit zu koppelnden Gegenstände eine zweckmäßige Anordnung auswählen.
So ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Systems der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktflächen an der Anhängeschlaufe vorgesehen sind und die komplementären Kontaktflächen am Haken vorgesehen sind.
Die Kontakte konzentrieren sich somit kompakt auf den Bereich der mechanischen Kopplung der Anhängeschlaufe mit dem Haken. Beispielsweise kann eine Jacke, Tasche oder ein Rucksack vorgesehen sein, mit der Anhängeschlaufe. In der Anhängeschlaufe können die zwei Kontaktflächen bspw. so positioniert sein, dass sie sich beim Aufhängen des Gegenstands an dem Haken rechts und links am Haken befinden. Der Haken hat ebenfalls zwei komplementäre Kontaktflächen auf der rechten und linken Seite, die so positioniert sind, dass die Kontaktflächen der Anhängeschlaufe im aufgehängten Zustand die beiden komplementären Kontaktflächen des Hakens berühren.
Zwischen den beiden komplementären Kontaktflächen ist vorzugsweise eine Isolierfläche vorgesehen, die breiter ist, als jede einzelne Kontaktfläche an der Anhängeschlaufe. Somit ist ein Kurzschluss beim Aufhängen zwischen den Ladekontakten ausgeschlossen.
In alternativ bevorzugter Ausgestaltung des Systems der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektrisch betreibbare Gegenstand zwei Anhängeschlaufen umfasst und jeweils eine Kontaktfläche an einer der Anhängeschlaufen vorgesehen ist und dass die Trägervorrichtung zwei Haken umfasst und jeweils eine komplementäre Kontaktfläche an einem der Haken vorgesehen ist.
Somit ist eine ausreichende räumliche Trennung der Kontaktflächen gegeben und es müssen keine separaten Isolierflächen vorgesehen werden. Außerdem ist die mechanische Kopplung von elektrisch betreibbarem Gegenstand und Trägervorrichtung stabiler, da Drehmomente aufgenommen werden können.
In alternativ bevorzugter Ausgestaltung des Systems der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Kontaktfläche an der Anhängeschlaufe vorgesehen ist und eine Kontaktfläche an einem Kontaktabschnitt des elektrisch betreibbaren Gegenstands vorgesehen ist, der die Trägervorrichtung kontaktiert, wenn die Anhängeschlaufe über den Haken gehangen ist und dass eine komplementäre Kontaktfläche am Haken vorgesehen ist und eine komplementäre Kontaktfläche an einem komplementären Kontaktabschnitt der Trägervorrichtung vorgesehen ist, der von dem Kontaktabschnitt kontaktiert wird, wenn die Anhängeschlaufe über den Haken gehangen ist.
Der Kontaktabschnitt und der komplementäre Kontaktabschnitt können beispielsweise an Seitenflächen des elektrisch betreibbaren Gegenstands bzw. der Trägervorrichtung vorgesehen sein, die sich schwerkraftbedingt berühren, wenn der elektrisch betreibbaren Gegenstand mit der Anhängeschlaufe über den Haken gehangen ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrisch betreibbaren Gegenstand, ausgebildet zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Trägervorrichtung, ausgebildet zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes System gemäß der vorhergehenden Beschreibung oder eine erfindungsgemäße Trägervorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung oder einen erfindungsgemäßen elektrisch betreibbarer Gegenstand gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
Nochmals mit anderen Worten, beruht der Grundgedanke der Erfindung auf einem System zur elektrischen Kontaktierung von Anhängeschlaufen und Haken. Es ist vorgesehen, dass eine Schutzeinrichtung feststellt, ob die elektrische Kontaktierung erfolgt ist und ob Kontaktflächen an der Anhängeschlaufe und komplementäre Kontaktflächen am Haken zur Übertragung von Energie und/oder Daten relativ zueinander richtig konfiguriert sind.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Anzahl exemplarischer Formen von Haken und eine prinzipielle Anhängeschlaufe für ein erfindungsgemäßes System;
2 ein erfindungsgemäßes System in einer ersten Ausführungsform;
3 eine Anhängeschlaufe für das System aus 3;
4 ein erfindungsgemäßes System in einer weiteren Ausführungsform;
5 eine Anhängeschlaufe und einen Haken für das System aus 4;
6 Anhängeschlaufen und Haken für ein erfindungsgemäßes System in einer weiteren Ausführungsform;
7 ein erfindungsgemäßes System in einer weiteren Ausführungsform; und
8 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.

1 zeigt eine Anzahl exemplarischer Formen von Haken 10 und prinziphaft eine Darstellung einer Anhängeschlaufe 12 für ein erfindungsgemäßes System 14 (vergleiche übrige Figuren).
Die jeweiligen Formen der Haken 10 sind an sich frei gestaltbar. Es kommt funktional darauf an, dass die Anhängeschlaufe 12, wie rechts in 1 exemplarisch gezeigt, aus zwei Richtungen her über den Haken 10 gehangen werden kann.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes System 14 in einer ersten Ausführungsform. Das System 14 umfasst einen elektrisch betreibbaren Gegenstand 16 und eine Trägervorrichtung 18. Beide sind prinzipiell durch ihre Systemgrenzen dargestellt.
Der elektrisch betreibbare Gegenstand 16 weist eine Anhängeschlaufe 12 auf, beispielsweise eine Anhängeschlaufe 12 wie in 1 gezeigt.
Die Trägervorrichtung 18 umfasst einen Haken 10, der ebenfalls wie in 1 gezeigt ausgebildet sein kann.
In 2 sind der elektrisch betreibbare Gegenstand 16 und die Trägervorrichtung 18 in nicht gekoppeltem Zustand gezeigt. Zur Kopplung kann die Anhängeschlaufe 12 über den Haken 10 gehangen werden.
Die Anhängeschlaufe 12 weist Kontaktflächen 20 auf, die in diesem Beispiel mit einer Gegenstandsschaltung 22 wirkverbunden sind. Über die Gegenstandsschaltung 22 können die Kontaktflächen 20 Energie oder auch Daten übertragen. Im Folgenden wird exemplarisch eine Energieübertragung für einen Ladevorgang beschrieben.
Die Kontaktflächen 20 sind durch die Gegenstandsschaltung 22 in definierte Konfigurationen gebracht. Vorliegend sind zwei Kontaktflächen einer ersten Konfiguration 24 und eine Kontaktfläche einer zweiten Konfiguration 26 vorgesehen. Die erste Konfiguration umfasst hier exemplarisch eine negative Polarität zum elektrischen Aufladen des elektrisch betreibbaren Gegenstands 16 und die zweite Konfiguration umfasst exemplarisch eine positive Polarität für diesen Zweck.
Mit Hinblick auf die Trägervorrichtung 18 sind komplementäre Kontaktflächen 28 erkennbar, die am Haken 10 vorgesehen sind. Die Konfigurationen entsprechen denen der Kontaktflächen 20, so dass der Haken 10 zwei komplementäre Kontaktflächen der ersten Konfiguration 30 und eine komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration 32 aufweist.
Die komplementären Kontaktflächen 28 sind mit einer Steuerschaltung 34 wirkverbunden, die ein Lade-Spannungssignal erzeugt, um so die komplementären Kontaktflächen 28 in ihre jeweilige Konfiguration zu bringen.
Wird nun die Anhängeschlaufe 12 über den Haken 10 gehangen, kontaktieren sich zwangsläufig jeweils die Kontaktflächen der ersten Konfiguration 24 und die komplementären Kontaktflächen der ersten Konfiguration 30 sowie die Kontaktfläche der zweiten Konfiguration 26 und die komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration 32, unabhängig davon, wie herum die Anhängeschlaufe 12 über den Haken 10 gehangen wird. Denn die Kontaktfläche der zweiten Konfiguration 26 und die komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration 32 sind stets zwischen den jeweiligen Kontaktflächen der ersten Konfiguration 24 bzw. komplementären Kontaktflächen der ersten Konfiguration 30 angeordnet.
Auf diese Weise bilden die Anhängeschlaufe 12 und der Haken 10, mit den zwei möglichen Anhängerichtungen, die Anordnung der Kontaktflächen 20 sowie der komplementären Kontaktflächen 28 und die jeweiligen Schaltungen 22, 34 eine Schutzeinrichtung 36 gegen Verpolung der Kontaktflächen 20 und komplementären Kontaktflächen 28. Die Schutzeinrichtung 36 ist systematisch ebenfalls durch ihre Systemgrenzen angedeutet.
3 zeigt exemplarisch, wie die Anhängeschlaufe 12 für das System 14 aus 2 mechanisch und elektrisch ausgebildet sein kann.
Erkennbar sind die Kontaktfläche der zweiten Konfiguration 26 oben in der Mitte und die zwei Kontaktflächen der ersten Konfiguration 24 jeweils links und rechts an der Seite. Zwischen der Kontaktfläche der zweiten Konfiguration 26 und den Kontaktflächen der ersten Konfiguration 24 ist jeweils ein Isolationsabschnitt 38 vorgesehen.
Durch das Anhängen der Anhängeschlaufe 12 an den Haken 10 positionieren sich die Kontaktflächen 20 allein durch die auf den elektrisch betreibbaren Gegenstand 16 wirkende Schwerkraft zu den komplementären Kontaktflächen 28 des Hakens 10.
4 zeigt ein erfindungsgemäßes System 14 in einer weiteren Ausführungsform. Im Folgenden wird insbesondere auf die Unterschiede zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Erkennbar ist, dass auch dieses erfindungsgemäße System 14 eine Anhängeschlaufe 12 an einem elektrisch betreibbaren Gegenstands 16 umfasst. Die Anhängeschlaufe 12 weist hier aber nur zwei Kontaktflächen 20 auf.
Die Kontaktflächen 20 umfassen eine Kontaktfläche einer ersten Konfiguration 24 und eine Kontaktfläche einer zweiten Konfiguration 26. Die Kontaktflächen 20 sind wiederum mit einer Gegenstandsschaltung 22 wirkverbunden. Die Gegenstandsschaltung 22 umfasst eine Ladeschaltung 40 mit Laderegler 42 mit Akkumulator 44 und eine weiter unten beschriebene Erkennungsschaltung 46.
Die Konfigurationen der Kontaktflächen 20 umfassen eine durch den Laderegler 42 vorgegebene Mindestladespannung, die sich zum einen durch ihre Ladepolarität auszeichnet, beispielsweise „negativ“ im Fall der Kontaktfläche der ersten Konfiguration 24 und „positiv“ im Fall der Kontaktfläche der zweiten Konfiguration 26. Zum anderen zeichnet sich die Mindestladespannung durch einen minimalen Betrag aus, der hier exemplarisch bei 5 V Gleichspannung liegt. Unterhalb von 5 V reagiert der Laderegler 42 nicht bzw. der Akkumulator 44 wird nicht angesteuert.
Die Trägervorrichtung 18 umfasst wiederum einen Haken 10, an dem zwei komplementäre Kontaktflächen 28 vorgesehen sind. Die Steuerschaltung 34 der Trägervorrichtung 18 vermag diese wahlweise in die erste („negativ“) oder zweite („positiv“) Konfiguration zu bringen.
Da nicht von vorhersehbar ist, aus welcher Richtung die Anhängeschlaufe 12 über den Haken 10 gehangen wird, besteht in konventioneller Hinsicht die Möglichkeit, dass die Kontaktflächen 20 und komplementären Kontaktflächen 28 bspw. in eine Kurzschlusspaarung gebracht werden.
Um dies zu vermeiden, umfasst die Gegenstandsschaltung 22 weiterhin die angesprochene Erkennungsschaltung 46. Die Erkennungsschaltung 46 umfasst eine Sperrdiode 48, der ein Widerstand 50 von exemplarisch 1 MΩ vorgeschaltet ist. Die Sperrdiode lässt Strom von negativ nach positiv passieren (Zwischen technischer und physikalischer Stromrichtung wird hierin nicht unterschieden. Entscheidend ist, dass die Sperrdiode 48 nur eine Durchlassrichtung aufweist).
Die Konfigurationen der Kontaktflächen 20 umfasst mit der Sperrdiode 48 eine Prüfspannung, die unterhalb der Mindestladespannung zu einem charakteristischen Prüfstromfluss über den Widerstand 50 führt.
Um eine korrekte Polung bei der Kopplung der komplementären Kontaktflächen 28 mit den Kontaktflächen 20 zu gewährleisten, wird durch die Steuerschaltung 34 an den komplementären Kontaktflächen 28 zunächst kontinuierlich ein Prüfspannungssignal erzeugt, das seine Polarität zwischen „negativ“ und „positiv“ periodisch wechselt und einen geringen Betrag als 5 V von hier exemplarisch 1 V aufweist.
In einem Messabschnitt 52 der Steuerschaltung 34 wird ein Stromfluss durch die komplementären Kontaktflächen 28 gemessen und mit einem charakteristischen Prüfstromfluss verglichen, der in dem Messabschnitt 52 hinterlegt ist. Dieser charakteristische Prüfstromfluss kann beispielsweise nur im Bereich von 10^-3 mA liegen, für den Fall, dass über die komplementären Kontaktflächen 28 ein Strom über den Widerstand 50 und die Sperrdiode 48 fließt.
Wenn nun die Anhängeschlaufe 12 über den Haken 10 gehangen wird, wird sich bei dem schwachen Prüfspannungssignal nur dann der charakteristischen Prüfstromfluss einstellen, wenn die Polung der komplementären Kontaktflächen 28 der Durchlassrichtung der Sperrdiode 48 entspricht, denn der Laderegler 42 bleibt bei dem schwachen Prüfspannungssignal inaktiv. Die Durchlassrichtung ist so ausgelegt, dass die entsprechende Polung der komplementären Kontaktflächen 28 bei Auftreten des charakteristischen Prüfstromflusses gleichzeitig auch zur vom Laderegler 42 vorgesehenen Polung der Kontaktflächen 20 zum Aufladen des Akkumulators 44 passt.
Entsprechend kann die Steuerschaltung 34 positiv feststellen, dass die komplementären Kontaktflächen 28 korrekt gepolt sind, wenn der charakteristischen Prüfstromfluss gemessen wird und diese Polung dann beibehalten.
Sodann kann mit korrekt eingestellter Polung ein stärkeres Ladespannungssignal von beispielsweis 5 V durch die Steuerschaltung 34 erzeugt werden und den Laderegler 42 zur Aufladung des Akkumulators 44 aktivieren.
Auf diese Weise bilden die Anhängeschlaufe 12 und der Haken 10, mit den zwei möglichen Anhängerichtungen, die Anordnung der Kontaktflächen 20 sowie der komplementären Kontaktflächen 28 und die jeweiligen Schaltungen 22, 34 eine Schutzeinrichtung 36 gegen Verpolung der Kontaktflächen 20 und komplementären Kontaktflächen 28. Die Schutzeinrichtung 36 ist systematisch ebenfalls durch ihre Systemgrenzen angedeutet.
In einer alternativen Ausführung kann die Ladeschaltung 40 auch einen Ladestromgleichrichter umfassen. Die Erkennungsschaltung 46 kann dann entfallen, da die Steuerschaltung 34 ein Ladewechselspannungssignal erzeugen kann, welches dann in der Ladeschaltung 40 gleichgerichtet wird.
5 zeigt eine Anhängeschlaufe 12 und einen Haken 10, exemplarisch für das System 14 aus 4.
Als elektrisch betreibbarer Gegenstand 16, der hier nur angedeutet ist, ist exemplarisch eine Aktentasche gezeigt, an der die Anhängeschlaufe 12 vorgesehen ist. Die Kontaktflächen 20 sind dabei am Griff der Aktentasche vorgesehen, der auch die Anhängeschlaufe 12 bildet. Zwischen den Kontaktflächen 20 besteht der Griff aus elektrisch isolierendem Material 54.
Der Haken 10 umfasst die komplementären Kontaktflächen 28. Im übrigen besteht der Haken 10 auch aus elektrisch isolierendem Material 54.
Wird die Anhängeschlaufe 12, wie prinziphaft mit den Doppelpfeilen angedeutet, über den Haken 10 gehangen, ergibt sich eine Kontaktierung wie in der Querschnittsdarstellung rechts in 5 gezeigt.
Angedeutet sind Energie- oder auch Danteleitungen 56, die von den Kontaktflächen 20 des Griffs in die Aktentasche verlaufen.
6 zeigt Anhängeschlaufen 12 und Haken 10 für ein erfindungsgemäßes System 14 in einer weiteren Ausführungsform.
Der angedeutete elektrisch betreibbare Gegenstand 16 umfasst hier zwei Anhängeschlaufen 12 mit jeweils einer Kontaktfläche 20 an den Anhängeschlaufen 12.
Die Trägervorrichtung 18 umfasst entsprechend zwei Haken 10 und jeweils eine komplementäre Kontaktfläche 28 an den Haken 10.
7 zeigt ein erfindungsgemäßes System 14 in einer weiteren Ausführungsform.
Darin ist eine Kontaktfläche 20 an einer Anhängeschlaufe 12 vorgesehen und eine Kontaktfläche 20 an einem Kontaktabschnitt 58 des elektrisch betreibbaren Gegenstands 16.
Der Kontaktabschnitt 58 kontaktiert die Trägervorrichtung 18, wenn die Anhängeschlaufe 12 über den Haken 10 gehangen ist, was durch die Doppelpfeile angedeutet ist.
An dem Haken 10 ist eine komplementäre Kontaktfläche 28 vorgesehen. Weiterhin ist eine komplementäre Kontaktfläche 28 an einem komplementären Kontaktabschnitt 60 der Trägervorrichtung 18 vorgesehen.
Der komplementäre Kontaktabschnitt 60 wird von dem Kontaktabschnitt 58 kontaktiert, wenn die Anhängeschlaufe 12 über den Haken 10 gehangen ist.
8 zeigt exemplarisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 62.
Das Fahrzeug 62 umfasst eine Trägervorrichtung 18, die zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System 14 ausgebildet ist. Exemplarisch umfasst diese einen Haken 10 an einem Fahrzeugsitz 64.
Über den Haken 10 ist eine Anhängeschlaufe 12 eines elektrisch betreibbaren Gegenstands 16 gehangen, der ebenfalls zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System 14 ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

10: Haken
12: Anhängeschlaufe
14: System
16: elektrisch betreibbarer Gegenstand
18: Trägervorrichtung
20: Kontaktfläche
22: Gegenstandsschaltung
24: Kontaktfläche einer ersten Konfiguration
26: Kontaktfläche einer zweiten Konfiguration
28: komplementäre Kontaktfläche
30: komplementäre Kontaktfläche der ersten Konfiguration
32: komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration
34: Steuerschaltung
36: Schutzeinrichtung
38: Isolationsabschnitt
40: Ladeschaltung
42: Laderegler
44: Akkumulator
46: Erkennungsschaltung
48: Sperrdiode
50: Widerstand
52: Messabschnitt
54: elektrisch isolierendes Material
56: Energie- oder Danteleitung
58: Kontaktabschnitt
60: komplementärer Kontaktabschnitt
62: Fahrzeug
64: Fahrzeugsitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2803281 A2 [0003]
GB 2331631 A [0004]

Claims

System (14) zur elektrischen Kontaktierung von Anhängeschlaufen (12) und Haken (10), umfassend: - einen elektrisch betreibbaren Gegenstand (16) mit Kontaktflächen (20) zur Übertragung von Energie und/oder Daten, der mit einer Anhängeschlaufe (12) ausgestattet ist, die wenigstens eine der Kontaktflächen (20) aufweist; - eine Trägervorrichtung (18) mit komplementären Kontaktflächen (28) und einem Haken (10), über den die Anhängeschlaufe (12) unter Durchdringung der Anhängeschlaufe (12) mit dem Haken (10) gehangen werden kann, wobei der Haken (10) wenigstens eine der komplementären Kontaktflächen (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch betreibbare Gegenstand (16) und die Trägervorrichtung (18) mit einer Schutzeinrichtung (36) gegen Verpolung der Kontaktflächen (20) und komplementären Kontaktflächen (28) ausgestattet sind.
System (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (36) wenigstens eine Kontaktflächen einer ersten Konfiguration (24) an der Anhängeschlaufe (12) umfasst, neben der eine Kontaktfläche einer zweiten Konfiguration (26) angeordnet ist und dass die Schutzeinrichtung (36) weiterhin zwei komplementäre Kontaktflächen der ersten Konfiguration (30) am Haken (10) umfasst, zwischen denen eine komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration (32) angeordnet ist, so dass die Kontaktfläche der ersten Konfiguration (24) der Anhängeschlaufe (12) eine komplementäre Kontaktfläche der ersten Konfiguration (30) des Hakens (10) kontaktiert, wenn die Anhängeschlaufe (12) über den Haken (10) gehangen ist und gleichzeitig die Kontaktfläche der zweiten Konfiguration (26) der Anhängeschlaufe (12) die komplementäre Kontaktfläche der zweiten Konfiguration (32) des Hakens (10) kontaktiert.
System (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (36) eine Kontaktfläche einer ersten Konfiguration (24) und eine Kontaktfläche einer zweiten Konfiguration (26) am elektrisch betreibbaren Gegenstand (16) umfasst und dass die Schutzeinrichtung (36) weiterhin zwei komplementäre Kontaktflächen (28) an der Trägervorrichtung (18) umfasst, die mit einer Steuerschaltung (34) wirkverbunden sind, mit der sie in die erste oder zweite Konfiguration gebracht werden können.
System (14) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (36) weiterhin eine Gegenstandsschaltung (22) umfasst, mit der die Kontaktflächen (20) des elektrisch betreibbaren Gegenstands (16) wirkverbunden sind, wobei die Gegenstandsschaltung (22) die erste und zweite Konfiguration wenigstens durch eine definierte Mindestladespannung und eine unterhalb der Mindestladespannung liegende Prüfspannung definiert, die einen charakteristischen Prüfstromfluss zufolge hat und dass die Steuerschaltung (34) ausgebildet ist, kontinuierlich ein Prüfspannungssignal an den komplementären Kontaktflächen (28) zu erzeugen, einen Stromfluss durch die komplementären Kontaktflächen (28) zu messen und den Stromfluss mit dem charakteristischen Prüfstromfluss zu vergleichen und bei Übereinstimmung, ein Ladespannungssignal zu erzeugen.
System (14) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstandsschaltung (22) zur Definition der Mindestladespannung einen Laderegler (42) umfasst und weiterhin zur Definition der Prüfspannung eine zwischen den Kontaktflächen (20) und dem Laderegler (42) parallel geschaltete Sperrdiode (48) umfasst.
System (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch betreibbare Gegenstand (16) zwei Kontaktflächen (20) umfasst und die Trägervorrichtung (18) zwei komplementäre Kontaktflächen (28) umfasst und dass die Schutzeinrichtung (36) eine mit den Kontaktflächen (20) wirkverbundene Gegenstandsschaltung (22) und eine mit den komplementäre Kontaktflächen (28) verbundene Steuerschaltung (34) umfasst, wobei die Steuerschaltung (34) ausgebildet ist, ein Ladewechselspannungssignal zu erzeugen und wobei die Gegenstandsschaltung (22) einen Ladestromgleichrichter umfasst.
System (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (20) an der Anhängeschlaufe (12) vorgesehen sind und die komplementären Kontaktflächen (28) am Haken (10) vorgesehen sind.
System nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch betreibbare Gegenstand (16) zwei Anhängeschlaufen (12) umfasst und jeweils eine Kontaktfläche (20) an einer der Anhängeschlaufen (12) vorgesehen ist und dass die Trägervorrichtung (18) zwei Haken (10) umfasst und jeweils eine komplementäre Kontaktfläche (28) an einem der Haken (10) vorgesehen ist.
System (14) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (20) an der Anhängeschlaufe (12) vorgesehen ist und eine Kontaktfläche (20) an einem Kontaktabschnitt (58) des elektrisch betreibbaren Gegenstands (16) vorgesehen ist, der die Trägervorrichtung (18) kontaktiert, wenn die Anhängeschlaufe (12) über den Haken (10) gehangen ist und dass eine komplementäre Kontaktfläche (28) am Haken vorgesehen ist und eine komplementäre Kontaktfläche (28) an einem komplementären Kontaktabschnitt (60) der Trägervorrichtung (18) vorgesehen ist, der von dem Kontaktabschnitt (58) kontaktiert wird, wenn die Anhängeschlaufe (12) über den Haken (10) gehangen ist.
Elektrisch betreibbarer Gegenstand (16), ausgebildet zur Verwendung in einem System (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Trägervorrichtung (18), ausgebildet zur Verwendung in einem System (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Fahrzeug (62), umfassend ein System (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eine Trägervorrichtung (18) nach Anspruch 11 oder einen elektrisch betreibbarer Gegenstand (16) nach Anspruch 10.