DE102021102258A1

DE102021102258A1 - Ladestation für Elektrofahrzeuge und zugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE102021102258A1
Application number: DE102021102258.4A
Authority: DE
Inventors: Christian SANDER; Michael Karzellek
Original assignee: Phoenix Contact eMobility GmbH
Current assignee: Phoenix Contact eMobility GmbH
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2022-08-04

Abstract

Eine Technik zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs betrifft eine Ladestation (100), welche einen mit der Ladestation (100) über ein Ladekabel (102) leitend verbundener Ladestecker (110) mit ladesteckerseitigen Kontakten (112; 114) zum Laden des Traktionsenergiespeichers umfasst. Eine Halterung (120) nimmt den Ladestecker (110) in einem mit dem Elektrofahrzeug unverbundenen Zustand auf. Die Halterung (120) umfasst halterungsseitige Kontakte (122; 124), um im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) zu kontaktieren. Eine Reinigungseinheit (130) vermag die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand zu reinigen. Eine Steuereinheit (140) bestimmt über das Ladekabel (102) eine elektrische Übergangsimpedanz zwischen den ladesteckerseitigen Kontakten (112; 114) und den halterungsseitigen Kontakten (122; 124) im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand und steuert die Reinigungseinheit (130) zum Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114), wenn die bestimmte Übergangsimpedanz einem Reinigungsbereich entspricht oder einen vorbestimmten Reinigungsschwellwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestation für Elektrofahrzeuge und ein damit ausgeführtes Verfahren. Insbesondere sind, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs und ein Verfahren zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs offenbart.
Aus dem Stand der Technik sind Reinigungsverfahren im Außenbereich einer Ladesäule für Elektrofahrzeuge bekannt. Die chinesische Gebrauchsmusteranmeldung CN 208053140 U beschreibt eine solche an der Wand montierte Ladesäule, die einen an einer Trägerplatte befestigten Ladesäulenkörper aufweist. Eine von einem Linearantrieb auf und ab bewegte Reinigungsbürste wischt an der Außenwand des Ladesäulenkörpers, um Staub zu entfernen.
Aus dem Stand der Technik sind auch Reinigungsverfahren im Außenbereich einer Ladebuchse am Elektrofahrzeug bekannt. Die deutsche Patentschrift DE 10 2018 116 261 B3 beschreibt eine Ladedose eines Elektrofahrzeugs, die eine mittels einer Ladeklappe verschließbare Ladeschale und eine in der Ladeschale angeordnete Ladebuchse zum Verbinden mit einem Ladestecker eines Ladekabels umfasst. Im Bereich der Ladeschale ist ein Ionen-Gebläse vorgesehen.
Derzeit werden Ladestecker für die Elektromobilität, sofern sie fest mit der Ladesäule verbunden sind, wie es hauptsächlich beim Laden mit Gleichstrom der Fall ist, in ein Kunststoff- oder Metallteil gehängt zur wiederauffindbaren Aufbewahrung des Ladesteckers zwischen dem Laden der Elektrofahrzeuge. Dieser Halter hat die Funktion, den Ladestecker an einer definierter Position zu halten und ggf. gegen Wasser, typischerweise Niederschlag von oben, zu schützen.
Dennoch kann die elektrische Funktion des Ladesteckers durch Verunreinigungen oder Beschädigung der Kontakte beeinträchtigt sein, beispielsweise aufgrund von Vandalismus oder Alterung wie Korrosion.
Die internationale Offenlegungsschrift WO 2013/169 967 A2 beschreibt eine Ladestation mit einer Steckdose zur Aufnahme des Ladesteckers zur Bildung eines geschlossenen Stromkreises. Wenn der Ladestecker nicht zum Laden verwendet wird, kann dieser mit der Steckdose verbunden werden. So kann die Ladestation über die Steckdose einen geschlossenen Stromkreis mit Leitern des Ladesteckers bilden. Die Ladestation umfasst ferner eine Diagnoseeinheit zur Durchführung von Diagnosetests an den Leitern. Die Diagnoseeinheit greift über die Buchse auf die Enden der Leiter zu. Die Diagnoseeinheit kann den Übergangswiderstand von Kontaktstelle des Ladesteckers messen, an denen Strom an das Elektrofahrzeug übertragen würde, wenn der Ladestecker mit dem Elektrofahrzeug verbunden wäre. Falls die Diagnoseeinheit feststellt, dass Korrosion vorliegt, wird ein Betreiber darauf hingewiesen, den Ladestecker auszutauschen.
Dies führt in der Mehrzahl der Hinweise dazu, dass der Betreiber wegen geringfügigen Verunreinigungen oder vorübergehenden Kontaktwiderständen Ladestation einzeln anfahren und Austauscharbeiten bei jeder Witterung ausführen muss. Dadurch werden Zeit und Materialressourcen verschwendet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine wartungsärmere Ladestation bereitzustellen. Eine alternative oder weitergehende Aufgabe ist, die Häufigkeit von Fehlermeldungen einer Ladestation zu reduzieren und deren Funktionsfähigkeit zu verlängern.
Die Aufgabe wird oder die Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs. Die Ladestation umfasst einen mit der Ladestation über ein Ladekabel elektrisch leitend verbundener Ladestecker. Der Ladestecker weist ladesteckerseitige Kontakte auf. Der Ladestecker ist zum Laden des Traktionsenergiespeichers mit dem Elektrofahrzeug elektrisch und mechanisch verbindbar. Die Ladestation umfasst ferner eine Halterung, die dazu ausgebildet ist, den Ladestecker in einem mit dem Elektrofahrzeug unverbundenen Zustand aufzunehmen. Die Halterung weist halterungsseitige Kontakte auf, die dazu ausgebildet sind, im in der Halterung aufgenommenen Zustand die ladesteckerseitigen Kontakte zu kontaktieren. Die Ladestation umfasst ferner eine Reinigungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die ladesteckerseitigen Kontakte im in der Halterung aufgenommenen Zustand zu reinigen. Die Ladestation umfasst ferner eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, über das Ladekabel eine elektrische Übergangsimpedanz zwischen den ladesteckerseitigen Kontakten und den halterungsseitigen Kontakten im in der Halterung aufgenommenen Zustand zu bestimmen und die Reinigungseinheit zum Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte zu steuern, wenn die bestimmte Übergangsimpedanz einem Reinigungsbereich entspricht oder einen vorbestimmten Reinigungsschwellwert überschreitet.
Das Entsprechen dem Reinigungsbereich oder das Überschreiten des vorbestimmten Reinigungsschwellwerts kann einer charakteristischen Impedanz entsprechen, die auf Verunreinigungen der ladesteckerseitigen Kontakte hinweist. Alternativ oder ergänzend kann die Übergangsimpedanz (beispielsweise als komplexwertiger Quotient) bestimmt werden aus einer im unverbundenen Zustand an den halterungsseitigen und/oder ladesteckerseitigen Kontakten anliegenden Signalspannung und einem gemessenen Signalstrom durch die halterungsseitigen und/oder ladesteckerseitigen Kontakte.
Das Überschreiten des vorbestimmten Reinigungsschwellwerts kann einem Überschreiten des Reinigungsschwellwerts für die Phase der Übergangsimpedanz (beispielsweise die Phasendifferenz zwischen der Signalspannung und dem Signalstrom) und/oder einem Überschreiten des Reinigungsschwellwerts für die Amplitude (d.h. dem Betrag) der Übergangsimpedanz (auch: Übergangswiderstand) entsprechen. Alternativ oder ergänzend kann das Überschreiten des vorbestimmten Reinigungsschwellwerts einem (beispielsweise betragsmäßigen) Überschreiten des Reinigungsschwellwerts für ein Skalarprodukt der bestimmten Übergangsimpedanz entsprechen. Die bestimmte Übergangsimpedanz kann einen Real-Anteil (fachsprachlich auch als Wirkanteil oder „in-phase“-Anteil oder 1) und einen Imaginär-Anteil (fachsprachlich auch als Scheinanteil oder „quadrature“-Anteil oder Q bezeichnet) umfassen, welche gemäß dem Skalarprodukt mit vorbestimmten /- und Q-Werten der charakteristischen Impedanz multipliziert werden.
Alternativ oder ergänzend kann das Überschreiten des vorbestimmten Reinigungsschwellwerts einem Überschreiten des Reinigungsschwellwerts einer Ähnlichkeitsfunktion der Übergangsimpedanz entsprechen. Die (beispielsweise reellwertige) Ähnlichkeitsfunktion ÄF der (beispielsweise komplexwertigen) Übergangsimpedanz ÜI kann ein Maß für die Ähnlichkeit oder Übereinstimmung der (beispielsweise komplexwertigen) Übergangsimpedanz ÜI mit der (beispielsweise komplexwertigen) für die Verunreinigung der Kontakte charakteristischen Impedanz CI sein. Beispielsweise kann die Ähnlichkeitsfunktion ÄF der Übergangsimpedanz ÜI einen Term $\ddot{A} F (\ddot{U} I) = 1 / | \ddot{U} I - C I |$
umfassen.
Die Übergangsimpedanz kann ein Übergangswiderstand sein. Alternativ oder ergänzend zum Bestimmen des Übergangswiderstands mittels Gleichstroms kann das Bestimmen (d.h. die Messung) der elektrischen Übergangsimpedanz einen Zustand des Ladekabels (beispielsweise der ladesteckerseitigen Kontakte) schneller, genauer und/oder mit einem geringeren Signalstrom bestimmen. Ein Verfahren zur Messung der Übergangsimpedanz kann Messungen im gesamten Frequenzbereich einschließen und/oder kann mehr Auskunft als der Übergangswiderstand geben, beispielsweise wenn der Übergangswiderstand klein ist und nur mittels Vierpolmessung und/oder hohen Signalströmen erfasst werden kann.
Ausführungsbeispiele der Ladestation können durch einen Vergleich der bestimmten Übergangsimpedanz zwischen (z.B. an) den ladesteckerseitigen Kontakten und den halterungsseitigen Kontakten (oder anderenorts im Ladekabel) mit einem oder mehreren vorbestimmten Schwellwerten (beispielsweise dem Übereinstimmen mit einer für Verunreinigung charakteristischen Impedanz) die Reinigungseinheit zum selektiven Reinigen steuern, wenn die Reinigung der ladesteckerseitigen Kontakten indiziert ist. Alternativ oder ergänzend kann eine Bereitschaft oder eine Nicht-Bereitschaft der Ladestation ausgegeben werden abhängig von der bestimmten Übergangsimpedanz.
Das Bestimmen der Übergangsimpedanz und optionaler weiterer Messungen kann kollektiv als elektrische Funktionsüberprüfung oder Überwachung des Ladesteckers bezeichnet werden.
Optional kann der Ladestecker im aufgenommenen Zustand (d.h., in der Parkposition, beispielsweise während er ruht) überwacht und/oder gegen unbefugtes Entnehmen durch eine verriegelte Verriegelung gesichert sein. Alternativ oder ergänzend kann der Ladestecker während der Reinigung und/oder im Fall der Nicht-Bereitschaft der Ladestation im aufgenommenen Zustand gegen Entnehmen verriegelt sein.
Die Übergangsimpedanz kann ein Kontaktwiderstand am Kontakt zwischen (z.B. an) den ladesteckerseitigen Kontakten und den halterungsseitigen Kontakten sein. Beispielsweise kann die Übergangsimpedanz einen Engewiderstand aufgrund mikroskopischer Unebenheit einer Kontaktfläche und/oder einen Fremdschichtwiderstand aufgrund einer Fremdschicht (beispielsweise einer Oxidschicht) auf einer Kontaktfläche umfassen.
Der aufgenommene Zustand des Ladesteckers in der Halterung kann auch als Halteposition oder Parkposition (des Ladesteckers in der Halterung) bezeichnet werden.
Das Laden kann ein elektrisches Laden, d.h. ein elektrischer Ladevorgang, sein. Alternativ oder ergänzend kann das Laden ein Aufladen und/oder ein Entladen des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs umfassen.
Der Begriff Ladestecker kann jede Steckverbinderhälfte bezeichnen. Beispielsweise kann der Ladestecker einen Stecker mit nach außen weisenden Kontaktflächen (beispielsweise Kontaktstiften) umfassen. Der Ladestecker kann einen Stecker nach der chinesischen Norm GB/T oder der internationalen Norm IEC 60309 umfassen. Alternativ oder ergänzend kann der Ladestecker eine Kupplung mit nach innen weisenden Kontaktflächen (beispielsweise Kontaktöffnungen) umfassen. Der Ladestecker kann eine Kupplung nach der internationalen Norm IEC 62196, beispielsweise Typ 1 oder Typ 2, umfassen.
Die Ladestation kann freistehend sein (beispielsweise als Ladesäule) oder an ein Gebäude (beispielsweise eine Wand) montiert sein (beispielsweise als sogenannte Wall-Box).
Die Reinigungseinheit kann mindestens eine mittels eines Elektromotors bewegliche Bürstenwalze jeweils in räumlicher Zuordnung zu mindestens einem der ladesteckerseitigen Kontakte aufweisen. Die Steuereinheit kann zur Reinigung der ladesteckerseitigen Kontakte den mindestens einen Elektromotor steuern.
Die mindestens eine Bürstenwalze kann um eine Längsachse drehbeweglich sein. Die mindestens eine Bürstenwalze kann radiale Borsten entlang einer die Längsachse umlaufenden Schraubenlinie aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die mindestens eine Bürstenwalze (oder jede von mindestens zwei Bürstenwalzen jeweils) elektrisch leitende Borsten aufweisen, die als halterungsseitiger Kontakt fungieren.
Die Reinigungseinheit kann einen Kompressor aufweisen, der über Druckluftkanäle in den halterungsseitigen Kontakten Druckluft auf Kontaktflächen der ladesteckerseitigen Kontakte im aufgenommenen Zustand leitet.
Die Reinigungseinheit kann einen mechanischen Oszillator aufweisen. Mindestens einer der halterungsseitigen Kontakte kann längsbeweglich gelagert sein, Der mechanischen Oszillator kann dazu ausgebildet sein, den mindestens einer längsbeweglich gelagerten halterungsseitigen Kontakt in seiner Längsrichtung zu oszillieren.
Die Reinigungseinheit kann dazu ausgebildet ist, im aufgenommenen Zustand einen Unterdruck im Raum zwischen dem Ladestecker und der Halterung aufzubauen und die ladesteckerseitigen Kontakte mit einem Plasma zu beaufschlagen zur Reinigung der ladesteckerseitigen Kontakte.
Die Reinigungseinheit kann dazu ausgebildet, die ladesteckerseitigen Kontakte zu erwärmen. So kann eine Reif- oder Eisschicht von Kontaktflächen entfernt werden.
Die ladesteckerseitigen Kontakte können ladesteckerseitige Leistungskontakte umfassen. Die halterungsseitigen Kontakte können halterungsseitige Leistungskontakte umfassen, die beispielsweise im aufgenommenen Zustand mit den ladesteckerseitigen Leistungskontakten korrespondieren können.
Die ladesteckerseitigen Kontakte können mindestens einen ladesteckerseitigen Signalkontakt umfassen. Die halterungsseitigen Kontakte können mindestens einen halterungsseitigen Signalkontakt umfassen, der beispielsweise im aufgenommenen Zustand mit dem ladesteckerseitigen Signalkontakt korrespondieren kann.
Das Ladekabel kann eine Leistungsleitung von der Ladestation zu den Leistungskontakten und/oder eine Signalleitung von der Ladestation zu den Signalkontakten umfassen.
Die Halterung kann an der Ladestation von außen zugänglich angeordnet sein. Die Halterung kann beispielsweise 1-2 Meter über einer Wegfläche angeordnet sein. Eine Länge des Ladekabels kann die Hälfte der Höhe über der Wegfläche betragen. Dadurch kann das Ladekabel im aufgenommenen Zustand von der Wegfläche beabstandet sein.
Die Ladestation kann (beispielsweise an der Halterung) eine Verriegelung zum Verriegeln des Ladesteckers im aufgenommenen Zustand umfassen. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein (beispielsweise mittels eines Aktuators), den Ladestecker im aufgenommenen Zustand gegen Entnehmen zu verriegeln, beispielsweise:

- während dem Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) und/oder
- im Fall einer Nicht-Bereitschaft der Ladestation zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs.

Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, den Ladestecker im aufgenommenen Zustand zum Entnehmen zu entriegeln im Fall einer Bereitschaft der Ladestation (100) zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs (beispielsweise nach Ende des Reinigens).
Die Ladestation kann ferner eine Anzeige an der Ladestation und/oder eine mit einem Rechnernetzwerk in Datenkommunikation stehende oder bringbare Kommunikationseinheit umfassen. Die Anzeige beziehungsweise die Kommunikationseinheit können dazu ausgebildet sein, eine Bereitschaft oder Nicht-Bereitschaft der Ladestation zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs auszugeben.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, mittels der Anzeige beziehungsweise der Kommunikationseinheit, das Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte und/oder eine die Bereitschaft der Ladestation zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs und/oder die Nicht-Bereitschaft der Ladestation (100) zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs auszugeben. Beispielsweise können beim Ausgeben der Bereitschaft, dem Reinigen und der Nicht-Bereitschaft die Farben Grün, Gelb beziehungsweise Rot zugeordnet sein.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die Bereitschaft festzustellen und/oder auszugeben, wenn die Übergangsimpedanz nach dem Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte einem Funktionsbereich entspricht oder kleiner als ein vorbestimmter Funktionsschwellwert ist, der kleiner als der Reinigungsschwellwert ist. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet sein, die Nicht-Bereitschaft festzustellen und/oder auszugeben, wenn die Übergangsimpedanz einem Fehlfunktionsbereich entspricht oder unendlich oder größer als ein vorbestimmter Fehlfunktionsschwellwert ist, der größer als der Reinigungsschwellwert ist.
Die Ladestation kann ferner mindestens einen mit der Steuereinheit in Signalverbindung stehenden Sensor umfassen, der dazu ausgebildet ist, den in der Halterung aufgenommenen Zustand des Ladesteckers zu erfassen. Beispielsweise umfasst der mindestens eine Sensor einen Wiegeschalter, einen Kontaktschalter, einen Näherungssensor, eine Kamera mit Objekterkennung, einen optischen Abstandssensor, und/oder einen Sensor zur Nahfeldkommunikation mit einem passiven Nahfeldkommunikations-Sender-Empfänger im Ladestecker. Durch den Sensor kann der aufgenommene Zustand unabhängig von der Kontaktierung festgestellt werden, wodurch die Feststellung der Nicht-Bereitschaft aufgrund einer unendlichen Übergangsimpedanz ermöglicht werden kann.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die Übergangsimpedanz während dem Reinigen zu bestimmen. Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, abhängig von der bestimmten Übergangsimpedanz einen Fortschritt des Reinigens mittels der Anzeige und/oder der Kommunikationseinheit auszugeben und/oder ein Ende des Reinigens festzustellen (beispielsweise zu steuern).
Zum Bestimmen der Übergangsimpedanz kann (beispielsweise von der Steuereinheit) ein Prüfsignal ausgegeben werden an den ladesteckerseitigen Kontakten (vorzugsweise an den ladesteckerseitigen Leistungskontakten und/oder an dem mindestens einen ladesteckerseitigen Signalkontakt) und/oder an den halterungsseitigen Kontakten (vorzugsweise an den halterungsseitigen Leistungskontakte und/oder an dem mindestens einen halterungsseitigen Signalkontakt). Das Prüfsignal kann verschieden sein von einem Steuersignal zur Kontakterkennung (vorzugsweise einem Proximity-Pilot-Signal) und/oder von einem Steuersignal zur Kommunikation (vorzugsweise einem Control-Pilot-Signal) im mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs. Das Verfahren umfasst den Schritt des elektrischen und mechanischen Verbindens eines mit einer Ladestation über ein Ladekabel elektrisch leitend verbundenen Ladesteckers, der ladesteckerseitige Kontakte aufweist, mit dem Elektrofahrzeug zum Laden des Traktionsenergiespeichers.
In einem mit dem Elektrofahrzeug unverbundenen Zustand umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Aufnehmens des Ladesteckers in einer Halterung. Die Halterung weist halterungsseitige Kontakte, die im in der Halterung aufgenommenen Zustand die
ladesteckerseitigen Kontakte kontaktieren. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Bestimmens, über das Ladekabel, einer elektrischen Übergangsimpedanz zwischen den ladesteckerseitigen Kontakten und den halterungsseitigen Kontakten im in der Halterung aufgenommenen Zustand. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Steuerns einer Reinigung der ladesteckerseitigen Kontakte im in der Halterung aufgenommenen Zustand, wenn die bestimmte Übergangsimpedanz einem Reinigungsbereich entspricht oder einen vorbestimmten Reinigungsschwellwert überschreitet.
Das Verfahren kann von der Ladestation des erstgenannten Aspekts ausgeführt werden. Das Verfahren kann ferner Merkmale oder Schritte umfassen, die im Kontext der Ladestation offenbart sind.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vertikalen Schnittansicht;
2 eine schematische Darstellung einer Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;
3 eine schematische Darstellung einer Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vertikalen Schnittansicht mit Funktionsblöcken;
4 eine schematische Teildarstellung einer Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vertikalen Schnittansicht;
5 eine schematische Teildarstellung einer Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vertikalen Schnittansicht;
6 eine schematische Teildarstellung einer Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vertikalen Schnittansicht; und
7 eine Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in jedem Ausführungsbeispiel der Ladestation implementierbar sein kann.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichneten Ladestation zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs. Das Elektrofahrzeug und sein Traktionsenergiespeicher, die vor und nach der elektrischen Funktionsprüfung geladen werden, können dasselbe Elektrofahrzeug mit demselben Traktionsenergiespeicher oder verschiedene Elektrofahrzeuge sein.
Die Ladestation 100 umfasst einen mit der Ladestation 100 über ein Ladekabel 102 elektrisch leitend verbundener Ladestecker 110. Der Ladestecker 110 weist ladesteckerseitige Kontakte 112 und 114 auf. Der Ladestecker 110 ist zum Laden des Traktionsenergiespeichers mit dem Elektrofahrzeug elektrisch und mechanisch verbindbar, wobei die elektrische Verbindbarkeit unter dem Vorbehalt eines positiven Ergebnisses der elektrischen Funktionsprüfung des Ladesteckers 110 stehen kann.
Die Ladestation 100 umfasst ferner eine Halterung 120, die dazu ausgebildet ist, den Ladestecker 110 in einem mit dem Elektrofahrzeug unverbundenen Zustand (der auch als Ruhezustand oder Ruhen des Ladesteckers bezeichnet werden kann) aufzunehmen. Die Halterung 120 weist halterungsseitige Kontakte 122 und 124 auf, die dazu ausgebildet sind, im in der Halterung 120 aufgenommenen Zustand die ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 jeweils zu kontaktieren. Diese Kontaktierung kann Gegenstand der elektrischen Funktionsprüfung des Ladesteckers 110 sein.
Die Ladestation 100 umfasst ferner eine Reinigungseinheit 130, die dazu ausgebildet ist, die ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 im in der Halterung 120 aufgenommenen Zustand zu reinigen. Optional können zum Reinigen die halterungsseitigen Kontakte 122 und 124 aus der Halterung 120 (beispielsweise weg vom Ladestecker 110 und/oder in die Ladestation 100 hinein) beweglich sein, um Reinigungselementen der Reinigungseinheit 130 einen Zugangsraum zu den ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 zu ermöglichen.
Die Reinigungselemente können Düsen zum Ausströmen von Druckluft auf die ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114, Elektroden zum Erzeugen eines Plasmas um die ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114, und/oder Bürsten zur mechanischen Reinigung der ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 umfassen. Alternativ oder ergänzend können die halterungsseitigen Kontakte 122 und 124 als die Reinigungselemente fungieren.
Die Ladestation 100 umfasst ferner eine Steuereinheit 140, die dazu ausgebildet ist, über das Ladekabel 102 eine elektrische Übergangsimpedanz zwischen den halterungsseitigen Kontakten 122 und 124 einerseits und den ladesteckerseitigen Kontakten 112 und 114 andererseits im in der Halterung 120 aufgenommenen Zustand zu bestimmen. Die Steuereinheit 140 ist ferner dazu ausgebildet, die Reinigungseinheit 130 zum Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 zu steuern, wenn die bestimmte Übergangsimpedanz einem Reinigungsbereich entspricht oder einen vorbestimmten Reinigungsschwellwert überschreitet.
Die ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 können mindestens einen ladesteckerseitigen Leistungskontakt 112 und/oder mindestens einen ladesteckerseitigen Signalkontakt 114 umfassen. Dementsprechend können die halterungsseitigen Kontakte 122 und 124 mindestens einen halterungsseitigen Leistungskontakt 122 und/oder mindestens einen halterungsseitigen Signalkontakt 124 umfassen.
Das Ladekabel 102 kann mindestens eine Leistungsleitung 152 umfassen. Die Leistungsleitung 152 verbindet die Steuereinheit 140 (beispielsweise indirekt über die Signalverbindung 154 zur Leistungselektronik 150) mit den ladesteckerseitigen Leistungskontakten 112, beispielsweise permanent oder im in der Halterung 120 aufgenommen Zustand des Ladesteckers 110 und im mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand des Ladesteckers 110. Ferner ist die Leistungsleitung 152 mit der Leistungselektronik 150 elektrisch verbunden zur Leitung eines Ladestroms beim Laden des Traktionsenergiespeichers im mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand des Ladesteckers 110.
Alternativ oder ergänzend kann das Ladekabel 102 mindestens eine Signalleitung 144 umfassen. Die Signalleitung 144 verbindet die Steuereinheit 140 (beispielsweise direkt oder über die in der Leistungselektronik 150 implementierte Ladesteuerung) mit dem mindestens einen ladesteckerseitigen Signalkontakte 114, beispielsweise permanent oder im in der Halterung 120 aufgenommen Zustand des Ladesteckers 110 und im mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand des Ladesteckers 110. Ferner ist die mindestens eine Signalleitung 144 mit der (in der Steuereinheit 140 oder der Leistungselektronik 150 implementierten Ladesteuerung) elektrisch verbunden zur Leitung von Steuersignalen (beispielsweise Pilotsignalen) vor, beim oder nach dem Laden des Traktionsenergiespeichers im mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand des Ladesteckers 110. Die Steuersignale können (beispielsweise auf jeweils einer eigenen Signalleitung 144 zu einem eigenen ladesteckerseitigen Signalkontakt 114) ein Signal „Proximity Pilot“ (PP) umfassen, das eine Annäherung oder Präsenz des Ladesteckers 110 angibt, beispielsweise eine Präsenz in der Halterung 120 im aufgenommenen Zustand oder eine Präsenz in einer Ladebuchse des Elektrofahrzeugs im mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand. Alternativ oder ergänzend können die Steuersignale ein Signal zur Kommunikation mit dem Elektrofahrzeug oder einem Batteriemanagementsystem (BMS) des Elektrofahrzeugs umfassen, beispielsweise ein Steuersignal „Control Pilot“ (CP).
Die Steuereinheit 140 kann in der Ladestation 100 angeordnet sein (beispielsweise wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt). Beispielsweise kann die Ladestation 100 in einem Abschnitt ihrer Höhe einen Schaltschrank aufweisen. Die Steuereinheit 140 kann auf einer Tragschiene (beispielsweise einer Hutschiene) im Schaltschrank lösbar befestigt sein. Alternativ kann die Steuereinheit 140 in einem Schaltschrank außerhalb der Ladestation 100 angeordnet sein.
Zum Bestimmen der Übergangsimpedanz ist der mindestens eine halterungsseitige Leistungskontakte 122 jeweils über eine Messleitung 123 mit der Steuerung 140 elektrisch leitend verbunden. Alternativ oder ergänzend ist zum Bestimmen der Übergangsimpedanz der mindestens eine halterungsseitige Signalkontakte 124 jeweils über eine Messleitung 125 mit der Steuerung 140 elektrisch leitend verbunden.
Zur Ausgabe eines Ergebnisses der Bestimmung der Übergangsimpedanz, zur Ausgabe eine Zustands der Ladestation 100 (beispielsweise einer Bereitschaft oder Nicht-Bereitschaft zum Laden), zur Ausgabe eines Ladestands des Traktionsenergiespeichers, zur Ausgabe eines Ladefortschritts beim Laden des Traktionsenergiespeichers, und/oder zur Authentifizierung eines Benutzers der Ladestation 100 umfasst die Ladestation 100 (optional in der Halterung 120) eine Anzeige 106. Die Steuereinheit 140 ist über eine Steuerleitung 108 mit der Anzeige 106 elektrisch leitend verbunden.
Hierin offenbaren Aufzählungen der Form A, B, und/oder C jede Teilmenge der Menge {A, B, C}, d.h. jede Kombination der einzelner oder mehrerer der Aufzählungspunkte.
Zur Steuerung der Reinigung ist die Steuereinheit 140 über eine Steuerleitung 131 mit der Reinigungseinheit 130 (beispielsweise einem Antrieb der Reinigungseinheit 130) elektrisch leitend verbunden.
Die Leistungselektronik 150 weist einen Leistungsanschluss 156 auf, der die Leistungselektronik 150 mit einer Betriebsspannung (beispielsweise zum Betrieb der Steuereinheit 140, der Ladesteuerung, und/oder der Anzeige 106) und/oder dem Ladestrom versorgt. Der Leistungsanschluss 156 kann an ein Stromnetz oder einen (beispielsweise durch eine Solaranlage oder eine Windkraftanlage geladenen) Batteriespeicher angeschlossen sein.
Das erste Ausführungsbeispiel kann ferner mindestens eines der folgenden Merkmale umfassen.
Die Ladestation 100, beispielsweise die Halterung 120, kann einen oder mehrere Sensoren 146 zur Erkennung des aufgenommenen Zustands (d.h. zur Erkennung der Parkposition) des Ladesteckers 110 umfassen. Eine dem aufgenommenen Zustand entsprechende Schaltstellung des Sensors 146 kann über eine Signalleitung von der Steuereinheit 140 erfasst werden.
Der Sensor 146 kann ein Wiegeschalter sein, der in der Halterung 120 dazu angeordnete ist, bei der Aufnahme des Ladesteckers 110 in eine dem aufgenommenen Zustand entsprechende erste Schaltstellung zu kippen und bei Entnahme des Ladesteckers 110 in eine von der ersten Schaltstellung verschiedene Schaltstellung zu kippen.
Alternativ oder ergänzend kann der Sensor 146 ein Kontaktschalter sein. Der Kontaktschalter kann in der Halterung 120 dazu angeordnet sein, durch mechanischen Druck des Ladesteckers im aufgenommenen Zustand eine entsprechende Schaltstellung reversibel anzunehmen.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 140 (beispielsweise eine in der Steuereinheit 140 implementierte Ladesteuerung) oder eine in der Leistungselektronik 150 implementierte Ladesteuerung beim Bestimmen der Übergangsimpedanz eine Durchgangsprüfung zwischen der Messleitung 123 zum halterungsseitigen Leistungskontakt 122 und der Leistungsleitung 152 zum entsprechenden ladesteckerseitigen Leistungskontakt 112 ausführen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 140 (beispielsweise eine in der Steuereinheit 140 implementierte Ladesteuerung) oder eine in der Leistungselektronik 150 implementierte Ladesteuerung beim Bestimmen der Übergangsimpedanz eine Durchgangsprüfung zwischen der Messleitung 125 zum halterungsseitigen Signalkontakt 124 und der Signalleitung 144 zum entsprechenden ladesteckerseitigen Signalkontakt 114 ausführen. Ergibt die Durchgangsprüfung einen elektrisch leitenden Kontakt (beispielsweise bei mindestens einem Leistungskontakt oder mindestens einem Signalkontakt), kann dies den aufgenommenen Zustand angeben.
Alternativ oder ergänzend kann der Sensor 146 mittels Radiofrequenzidentifizierung (fachsprachlich: „Radio Frequency Identification“ oder RFID), beispielsweise mittels Nahfeldkommunikation (fachsprachlich: „Near-Field Communication“ oder NFC), den in der Halterung 120 aufgenommenen Zustand des Ladesteckers 110 erkennen.
Beispielsweise kann bei der Nutzung von NFC der Ladestecker 110 einen passiven NFC-Sender-Empfänger (beispielsweise einen NFC-Tag) und der Sensor 146 oder eine bidirektionale oder aktive NFC-Schnittstelle aufweisen.
Alternativ oder ergänzend kann der Sensor 146 ein optischer Sensor in der Halterung 120 sein. Der optische Sensor 146 oder der Sensor 146 zur Nahfeldkommunikation kann den Ladestecker 110 im aufgenommenen Zustand berührungslos und/oder drucklos erkennen.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Ladestation 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht. Das zweite Ausführungsbeispiel kann für sich oder in Ergänzung des ersten Ausführungsbeispiels realisierbar sein. In Varianten des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels können Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen zwischen den Ausführungsbeispielen ausgetauscht werden.
Die Ladestation 100 kann einen Anschluss 104 des Ladekabels 102 umfassen. Der Anschluss 104 kann (beispielsweise ohne ein Lösen von Schraubverbindungen) unlösbar sein. Das Ladekabel 102 kann am Anschluss 104 für eine Vielzahl von Ladevorgängen mit der Ladestation 100 elektrisch und mechanisch verbunden sein.
Die Anzeige 106 kann eine die Halterung 120 umlaufende Lichtquelle sein. Beispielsweise kann die Anzeige anhand unterschiedlicher Farben die Bereitschaft oder Nicht-Bereitschaft der Ladestation ausgeben. Alternativ oder ergänzend kann die Lichtquelle bei Annäherung oder Bewegung des Ladesteckers 110 dazu dienen, in einer dunklen Umgebung den Ladestecker 110 aus der Halterung 120 zu entnehmen oder einzusetzen.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Ladestation 100 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer vertikalen Schnittansicht. Das dritte Ausführungsbeispiel kann für sich oder in Ergänzung des ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiels realisierbar sein. In Varianten der Ausführungsbeispiele können Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen zwischen den Ausführungsbeispielen ausgetauscht werden.
Die Steuereinheit 140 kann eine Untereinheit 142 (beispielsweise einen Schaltkreis oder Programmabschnitt) zur Bestimmung der Übergangsimpedanz umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 140 eine Untereinheit 143 zur Prüfung einer Isolation zwischen den Leistungsleitungen 152 und/oder der mindestens einen Signalleitung 144 umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 140 eine Untereinheit 147 zur elektrischen Kontakterkennung (beispielsweise aufgrund der Durchgangsprüfung) umfassen. Aufgrund der Kontakterkennung kann die Steuereinheit 140, alternativ oder ergänzend zum Sensor 146, den aufgenommenen Zustand bestimmen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 140 eine Untereinheit 148 zur Antriebssteuerung eines Antriebs 132 der Reinigungseinheit 130 umfassen. Die Antriebssteuerung Transistoren (beispielsweise geschaltet in einer H-Brücke) umfassen, über welche die Steuereinheit 140 (beispielsweise der Prozessor) den Antrieb 132 steuert. Der Antrieb 132 kann ein Motor sein, der über Zahnräder Walzen zur Reinigung einer Kontaktfläche der ladesteckerseitigen Kontakte 112 und/oder 114 antreibt.
Die Steuereinheit 140 kann ein elektrischer und/oder intelligenter Teil der Ladestation 100 sein. Beispielsweise umfasst die Steuereinheit 140 eine Auswerteelektronik und/oder ist zur Kommunikation mit der Ladesteuerung über die Signalleitung 154 ausgebildet.
Hierin kann eine Ladesteuerung zur Steuerung (oder Regelung) eines Ladestrom zum Laden des Traktionsenergiespeichers entweder in der Steuereinheit 140 oder in der Leistungselektronik 150 implementiert sein. Alternativ oder ergänzend können Funktionen der Ladesteuerung (Beispielsweise der Regelung des Ladestroms in Abhängigkeit vom Ladezustand des Traktionsenergiespeichers) zwischen der Steuereinheit 140 und der Leistungselektronik 150 verteilt sein.
Die Ladesteuerung kann nach Abschluss des Ladevorgangs zum Laden des Traktionsenergiespeichers die Steuereinheit 140 zur Ausführung der elektrischen Funktionsprüfung, d.h. des Verfahrens 200, initiieren. Falls die Ladesteuerung (beispielsweise teilweise) in der Leistungselektronik implementiert ist, kann über die Signalleitung 154 zwischen der Steuereinheit 140 und der Leistungselektronik 150 die elektrische Funktionsprüfung, d.h. das Verfahren 200, initiiert werden.
Beispielsweise wartet die Steuereinheit 140 den aufgenommenen Zustand des Ladesteckers 110 ab. Die Steuereinheit 140 kann den aufgenommenen Zustand durch Erkennung eines Signalkontakts (kurz: Kontakterkennung) feststehen. Dazu kann die Steuereinheit 140 mittels einer Untereinheit 147 elektrisch prüfen, ob ein halterungsseitiger Signalkontakt 124 einen entsprechenden ladesteckerseitigen Signalkontakt 114 kontaktiert (d.h., ob eine elektrisch leitende Verbindung über das Ladekabel 102 besteht). Alternativ oder ergänzend kann der in der Halterung 120 aufgenommene Zustand mittels des Sensors 146 festgestellt werden. Beispielsweise kann eine Annäherung des Ladesteckers 110 an die Halterung 120 und/oder das Erreichen einer Endlage im in der Halterung 120 als der aufgenommenen Zustand des Ladesteckers 110 erfasst werden.
Falls die Bestimmung der Übergangsimpedanz ergibt, dass mindestens einer der ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 verunreinigt, korrodiert, verbogen und/oder manipuliert ist, weil die Übergangsimpedanz größer als ein Reinigungsschwellwert ist, so bewirkt die Steuereinheit 140 den verriegelten Zustand der Verriegelung 128 und steuert die Reinigungseinheit 130 zur Reinigung des betreffenden oder aller ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114. Optional zeigt die Steuereinheit 140 (beispielsweise durch ein gelbes Licht) die laufende Reinigung an der Statusanzeige 106 an und/oder sendet eine Nachricht, welche die Reinigung angibt, an ein Rechnernetzwerk („Cloud“).
Alternativ oder ergänzend, falls die Bestimmung der Übergangsimpedanz ergibt, dass mindestens einer der ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 beschädigt ist, weil die Übergangsimpedanz größer als ein Fehlfunktionsschwellwert ist, der größer als der Reinigungsschwellwert ist, so bewirkt die Steuereinheit 140 den verriegelten Zustand. Optional gibt die Steuereinheit 140 (beispielsweise durch ein rotes Licht) den Fehlerfall an der Statusanzeige 106 aus und/oder sendet eine Nachricht, die den Fehlerfall angibt, an ein Rechnernetzwerk („Cloud“).
Alternativ oder ergänzend, falls die Bestimmung der Übergangsimpedanz ergibt, dass alle der ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 funktionsfähig sind, weil die Übergangsimpedanz kleiner als der Reinigungsschwellwert ist, so bewirkt die Steuereinheit 140 den entriegelten Zustand in Reaktion auf eine erfolgreiche Autorisierung eines Benutzers. Optional gibt die Steuereinheit 140 (beispielsweise durch ein grünes Licht) die Bereitschaft an der Statusanzeige 106 aus und/oder sendet eine Nachricht, welche die Bereitschaft angibt, an ein Rechnernetzwerk („Cloud“).
Der Sensor 146 kann einen in den Isolationskörper 126 der Halterung 120 integrierten Kontaktschalter, einen optischen Sensor, einen kapazitiven Sensor, einen Bewegungssensor oder einen Wiegeschalter umfassen. Aufgrund des Sensors 146 kann die Steuereinheit 140 unabhängig von der Kontaktierung den in der Halterung 120 aufgenommenen Zustand des Ladesteckers 110 erfassen.
In jedem Ausführungsbeispiel kann die Halterung 120 eine mechanische Komponente sein, in die der Ladestecker 110 gehängt, gesteckt, und/oder geführt wird. Die Halterung 120 umfasst die halterungsseitigen Kontakte 112 und 114, welche den Ladestecker 110 elektrisch kontaktieren. Die Halterung 120 umfasst ferner eine Verriegelung 128 (d.h. eine Verriegelungsmechanik), die den Ladestecker 110 im aufgenommenen Zustand gegen Entnahme verriegelt in einem verriegelten Zustand der Verriegelung 128. In einem entriegelten Zustand der Verriegelung 128 kann der Ladestecker 110 (zerstörungsfrei) in der Halterung 120 aufnehmbar und/oder entnehmbar sein. Vorzugsweise umfasst die Verriegelung 128 einen von der Steuereinheit angesteuerten elektrischen Aktor 129, der die Verriegelung 128 vom verriegelten Zustand in den entriegelten Zustand bewegt und umgekehrt.
Alternativ oder ergänzend kann in jedem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit 140 eine intelligenten elektrischen Komponente und/oder ein Modul einem Schaltschrank der der Ladestation 100 (beispielsweise einer Ladesäule) sein, welche bzw. welches den Ladestecker 110 im aufgenommenen Zustand (d.h. während seines Aufenthalts in der Parkposition) elektrisch und/oder mechanisch überwacht. Die elektrische Überwachung umfasst die elektrische Funktionsprüfung des Ladesteckers durch die Bestimmung der Übergangsimpedanz. Die bei der Überwachung erfassten Daten, beispielsweise die bestimmte Übergangsimpedanz, kann von der Steuereinheit 140 mittels der Kommunikationseinheit an ein Rechnernetzwerk (beispielsweise eine fachsprachlich als „Cloud“ bezeichnetes vernetztes Rechnersystem) als eine übergeordnete (beispielsweise zentrale) Stelle ausgeben. Das Ausgeben kann eine leitungsgebundene oder drahtlose Datenkommunikation umfassen. Hierzu umfasst die Steuereinheit 140 eine Kommunikationsschnittstelle. Alternativ oder ergänzend gibt die Steuereinheit 140 die Daten an die (beispielsweise bei der Leistungselektronik 150 implementierte) Ladesteuerung aus.
Alternativ oder ergänzend kann in jedem Ausführungsbeispiel die Halterung 120 einer Steckdose des Ladesteckers 110 ähneln oder gleichen. Die Steuereinheit 140 kann ein Elektronikmodul sein, beispielsweise in der Ladestation 100 (z.B. einer Ladesäule). Die Steuereinheit 140 kann über ein Bussystem (z.B. CAN oder Ethernet) mit der Ladesteuerung in der Leistungselektronik 150 kommunizieren, um von der Ladesteuerung nötige Informationen über den Status des Ladesteckers 110 und der Leistungsleitung 152 (die auch als Ladeleitung bezeichnet werden kann) zu übermitteln, beispielsweise die Übergangsimpedanz.
In einer ersten Variante jedes Ausführungsbeispiel kann nach dem Laden der Ladestecker 110 motorisiert in die Halterung 120 rückgeführt werden. Der Ladestecker 110 wird in die Halterung 110 gehängt. Der Sensor 146 (beispielsweise ein Wiegeschalter) erkennt den Ladestecker 110 (beispielsweise eine Annäherung oder Präsenz des Ladesteckers 110). Die Steuereinheit 140 steuert einen Motor der Rückführung des Ladesteckers 110, wodurch der Ladestecker 110 über eine mechanische Führung (d.h. ein geführtes System) in den aufgenommenen Zustand (d.h. die Parkposition) führt. Im aufgenommenen Zustand kontaktiert der Ladestecker 110 mit seinen ladesteckerseitigen Kontakten 112 und 114 die halterungsseitigen Kontakte 122 und 114 und somit die Steuereinheit 140.
In einer zweiten Variante, die alternativ oder ergänzend zur ersten Variante realisierbar ist, wird der Ladestecker 110 nach dem Laden mechanisch oder manuell rückgeführt in die Halterung 120. Der Ladestecker 110 wird durch den Benutzer mechanisch oder manuell in den aufgenommenen Zustand (d.h. die Parkposition) gesteckt.
Im aufgenommenen Zustand kann der Ladestecker 110 die halterungsseitigen Kontakte 122 und 124 kontaktieren, beispielsweise ähnlich wie der Ladestecker im mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand beim Ladevorgang Kontakte in der Ladebuchse des Elektrofahrzeugs kontaktiert.
4 zeigt eine schematische Teildarstellung der Ladestation 100 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer vertikalen Schnittansicht. Das vierte Ausführungsbeispiel kann für sich oder in Ergänzung der vorgenannten Ausführungsbeispiele realisierbar sein. In Varianten der Ausführungsbeispiele können Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen zwischen den Ausführungsbeispielen ausgetauscht werden.
Die halterungsseitigen Kontakt 122 und 124 sind zumindest an ihren freistehenden Enden als Bürstenwalzen 134 ausgebildet. Vorzugsweise greifen die Bürstenwalzen 134 in den korrespondierenden ladesteckerseitigen Kontakt 112 oder 114 hinein im aufgenommenen Zustand des Ladesteckers 110.
Vorzugsweise ist jede Bürstenwalze 134 ist um ihre Längsachse mittels des Motors 132 der Reinigungseinheit 130 drehbar.
In einer ersten Variante umfasst mindestens eine oder jede Bürstenwalze 134 Borsten, die im Wesentlichen radial auf mindestens einer Schraubenlinie angeordnet sind. Eine Chiralität der mindestens einen Schraubenlinie und eine Drehrichtung um die Längsachse transportiert Abrieb oder Schmutz von der Kontaktfläche aus dem ladesteckerseitigen Kontakt 112 oder 114 heraus.
In einer zweiten Variante, die mit der ersten Variante kombinierbar sein kann, sind die Borsten der Bürstenwalze 134 elektrisch leitend. Dadurch können die Bürstenwalze 134 bei der Bestimmung der Übergangsimpedanz als die halterungsseitigen Kontakt 122 und 124 fungieren. Beispielsweise umfassen die leitenden Borsten Edelmetall, Edelstahl oder Kohlenstofffasern.
5 zeigt eine schematische Teildarstellung der Ladestation 100 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in einer vertikalen Schnittansicht. Das fünfte Ausführungsbeispiel kann für sich oder in Ergänzung der vorgenannten Ausführungsbeispiele realisierbar sein. In Varianten der Ausführungsbeispiele können Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen zwischen den Ausführungsbeispielen ausgetauscht werden.
Die Reinigungseinheit 130 umfasst einen Kompressor 132 oder eine andere Gasdruckquelle. Jeder der halterungsseitigen Kontakte 122 und 124 weist einen Kanal 136 auf, der an einem dem Ladestecker 110 im aufgenommenen Zustand abgewandten Ende mit dem Kompressor 132 oder der Gasdruckquelle in Fluidverbindung steht oder nach Maßgabe der Steuereinheit 140 bringbar ist (beispielsweise mittels eines Magnetventils). An einem dem Ladestecker 110 im aufgenommenen Zustand zugewandten Ende mündet der Kanal 136 in eine Düse oder bildet eine Düse, die auf den korrespondierenden ladesteckerseitigen Kontakt 112 oder 114 gerichtet ist oder in diesen hineinragt. Durch das unter Druck ausströmende Gas (beispielsweise Druckluft) wird eine Kontaktfläche des korrespondierenden ladesteckerseitigen Kontakts 112 oder 114 gereinigt.
6 zeigt eine schematische Teildarstellung der Ladestation 100 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel in einer vertikalen Schnittansicht. Das sechste Ausführungsbeispiel kann für sich oder in Ergänzung der vorgenannten Ausführungsbeispiele realisierbar sein. In Varianten der Ausführungsbeispiele können Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen zwischen den Ausführungsbeispielen ausgetauscht werden.
Die Reinigungseinheit 130 umfasst einen mechanischen Oszillator 132. Einer oder jeder der halterungsseitigen Kontakte 122 und 124 ist längsbeweglich gelagert. Der mechanische Oszillator 132 ist dazu ausgebildet, mittels eines Stifts 138 den einen oder jeden der längsbeweglichen gelagerten halterungsseitigen Kontakte 122 und 124 in der Längsrichtung zu oszillieren (d.h. vor und zurück zu bewegen), beispielsweise mit einem Zeitverlauf einer harmonischen Schwingung. Eine Frequenz der Oszillation kann größer als 1 kHz sein. Durch die Reibung des oder der oszillierenden halterungsseitigen Kontakte 122 und 124 in dem oder den korrespondierenden ladesteckerseitigen Kontakten 112 oder 114, die aufgrund des verriegelten Zustands der Verriegelung 128 feststehen, wird eine Kontaktfläche gereinigt.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines allgemein mit Bezugszeichen 200 bezeichneten Verfahrens zur elektrischen Funktionsprüfung eines Ladesteckers einer Ladestation vor und/oder nach dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs. Jedes Ausführungsbeispiel der Ladestation 100, beispielsweise die Steuereinheit 140, kann dazu ausgebildet sein (beispielsweise in Weiterbildung eines der vorgenannten Ausführungsbeispiele), das Verfahren 200 auszuführen. Die Steuereinheit 140 kann eine Verarbeitungsschaltung, beispielsweise einen Mikrokontroller oder einen Prozessor mit Speicher, umfassen. Im Speicher können Anweisungen kodiert sein, welche den Mikrocontroller oder Prozessor dazu veranlassen, das Verfahren 200 auszuführen oder zu steuern.
In einem Schritt 210 des Verfahrens 200 der mit einer Ladestation 100 über das Ladekabel 102 elektrisch leitend verbundenen Ladesteckers 110, der ladesteckerseitige Kontakte 112 und 114 aufweist, mit dem Elektrofahrzeug zum Laden dessen Traktionsenergiespeichers elektrisch und mechanisch verbunden. In einem mit dem Elektrofahrzeug unverbundenen Zustand, d.h. nach Abschluss des Ladens, wird im Schritt 220 der Ladestecker in der Halterung 120 der Ladestation 100 aufgenommen, wobei die Halterung 120 halterungsseitige Kontakte 122 und 124 aufweist, die im in der Halterung 120 aufgenommenen Zustand die ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 kontaktieren.
Im Schritt 230 des Verfahrens 200 wird über das Ladekabel 102 eine elektrische Übergangsimpedanz zwischen den ladesteckerseitigen Kontakten 112 und 114 und den halterungsseitigen Kontakten 122 bzw. 124 im in der Halterung 120 aufgenommenen Zustand bestimmt. Im Schritt 240 wird eine Reinigung der ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 im in der Halterung 120 aufgenommenen Zustand gesteuert, falls die bestimmte Übergangsimpedanz einem Reinigungsbereich entspricht oder einen vorbestimmten Reinigungsschwellwert überschreitet.
In einer ersten Variante des Verfahrens 200 führt die Ladestation 100 mittels der Steuereinheit 140 folgenden Ablauf aus. Im Schritt 210 werden Vorbereitungen zum Laden getroffen. Beispielsweise wechselt bei der Entnahme des Ladesteckers 110 aus der Parkposition in der Halterung 120 die Ladestation 100 (beispielsweise die Ladesteuerung und/oder die Steuereinheit und/oder die Anzeige 106) aus einem (beispielsweise leistungssparenden) Ruhezustand (fachsprachlich: „Standby“-Zustand) in einen Betriebszustand.
Im Schritt 220 wird der Ladestecker 110 in der Parkposition verriegelt, beispielsweise zur Bestimmung der Übergangsimpedanz, zum Reinigen, und/oder zum Schutz gegen unerlaubtes Benutzen oder Vandalismus. Dies kann ähnlich wie bei der Ladedose des Elektrofahrzeugs (fachsprachlich: dem Fahrzeug-Inlet) ausgeführt werden, welche den Ladestecker zu Beginn des Ladevorgangs verriegelt. Eine Entnahme des Ladesteckers 110 könnte so erst nach erfolgreicher Autorisierung (z. B. durch RFID/NFC/Bluetooth o.ä.) und/oder nach der Reinigung der ladesteckerseitigen Kontakte 112 und 114 erfolgen. Die Autorisierung kann eine Erkennung des Elektrofahrzeugs auf einer Ladeparkfläche umfassen, beispielsweise eine kamerabasierte Erkennung eines Nummernschilds des Elektrofahrzeugs, eine kamerabasierte Objekterkennung des Elektrofahrzeugs, und/oder eine induktive Präsenzerkennung des Elektrofahrzeugs mittels einer Induktionsschleife in der Ladeparkfläche.
Im Schritt 230 können Leistungskontakte 112 und Leistungsleitungen 152 auf Kurzschluss und Verschleiß geprüft werden. Dies kann eine Isolationsmessung und/oder eine Messung der Übergangswiderstände in der Parkposition umfassen, wodurch es möglich ist, Fehler im Ladestecker 110 und/oder dem Ladekabel 102 (d.h. der Ladeleitung) und/oder einen Verschleiß oder eine Verunreinigung der Leistungskontakte 112 frühzeitig zu erkennen, zu reinigen und/oder einen Fehlerstatus anzuzeigen.
Alternativ oder ergänzend kann im Schritt 230 eine elektrische Funktionsprüfung der Signalkontakte 114 (d.h. der Pilotkontakte), beispielsweise die Übertragung der Signale CP und/oder PP, ausgeführt werden. Die Prüfung der CP- und PP-Kontakte 114 kann analog wie bei den Leistungskontakten 112 geschehen.
Optional kann die Verriegelung (beispielsweise unabhängig von der Autorisierung) geschlossen bleiben, falls die elektrische Funktionsprüfung (beispielsweise nach dem Reinigen) mit einem negativen Ergebnis durchgeführt wird.
Nach dem Laden, beim Reinigen und/oder im Fehlerfall kann eine Kontrolle auf sicheres Aufhängen des Ladesteckers 110 (beispielsweise nach Abschluss des Ladevorgangs) ausgeführt werden. Der Ladevorgang und/oder eine Abrechnung des Ladestroms mit dem Benutzer kann so abgeschlossen werden. Der Benutzer wird so sensibilisiert, mit Ladestecker 110 und dem Ladekabel 102 auch in nichtüberwachten Bereichen sorgfältiger umzugehen.
Optional kann bei Frost, Eis, und/oder Schnee die Halterung 120 (d.h. die Aufnahme) des Ladesteckers 110 beheizt werden. So kann der Ladestecker 110 gegen festfrieren abgesichert werden.
Im Schritt 220 kann eine in die Halterung 120 integrierte Beleuchtung 106 eingeschaltet werden zur sicheren Rückführung des Ladesteckers 110 in die Parkposition bei Dunkelheit. Durch die Beleuchtung 106 kann die Halterung 120 bei Dunkelheit vom Benutzer besser gefunden werden.
In die Ladestation kann eine Leseeinheit für RFID oder NFC (fachsprachlich: RFID-Reader bzw. NFC-Reader) integriert sein. Dieser kann im Schritt 210 der Autorisierung an der Ladestation 100 (beispielsweise Ladesäule) dienen. Mit der Leseeinheit ist eine Autorisierung und somit eine Freigabe direkt am Ladestecker 110 ermöglicht.
Die integrierte Beleuchtung 106 kann als Anzeige eine Störung, die Bereitschaft, die Nicht-Bereitschaft und/oder den Ladestatus anzeigen. Dadurch ist im Schritt 210 und/oder im Schritt 240 eine optische Statusanzeige im Ladevorgang, bei der Reinigung, und/oder bei Störung ermöglicht.
Im Schritt 240 kann die Reinigung der Leistungskontakte 112 durch mechanische Bürsten o.ä. erfolgen. Durch integrierte Bürsten oder andere Reinigungselement in der Halterung 120 kann der Ladestecker 110 von leichten Verschmutzungen gereinigt werden. Eine wartungsfreiere Nutzung kann so erreicht werden.
Die Steuereinheit 140 kann Status-Information des Ladesteckers 110 direkt oder indirekt (beispielsweise über die Ladesteuerung) an ein Rechnernetzwerk (beispielsweise in einem Cloudservice) ausgeben.
In einer zweiten Variante des Verfahrens 200, die mit der ersten Variante kombinierbar sein kann, führt die Ladestation 100 folgenden Ablauf aus.
Im Schritt 210 wechselt bei Bewegung und/oder Annäherung oder Stecken des Ladesteckers 110 die Ladestation 110 (beispielsweise die Anzeige und/oder die Steuereinheit 140) aus einem Standby-Zustand (auch: Sleep-Mode). Alternativ oder ergänzend kann bei Bewegung des Ladesteckers 110 und/oder Annäherung an die Ladestation 100 und/oder Entnahme des Ladesteckers 110 aus der Halterung 120 die Ladestation 110 (beispielsweise die Anzeige und/oder die Steuereinheit 140) aus dem Standby-Zustand wechseln. Es können weitere Funktionen, wie Beleuchtung, RFID-Reader für Autorisierung etc. dann aktiviert werden.
Sobald bei der Überprüfung des Ladesteckers 110 (d.h. der elektrischen Funktionsprüfung) im Schritt 230 ein Fehler auftritt, kann der Ladestecker 110 gegen Verwendung gesichert werden. Beispielweise kann der Aktuator 129 der Verriegelung 128 den Ladestecker 110 in der Halterung 120 verriegeln.
Die Anzeige 106 kann mittels einer Beleuchtung und/oder Signalisierung in den zwei Farben (Rot und Grün) oder den drei Farben (Rot, Gelb und Grün) einer Ampel die Bereitschaft bzw. Nicht-Bereitschaft und/oder die Funktion bzw. Fehlfunktion der Ladestation 100 signalisieren.
Im Fall der Nicht-Bereitschaft und/oder Fehlfunktion verriegelt der Aktuator 129 der Verriegelung 128 den Ladestecker 110. Alternativ oder ergänzend verriegelt der Aktuator 129 der Verriegelung 128 den Ladestecker 110 bei Bereitschaft und gibt diesen nur bei einer fehlerfreien elektrischen Funktionsprüfung und/oder korrekten Authentifizierung des Benutzers frei.
Die Steuereinheit 140 kann im aufgenommenen Zustand (d.h. in der Parkposition des Ladesteckers 110) ein spezielles CP-Signal (als Unterscheidung zum mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand) und/oder PP-Signal erzeugen und an den halterungsseitigen Signalkontakten 124 ausgeben, welches durch die Steuereinheit 140 und/oder die Ladesteuerung erkannt wird. Damit kann sichergestellt sein, dass der Ladestecker 110 korrekt in der Halterung 120 sitzt.
In einer dritten Variante des Verfahrens 200, die mit der ersten und/oder zweiten kombinierbar ist, führt die Ladestation 100 (beispielsweise eine Ladesäule) als Kombination aus dem Ladestecker 110 und der (vermöge der Steuereinheit 140 intelligenten) Halterung 120 des Ladesteckers 110 folgenden Ablauf aus.
Nach dem letzten erfolgreichen Ladevorgang wird der Ladestecker 110 automatisch oder händisch durch den Benutzer wieder zurück in den aufgenommenen Zustand (d.h. die Parkposition oder Halteposition des Ladesteckers 110) in der Halterung 120 an der Ladesäule 100 gehängt. Dies kann vergleichbar sein mit der Zapfpistole an einer Tanksäule beim Tanken von Benzin.
Befindet sich nun der Ladestecker 110 in der Halteposition (d.h. im aufgenommenen Zustand), so wird dieser verriegelt. Dadurch ist der Ladestecker 110 gegen unautorisierte Benutzung gesichert. Auch sind die Kontakte 112 und 114 und der Ladestecker 110 gegen herausfallen und Vandalismus so gesichert.
In der Halteposition kann nun durch eine Überwachung des Ladesteckers 110 die elektrische Funktionsprüfung erfolgen. Diese kann eine Isolationsmessung der Leistungsleitungen 152 und/oder der Signalleitungen 144 zueinander und/oder eine Prüfung der Übergangsimpedanz der Leistungskontakte 112 umfassen. Auf Grundlage der im Schritt 230 bestimmten Übergangsimpedanz kann die Steuereinheit 140 Fremdkörper, Insektenbefall, gebrochene Kontaktlamellen, und/oder verbogene Kontaktlamellen feststehen.
Werden hierbei Fehler festgestellt, wird die Anzeige 106 an der Ladesäule 100 geschaltet. Alternativ oder ergänzend wird eine Mittelung an das Rechnernetzwerk (beispielsweise eine Datenverarbeitungsanlage des Betreibers oder mit Zugriff durch den Betreiber) der Ladestation über ein Datennetzwerk. Das Datennetzwerk kann ein Mobilfunknetz (beispielsweise ein Funkzugangsnetzwerk gemäß 3GPP LTE oder 5G) oder ein örtliches Netzwerk, fachsprachlich „Local Area Network“ (LAN) oder andere Kommunikationsschnittstellen umfassen.
Bei erfolgreicher Nutzerautorisierung und Fehlerfreiheit des Ladesteckers 110 kann dieser im Schritt 210 wieder entriegelt werden und das Elektrofahrzeug kann geladen werden.
Die Schaltung einer Statusanzeige 106 und Prüfung des Ladesteckers 110 im Schritt 230 kann auch erst erfolgen, wenn eine Näherung einer Person oder des Elektrofahrzeug von der Ladesäule 100 erkannt wird, beispielsweise mittels Näherungssensor oder Bewegungsmelder, optional in der Halterung 120 des Ladestecker 110.
Die Erkennung ob sich der Ladestecker 110 in der Halteposition befindet kann durch verschiedene Sensoren 146 (beispielsweise Schalter) erfolgen. Der Sensor 146 kann ein Wiegeschalter sein, kann zur Erkennung durch elektrische Kontaktierung des CP-Signals oder anderen Signalen-/Leistungskontakten des Ladesteckers 110 ausgebildet sein, kann ein Näherungssensor, eine photoelektrische Sensorik (wie Lichtschranke), oder Tastkontakt sein.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist für Fachkundige ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Bezugszeichenliste

100: Ladestation, beispielsweise Ladesäule oder Wall-Box
102: Ladekabel
104: Anschluss des Ladekabels an Ladestation
106: Anzeige oder Beleuchtung der Halterung oder der Ladestation
108: Steuerleitung der Anzeige
110: Ladestecker
112: Ladesteckerseitiger Leistungskontakt
114: Ladesteckerseitiger Signalkontakt
120: Halterung des Ladesteckers
122: Halterungsseitiger Leistungskontakt
123: Messleitung des halterungsseitigen Leistungskontakts
124: Halterungsseitiger Signalkontakt der Signalleitung
125: Messleitung des halterungsseitigen Signalkontakts
126: Isolationskörper der Halterung, beispielsweise Kunststoffkörper
128: Verriegelung des Ladesteckers in der Halterung
129: Aktor der Verriegelung
130: Reinigungseinheit in der Halterung
131: Steuerleitung der Reinigungseinheit
132: Antrieb der Reinigungseinheit, beispielsweise Motor oder Kompressor oder Oszillator
134: Bürstenwalze, optional elektrisch leitende Borsten in Schraubenanordnung
136: Kontaktstift mit konzentrischem Druckluftkanal
138: Längsbeweglicher Stift
140: Steuereinheit, optional mit Ladesteuerung
142: Untereinheit zur Prüfung der Übergangsimpedanz
143: Untereinheit zur Prüfung der Isolation
144: Signalleitung zu ladesteckerseitigem Signalkontakt, beispielsweise für „Proximity Pilot“ (PP) oder „Control Pilot“ (CP)
146: Sensor zur Erkennung des aufgenommen Zustands des Ladesteckers
147: Untereinheit zur Kontakterkennung, beispielsweise für CP, PP und/oder „Protective Earth“ (PE)
148: Untereinheit zur Antriebssteuerung
150: Leistungselektronik, optional mit Ladesteuerung
152: Leistungsleitung zu ladesteckerseitigen Leistungskontakten
154: Signalverbindung zwischen Leistungselektronik und Steuereinheit
156: Leistungsanschluss der Ladestation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 208053140 U [0002]
DE 102018116261 B3 [0003]
WO 2013/169967 A2 [0006]

Claims

Ladestation (100) zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs, umfassend: einen mit der Ladestation (100) über ein Ladekabel (102) elektrisch leitend verbundener Ladestecker (110), der ladesteckerseitige Kontakte (112; 114) aufweist und zum Laden des Traktionsenergiespeichers mit dem Elektrofahrzeug elektrisch und mechanisch verbindbar ist; eine Halterung (120), die dazu ausgebildet ist, den Ladestecker (110) in einem mit dem Elektrofahrzeug unverbundenen Zustand aufzunehmen, wobei die Halterung (120) halterungsseitige Kontakte (122; 124) aufweist, die dazu ausgebildet sind, im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) zu kontaktieren; eine Reinigungseinheit (130), die dazu ausgebildet ist, die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand zu reinigen; und eine Steuereinheit (140), die dazu ausgebildet ist, über das Ladekabel (102) eine elektrische Übergangsimpedanz zwischen den ladesteckerseitigen Kontakten (112; 114) und den halterungsseitigen Kontakten (122; 124) im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand zu bestimmen und die Reinigungseinheit (130) zum Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) zu steuern, wenn die bestimmte Übergangsimpedanz einem Reinigungsbereich entspricht oder einen vorbestimmten Reinigungsschwellwert überschreitet.
Ladestation (100) nach Anspruch 1, wobei die Reinigungseinheit (130) mindestens eine mittels eines Elektromotors (132) bewegliche Bürstenwalze (134) jeweils in räumlicher Zuordnung zu mindestens einem der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) aufweist, und die Steuereinheit (140) zum Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) den mindestens einen Elektromotor (132) steuert.
Ladestation (100) nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Bürstenwalze (134) um eine Längsachse drehbeweglich ist und radiale Borsten entlang einer die Längsachse umlaufenden Schraubenlinie aufweist.
Ladestation (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die mindestens eine Bürstenwalze (134), vorzugsweise jede von mindestens zwei Bürstenwalzen (134), jeweils elektrisch leitende Borsten aufweist, die als halterungsseitiger Kontakt (122; 124) fungieren.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Reinigungseinheit (130) einen Kompressor (132) aufweist, der dazu ausgebildet ist, zum Reinigen über Druckluftkanäle (136) in den halterungsseitigen Kontakten (122; 124) Druckluft auf Kontaktflächen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) im aufgenommenen Zustand leitet.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Reinigungseinheit (130) einen mechanischen Oszillator (132) aufweist und mindestens einer der halterungsseitigen Kontakte (122; 124) längsbeweglich gelagert ist, wobei der mechanischen Oszillator (132) dazu ausgebildet ist, zum Reinigen den mindestens einer längsbeweglich gelagerten halterungsseitigen Kontakt (122; 124) in seiner Längsrichtung zu oszillieren.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Reinigungseinheit (130) dazu ausgebildet ist, im aufgenommenen Zustand einen Unterdruck im Raum zwischen Ladestecker (110) und Halterung (120) aufzubauen und die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) mit einem Plasma zu beaufschlagen zum Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114).
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Reinigungseinheit (130) dazu ausgebildet (112), zum Reinigen die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) zu erwärmen.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) ladesteckerseitige Leistungskontakte (112) umfassen und die halterungsseitigen Kontakte (122; 124) halterungsseitige Leistungskontakte (122) umfassen.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) mindestens einen ladesteckerseitigen Signalkontakt (114) umfassen und die halterungsseitigen Kontakte (122; 124) mindestens einen halterungsseitigen Signalkontakt (124) umfassen.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Halterung (120) an der Ladestation (100) eine Verriegelung (128) zum Verriegeln des Ladesteckers (110) im aufgenommenen Zustand umfasst, und wobei die Steuereinheit (140) dazu ausgebildet ist, den Ladestecker (110) im aufgenommenen Zustand gegen Entnehmen zu verriegeln während dem Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) und/oder im Fall einer Nicht-Bereitschaft der Ladestation (100) zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs, und/oder wobei die Steuereinheit (140) dazu ausgebildet ist, den Ladestecker (110) im aufgenommenen Zustand zum Entnehmen zu entriegeln im Fall einer Bereitschaft der Ladestation (100) zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend: eine Anzeige (106) an der Ladestation (100) und/oder eine mit einem Rechnernetzwerk in Datenkommunikation stehende oder bringbare Kommunikationseinheit, wobei Steuereinheit (140) ferner dazu ausgebildet ist, mittels der Anzeige (106) beziehungsweise der Kommunikationseinheit das Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) und/oder die Bereitschaft der Ladestation (100) zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs und/oder die Nicht-Bereitschaft der Ladestation (100) zum Laden des Traktionsenergiespeichers des Elektrofahrzeugs auszugeben, optional wobei beim Ausgeben der Bereitschaft, dem Reinigen und der Nicht-Bereitschaft die Farben Grün, Gelb beziehungsweise Rot zugeordnet sind.
Ladestation (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Steuereinheit (140) ferner dazu ausgebildet ist, die Bereitschaft festzustellen, wenn die Übergangsimpedanz nach dem Reinigen der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) einem Funktionsbereich entspricht oder kleiner als ein vorbestimmter Funktionsschwellwert ist, der kleiner als der Reinigungsschwellwert ist.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Steuereinheit (140) ferner dazu ausgebildet ist, die Nicht-Bereitschaft festzustellen, wenn die Übergangsimpedanz einem Fehlfunktionsbereich entspricht oder unendlich oder größer als ein vorbestimmter Fehlfunktionsschwellwert ist, der größer als der Reinigungsschwellwert ist.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner umfassend: mindestens einen mit der Steuereinheit (140) in Signalverbindung stehenden Sensor (148), der dazu ausgebildet ist, den in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand des Ladesteckers (110) zu erfassen, optional wobei der mindestens eine Sensor (146) einen Wiegeschalter, einen Kontaktschalter, einen Näherungssensor, eine Kamera mit Objekterkennung, einen optischen Abstandssensor, und/oder einen Sensor zur Nahfeldkommunikation mit einem passiven Nahfeldkommunikations-Sender-Empfänger im Ladestecker (110) umfasst.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet ist, die Übergangsimpedanz während dem Reinigen zu bestimmen und abhängig von der bestimmten Übergangsimpedanz: einen Fortschritt des Reinigens mittels der Anzeige und/oder der Kommunikationseinheit auszugeben und/oder ein Ende des Reinigens festzustellen.
Ladestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei zum Bestimmen der Übergangsimpedanz ein Prüfsignal ausgegeben wird an den ladesteckerseitigen Kontakten (112; 114), vorzugsweise an den ladesteckerseitigen Leistungskontakten (112) und/oder an dem mindestens einen ladesteckerseitigen Signalkontakt (114), und/oder an den halterungsseitigen Kontakten (122; 124), vorzugsweise an den halterungsseitigen Leistungskontakte (122) und/oder an dem mindestens einen halterungsseitigen Signalkontakt (124), wobei das Prüfsignal verschieden ist von einem Steuersignal zur Kontakterkennung, vorzugsweise einem Proximity-Pilot-Signal, und/oder von einem Steuersignal zur Kommunikation, vorzugsweise einem Control-Pilot-Signal, im mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Zustand.
Verfahren (200) zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs, umfassend: elektrisches und mechanisches Verbinden (210) eines mit einer Ladestation (100) über ein Ladekabel (102) elektrisch leitend verbundenen Ladesteckers (110), der ladesteckerseitige Kontakte (112; 114) aufweist, mit dem Elektrofahrzeug zum Laden des Traktionsenergiespeichers; in einem mit dem Elektrofahrzeug unverbundenen Zustand, Aufnehmen (220) des Ladesteckers (110) in einer Halterung (120), wobei die Halterung (120) halterungsseitige Kontakte (122; 124) aufweist, die im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand die ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) kontaktieren; Bestimmen (230), über das Ladekabel (102), einer elektrischen Übergangsimpedanz zwischen den ladesteckerseitigen Kontakten (112; 114) und den halterungsseitigen Kontakten (122; 124) im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand; und Steuern (240) einer Reinigung der ladesteckerseitigen Kontakte (112; 114) im in der Halterung (120) aufgenommenen Zustand, wenn die bestimmte Übergangsimpedanz einem Reinigungsbereich entspricht oder einen vorbestimmten Reinigungsschwellwert überschreitet.