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Die Erfindung betrifft eine elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektro- oder Hybrid-Kraftfahrzeuges, mit einer Ladesteckdose für einen hiermit verbindbaren Ladestecker, und mit einem Verriegelungsantrieb für ein Verriegelungselement, wobei das Verriegelungselement nach Maßgabe einer Beaufschlagung des Verriegelungsantriebes wahlweise zur lösbaren Verriegelung des Ladesteckers gegenüber der Ladesteckdose oder zur Beaufschlagung eines weiteren Elementes eingerichtet ist.
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Elektrische Ladevorrichtungen bei Kraftfahrzeugen kommen bei und in Verbindung mit Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugen zum Einsatz. Mit ihrer Hilfe lassen sich typischerweise fahrzeugseitige Akkumulatoren unter Rückgriff auf eine stationäre Ladeinfrastruktur mit der erforderlichen elektrischen Ladung versorgen. Dazu verfügt das Kraftfahrzeug in der Regel über die Ladesteckdose und ist die Ladeinfrastruktur mit einem zugehörigen Ladestecker ausgerüstet. Um den Ladevorgang zu realisieren und ein unbeabsichtigtes Entfernen des Ladesteckers aus der Ladesteckdose zu verhindern, wird der Ladestecker in der Ladesteckdose verriegelt.
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Die Verriegelung erfüllt dabei im Wesentlichen zwei Funktionen. Zunächst einmal sorgt sie dafür, dass nur ein zuvor sich beispielsweise identifizierender Benutzer gegenüber einer Ladesäule zur Entnahme der kostenpflichtigen elektrischen Energie berechtigt ist und Fehlbenutzungen ausgeschlossen werden. Darüber hinaus wird mit der Verriegelung sichergestellt, dass es nicht zu etwaigen Gesundheitsgefährdungen von Benutzern kommt, zumal an dieser Stelle oftmals mit Hochspannungen von mehreren 100 V gearbeitet wird. Dementsprechend kommt der Verriegelung des Ladesteckers der Ladeinfrastruktur in der Ladesteckdose des Kraftfahrzeuges eine besondere Bedeutung zu. Grundsätzlich kann aber auch umgekehrt verfahren werden. In diesem Fall ist die Ladeinfrastruktur mit der Ladesteckdose ausgerüstet, wohingegen sich der Ladestecker fahrzeugseitig findet.
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Beim Stand der Technik nach der
DE 10 2018 210 050 A1 geht es um ein Ladesystem für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug. Die an dieser Stelle vorgesehene Verriegelungseinrichtung verfügt über einen ansteuerbaren Aktuator. Der Aktuator weist ein quer in eine Aussparung bewegbares und stiftförmig ausgebildetes Schließelement auf.
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Im Rahmen der
DE 10 2015 117 509 A1 wird die Möglichkeit beschrieben, eine Ladeklappe bzw. ein Deckelteil mithilfe eines Verriegelungselementes zu blockieren. D. h., hier geht es ganz generell um die Möglichkeit einer Deckelverriegelung der Ladeklappe.
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Der gattungsbildende Stand der Technik nach der
DE 10 2011 001 436 B3 befasst sich mit einer Sicherungsvorrichtung für eine elektrische Steckverbindung. Dabei wird insgesamt mit einem Aktuator sowie einem Verriegelungsbolzen gearbeitet. Mithilfe des Verriegelungsbolzens besteht die Möglichkeit, dass dieser mithilfe des Aktuators wahlweise in eine Verriegelungsstellung oder eine Freigabestellung überführt wird. In der Freigabestellung hält der Verriegelungsbolzen alternativ einen elektrischen Schalter als weiteres Element geschlossen.
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Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, wenn es darum geht, generell Ladestecker in Ladesteckdosen zu verriegeln oder auch für eine Verriegelung einer die Ladesteckdose abdeckenden Ladeklappe zu sorgen. Ebenso hat es sich in diesem Kontext bewährt, wenn mithilfe des Verriegelungselementes wahlweise der Ladestecker oder ein Schalter beim gattungsbildenden Stand der Technik beaufschlagt werden.
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Die Verriegelung der Ladeklappe einerseits und diejenige des Ladesteckers andererseits werden in der Regel getrennt voneinander vorgenommen und durchgeführt, sofern eine zusätzliche Verriegelung der Ladeklappe überhaupt vorgesehen ist. Das führt zu einem konstruktiv hohen Aufwand und gesteigerten Kosten. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges so weiterzuentwickeln, dass der konstruktive Aufwand verringert sind und minimierte Herstellungskosten beobachtet werden.
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Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeugs im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das mithilfe des Verriegelungselementes zusätzlich beaufschlagte weitere Element als die Ladesteckdose abdeckende Ladeklappe ausgebildet ist.
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Nach vorteilhafter Ausgestaltung wird die Ladeklappe mithilfe des Verriegelungselementes wahlweise verriegelt/entriegelt. Sofern das Verriegelungselement nicht für die Verriegelung der Ladeklappe sorgt, wird das Verriegelungselement zur lösbaren Verriegelung des Ladesteckers gegenüber der Ladesteckdose eingesetzt und genutzt. Das erfolgt in der Regel im Sinne einer „exklusiv- oder“ Verknüpfung.
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D. h., das Verriegelungselement sorgt entweder für die Verriegelung des Ladesteckers gegenüber der Ladesteckdose. Oder mithilfe des Verriegelungselementes wird die Ladeklappe verriegelt. Diese beiden alternativen Vorgehensweisen lassen sich erfindungsgemäß problemlos mithilfe eines einzigen Verriegelungselementes realisieren und umsetzen. Denn sofern der Ladestecker gegenüber der Ladesteckdose mithilfe des Verriegelungselementes verriegelt wird, ist die Ladeklappe geöffnet und benötigt keine Verriegelung. Umgekehrt korrespondiert die geschlossene Position der Ladeklappe dazu, dass der Ladestecker aus der Ladesteckdose herausgezogen worden ist. In diesem Fall kann folglich das Verriegelungselement zur Verriegelung der Ladeklappe im Rahmen der alternativen Vorgehensweise alleine genutzt werden. So oder so lässt sich hierdurch der konstruktive und finanzielle Aufwand minimieren, weil letztlich nur ein einziger Verriegelungsantrieb sowohl für den Ladestecker als auch die Ladeklappe genutzt wird und im Übrigen auch nur ein einziges Verriegelungselement mithilfe des Verriegelungsantriebes die unterschiedlichen Funktionen wie beschrieben wahrnehmen kann. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Um eine besonders günstige Beaufschlagung des Verriegelungselementes realisieren und umsetzen zu können, hat es sich bewährt, wenn der Verriegelungsantrieb als Linearantrieb für das Verriegelungselement ausgebildet ist. Tatsächlich empfiehlt sich ein derartiger Linearantrieb, weil hierdurch vorteilhaft die Auslegung so getroffen werden kann, dass das Verriegelungselement den Verriegelungsantrieb beidseitig durchgreift. Tatsächlich handelt es sich bei dem Linearantrieb in der Regel um einen Spindel/Spindelmutterantrieb. Dieser verfügt vorteilhaft über ein von der Spindel durchgriffenes Antriebsrad.
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D. h., Drehbewegungen des Antriebsrades werden auf die das Antriebsrad durchgreifende Spindel übertragen, die als Folge hiervon die gewünschte Linearbewegung vollführt. Das Verriegelungselement kann dabei an die Spindel angeschlossen sein oder fällt mit dieser zusammen. Das Antriebsrad wird seinerseits im Allgemeinen unmittelbar oder mittelbar mithilfe eines Elektromotors beaufschlagt. Da folglich die das Antriebsrad durchgreifende Spindel die gewünschte Linearbewegung vollführen kann, und zwar in beiden erforderlichen Richtungen, ist in der Regel das Verriegelungselement an die Spindel angeschlossen. Es besteht sogar auch die Möglichkeit, dass die Spindel und das Verriegelungselement funktional zusammenfallen.
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Bei dem Verriegelungselement handelt es sich in der Regel um einen Verriegelungsstift. Der Verriegelungsstift ist dabei so ausgebildet, dass er mit seinem steckerseitigen Ende zum Eingriff in eine Ausnehmung des in die Ladesteckdose eingesteckten Ladesteckers eingerichtet ist. Das andere gegenüberliegende klappenseitige Ende des Verriegelungsstiftes ist demgegenüber zum Eingriff in eine Ausnehmung der Ladeklappe eingerichtet. Je nach Drehbewegungen des Antriebsrades kann folglich die Spindel und mit ihr das Verriegelungselement bzw. der Verriegelungsstift gegenüber einem den Verriegelungsantrieb aufnehmenden Gehäuse wahlweise zur einen Seite oder zur anderen Seite ausgefahren werden. Dadurch kann der Verriegelungsstift mit seinem steckerseitigen Ende in die Ausnehmung des in die Ladesteckdose eingesteckten Ladesteckers eingreifen.
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Wird dagegen der Verriegelungsstift demgegenüber zurückgezogen, so korrespondiert hierzu zugleich eine Bewegung des gegenüberliegenden klappenseitigen Endes aus dem Gehäuse des Verriegelungsantriebe hinaus und kann folgerichtig das klappenseitige Ende des Verriegelungsstifte in die Ausnehmung der Ladeklappe eingreift. Bei dieser Ausnehmung der Ladeklappe kann es sich um eine in oder an die Ladeklappe angeschlossene Rastlasche handeln. Selbstverständlich sind auch andere Verriegelungsarten denkbar und werden von der Erfindung umfasst.
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Im Ergebnis wird eine elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt, die konstruktiv frappierend einfach aufgebaut ist. Denn an dieser Stelle ist ein einziger Verriegelungsantrieb in Verbindung mit einem einzigen Verriegelungselement realisiert, wobei mithilfe des Verriegelungsantriebes inklusive Verriegelungselement sowohl eine Verriegelung des in die Ladesteckdose eingesteckten Ladesteckers als auch der Ladeklappe gegenüber der Karosserie des Kraftfahrzeuges gelingt. Das lässt sich im Endeffekt darauf zurückführen, dass an dieser Stelle vorteilhaft mit einem Linearantrieb als Verriegelungsantrieb gearbeitet wird. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert, es zeigen:
- 1 die erfindungsgemäße elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges schematisch in einer Übersicht.
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In der 1 ist eine elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Von dem Kraftfahrzeug erkennt man in der 1 lediglich eine Karosserie 1 und eine drehbar um eine Achse an die Karosserie 1 angelenkte Ladeklappe 2. Mithilfe der Ladeklappe 2 wird eine im Bereich der Außenhaut der Karosserie 1 vorgesehene und dargestellte Ladesteckdose 3 bei Nichtgebrauch abgedeckt. In die Ladesteckdose 3 lässt sich ein in der 1 dargestellter Ladestecker 4 einstecken.
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Der Ladestecker 4 gehört zu einer nicht näher spezifizierten Ladeinfrastruktur, mit deren Hilfe das im Ausführungsbeispiel als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildete Kraftfahrzeug bzw. seine aufladbaren Batterien mit der erforderlichen elektrischen Energie versorgt werden. Dazu ist es erforderlich, dass der Ladestecker 4 in die Ladesteckdose 3 komplett eingesteckt wird, wie dies in der 1 angedeutet ist. Erst dann kann der zum Laden der Akkumulatoren erforderliche Strom fließen. Zuvor ist es meistens noch erforderlich, dass sich ein Benutzer gegenüber einer Ladesäule als Bestandteil der Ladeinfrastruktur angemeldet hat, um zusätzlich auch die erforderliche Bezahlung des elektrischen Stromes sicherzustellen.
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Sobald jedenfalls der Ladestecker 4 komplett oder vollständig in die Ladesteckdose 3 eingesteckt ist und dementsprechend der benötigte Ladestrom fließen kann, wird dieser Zustand fixiert, indem der Ladestecker 4 gegenüber der Ladesteckdose 3 verriegelt wird. Dazu ist ein Verriegelungsantrieb 5 für ein Verriegelungselement 6 realisiert.
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Mithilfe des Verriegelungsantriebes 5 wird das Verriegelungselement 6 nach Maßgabe einer Beaufschlagung des Verriegelungsantriebes 5 wahlweise zur lösbaren Verriegelung des Ladesteckers 4 gegenüber der Ladesteckdose 5 oder zur Beauftragung eines weiteren Elementes genutzt. Bei dem weiteren Element handelt es sich im Rahmen der Erfindung und nach dem Ausführungsbeispiel um die die Ladesteckdose 3 abdeckende Ladeklappe 2.
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Anhand der Darstellung in der 1 erkennt man, dass sich der Verriegelungsantrieb 5 nach dem Ausführungsbeispiel und rein schematisch aus im Wesentlichen zwei Elementen zusammensetzt, nämlich einem Elektromotor 5a und einem Antriebsrad 5b. Mithilfe des Elektromotors 5a wird das Antriebsrad 5b in Rotationen versetzt. In das Antriebsrad 5b greift eine Spindel 6 ein, die nach dem Ausführungsbeispiel zugleich das Verriegelungselement 6 darstellt bzw. mit diesem verbunden ist. Dazu verfügt das Antriebsrad 5b zentral über ein entsprechendes Innengewinde und ist die Spindel 6 bzw. das Verriegelungselement 6 im Eingriffsbereich mit dem Antriebsrad 5b mit einem entsprechenden Außengewinde ausgerüstet.
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Mithilfe des Elektromotors 5a wird das Antriebsrad 5b in Rotationen versetzt. Je nach der Drehrichtung dieser Rotationen des Antriebsrades 5b korrespondiert hierzu eine Bewegung der Spindel 6 bzw. des Verriegelungselementes 6 nach rechts oder links, wie dies in der 1 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Dadurch kann das Verriegelungselement 6 gegenüber einem den Verriegelungsantrieb 5 aufnehmenden Gehäuse 7 aus- und einfahren, und zwar beidseitig sowie zu gegenüberliegenden Seiten.
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Auf diese Weise lässt sich die Ladeklappe 2 mithilfe des Verriegelungselementes 6 wahlweise verriegeln und entriegeln. In der 1 ist durchgezogen der entriegelte Zustand der Ladeklappe 2 dargestellt. In diesem entriegelten Zustand kann die Ladeklappe 2 geöffnet werden und ist die Ladesteckdose 3 zugänglich, sodass in diesem Zustand der Ladestecker 4 in die Ladesteckdose 3 eingesteckt werden kann. Befindet sich jedoch die Ladeklappe 2 in ihrem in der 1 dargestellten verriegelten und strichpunktiert wiedergegebenen Zustand, so ist die Ladesteckdose 3 verdeckt und kann der Ladestecker 4 nicht in die Ladesteckdose 3 eingesteckt werden.
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Wie bereits erläutert, handelt es sich bei dem Verriegelungsantrieb 5 um einen Linearantrieb für das Verriegelungselement 6. Der Linearantrieb ist konkret als Spindel/Spindelmutterantrieb ausgebildet. Dabei fungiert das Verriegelungselement 6 zugleich als Spindel und übernimmt das Antriebsrad 5b die Funktion der Spindelmutter. Auf diese Weise ist die Auslegung so getroffen, dass das Verriegelungselement 6 den Verriegelungsantrieb 5 beidseitig durchgreift bzw. beidseitig aus dem den Verriegelungsantrieb 5 umschließenden Gehäuse 7 aus- und eingefahren werden kann.
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Das Verriegelungselement 6 ist nach dem Ausführungsbeispiel als Verriegelungsstift ausgebildet. Der Verriegelungsstift verfügt an seinem steckerseitigen Ende 6a über eine Ausbildung, die an eine das steckerseitige Ende 6a des Verriegelungsstifte aufnehmende Ausnehmung 4a des Ladesteckers 4 angepasst ist. Dabei kann das steckerseitige Ende 6a des Verriegelungsstiftes bzw. des Verriegelungselementes 6 in die besagte Ausnehmung 4a des Ladesteckers 4 nur dann eingreifen, wenn der Ladestecker 4 seine sicher eingesteckte Position im Innern der Ladesteckdose 3 einnimmt. Tatsächlich durchgreift das Verriegelungselement 6 bzw. der Verriegelungsstift in diesem Fall zusätzlich eine Öffnung 3a in einer Außenwand der Ladesteckdose 3. Nur dann, wenn die besagte Öffnung 3a in der Ladesteckdose 3 und die Ausnehmung 4a im Ladestecker 4 in seinem in die Ladesteckdose 3 eingesteckten Zustand miteinander fluchten, kann das steckerseitige Ende 6a des Verriegelungsstiftes die Öffnung 3a durchgreifen und in die Ausnehmung 4a des Ladesteckers 4 eintauchen, um diesen in seinem in die Ladesteckdose 3 eingesteckten Zustand gegenüber der Ladesteckdose 3 zu verriegeln.
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Das Verriegelungselement 6 bzw. der an dieser Stelle realisierte Verriegelungsstift verfügt an seinem dem steckerseitigen Ende 6a gegenüberliegenden Ende, dem klappenseitigen Ende 6b, über eine weitere Ausprägung, die zum Eingriff in eine Ausnehmung 2a der Ladeklappe 2 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 2a der Ladeklappe 2 mag dazu an einem Verriegelungssteg 2b ausgebildet sein, welcher an die Ladeklappe 2 angeschlossen ist. Dazu kann der Verriegelungssteg 2b innenseitig auf der Ladeklappe 2 aufstehend an diese angeschlossen werden. Es ist grundsätzlich aber auch möglich, dass die Ladeklappe 2 mit einer Rastlasche ausgebildet ist, die mit dem klappenseitigen Ende 6b des Verriegelungsstiftes eine lösbare Rastverbindung eingeht.
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Die Funktionsweise ist wie folgt. Ist die Ladeklappe 2 entriegelt, kann sie gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 1 geöffnet und aufgeschwenkt werden. Dadurch ist die Ladesteckdose 3 zugänglich, damit in die Ladesteckdose 3 der Ladestecker 4 eingesteckt und hierin verriegelt werden kann. Während dieses gesamten Vorganges befindet sich das Verriegelungselement 6 in einer Neutralstellung, in welcher weder das steckerseitige Ende 6a noch das klappenseitiges Ende 6b Wirkung entfalten.
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Wenn nun der Ladestecker 4 in die Ladesteckdose 3 vollständig eingesteckt ist, sorgt der Verriegelungsantrieb 5 dafür, dass das Verriegelungselement 6 bzw. der Verriegelungsstift ausgehend von der Neutralstellung nach rechts bewegt wird. Als Folge hiervon durchgreift das steckerseitige Ende 6a des Verriegelungsstifte die Öffnung 3a in der Ladesteckdose 3 und taucht in die Ausnehmung 4a des in die Ladesteckdose 3 eingesteckten Ladesteckers 4 ein. Auf diese Weise wird der Ladestecker 4 in seiner eingesteckten Position gegenüber der Ladesteckdose 3 verriegelt.
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Ist der Ladevorgang beendet und kann der Ladestecker 4 gezogen werden, so muss hierzu das Verriegelungselement 6 in seine Neutralstellung nach links zurückbewegt werden. Dadurch kommt der Ladestecker 4 gegenüber der Ladesteckdose 3 frei und kann der Ladestecker 4 aus der Ladesteckdose 3 herausgezogen werden. Zugleich lässt sich dann im Anschluss die Ladeklappe 2 schließen. Hierzu korrespondiert nach dem Ausführungsbeispiel der Übergang der Ladeklappe 2 von ihrer abgeklappten und durchgezogenen Position in die angeklappte strichpunktierte Stellung.
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Sobald die Ladeklappe 2 ihre geschlossene strichpunktierte Stellung gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 1 eingenommen hat, sorgt der Verriegelungsantrieb 5 dafür, dass nun das Verriegelungselement 6 ausgehend von seiner Neutralstellung nach links bewegt wird. Dadurch kommt es zum Eingriff zwischen dem klappenseitigen Ende 6b des Verriegelungsstiftes bzw. Verriegelungselementes 6 mit der Ausnehmung 2a im Verriegelungssteg 2b an der Ladeklappe 2. Dadurch wird die Ladeklappe 2 gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 1 verriegelt. Dieser Zustand wird so lange beibehalten, bis der zuvor bereits beschriebene Ladevorgang initiiert werden soll.
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Der Verriegelungsantrieb 5 ist insgesamt an eine nicht dargestellte Steuereinheit angeschlossen. Nach Maßgabe von Signalen der Steuereinheit sorgt diese dafür, dass der Verriegelungsantrieb 5 das Verriegelungselement 6 in seine Neutralstellung oder die den Ladestecker 4 verriegelnde Position oder alternativ hierzu in die die Ladeklappe 2 verriegelnde Position überführt. Das hängt davon ab, welche Funktion gerade gewünscht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosserie
- 2
- Ladeklappe
- 2a
- Ausnehmung
- 2b
- Verriegelungssteg
- 3
- Ladesteckdose
- 3a
- Öffnung
- 4
- Ladestecker
- 4a
- Ausnehmung
- 5
- Verriegelungsantrieb
- 5a
- Elektromotor
- 5b
- Antriebsrad
- 6
- Verriegelungselement
- 6
- Spindel
- 6a, b
- Ende
- 7
- Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018210050 A1 [0004]
- DE 102015117509 A1 [0005]
- DE 102011001436 B3 [0006]
