DE102023109841A1

DE102023109841A1 - Kraftfahrzeugladevorrichtung

Info

Publication number: DE102023109841A1
Application number: DE102023109841.1A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Wachter; Olivier Lambert
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2023-04-19
Filing date: 2023-04-19
Publication date: 2023-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugladevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb, mit mindestens einem Kommunikationscontroller (2, 2') und mindestens einer Ladedose (3, 3') am Fahrzeug, wobei die Ladedose (3) eine Mehrzahl von Kontakten (CP, HVDC+, HVDC-, PE, PP) zum Anschluss eines Ladesteckers (6) mit komplementären Kontakten (CP`, HVDC+`, HVDC-" PE`, PP`) aufweist, wobei der Kommunikationscontroller (2, 2') dazu konfiguriert ist, einen in die mindestens eine Ladedose (3, 3') eingesteckten Ladestecker (6) mittels der Kontakte Schutzkontakt (PE) und Proximity-Pilot (PP) zu erkennen, wobei mindestens eine Ladedosenabdeckung (4) vorgesehen ist, in der komplementäre Kontakte (PP', PE') für den Kontakt Proximity-Pilot (PP) und den Schutzkontakt (PE) der Ladedose (3, 3') angeordnet sind, wobei in der Ladedosenabdeckung (4) ein Widerstand (5) angeordnet ist, der zwischen den komplementären Kontakten (PP', PE`) geschaltet ist, sodass bei in die Ladedose (3, 3') gesteckter Ladedosenabdeckung (4) der Schutzkontakt (PE) und der Kontakt Proximity-Pilot (PP) der Ladedose (3) durch den Widerstand (5) verbunden sind, wobei der Kommunikationscontroller (2, 2') ferner dazu konfiguriert ist, mittels einer Widerstandsmessung zwischen den Kontakten Schutzkontakt (PE) und Proximity-Pilot (PP) zu erkennen, dass eine Ladedosenabdeckung (4) gesteckt wurde.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugladevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um dem Kunden eines batterieelektrischen Fahrzeugs mehrere Lademöglichkeiten anbieten zu können, sind mehrere Ladekomponenten (DC-Charge-Boxen) mit jeweils einem Schützpaar erforderlich. Durch selektive Ansteuerung der Ladeboxen wird verhindert, dass ein nicht genutztes Inlet unter Spannung steht, während an einer anderen Ladedose ein Ladevorgang aktiv ist. Dadurch wird zusätzlicher Bauraum für die Komponenten und die Verkabelung erforderlich, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.
Im Stand der Technik ist eine Ladeklappenerkennung für das AC-Laden bekannt, welches beidseitig möglich ist. Diese ist jedoch in die Karosserie des Fahrzeugs integriert.
DE 10 2017 123 457 A1 beschreibt eine Ladevorrichtung für ein Fahrzeug, welche zwei mehrpolige Anschlüsse, wovon jeder mit einer an dem Fahrzeug angeordneten Ladeschnittstelle koppelbar ist, ein Leistungselektronikmodul, welches zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom eingerichtet ist und mit den beiden mehrpoligen Anschlüsse gekoppelt ist, mindestens eine Messeinrichtung, welche eingerichtet ist, einen Parameter des während eines Ladevorgangs an einem Pol eines der beiden mehrpoligen Anschlüsse anliegenden Ladestromes zu bestimmen, und eine Auswerteinheit aufweist, welche mit der mindestens einen Messeinrichtung gekoppelt ist und eingerichtet ist, auf Basis der von der Messeinrichtung bestimmten Parameters zu ermitteln, ob der Ladevorgang durch den ersten oder durch den zweiten mehrpoligen Anschluss stattfindet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Kraftfahrzeugladevorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kraftfahrzeugladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es wird eine Kraftfahrzeugladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb vorgeschlagen, mit mindestens einem Kommunikationscontroller und mindestens einer Ladedose am Fahrzeug, wobei die Ladedose eine Mehrzahl von Kontakten zum Anschluss eines Ladesteckers mit komplementären Kontakten aufweist, wobei der Kommunikationscontroller dazu konfiguriert ist, einen in die mindestens eine Ladedose eingesteckten Ladestecker mittels der Kontakte Schutzkontakt und Proximity-Pilot zu erkennen. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Ladedosenabdeckung zum Einstecken in die Ladedose vorgesehen, wobei in der Ladedosenabdeckung komplementäre Kontakte für den Kontakt Proximity-Pilot und den Schutzkontakt der Ladedose angeordnet sind, wobei in der Ladedosenabdeckung ein Widerstand angeordnet ist, der zwischen den komplementären Kontakten geschaltet ist, sodass bei in die Ladedose gesteckter Ladedosenabdeckung der Schutzkontakt und der Kontakt Proximity-Pilot der Ladedose durch den Widerstand verbunden sind, wobei der Kommunikationscontroller ferner dazu konfiguriert ist, mittels einer Widerstandsmessung zwischen den Kontakten Schutzkontakt und Proximity-Pilot zu erkennen, dass eine Ladedosenabdeckung gesteckt wurde.
Durch die vorliegend beschriebene Zustandserkennung der Ladekappe lässt sich eine Ladebox mit Schützpaar einsparen, indem sichergestellt wird, dass kein Zugriff auf die unter Spannung stehenden Bauteile möglich ist. Damit werden Bauraum, Gewicht und Kosten eingespart ohne dabei Abstriche bei der Sicherheit zu machen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Kraftfahrzeugladevorrichtung,
2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Kraftfahrzeugladevorrichtung,
3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Kraftfahrzeugladevorrichtung,
4 eine schematische Ansicht einer Ladendosenabdeckung, und
5 eine schematische Ansicht einer Ladedose.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 ist eine schematische Ansicht einer Kraftfahrzeugladevorrichtung 1 eines Fahrzeugs mit einer Batterie, beispielsweise eines batterieelektrischen Fahrzeugs, eines Hybridfahrzeugs oder eines Brennstoffzellenfahrzeugs, mit einem Kommunikationscontroller 2 (EVCC - electric vehicle communication controller), einer Ladedose 3 (auch als Inlet bezeichnet) am Fahrzeug und einer Ladedosenabdeckung 4 zum Abdecken der Ladedose 3. Die Ladedose 3 weist eine Mehrzahl von Kontakten zum Anschluss eines Ladesteckers mit komplementären Kontakten auf, wobei drei Kontakte, nämlich ein Proximity-Pilot PP, ein Control-Pilot CP, und ein Schutzkontakt PE dargestellt sind.
Die Ladedosenabdeckung 4 ist dazu konfiguriert, in die Ladedose 3 gesteckt zu werden, wobei in der Ladedosenabdeckung 4 komplementäre Kontakte PP`, PE`, CP` zumindest für den Proximity-Pilot PP und den Schutzkontakt PE und optional für den Control-Pilot CP angeordnet sind. Ferner ist in der Ladedosenabdeckung 4 ein Widerstand 5 angeordnet, der zwischen den komplementären Kontakten PP`, PE' geschaltet ist, sodass bei in die Ladedose 3 gesteckter Ladedosenabdeckung 4 der Schutzkontakt PE und der Proximity-Pilot PP der Ladedose 3 durch den Widerstand 5 verbunden sind. Der Kommunikationscontroller 2, der im Normalfall den Schutzkontakt PE und den Proximity-Pilot PP zur Erkennung eines eingesteckten Ladesteckers nutzt, kann so anhand des Widerstands 5 erkennen, dass die Ladedosenabdeckung 4 gesteckt wurde.
Der Widerstand 5 weist insbesondere einen definierten Widerstandswert außerhalb des Bereichs von 100 Ohm bis 1500 Ohm auf, da dieser Bereich für die Erkennung des zulässigen Ladestroms nach DIN EN IEC 61851-1 Anwendung findet.
2 ist eine schematische Ansicht einer Kraftfahrzeugladevorrichtung 1 eines Fahrzeugs mit einer Batterie, beispielsweise eines batterieelektrischen Fahrzeugs, eines Hybridfahrzeugs oder eines Brennstoffzellenfahrzeugs, mit zwei oder mehr Kommunikationscontrollern 2, 2' (EVCC - electric vehicle communication controller) und zwei oder mehr Ladedosen 3,3' (auch als Inlet bezeichnet) am Fahrzeug wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben. Ferner ist ein Steuergerät CPC für einen Antriebsstrang dargestellt.
Beide oder alle Ladedosen 3, 3' weisen ferner jeweils zwei Hochvoltkontakte HVDC+, HVDC- auf, die mit einem Gleichstromleistungsschalter 9 (DCCB) verbunden sind.
In eine der Ladedosen 3 ist eine Ladedosenabdeckung 4 wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben eingesteckt.
In die andere der Ladedosen 3` ist ein Ladestecker 6 eines Ladekabels eingesteckt, der komplementäre Kontakte einschließlich PP`, PE`, CP' für den Proximity-Pilot PP, den Schutzkontakt PE und den Control-Pilot CP sowie komplementäre Hochvoltkontakte HVDC+' und HVDC-' für die Hochvoltkontakte HVDC+, HVDC- aufweist.
Die Kraftfahrzeugladevorrichtung 1 kann insbesondere so ausgebildet sein wie in der DE 10 2010 045 688 A1 beschrieben, deren Inhalt hiermit vollumfänglich durch Verweise in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
Wird an einer der Ladedosen 3 ein Ladestecker 6 detektiert, dann werden beide oder alle Ladedosen 3, 3' sofort verriegelt.
An der anderen Ladedose 3', in der kein Ladestecker 6 detektiert wurde, wird der Widerstandswert zwischen dem Proximity-Pilot PP und dem Schutzkontakt PE überprüft. Entspricht dieser dem erwarteten definierten Widerstandswert einer mit einer Ladedosenabdeckung 4 verschlossenen Ladedose 3', dann kann ein Ladevorgang über die Ladedose 3 mit dem Ladestecker 6 freigeschaltet werden.
Auf diese Weise wird verhindert, dass Kontakt zu spannungsführenden Bauteilen an der Ladedose 3' besteht, in die kein Ladestecker 6 eingesteckt ist.
Die passive Ladendosenabdeckung 4 wird somit zum Einsteckschutz.
Wird die Ladendosenabdeckung 4 während eines Ladevorgangs trotz Verriegelung entfernt (z.B. bei defekter Verriegelung oder manueller Notentriegelung), dann wird der Ladevorgang beendet.
3 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Kraftfahrzeugladevorrichtung 1 eines Fahrzeugs mit einer Batterie, beispielsweise eines batterieelektrischen Fahrzeugs, eines Hybridfahrzeugs oder eines Brennstoffzellenfahrzeugs. Die Kraftfahrzeugladevorrichtung 1 entspricht weitgehend der in 2 gezeigten Ausführungsform. Dabei ist jedoch statt zweier Kommunikationscontroller 2, 2' lediglich ein Kommunikationscontroller 2 angeordnet, der mehrere Signaleingänge für mehrere Ladedosen 3, 3' aufweist.
4 ist eine schematische Ansicht einer Ladendosenabdeckung 4 mit den komplementären Kontakten PP' und PE', dem Widerstand 5 sowie mehreren Verriegelungsöffnungen 7, die zum Eingriff eines Riegels 8 einer Verriegelungsaktuatorik konfiguriert sind, um die Ladendosenabdeckung 4 in der Ladedose 3, 3' zu verriegeln.
5 ist eine schematische Ansicht einer Ladedose 3 mit den Kontakten Proximity-Pilot PP und Schutzkontakt PE, den Hochvoltkontakten HVDC+, HVDC- und einem beispielhaft gezeigten Riegel 8 zum Eingriff in eine der Verriegelungsöffnungen 7 einer Ladendosenabdeckung 4.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeugladevorrichtung
2, 2': Kommunikationscontroller
3, 3`: Ladedose
4: Ladedosenabdeckung
5: Widerstand
6: Ladestecker
7: Verriegelungsöffnung
8: Riegel
9: Gleichstromleistungsschalter
CP: Kontakt, Control-Pilot
CP': komplementärer Kontakt
CPC: Steuergerät
HVDC+: Hochvoltkontakt
HVDC+': komplementärer Hochvoltkontakt
HVDC-: Hochvoltkontakt
HVDC-': komplementärer Hochvoltkontakt
PE: Kontakt, Schutzkontakt
PE': komplementärer Kontakt
PP: Kontakt, Proximity-Pilot
PP': komplementärer Kontakt

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

DE 102017123457 A1 [0004]
DE 102010045688 A1 [0020]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN IEC 61851-1 [0015]

Claims

Kraftfahrzeugladevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb, mit mindestens einem Kommunikationscontroller (2, 2') und mindestens einer Ladedose (3, 3') am Fahrzeug, wobei die Ladedose (3) eine Mehrzahl von Kontakten (CP, HVDC+, HVDC-, PE, PP) zum Anschluss eines Ladesteckers (6) mit komplementären Kontakten (CP`, HVDC+`, HVDC-" PE`, PP`) aufweist, wobei der Kommunikationscontroller (2, 2') dazu konfiguriert ist, einen in die mindestens eine Ladedose (3, 3') eingesteckten Ladestecker (6) mittels der Kontakte Schutzkontakt (PE) und Proximity-Pilot (PP) zu erkennen, gekennzeichnet durch mindestens eine Ladedosenabdeckung (4) zum Einstecken in die Ladedose (3, 3'), wobei in der Ladedosenabdeckung (4) komplementäre Kontakte (PP', PE') für den Kontakt Proximity-Pilot (PP) und den Schutzkontakt (PE) der Ladedose (3, 3') angeordnet sind, wobei in der Ladedosenabdeckung (4) ein Widerstand (5) angeordnet ist, der zwischen den komplementären Kontakten (PP', PE`) geschaltet ist, sodass bei in die Ladedose (3, 3') gesteckter Ladedosenabdeckung (4) der Schutzkontakt (PE) und der Kontakt Proximity-Pilot (PP) der Ladedose (3) durch den Widerstand (5) verbunden sind, wobei der Kommunikationscontroller (2, 2') ferner dazu konfiguriert ist, mittels einer Widerstandsmessung zwischen den Kontakten Schutzkontakt (PE) und Proximity-Pilot (PP) zu erkennen, dass eine Ladedosenabdeckung (4) gesteckt wurde.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (5) einen definierten Widerstandswert außerhalb des Bereichs von 100 Ohm bis 1500 Ohm aufweist.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Verriegelungsöffnungen (7) in der Ladedosenabdeckung (4), die jeweils zum Eingriff eines Riegels (8) einer Verriegelungsaktuatorik der Ladedose (3, 3') konfiguriert sind, um die Ladendosenabdeckung (4) in der Ladedose (3, 3') zu verriegeln.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens zwei Ladedosen (3, 3').
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Ladedosen (3, 3') mindestens einen Riegel (8) zum Eingriff in eine der Verriegelungsöffnungen (7) der Ladendosenabdeckung (4) aufweist, wobei der Kommunikationscontroller (2, 2') ferner dazu konfiguriert ist, bei Detektion eines Ladesteckers (6) an einer der Ladedosen (3) beide oder alle Ladedosen (3, 3') zu verriegeln.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationscontroller (2, 2') ferner dazu konfiguriert ist, an der Ladedosen (3'), in der kein Ladestecker (6) detektiert wurde, den Widerstandswert zwischen dem Proximity-Pilot (PP) und dem Schutzkontakt (PE) zur Detektion einer Ladedosenabdeckung (4) zu überprüfen, und bei detektierter Ladedosenabdeckung (4) einen Ladevorgang über die Ladedose (3) mit dem Ladestecker (6) freizuschalten.
Kraftfahrzeugladevorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikationscontroller (2, 2') ferner dazu konfiguriert ist, zu detektieren, ob die Ladendosenabdeckung (4) während eines Ladevorgangs entfernt wird und den Ladevorgang in diesem Fall zu beenden.