DE202019105469U1

DE202019105469U1 - Ladestecker mit Gehäuseüberwachung

Info

Publication number: DE202019105469U1
Application number: DE202019105469.7U
Authority: DE
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: Abb E Mobility Nl BV
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2020-01-23
Anticipated expiration: 2029-10-03

Abstract

Ladestecker (1) zum Laden eines Elektrofahrzeugs, aufweisend
ein elektrisch isolierendes Gehäuse (2) umfassend wenigstens einen zu überwachenden Bereich (3) und wenigstens einen elektrischen Leiter (4), wobei
der elektrische Leiter (4) an dem Gehäuse (2) zum Überwachen einer mechanischen Unversehrtheit und/oder Dehnung des Bereichs (3) derart vorgesehen ist, dass sich bei einer Verformung des Gehäuses (2) ein elektrischer Widerstand des Leiters (4) ändert, welche Änderung mittels einer Messvorrichtung (5) detektierbar ist.

Description

Technisches Feld
Die Erfindung betrifft einen Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeugs, aufweisend ein elektrisch isolierendes Gehäuse umfassend wenigstens einen zu überwachenden Bereich und wenigstens einen elektrischen Leiter. Ferner betrifft die Erfindung eine Ladeeinrichtung umfassend den Ladestecker, ein Ladekabel, welches den Ladestecker mit der Ladeeinrichtung verbindet.
Technologischer Hintergrund
Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden auch als Stromtankstellen, Ladesäulen oder Ladepunkte bezeichnet. Eine Ladeeinrichtung weist oftmals eine Mehrzahl Ladeanschlüsse auf, die im einfachsten Fall als Steckdose ausgestaltet sind und in die ein Ladekabel zum „Betanken“ eines Elektrofahrzeugs einsteckbar ist oder ein derartiges Ladekabel zum Verbinden mit dem Elektrofahrzeug aufweisen. Gemäß der verbreiteten Norm IEC 6185-1 kann das Ladekabel fest mit dem Elektrofahrzeug verbunden sein, beidseitig mit einem als Ladestecker oder als Ladekupplung ausgestalteten Steckverbinder versehen sein oder fest mit dem Ladeanschluss verbunden sein.
Steckverbinder zum Verbinden des Ladekabels sind in Europa oftmals nach der Norm IEC 62196 ausgestaltet, beispielsweise als sogenannter Combo 2-Stecker oder Kupplung zum Gleichstromladen mit bis zu 240 kW bei 200-600 V Gleichspannung und bis zu 400 A Gleichstrom. Darüber hinaus existieren weitere Standards für Steckverbinder, beispielsweise der in Japan verbreitete Standard CHAdeMO oder der in Nordamerika verbreitete Standard SAE J1772. In den Ladeanschlüssen sind oftmals Hochvoltschützschalter vorgesehen, beispielsweise gemäß dem Standard ISO 6469-3, um den Strom zum Betanken des Elektrofahrzeugs zu schalten.
Um besonders kurze Ladezeiten zu erreichen, werden Ladevorrichtungen mit Ladekabel und Steckverbinder bei hoher Leistung und mit vorgenannten hohen Strömen betrieben. Zur Sicherheit weisen derartige Steckverbinder deswegen häufig robuste Gehäuse aus einem isolierenden Material auf, die den Nutzer vor gefährlichen Stromschlägen schützen sollen. Wird die Steckverbindung während des Ladens gelöst, können gefährliche Kurzschlüsse oder Lichtbögen auftreten. Deswegen weisen Steckverbinder und/oder Ladesäulen häufig Schließmechanismen auf, die verhindern sollen, dass die Steckverbindung während des Ladens gelöst wird.
Durch Benutzung können derartige Steckverbinder in Mitleidenschaft gezogen werden. Beispielsweise können Steckverbinder neben gewöhnlicher Materialermüdung bei der Benutzung herunterfallen, aus ihrer Halterung fallen, es können Fahrzeuge über die Steckverbinder fahren, wenn die Steckverbinder unsachgemäß auf dem Boden liegen oder die Steckverbinder können mutwillig zerstört werden. Dadurch können erhebliche Beschädigungen an den Steckverbindern auftreten, durch die insbesondere die Sicherheit bei der Benutzung der Steckverbinder erheblich gesenkt wird. Beispielsweise kann das Gehäuse der Steckverbinder brechen, so dass scharfe Kanten bei der Bedienung einen Nutzer verletzen können. Durch Brüche können zudem Feuchtigkeit, Dreck oder gar Tiere, wie Insekten, in den Steckverbinder eindringen und die Sicherheit weiter herabsetzen. Ferner ist es möglich, dass der Schließmechanismus des Steckverbinders beeinträchtigt wird, so dass ein versehentliches Herausziehen des Steckverbinders während des Ladens möglich wird, wodurch unter Umständen Lebensgefahr für den Nutzer entstehen kann. Ein Problem derartiger Ladestecker und Ladeeinrichtungen ist deswegen die Sicherheit bei mechanischer Beeinträchtigung des Ladesteckers.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Ladestecker und eine verbesserte Ladeeinrichtung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach wird die Aufgabe durch einen Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeugs gelöst, aufweisend ein elektrisch isolierendes Gehäuse umfassend wenigstens einen zu überwachenden Bereich und wenigstens einen elektrischen Leiter, wobei der elektrische Leiter an dem Gehäuse zum Überwachen einer mechanischen Unversehrtheit und/oder Dehnung des Bereichs derart vorgesehen ist, dass sich bei einer Verformung des Gehäuses ein elektrischer Widerstand des Leiters ändert, welche Änderung mittels einer Messvorrichtung detektierbar ist.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass der elektrische Leiter bei einer Verformung des Gehäuses ebenfalls verformt wird. Bei der Verformung des Leiters ändert sich der elektrische Widerstand des Leiters. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass der Leiter teilweise gestaucht oder gestreckt wird, wodurch sich der Querschnitt des Leiters ändern kann. Diese Änderung ist mit der Messvorrichtung detektierbar. Eine Verformung des Gehäuses kann beispielsweise dazu führen, dass der elektrische Leiter reißt. Somit wird der Widerstand des elektrischen Leiters effektiv derart erhöht, dass er überhaupt keinen elektrischen Strom mehr leiten kann. Im Ergebnis sind durch den vorgeschlagenen Ladestecker Verformungen des Gehäuses mit einer Messvorrichtung detektierbar, wodurch eine automatisierte Überwachung des Ladesteckers ermöglicht wird.
Durch die vorgeschlagene Lösung wird folglich die Sicherheit von Ladesteckern erhöht, da eine Beschädigung am Gehäuse oder der Verschleiß des Gehäuses automatisiert beobachtet werden kann. Somit kann erreicht werden, dass Gefahren seltener unentdeckt bleiben und frühzeitig entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können, um einen sicheren Betrieb des Ladesteckers zu gewährleisten.
Unter dem Ladestecker ist vorliegend insbesondere ein an ein Ladekabel anordenbarer Steckverbinder zu verstehen. Unter Ladestecker ist insbesondere entsprechend eine Ladekupplung zu verstehen. Der Ladestecker kann demnach männliche Kontakte, also nach Außen weisende Kontaktstifte, und/oder weibliche Kontakte, also nach innen weisende Kontaktöffnungen, aufweisen.
Unter dem zu überwachenden Bereich ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Bereich des Gehäuses zu verstehen, dessen Unversehrtheit und/oder Dehnung überwacht werden soll. Der Bereich kann ein Volumen oder eine Fläche des Gehäuses betreffen und insbesondere Teile des Gehäuses betreffen, die von besonderem Interesse für die Sicherheit des Ladesteckers sind. Vorzugsweise umfasst der überwachende Bereich das gesamte Gehäuse. Ebenso können einzelne Teile des Gehäuses einzelne, aneinander angrenzende Bereiche darstellen, die zusammen oder abwechselnd überwacht werden.
Unter der mechanischen Unversehrtheit ist insbesondere zu verstehen, dass der Bereich des Gehäuses im Wesentlichen seine ursprüngliche Beschaffenheit aufweist und/oder dem Bereich seine ordnungsgemäße Funktionalität innewohnt, also letztendlich der Ladestecker ordnungsgemäß funktioniert.
Bevorzugt ist der elektrische Leiter derart vorgesehen, dass sich der Widerstand nur bei einer irreversiblen Verformung ändert und/oder sich der Widerstand bei einer reversiblen Verformung reversibel ändert. Beispielsweise kann der Leiter derart vorgesehen sein, dass sich der Widerstand des Leiters bei einer irreversiblen Verformung des Gehäuses irreversibel ändert. Unter einer irreversiblen Verformung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verformung zu verstehen, die nicht nur temporär ist. Beispielsweise kann eine irreversible Verformung eine plastische Verformung sein. Eine plastische Verformung kann beispielsweise ein Eindellen oder ein Zerbrechen oder Zerreißen sein. Dadurch kann erreicht werden, dass der Widerstand den tatsächlichen Zustand des Gehäuses widergibt. Unter einer reversiblen Verformung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung entsprechend eine Verformung zu verstehen, die nur temporär ist. Beispielsweise kann eine reversible Verformung eine elastische Verformung sein, wie ein Dehnen, Biegen, Stauchen oder ähnliches. Dadurch kann erreicht werden, dass nicht nur der momentane Zustand des Gehäuses durch den Widerstand wiedergegeben wird, sondern durch kontinuierliche Messung auch die Beanspruchung des Ladesteckers über die Zeit beobachtet werden kann. Somit kann Materialermüdung rechtzeitig erkannt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Leiter wenigstens teilweise oder vollständig in das Gehäuse eingebettet und/oder in diesem integriert. Darunter ist beispielsweise zu verstehen, dass das Gehäuse eine Gehäusewand aufweist und der Leiter in die Gehäusewand eingebettet und/oder integriert ist. Dadurch kann eine gleichmäßige und feste Verbindung zwischen dem Leiter und dem Gehäuse erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Leiter wenigstens teilweise auf eine innere Oberfläche des Gehäuses aufgebracht ist. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Leiter mit einer Innenfläche des Gehäuses verbunden ist. Somit kann der Leiter vorteilhafter Weise nachträglich an das Gehäuse angebracht werden. Dadurch, dass der Leiter auf die innere Oberfläche des Gehäuses aufgebracht ist, verformt sich der Leiter bei einer entsprechenden Verformung des Gehäuses, so dass die mechanische Unversehrtheit und/oder Dehnung des zu überwachenden Bereichs des Gehäuses über die Widerstandsänderung des Leiters detektierbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass er Leiter auf die innere Oberfläche des Gehäuses mit einem Druckverfahren aufgedruckt ist, wodurch das Aufbringen des Leiters besonders einfach gestaltet ist.
Der elektrische Leiter durchläuft den zu überwachenden Bereich bevorzugt wenigstens teilweise mäanderförmig, helixförmig und/oder spiralförmig. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Leiter den Bereich so durchläuft, dass sein Verlauf Mäander, Helices oder Spiralen aufweist. Somit kann vorteilhafter Weise der Bereich vollständig durch den Leiter abgedeckt werden, insbesondere kann der Leiter den Bereich derart abdecken, dass eine Verformung in diesem Bereich durch die Widerstandsänderung des Leiters detektierbar ist. Der Bereich kann beispielsweise eine im Wesentlichen ebene Fläche des Gehäuses umfassen. Der elektrische Leiter kann diesen Bereich mäanderförmig durchlaufen und somit insbesondere über den gesamten Bereich auf Verformungen reagieren. Alternativ kann der Bereich beispielsweise im Wesentlichen zylinderförmig sein und der elektrische Leiter kann helixförmig durch den im Wesentlichen zylinderförmigen Bereich laufen.
Bevorzugt weist der elektrische Leiter in dem zu überwachenden Bereich zueinander parallele Abschnitte auf. Darunter ist zu verstehen, dass der Leiter Abschnitte aufweist, die zu anderen Abschnitten des Leiters parallel verlaufen. Somit kann erreicht werden, dass der Widerstand des Leiters sich bei Verformungen in bestimmte Richtungen besonders sensibel ändert. Zudem kann dadurch erreicht werden, dass der zu überwachende Besonders effizient und gleichmäßig von dem Leiter durchzogen wird. Der Leiter kann vorzugsweise mäanderförmig und/oder helixförmig durch einen Bereich verlaufen und dabei zueinander parallele Abschnitte aufweisen.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Abschnitte ≥ 0,1 mm bis ≤ 20 mm, vorzugsweise ≥ 1 mm bis ≤ 10 mm, parallel zueinander beabstandet sind. Es hat sich herausgestellt, dass sich diese Abstände besonders gut für eine möglichst vollständige Überwachung des Bereichs eignen. Zudem kann mit Abständen in diesem Bereich eine ausreichend engmaschige Abdeckung der Überwachung des Bereichs erreicht werden, ohne übermäßig viel Leiter zu benötigen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Gehäuse einen Griff auf, insbesondere einen Henkel, und der elektrische Leiter durchläuft den Griff. Grundsätzlich sind Griffe und insbesondere Henkel besonders anfällig für Beschädigungen und können schnell zu Verletzungen führen, da der Nutzer den Ladestecker an dem Griff bzw. Henkel hält. Somit kann insbesondere bei nicht erkannten irreversiblen Verformungen, wie beispielsweise bei Brüchen oder Abplatzungen, ein unachtsamer Nutzer schnell Verletzungen erleiden. Indem der Leiter den Griff durchläuft, kann eine derartige insbesondere irreversible Verformung erkannt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gehäuse eine Verriegelungseinrichtung aufweist, insbesondere ein Loch zum Einrasten eines Verriegelungsstiftes, und der Leiter den Bereich um die Verriegelungseinrichtung durchläuft. Unter dem Begriff Verriegelungseinrichtung ist vorliegend insbesondere eine Einrichtung zu verstehen, die dazu geeignet ist, den Ladestecker im eingesteckten Zustand mit einer entsprechenden komplementären Kupplung zu verriegeln. Dadurch, dass der Leiter den Bereich um die Verriegelungseinrichtung durchläuft, kann insbesondere erreicht werden, dass ein Versagen der Verriegelungseinrichtung wegen mechanischer Beeinträchtigung frühzeitig erkannt wird. Beispielsweise kann die Verriegelungseinrichtung ein Loch zum Einrasten eines Verriegelungsstiftes aufweisen und der Leiter läuft um dieses Loch herum. Reißt das Loch beispielsweise durch unsachgemäße Behandlung oder Verschleiß ein, oder weitet sich das Loch derart, dass der Verriegelungsstift nicht mehr sicher einrasten kann, wird das Loch insbesondere irreversibel verformt, so dass auch der Leiter verformt und entsprechend seinen Widerstand ändert. Somit kann eine derartige Beeinträchtigung in vorteilhafter Weise umgehend erkannt werden, um zu verhindern, dass ein Ladestecker mit defekter Verriegelung verwendet wird, wodurch die Situation vermieden wird, in der der Ladestecker versehentlich beim Ladevorgang aus der Kupplung herausgezogen wird.
Das Gehäuse kann nach einer bevorzugten Ausgestaltung eine Mehrzahl von Gehäuseteilen aufweist, wobei zwischen den Gehäuseteilen elektrische Kontakte ausgebildet sind und der Leiter in verschiedenen Gehäuseteilen über die elektrischen Kontakte elektrisch verbunden ist. Gehäuse weisen häufig konstruktionsbedingt zwecks einfacher Herstellung die Mehrzahl Gehäuseteile auf. Die Gehäuseteile können aus technischen Gründen aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein, oder die Gehäuseteile dienen dem einfacheren Zusammenbau des Gehäuses. Es kann vorgesehen sein, dass der Leiter durch verschiedene Gehäuseteile verläuft. Damit die verschiedenen Gehäuseteile auseinandergebaut und separat voneinander hergestellt werden können, soll der Leiter in den verschiedenen Gehäuseteilen bevorzugt mit den Gehäuseteilen abtrennbar sein, wofür die vorgenannten Kontakte vorgesehen sein können. Somit kann erreicht werden, dass auch komplexe Gehäuse mit dem erfindungsgemäßen Leiter versehen werden können.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine Vielzahl zu überwachender Bereiche aufweist und der elektrische Leiter wenigstens zwei zu überwachende Bereiche durchläuft. Beispielsweise kann ein zu überwachender Bereich der Griffbereich des Gehäuses und ein anderer zu überwachender Bereich ein Steckerbereich mit Verriegelungslöchern sein. Der Leiter kann vorzugsweise beide Bereiche durchlaufen. Somit kann erreicht werden, dass mit nur einer Messvorrichtung beide Bereiche zusammen überwacht werden können.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine Vielzahl zu überwachender Bereiche aufweist, ein erster elektrischen Leiter einen ersten zu überwachender Bereich durchläuft und ein zweiter elektrischer Leiter einen zweiten zu überwachender Bereich durchläuft. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass jeder zu überwachende Bereich von einem unterschiedlichen Leiter durchlaufen wird. Somit kann erreicht werden, dass genauer gemessen werden kann, welcher Teil des Gehäuses beeinträchtigt wird oder wurde.
Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Bereich von mehreren Leitern durchlaufen wird. Bevorzugt dienen die verschiedenen Leiter unterschiedlichen. Beispielsweise kann ein Leiter ausgestaltet sein, um sensibel auf eine reversible Verformung in eine bestimmte Richtung zu reagieren, und ein anderer Leiter dazu ausgestaltet sein, um auf eine grobe, irreversible Verformung zu reagieren.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zu überwachende Bereich das Gehäuse im Wesentlichen vollständig abdeckt. Dadurch kann erreicht werden, dass der Ladestecker möglichst vollständig überwacht werden kann.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der elektrische Leiter einen Draht aufweist, vorzugsweise ein Draht mit einem Durchmesser in einem Bereich von ≥ 1 µm bis ≤ 1000 µm, bevorzugt von ≥ 2 µm bis ≤ 800 µm, besonders bevorzugt von ≥ 3 µm bis ≤ 500 µm. Durch Draht mit einem Durchmesser in dem vorbeschriebenen Bereich kann erreicht werden, dass der elektrische Leiter sensibel genug auf Verformungen des Gehäuses reagieren kann. Zudem kann der Draht mit einem derartigen Durchmesser gut verarbeitet werden. Es hat sich außerdem herausgestellt, dass ein Draht mit einem Durchmesser in diesem Bereich die mechanische Stabilität des Gehäuses nicht signifikant nachteilig beeinflusst.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der elektrische Leiter einen Dehnungsmessstreifen aufweist, vorzugsweise ein Foliendehnungsmessstreifen. Derartige Dehnungsmessstreifen können vorteilhafter Weise besonders sensibel auf Dehnungen in spezifische Richtungen reagieren. Unter Dehnungsmessstreifen sind insbesondere Messvorrichtungen zu verstehen, die als elektrischen Leiter ein Messgitter aufweisen, das kontaktiert werden kann. Das Messgitter ist derart ausgestaltet, dass es bei einer Dehnung in eine bestimmte Richtung seinen Widerstand ändert. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Dehnungsmesstreifen zu einer Dehnungsmessrosette zusammengefasst sind. Durch Dehnungsmessstreifen können insbesondere empfindliche, beispielsweise dünne Gehäuseteile überwacht werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der elektrische Leiter eine elektrisch leitenden Legierung aufweist, vorzugsweise daraus besteht, und die elektrisch leitende Legierung eine relative Änderung des elektrischen Widerstands bezogen auf den elektrischen Widerstand bei 20°C aufweist von ≤ 0,001 K^-1, bevorzugt von ≤ 0,0001 K^-1. Dadurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass Temperaturschwankungen die Überwachung möglichst wenig beeinflussen.
Die leitende Legierung ist bevorzugt eine Kupferlegierung, bevorzugt eine Legierung aus Kupfer, Nickel und Mangan. Beispielsweise kann die Legierung aus 45 Gew.-% Nickel, 1 Gew.-% Mangan und als Rest Kupfer bestehen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Ladestecker die Messvorrichtung eingerichtet ist, die Änderung des Widerstands zu detektieren umfasst. Dadurch kann erreicht werden, dass der Widerstand und somit die Widerstandsänderung des Leiters besonders zuverlässig gemessen werden kann. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Abstand der Messvorrichtung zum zu überwachenden Bereich gering gewählt werden kann. Somit ist der Einfluss einer Verbindung zwischen dem Leiter und der Messvorrichtung auf das Messergebnis möglichst gering.
Bevorzugt ist der Ladestecker ein Ladestecker nach IEC 62196, CHAdeMO, oder SAE J1772 ist. Somit kann der Ladestecker zum Laden von verschiedenen Elektrofahrzeugen verwendet werden. Der Ladestecker ist bevorzugt für einen Strom größer oder gleich 500A, 600A oder 3000A und/oder eine Spannung größer oder gleich 1000V, 1500V oder 3000V ausgestaltet.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Ladeeinrichtung gelöst umfassend den Ladestecker, ein Ladekabel, welches den Ladestecker mit der Ladeeinrichtung verbindet, und die Messvorrichtung eingerichtet die Änderung des Widerstands zu detektieren.
Die Ladeeinrichtung kann in einer Ausgestaltung die Messvorrichtung außerhalb des Gehäuses des Ladesteckers aufweisen. Die Messvorrichtung kann innerhalb der Ladeeinrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann die Messvorrichtung innerhalb einer Säule der Ladeeinrichtung angeordnet sein. Die Messvorrichtung kann dabei über das Ladekabel mit dem elektrischen Leiter des Gehäuses verbunden sein. Dabei ist vorgesehen, dass die Verbindung über Kabel verläuft, die neben den Leitern des Ladekabels verlaufen. Es kann vorgesehen sein, dass das Ladekabei mit der Ladeeinrichtung lösbar verbunden ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei einem Verbinden des Ladekabels mit der Ladeeinrichtung die Messvorrichtung in der Ladeeinrichtung mit dem elektrischen Leiter des Gehäuses verbunden wird. Hierfür kann beispielsweise ein noch ungenutzter Kontakt des Ladesteckers verwendet werden.
Bevorzugt ist die Messvorrichtung als Wheatstone-Brücke ausgeführt. Wheatstone-Brücken eignen sich besonders gut als Messvorrichtung, da mit ihnen besonders gut Widerstandsänderungen detektiert werden können und sie einen einfachen und robusten Aufbau aufweisen.
Die Ladeeinrichtung umfasst nach einer bevorzugten Weiterbildung eine Überwachungseinheit, wobei die Messvorrichtung mit der Überwachungseinheit verbunden ist und die Überwachungseinheit dazu eingerichtet ist Messungen der Messvorrichtung zu verarbeiten, insbesondere aufzuzeichnen, zu interpretieren und zu berichten.
Bevorzugt ist die Messvorrichtung und/oder die Überwachungseinheit in die Ladeeinrichtung integriert und über das Ladekabel elektrisch leitend mit dem elektrischen Leiter verbunden ist.
Besonders bevorzugt ist die Überwachungseinheit in der Ladeeinrichtung integriert. Wenn die Messvorrichtung im Gehäuse des Ladesteckers angeordnet ist, kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung über das Ladekabel mit der Überwachungseinheit verbunden ist. Durch die Überwachungseinheit kann erreicht werden, dass detektierte Widerstandsänderungen interpretiert werden können. Die Überwachungseinheit kann dabei mit einer Mehrzahl von Messvorrichtungen verbunden sein.
Bevorzugt ist die Überwachungseinheit dazu eingerichtet, auf Basis der Messungen der Messvorrichtung Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten, insbesondere eine Verwendung des Ladesteckers zu Verhindern und/oder eine Überprüfung des Ladesteckers anzufordern. Darunter ist zu verstehen, dass die Überwachungseinheit die Messungen der Messvorrichtung oder der Messvorrichtungen interpretiert und bei bestimmten Ereignissen Maßnahmen einleitet. Unter dem Verhindern der Verwendung kann insbesondere ein Abschalten der Ladeeinrichtung verstanden werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit für jeden zu überwachenden Bereich einen Grenzwert für eine maximale Widerstandsänderung aufweist und dazu eingerichtet ist, bei einer Überschreitung eines Grenzwertes die Ladeeinrichtung abzuschalten. Unter dem Anfordern einer Überprüfung ist insbesondere zu verstehen, dass die Überwachungseinheit einen Techniker benachrichtigt. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit für jeden zu überwachenden Bereich einen Schwellenwert aufweist und dazu eingerichtet ist, Überschreitungen der Schwellenwerte aufzuzeichnen. Die Überwachungseinheit kann dazu eingerichtet sein, bei einer vorgegebenen akkumulierten Anzahl an Überschreitungen der Schwellenwerte eine Überprüfung des Ladesteckers anzufordern.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Ladeeinrichtung eine Vielzahl an Ladekabeln mit jeweiligem Ladestecker aufweist. Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Ladeeinrichtung eine zentrale Überwachungseinheit für alle angeschlossenen Ladestecker aufweist.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit an ein Kommunikationsnetzwerk angeschlossen ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Überwachungseinheit dazu eingerichtet, auf Basis der Messungen der Messvorrichtung Prognosen über eine Ermüdung des elektrisch isolierenden Gehäuses zu machen. Die Überwachungseinheit kann die Messungen beispielsweise mit Daten einer Datenbank vergleichen. Es kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit dazu eingerichtet ist die Messungen auch in eine Datenbank einzuspeisen. Durch derartige Prognosen kann erreicht werden, dass Ausfälle von Ladesteckern minimiert werden können, da die Ladestecker frühzeitig ausgetauscht werden können.
Figurenliste
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen

1 einen Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeugs gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht,
2 den Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeuges aus 1 in einer schematischen Ansicht von einer Unterseite,
3 den Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeuges aus 1 und 2 in einer schematischen Ansicht von einer Vorderseite,
4 eine Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeuges gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht,
5 den Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeuges aus 4 in einer schematischen Ansicht von einer Unterseite, und
6 eine Ladeeinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 bis 3 zeigen jeweils einen Ladestecker 1 zum Laden eines Elektrofahrzeugs gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht. 4 und 5 zeigen einen Ladestecker zum Laden eines Elektrofahrzeuges nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht.
Der Ladestecker 1 ist geeignet zum Laden eines Elektrofahrzeugs und weist ein elektrisch isolierendes Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 ist beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt und umfasst einen zu überwachenden Bereich 3 und einen elektrischen Leiter 4. Der elektrische Leiter 4 ist an dem Gehäuse 3 derart vorgesehen, dass sich bei einer Verformung des Gehäuses 3 ein elektrischer Widerstand des Leiters 4 ändert. Die Änderung ist mittels einer Messvorrichtung 5 detektierbar (schematisch gezeigt). Der elektrische Leiter 4 ist vollständig in das Gehäuse 2 eingebettet, liegt also nicht an der Oberfläche. Die Darstellung des Ladesteckers 1 in den 1 bis 3 zeigt demnach den Verlauf des Leiters 4 unterhalb einer Oberfläche des Gehäuses 2 des Ladesteckers 1. Der Leiter 4 verläuft derart, dass er in den zu überwachenden Bereichen 3 zueinander parallele Abschnitte 6 aufweist.
Der Ladestecker weist in beiden Ausführungsbeispielen einen Griff 7 auf. Der zu überwachende Bereich 3 umfasst den Griff 7 und andere Teile des Gehäuses 2, so dass das Gehäuse 2 im Wesentlichen vollständig überwacht werden kann. Im zu überwachenden Bereich 3 des Griffs 7 verläuft der Leiter 4 helixförmig um den Griff 7 herum. In der der Steckkontakte des Ladesteckers 1 verläuft der Leiter stattdessen mäanderförmig. Das Gehäuse 2 weist eine Mehrzahl an Verriegelungseinrichtungen 8 auf, die als Löcher ausgestaltet sind und der Leiter 4 durchläuft den Bereich 3 um die Verriegelungseinrichtungen 8. Im zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt in den 4 und 5 weist der Leiter 4 Dehnungsmessstreifen 9 auf.
6 zeigt eine Ladeeinrichtung 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht. Die Ladeeinrichtung 10 weist einen erfindungsgemäßen Ladestecker 1 auf. Zusätzlich weist die Ladeeinrichtung 10 ein Ladekabel auf, über das der Ladestecker 1 mit der Ladeeinrichtung 1 verbunden ist, und eine Messvorrichtung 5. Die Messvorrichtung 5 ist dazu eingerichtet, die Änderung des Widerstands zu detektieren. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Messvorrichtung 5 als Wheatstone-Brücke ausgestaltet und über das Ladekabel 11 mit dem elektrischen Leiter 4 verbunden. Dabei läuft die Verbindung neben den Leitern 4 zum Laden der Elektrofahrzeuge durch das Ladekabel 11, die mit üblicher Ladeelektronik 12 verbunden ist.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eigenständig oder in Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, dass für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten Kategorie beschrieben wurde, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbeispiel einer anderen Kategorie eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Ladestecker
2: elektrisch isolierendes Gehäuse
3: zu überwachender Bereich
4: elektrischer Leiter
5: Messvorrichtung
6: zueinander parallele Abschnitte
7: Griff
8: Verriegelungseinrichtung
9: Dehnungsmessstreifen
10: Ladeeinrichtung
11: Ladekabel
12: Ladeelektronik

Claims

Ladestecker (1) zum Laden eines Elektrofahrzeugs, aufweisend ein elektrisch isolierendes Gehäuse (2) umfassend wenigstens einen zu überwachenden Bereich (3) und wenigstens einen elektrischen Leiter (4), wobei der elektrische Leiter (4) an dem Gehäuse (2) zum Überwachen einer mechanischen Unversehrtheit und/oder Dehnung des Bereichs (3) derart vorgesehen ist, dass sich bei einer Verformung des Gehäuses (2) ein elektrischer Widerstand des Leiters (4) ändert, welche Änderung mittels einer Messvorrichtung (5) detektierbar ist.
Ladestecker (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der elektrische Leiter (4) derart vorgesehen ist, dass sich der Widerstand nur bei einer irreversiblen Verformung ändert und/oder sich der Widerstand bei einer reversiblen Verformung reversibel ändert.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Leiter (4) wenigstens teilweise oder vollständig in das Gehäuse (2) eingebettet und/oder in diesem integriert ist.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Leiter (4) wenigstens teilweise auf eine innere Oberfläche des Gehäuses (2) aufgebracht ist.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektrische Leiter (4) den zu überwachenden Bereich (3) wenigstens teilweise mäanderförmig, helixförmig und/oder spiralförmig durchläuft.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektrische Leiter (4) in dem zu überwachenden Bereich (3) zueinander parallele Abschnitte (6) aufweist.
Ladestecker (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die einzelnen Abschnitte (6) ≥ 0,1 mm bis ≤ 20 mm, vorzugsweise ≥ 1 mm bis ≤ 10 mm, parallel zueinander beabstandet sind.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) einen Griff (7), insbesondere einen Henkel, aufweist, und der elektrische Leiter (4) den Griff (7) durchläuft.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) eine Verriegelungseinrichtung (8) aufweist, insbesondere ein Loch zum Einrasten eines Verriegelungsstiftes, und der Leiter (4) den Bereich (3) um die Verriegelungseinrichtung (8) durchläuft.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) eine Mehrzahl von Gehäuseteilen aufweist, zwischen den Gehäuseteilen elektrische Kontakte ausgebildet sind und der Leiter (4) in verschiedenen Gehäuseteilen über die elektrischen Kontakte elektrisch verbunden ist.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) eine Vielzahl zu überwachender Bereiche (3) aufweist und der elektrische Leiter (4) wenigstens zwei zu überwachende Bereiche (3) durchläuft.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) eine Vielzahl zu überwachender Bereiche (3) aufweist, ein erster elektrischen Leiter (4) einen ersten zu überwachender Bereich (3) und ein zweiter elektrischer Leiter (4) einen zweiten zu überwachender Bereich (3) durchläuft.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zu überwachende Bereich (3) das Gehäuse (2) im Wesentlichen vollständig abdeckt.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektrische Leiter (4) einen Draht aufweist, vorzugsweise ein Draht mit einem Durchmesser in einem Bereich von ≥ 1 µm bis ≤ 1000 µm, bevorzugt von ≥ 2 µm bis ≤ 800 µm, besonders bevorzugt von ≥ 3 µm bis ≤ 500 µm.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektrische Leiter (4) einen Dehnungsmessstreifen (9) aufweist, vorzugsweise ein Foliendeh nu ngsmessstreifen.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektrische Leiter (4) eine elektrisch leitenden Legierung aufweist, vorzugsweise daraus besteht, und die elektrisch leitende Legierung eine relative Änderung des elektrischen Widerstands bezogen auf den elektrischen Widerstand bei 20 °C aufweist von ≤ 0,001 K^-1, bevorzugt von ≤ 0,0001 K^-1.
Ladestecker (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die elektrisch leitende Legierung eine Kupferlegierung ist, bevorzugt eine Legierung aus Kupfer, Nickel und Mangan.
Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Ladestecker (1) die Messvorrichtung (5) eingerichtet die Änderung des Widerstands zu detektieren umfasst.
Ladestecker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ladestecker (1) ein Ladestecker (1) nach IEC 62196, CHAdeMO, oder SAE J1772 ist.
Ladeeinrichtung (10) umfassend einen Ladestecker (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, ein Ladekabel (11), welches den Ladestecker (1) mit der Ladeeinrichtung (10) verbindet, und die Messvorrichtung (5) eingerichtet die Änderung des Widerstands zu detektieren.
Ladeeinrichtung (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Messvorrichtung (5) als Wheatstone-Brücke ausgeführt ist.
Ladeeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ladeeinrichtung (10) eine Überwachungseinheit umfasst, die Messvorrichtung (5) mit der Überwachungseinheit verbunden ist und die Überwachungseinheit dazu eingerichtet ist, Messungen der Messvorrichtung (5) zu verarbeiten, insbesondere aufzuzeichnen, zu interpretieren und/oder zu berichten.
Ladeeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (5) und/oder die Überwachungseinheit in die Ladeeinrichtung (10) integriert ist und über das Ladekabel (11) elektrisch leitend mit dem elektrischen Leiter (4) verbunden ist.
Ladeeinrichtung (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Überwachungseinheit dazu eingerichtet ist, auf Basis der Messungen der Messvorrichtung (5) Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten, insbesondere eine Verwendung des Ladesteckers (1) zu Verhindern und/oder eine Überprüfung des Ladesteckers (1) anzufordern.
Ladeeinrichtung (10) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei die Überwachungseinheit dazu eingerichtet ist, auf Basis der Messungen der Messvorrichtung (5) Prognosen über eine Ermüdung des elektrisch isolierenden Gehäuses (2) zu machen.