WO2014005623A1 - Verfahren zum entriegeln eines steckers - Google Patents

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voltage
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Thomas Bichler
Erwin Braukmann
Friedrich Fischer
Georg Koch
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for unlocking a plug
  • Plug in a charging device for charging a traction battery of an electrically driven vehicle and such a charging device includes a traction battery (accumulator) which provides electrical energy for the Fortbewe ⁇ supply of the vehicle. Unloaded Fahrbatte ⁇ rien must be recharged if necessary by means of a charging device.
  • a stationarily installed charging device can be used, for example at a power station.
  • the charge device may be connected by means of a charging cable elekt ⁇ driven together.
  • a plug of the charging cable in the associated electrical connection device (eg in a socket) of the charging device is mechanically locked during charging, to prevent unintentional or unauthorized disconnection of the electrical connection.
  • the invention has for its object to provide a method and a charging device in which safely and reliably the charging cable can be disconnected from the charger. This object is achieved by a method and a charging device according to the independent claims. Advantageous embodiments of the method and the La ⁇ de noise are specified in the dependent claims.
  • a method for unlocking a plug in a charging device for charging a Traction battery of an electrically driven vehicle wherein the method is a plug of a charging cable in an electrical connecting device, in particular a
  • the charging device is mechanically locked (to prevent disconnection of the plug from the connection device), the charging device is monitored for the occurrence of interference, and when a fault occurs, the plug is unlocked to disconnect the plug from the connection device enable.
  • a charging process can be started, ie the process can take place in connection with a charging process.
  • the plug can no longer be removed from the connecting device of the charging device.
  • the charging cable should (usually belonging to the vehicle) to be left behind at the Ladeein ⁇ direction. If the charging cable is firmly mounted on the vehicle, even the entire vehicle could not be disconnected from the charging device and could not move away from the charging device.
  • the specified method ensures that even in the case of a technical fault (which may originate from or caused by the charging device or the vehicle, for example), the plug is unlocked and thus the charging cable of the Charging device can be disconnected.
  • the method may be configured such that energy required for unlocking the plug when the fault occurs is provided by an energy store. Thus it is ensured ⁇ that the plug can also be unlocked when used in normal operation for entrie ⁇ rules of plug energy source is no longer available due to the fault (eg. As a power failure).
  • the method can be configured in such a way that energy is stored in the energy store during trouble-free operation of the charging device. This ensures that in the trouble-free operation (normal operation) of the charging ⁇ device of the energy storage is charged with energy, so that when a fault occurs in the energy storage is always stored energy for unlocking the plug.
  • the method can be such that an electrical voltage occurring at the charging device is monitored, and an occurrence of the fault is detected when the electrical voltage leaves its normal range.
  • the method can proceed so that a passing up at the charging facility electrical voltage is monitored, and a ⁇ th occurring defects of the fault is detected if the voltage falls below a minimum value. By monitoring the electrical voltage can be detected, for example, whether a power failure exists or whether a unit of the charging device is defective. If a fault is detected, then the plug is unlocked.
  • the method may also be such that at least two electrical voltages occurring at the charging device are monitored, and an occurrence of the fault is detected when at least one of the voltages leaves its normal range.
  • the method can proceed in such a way that at least two occurring at the charging device electrical voltages are monitored, and an occurrence of the fault is detected when at least one of the voltages drops below its minimum value.
  • two or more electrical voltages are monitored. As soon as one of the monitored voltages leaves its normal range, an occurrence of the fault is detected and the plug is unlocked.
  • the invention also provides a charging device for charging a traction battery of an electrically driven vehicle, having an electrical connection device for electrical connection to a plug of a charging cable, wherein the plug in the connecting device is mechanically lockable and unlockable, and an emergency release device, which in the event of a malfunction Plug unlocked.
  • the plug vorteilhafterwei ⁇ se, the plug, upon occurrence of a fault (in particular in case of fault of the charging device) by means of Notentriege- averaging device unlocked.
  • the charging device may be configured such that the electrical connection device is a socket.
  • the charging device can be realized so that the Notent ⁇ locking device has an energy storage, which provides the energy required for unlocking.
  • the charging device can be configured such that the energy store is an electrical energy store, in particular a capacitor or a battery.
  • the charging device can be set up so that the emergency unlocking device is one in the charging device monitored occurring electrical voltage and detects an occurrence of the fault when the electrical voltage leaves its normal range, in particular when the electrical voltage ⁇ voltage drops below a minimum value.
  • the charging device can also be designed such that the emergency unlocking device monitors at least two electrical voltages occurring at the charging device and detects an occurrence of the fault if at least one of the voltages leaves its normal range, in particular if at least one of the voltages drops below its minimum value.
  • the charging device can have a (mechanical or electrical) actuating element, upon actuation of which the plug is unlocked.
  • actuating element By means of such an actuating element, alternatively or additionally, the plug can be unlocked manually.
  • the charging device can be designed so that the actuating element behind a cover, in particular hin ⁇ ter a door or a (transparent) disc, is arranged to prevent inadvertent actuation of the Betuschistsele ⁇ ment.
  • the mentioned variants of the charging device have the same advantages as stated above in connection with the method.
  • Figure 1 is a schematic representation of awhosbei ⁇ game of a charging device and an electrically driven vehicle, in
  • FIG. 2 shows an embodiment of an emergency release device
  • FIG 3 is a perspective view of an example of an execution ⁇ charging means
  • Figure 4 a part of this charger in a sectional view
  • Figure 5 is a schematic representation of awhosbei ⁇ game of an actuating element
  • Figure 6 shows a schematic representation of a further example of a guide from ⁇ actuator.
  • the stationary (fixedly installed) Ladeein ⁇ direction 1 has an electrical connection device 5, which is ausgestaltet ⁇ staltet in the embodiment as a socket 5.
  • This electrical connection device 5 has electrical contacts 7, which cooperate with elekt ⁇ cal contacts 9 of a plug 12.
  • the plug 12 is part of a charging cable 15, which electrically
  • drivable vehicle 3 electrically connects to the charging device 1.
  • three charging device-side electrical contacts 7 and three plug-side electrical contacts 9 are illustrated. In other exporting ⁇ approximately examples, the electrical connecting device and the connectors can of course also have a different number of electrical contacts.
  • the plug 12 can be mechanically locked in the electrical connection device 5.
  • a Verrie ⁇ gelungselement 20 of the charging device 1 engages in a recess 22nd of the plug 12 and locks the plug 12 in the connecting device 5.
  • a separation of the plug 12 from the electrical connection device 5, in particular a pulling out of the plug 12 from a designed as a socket 5 connecting device prevented.
  • the locking element 20 is configured in the embodiment as a locking bolt. This locking element 20 is actuated by an actuator 25, in particular by an electric motor 25, by means of a transmission.
  • the Ver ⁇ lock-out element 20 remains in de-energized state of the share tuators 25 in its respective position.
  • Figure 1 the locked state of the connector 12 is shown, that the locking element 20 engages in the recess 22 and prevents the separation of the plug from the Ladeeinrich ⁇ processing.
  • the actuator 25 is actuated by a locking and unlocking device 28. In trouble-free operation
  • FIG. 2 shows an embodiment of the emergency release ⁇ device 30 is shown.
  • the emergency unlocking device 30 has a voltage monitoring unit 201.
  • a first input 203 of the voltage monitoring unit 201 is supplied with a first voltage U L
  • a second input 205 is supplied with a second voltage U 2
  • a third input U 207 is supplied with a third voltage U 3.
  • the three voltages Ul, U2 and U3 are to be monitored voltages of the charging device 1, for example to be monitored versor ⁇ supply voltages of this charging device 1.
  • Threshold value switch 210 is determined whether the first clamping ⁇ voltage Ul is within its normal range or whether the ers ⁇ te voltage Ul is located outside their normal range. In the exemplary embodiment, it is determined by means of the threshold switch 210 whether the first voltage U L has dropped below a minimum value (which corresponds to a threshold value of the threshold switch). If the first voltage Ul is above its minimum value, then the output of the smoldering ⁇ lenwertschalters is output logical signal "1" 210 to ⁇ Otherwise the logic signal "0".
  • the normal range of the voltage Ul for example, the voltage range may be greater than 3V.
  • the threshold value of the threshold switch 210 is therefore 3V.
  • the threshold switch 210 switches its output from the logic signal "1" to the logic signal "0".
  • the voltage U1 can optionally additionally be monitored as to whether the voltage U1 exceeds a maximum value.
  • the threshold value of this further threshold lenwertschalters then corresponds to the maximum value of the clamping voltage ⁇ , eg the voltage value 7V. Then it can be recognized for the voltage Ul both when the voltage Ul drops below a minimum value, and when the voltage Ul exceeds a maximum value.
  • the voltages U2 and U3 are monitored by means of associated threshold switches 212 and 214, whether they are in their respective normal range or not. Only when all three voltages U1, U2 and U3 are in their respective normal range is an AND gate 213 (which performs a logical AND operation) connected downstream of the threshold switches outputs a logic signal "1" at the output 215 of the voltage monitoring unit 201 This signal is turned on in a switching unit 220 disposed relay 222.
  • Switching contacts 225 of this relay 222 then switch over and electrically connect the actuator 25 to the locking and unlocking device 28.
  • this relay 222 switches over and electrically connect the actuator 25 to the locking and unlocking device 28.
  • the actuator 25 is thus controlled by the locking and unlocking device 28.
  • the energy store 230 is designed as an electrical energy store, more precisely as an electrical capacitor.
  • the energy storage but (a buffer battery, for example) may be madestal ⁇ tet or as a mechanical energy storage (for. Example, as a spring element that stores mechanical energy for Ent ⁇ bars of the plug in case of failure, for example, as an electric battery or wherein the stored mechanical energy in this set is a ⁇ in case of failure to actuate the actuator 25 as a mass member / weight). So z. B.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a charging device 300 in a three-dimensional representation.
  • a cover 306 is shown in addition to the electrical connecting device 5. Behind the cover 306, the z. B. as a sliding door or as a wreckable disc (sim ⁇ lich as a fire alarm) can be configured, there is an actuating element with which the Ladeeinrich ⁇ device 300 can be manually caused to unlock the plug.
  • the charging device 300 has an operating unit 308.
  • FIG. 4 schematically shows a sectional view of a part of the charging device 300 of FIG. 3 along the section IV-IV.
  • On the housing wall 302 is as
  • Socket 5 designed electrical connection device 5 is arranged.
  • a locking and unlocking device 403 is arranged, which locks or unlocks the plug in the connecting device 5.
  • a mechanically actuated locking and unlocking lever 405 is further arranged, which is connected via a Bowden cable 407 with an actuating element 409.
  • the Disstal- than 409 Handentriegelungshebel preparing mechanical actuator 409 is arranged behind a cover From ⁇ 412, being configured in the embodiment of Fi gur ⁇ this cover 4 as a sliding door 412th
  • the plug 12 in the electrical connection device 5 can be mechanically unlocked.
  • this emergency release eg
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a Genosu ⁇ sewand 302 of the charging device 300 is illustrated, wherein the actuating element is arranged as a sliding door 509 behind a 603 exclusively-designed cover.
  • the actuating element is arranged as a sliding door 509 behind a 603 exclusively-designed cover.
  • a user of the charging facility for. Example, by dissolving a arranged on the sliding door 603 seal
  • the sliding door 603 upward and presses the rear of the sliding door 603 arranged actuating element 509.
  • the plug 12 in the connecting device 5 is electrically unlocked.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entriegeln eines Steckers (12) bei einer Ladeeinrichtung (1) zum Laden einer Fahrbatterie (18) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (3). Bei diesem Verfahren wird ein Stecker (12) eines Ladekabels (15) in einer elektrischen Verbindungsvorrichtung (5), insbesondere einer Steckdose (5), der Ladeeinrichtung (1) mechanisch verriegelt. Die Ladeeinrichtung (1) wird auf das Auftreten von Störungen hin überwacht und bei Auftreten einer Störung wird der Stecker (12) entriegelt, um ein Trennen des Steckers (12) von der Verbindungsvorrichtung (5) zu ermöglichen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Entriegeln eines Steckers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entriegeln eines
Steckers bei einer Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs sowie eine derartige Ladeeinrichtung. Ein elektrisch antreibbares Fahrzeug weist eine Fahrbatterie (Akkumulator) auf, die elektrische Energie für die Fortbewe¬ gung des Fahrzeugs zur Verfügung stellt. Entladene Fahrbatte¬ rien müssen bei Bedarf mittels einer Ladeeinrichtung wieder aufgeladen werden. Dazu kann eine ortsfest installierte Lade- einrichtung eingesetzt werden, zum Beispiel an einer Strom- Tankstelle. Zum Laden können das elektrisch antreibbare Fahrzeug und die Ladeeinrichtung mittels eines Ladekabels elekt¬ risch miteinander verbunden werden. Oft wird während des Ladevorgangs ein Stecker des Ladekabels in der zugehörigen elektrischen Verbindungsvorrichtung (z.B. in einer Steckdose) der Ladeeinrichtung mechanisch verriegelt, um ein unbeabsichtigtes oder unberechtigtes Trennen der elektrischen Verbindung zu verhindern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Ladeeinrichtung anzugeben, bei denen sicher und zuverlässig das Ladekabel von der Ladeeinrichtung getrennt werden kann . Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und eine Ladeeinrichtung nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der La¬ deeinrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .
Erfindungsgemäß angegeben wird ein Verfahren zum Entriegeln eines Steckers bei einer Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, wobei bei dem Verfahren ein Stecker eines Ladekabels in einer elektrischen Verbindungsvorrichtung, insbesondere einer
Steckdose, der Ladeeinrichtung mechanisch verriegelt wird (um ein Trennen des Steckers von der Verbindungsvorrichtung zu verhindern) , die Ladeeinrichtung auf das Auftreten von Störungen hin überwacht wird, und bei Auftreten einer Störung der Stecker entriegelt wird, um ein Trennen des Steckers von der Verbindungsvorrichtung zu ermöglichen. Bei diesem Verfah- ren kann optional nach dem Verriegeln des Steckers ein Ladevorgang gestartet werden, d.h. das Verfahren kann im Zusammenhang mit einem Ladevorgang ablaufen. Durch das Entriegeln des Steckers bei Auftreten der Störung wird vorteilhafterwei¬ se sichergestellt, dass auch in solch einem Fall der Stecker des Ladekabels und damit das Ladekabel von der Ladeeinrich¬ tung getrennt werden kann. Damit wird vermieden, dass bei ei¬ ner Störung (beispielsweise bei einem Stromausfall oder bei einer Störung der Ladeeinrichtung) der Stecker nicht mehr von der Verbindungsvorrichtung der Ladeeinrichtung abgezogen wer- den kann. In einem derartigen Fall müsste nämlich das Ladekabel (das üblicherweise zum Fahrzeug gehört) an der Ladeein¬ richtung zurückgelassen werden. Falls das Ladekabel fest am Fahrzeug montiert ist, könnte sogar das gesamte Fahrzeug nicht mehr von der Ladeeinrichtung getrennt werden und könnte nicht von der Ladeeinrichtung wegfahren. Durch das angegebene Verfahren wird jedoch sichergestellt, dass auch bei einer technischen Störung (die z. B. von der Ladeeinrichtung oder von dem Fahrzeug ausgehen kann bzw. von diesen verursacht sein kann) , der Stecker entriegelt wird und damit das Ladeka- bei von der Ladeeinrichtung getrennt werden kann.
Durch dieses Verfahren wird insbesondere vermieden, dass ein Servicetechniker bei einer solchen Störung zu der Ladeeinrichtung kommen muss, die Ladeeinrichtung öffnen muss und den Stecker von Hand entriegelt. Ebenso ist unnötig, dass bei ei¬ nem Stromausfall auf das Ende des Stromausfalls und eine Wie¬ derherstellung der Versorgungsspannungen gewartet werden muss, damit dann der Stecker bei störungsfreiem Betrieb
(Normalbetrieb) entriegelt wird.
Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass bei Auftreten der Störung zum Entriegeln des Steckers benötigte Energie von einem Energiespeicher bereitgestellt wird. Damit wird sicher¬ gestellt, dass der Stecker auch dann entriegelt werden kann, wenn aufgrund der Störung eine im Normalbetrieb zum Entrie¬ geln des Steckers genutzte Energiequelle (z. B. bei einem Stromausfall) nicht mehr zur Verfügung steht.
Das Verfahren kann dabei so ausgestaltet sein, dass bei einem störungsfreien Betrieb der Ladeeinrichtung Energie in dem Energiespeicher gespeichert wird. Damit wird sichergestellt, dass bei dem störungsfreien Betrieb (Normalbetrieb) der Lade¬ einrichtung der Energiespeicher mit Energie aufgeladen wird, so dass bei Auftreten einer Störung in dem Energiespeicher stets Energie zum Entriegeln des Steckers gespeichert ist. Das Verfahren kann so ablaufen, dass eine bei der Ladeeinrichtung auftretende elektrische Spannung überwacht wird, und ein Auftreten der Störung erkannt wird, wenn die elektrische Spannung ihren Normalbereich verlässt. Insbesondere kann das Verfahren so ablaufen, dass eine bei der Ladeeinrichtung auf- tretende elektrische Spannung überwacht wird, und ein Auftre¬ ten der Störung erkannt wird, wenn die elektrische Spannung unter einen Mindestwert absinkt. Durch die Überwachung der elektrischen Spannung kann beispielsweise erkannt werden, ob ein Stromausfall vorliegt oder ob eine Einheit der Ladeein- richtung defekt ist. Wird eine Störung erkannt, dann wird der Stecker entriegelt.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass mindestens zwei bei der Ladeeinrichtung auftretende elektrische Spannungen über- wacht werden, und ein Auftreten der Störung erkannt wird, wenn mindestens eine der Spannungen ihren Normalbereich verlässt. Insbesondere kann das Verfahren so ablaufen, dass min- destens zwei bei der Ladeeinrichtung auftretende elektrische Spannungen überwacht werden, und ein Auftreten der Störung erkannt wird, wenn mindestens eine der Spannungen unter ihren Mindestwert absinkt. Bei dieser Variante des Verfahrens wer- den zwei oder mehr elektrische Spannungen überwacht. Sobald eine der überwachten Spannungen ihren Normalbereich verlässt, wird ein Auftreten der Störung erkannt und der Stecker entriegelt . Erfindungsgemäß angegeben wird weiterhin eine Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, mit einer elektrischen Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden mit einem Stecker eines Ladekabels, wobei der Stecker in der Verbindungsvorrichtung mechanisch verriegelbar und entriegelbar ist, und einer Notentriegelungsvorrichtung, die bei Auftreten einer Störung den Stecker entriegelt. Bei dieser Ladeeinrichtung wird vorteilhafterwei¬ se bei Auftreten einer Störung (insbesondere bei Auftreten einer Störung der Ladeeinrichtung) mittels der Notentriege- lungsvorrichtung der Stecker entriegelt. Dadurch kann auch bei Auftreten einer Störung sicher und zuverlässig der Stecker des Ladekabels (und damit das gesamte Ladekabel) von der Ladeeinrichtung getrennt werden. Die Ladeeinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass die elektrische Verbindungsvorrichtung eine Steckdose ist.
Die Ladeeinrichtung kann so realisiert sein, dass die Notent¬ riegelungsvorrichtung einen Energiespeicher aufweist, der die zum Entriegeln benötigte Energie bereitstellt.
Die Ladeeinrichtung kann dabei so ausgestaltet sein, dass der Energiespeicher ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein Kondensator oder eine Batterie, ist.
Weiterhin kann die Ladeeinrichtung so eingerichtet sein, dass die Notentriegelungsvorrichtung eine bei der Ladeeinrichtung auftretende elektrische Spannung überwacht und ein Auftreten der Störung erkennt, wenn die elektrische Spannung ihren Normalbereich verlässt, insbesondere wenn die elektrische Span¬ nung unter einen Mindestwert absinkt.
Die Ladeeinrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Notentriegelungsvorrichtung mindestens zwei bei der Ladeeinrichtung auftretende elektrische Spannungen überwacht und ein Auftreten der Störung erkennt, wenn mindestens eine der Span- nungen ihren Normalbereich verlässt, insbesondere wenn mindestens eine der Spannungen unter ihren Mindestwert absinkt.
Weiterhin kann die Ladeeinrichtung ein (mechanisches oder elektrisches) Betätigungselement aufweisen, bei dessen Betä- tigung der Stecker entriegelt wird. Mittels eines derartigen Betätigungselements kann alternativ oder zusätzlich der Stecker manuell entriegelt werden.
Dabei kann die Ladeeinrichtung so ausgestaltet sein, dass das Betätigungselement hinter einer Abdeckung, insbesondere hin¬ ter einer Tür oder einer (durchsichtigen) Scheibe, angeordnet ist, um eine unabsichtliche Betätigung des Betätigungsele¬ ments zu verhindern. Die genannten Varianten der Ladeeinrichtung weisen dieselben Vorteile auf, die oben im Zusammenhang mit dem Verfahren angegeben sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen näher erläutert. Dazu ist in
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei¬ spiels einer Ladeeinrichtung und eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, in
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Notentriegelungsvorrichtung, in Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungs¬ beispiels einer Ladeeinrichtung, in Figur 4 ein Teil dieser Ladeeinrichtung in Schnittdarstellung, in
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei¬ spiels eines Betätigungselements und in
Figur 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus¬ führungsbeispiels eines Betätigungselements dargestellt .
In Figur 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Ladeeinrichtung 1 und eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 3 dargestellt. Die stationäre (ortsfest installierte) Ladeein¬ richtung 1 weist eine elektrische Verbindungsvorrichtung 5 auf, die im Ausführungsbeispiel als eine Steckdose 5 ausges¬ taltet ist. Diese elektrische Verbindungsvorrichtung 5 weist elektrische Kontakte 7 auf, welche zusammenwirken mit elekt¬ rischen Kontakten 9 eines Steckers 12. Der Stecker 12 ist Bestandteil eines Ladekabels 15, welches das elektrisch
antreibbare Fahrzeug 3 elektrisch mit der Ladeeinrichtung 1 verbindet. Mittels dieses elektrischen Kabels 15 wird eine Fahrbatterie 18 des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 3 gela¬ den. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind drei ladeein- richtungsseitige elektrische Kontakte 7 und drei steckersei- tige elektrische Kontakte 9 dargestellt. In anderen Ausfüh¬ rungsbeispielen können die elektrische Verbindungsvorrichtung und der Stecker natürlich auch eine andere Anzahl von elektrischen Kontakten aufweisen.
Der Stecker 12 kann in der elektrischen Verbindungsvorrichtung 5 mechanisch verriegelt werden. Dazu greift ein Verrie¬ gelungselement 20 der Ladeeinrichtung 1 in eine Ausnehmung 22 des Steckers 12 ein und verriegelt den Stecker 12 in der Verbindungsvorrichtung 5. Damit ist im verriegelten Zustand ein Trennen des Steckers 12 von der elektrischen Verbindungsvorrichtung 5, insbesondere ein Herausziehen des Steckers 12 aus einer als Buchse 5 ausgestalteten Verbindungsvorrichtung, verhindert .
Das Verriegelungselement 20 ist im Ausführungsbeispiel als ein Verriegelungsbolzen ausgestaltet. Dieses Verriegelungs- element 20 wird von einem Aktuator 25, insbesondere von einem Elektromotor 25, mittels eines Getriebes betätigt. Das Ver¬ riegelungselement 20 verbleibt bei stromlosem Zustand des Ak- tuators 25 in seiner jeweiligen Position. In der Figur 1 ist der verriegelte Zustand des Steckers 12 dargestellt, d. h. das Verriegelungselement 20 greift in die Ausnehmung 22 ein und verhindert das Trennen des Steckers von der Ladeeinrich¬ tung .
Der Aktuator 25 wird von einer Verriegelungs- und Entriege- lungsvorrichtung 28 angesteuert. Bei störungsfreiem Betrieb
(Normalbetrieb) der Ladeeinrichtung 1 steuert diese Verriege¬ lungs- und Entriegelungsvorrichtung 28 den Aktuator 25 so an, dass der Stecker 12 zu jeweils vorgegebenen Zeitpunkten verriegelt und entriegelt wird. Wenn bei verriegeltem Stecker eine Störung der Ladeeinrichtung 1 auftritt, beispielsweise eine Störung bei der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 28 oder ein Stromausfall, dann kann die Verriegelungs¬ und Entriegelungsvorrichtung 28 den verriegelten Stecker 12 nicht mehr entriegeln, so dass der Stecker nicht mehr von der Ladeeinrichtung 1 getrennt werden kann. Um dies zu vermeiden, ist der Aktuator 25 zusätzlich mit einer Notentriegelungsvorrichtung 30 elektrisch verbunden. Diese Notentriegelungsvorrichtung 30 sorgt dafür, dass auch bei Auftreten einer Störung der Ladeeinrichtung der Stecker sicher und zuverlässig entriegelt werden kann. In Figur 1 sind von der Ladeeinrichtung 1 lediglich die elektrische Verbindungsvorrichtung 5, die Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 28 sowie die Notentriegelungsvorrichtung 30 dargestellt. Weitere Elemente, wie beispielsweise eine Steuerung der Ladeeinrichtung, Schutzeinrichtungen,
Messeinrichtungen sowie leistungselektronische Bauelemente, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur 1 nicht dargestellt . In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Notentriegelungs¬ vorrichtung 30 dargestellt. Die Notentriegelungsvorrichtung 30 weist eine Spannungsüberwachungseinheit 201 auf. Einem ersten Eingang 203 der Spannungsüberwachungseinheit 201 wird eine erste Spannung Ul zugeführt, einem zweiten Eingang 205 wird eine zweite Spannung U2 zugeführt und einem dritten Ein¬ gang 207 wird eine dritte Spannung U3 zugeführt. Die drei Spannungen Ul, U2 und U3 sind zu überwachende Spannungen der Ladeeinrichtung 1, beispielsweise zu überwachende Versor¬ gungsspannungen dieser Ladeeinrichtung 1. Mittels eines
Schwellenwertschalters 210 wird ermittelt, ob die erste Span¬ nung Ul innerhalb ihres Normalbereichs liegt oder ob die ers¬ te Spannung Ul außerhalb ihres Normalbereichs liegt. Im Aus¬ führungsbeispiel wird mittels des Schwellenwertschalters 210 ermittelt, ob die erste Spannung Ul unter einen Mindestwert (der einem Schwellenwert des Schwellenwertschalters ent¬ spricht) abgesunken ist. Wenn die erste Spannung Ul oberhalb ihres Mindestwertes liegt, dann wird am Ausgang des Schwel¬ lenwertschalters 210 das logische Signal „1" ausgegeben, an¬ dernfalls das logische Signal „0".
Der Normalbereich der Spannung Ul kann beispielsweise der Spannungsbereich größer als 3V sein. Der Schwellenwert des Schwellenwertschalters 210 liegt also bei 3V. Sobald die Spannung Ul kleiner wird als der Schwellenwert (3V) , schaltet der Schwellenwertschalter 210 seinen Ausgang von dem logischen Signal „1" auf das logische Signal „0" um. Mittels eines weiteren Schwellenwertschalters (in der Figur 2 nicht dargestellt) kann optional zusätzlich die Spannung Ul daraufhin überwacht werden, ob die Spannung Ul einen Maximalwert überschreitet. Der Schwellenwert dieses weiteren Schwel- lenwertschalters entspricht dann dem Maximalwert der Span¬ nung, also z.B. dem Spannungswert 7V. Dann kann für die Spannung Ul sowohl erkannt werden, wenn die Spannung Ul unter einen Mindestwert absinkt, als auch, wenn die Spannung Ul einen Maximalwert überschreitet.
In gleicher Weise wie oben im Zusammenhang mit dem Schwellenwertschalter 210 beschrieben, werden auch die Spannungen U2 und U3 mittels zugehöriger Schwellenwertschalter 212 und 214 daraufhin überwacht, ob sie in ihrem jeweiligen Normalbereich liegen oder nicht. Nur wenn alle drei Spannungen Ul, U2 und U3 in ihrem jeweiligen Normalbereich liegen, wird durch ein den Schwellenwertschaltern nachgeschaltetes UND-Glied 213 (welches eine logische UND-Verknüpfung durchführt) am Ausgang 215 der Spannungsüberwachungseinheit 201 ein logisches Signal „1" ausgegeben. Mittels dieses Signals wird ein in einer Schalteinheit 220 angeordnetes Relais 222 eingeschaltet.
Schaltkontakte 225 dieses Relais 222 schalten daraufhin um und verbinden den Aktuator 25 elektrisch mit der Verriege- lungs- und Entriegelungsvorrichtung 28. In diesem Fall
(Normalbetrieb der Ladeeinrichtung 1) wird der Aktuator 25 also von der Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 28 angesteuert .
Sobald jedoch eine Störung auftritt und eine der Spannungen Ul, U2 oder U3 ihren Normalbereich verlässt, dann wird dies vom zugehörigen Schwellenwertschalter erkannt und am Ausgang der Spannungsüberwachungseinheit 201 ein logisches Signal „0" ausgegeben. Daraufhin schaltet das Relais 222 ab und die Schaltkontakte 225 schalten um in die in der Figur 2 darge- stellte Schaltstellung. Dadurch wird der Aktuator 25 elektrisch mit einem Energiespeicher 230 verbunden, der in einer Speichereinheit 232 der Notentriegelungsvorrichtung 30 ange- ordnet ist. Die in diesem Energiespeicher 230 gespeicherte elektrische Energie wird dazu verwendet, den Aktuator so an¬ zusteuern, dass dieser das Verriegelungselement 20 (vgl. Fi¬ gur 1) in die entriegelte Stellung bewegt und somit den Ste- cker 12 in der elektrischen Verbindungsvorrichtung 5 entriegelt. Dadurch wird bei Auftreten einer Störung der Spannungen Ul, U2 oder U3 der Stecker 12 automatisch entriegelt. Daraufhin kann das Ladekabel von der Ladeeinrichtung 1 getrennt werden .
Im Normalbetrieb der Ladeeinrichtung 1 wird der Energiespei¬ cher 230 mit Energie aufgeladen. Im Ausführungsbeispiel ge¬ schieht dies mittels der Spannung Ul und ist mittels einer Diode 235 symbolisch dargestellt. Durch diese Diode 235 fließt elektrische Energie von der Spannungsquelle, welche die Spannung Ul bereitstellt, über die Diode 235 zu dem Ener¬ giespeicher 230 und lädt diesen elektrisch auf.
Im Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher 230 als ein elektrischer Energiespeicher ausgestaltet, genauer gesagt als ein elektrischer Kondensator. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Energiespeicher aber beispielsweise auch als eine elektrische Batterie (z.B. eine Pufferbatterie) ausgestal¬ tet sein oder als ein mechanischer Energiespeicher (z. B. als ein Federelement, das mechanische Energie speichert zum Ent¬ riegeln des Steckers bei einer Störung, oder als ein Masseelement/Gewicht, wobei die in diesen gespeicherte mechanische Energie im Störungsfall zur Betätigung des Aktuators 25 ein¬ gesetzt wird) . So kann z. B. die Verriegelung des Steckers mit Hilfe eines Elektromagneten entgegen der Kraft eines Fe¬ derelements erfolgen, dabei mechanische Energie in dem Feder¬ element gespeichert werden, und bei Auftreten einer Störung (z.B. bei Ausfall der Versorgungsspannung der Ladeeinrichtung) mittels der gespeicherten mechanischen Energie der Ste- cker entriegelt werden. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lade¬ einrichtung 300 in einer dreidimensionalen Darstellung dargestellt. An einer Gehäusewand 302 dieser Ladeeinrichtung 300 ist neben der elektrischen Verbindungsvorrichtung 5 eine Ab- deckung 306 dargestellt. Hinter der Abdeckung 306, die z. B. als eine Schiebetür oder als eine einschlagbare Scheibe (ähn¬ lich wie bei einem Feuermelder) ausgestaltet sein kann, befindet sich ein Betätigungselement, mit dem die Ladeeinrich¬ tung 300 manuell veranlasst werden kann, den Stecker zu ent- riegeln. Weiterhin weist die Ladeeinrichtung 300 eine Bedieneinheit 308 auf.
In Figur 4 ist schematisch eine Schnittdarstellung eines Teils der Ladeeinrichtung 300 der Figur 3 entlang des Schnit- tes IV-IV dargestellt. An der Gehäusewand 302 ist die als
Steckdose 5 ausgestaltete elektrische Verbindungsvorrichtung 5 angeordnet. An dieser Verbindungsvorrichtung 5 ist eine Verriegelungs- und Entriegelungsvorrichtung 403 angeordnet, welche den Stecker in der Verbindungsvorrichtung 5 verriegelt bzw. entriegelt. An dieser Verriegelungs- und Entriegelungs¬ vorrichtung 403 ist weiterhin ein mechanisch betätigbarer Verriegelungs- und Entriegelungshebel 405 angeordnet, der über einen Bowdenzug 407 mit einem Betätigungselement 409 verbunden ist. Das als Handentriegelungshebel 409 ausgestal- tete mechanische Betätigungselement 409 ist hinter einer Ab¬ deckung 412 angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel der Fi¬ gur 4 diese Abdeckung als eine Schiebetür 412 ausgestaltet ist. Mittels des Betätigungselements 409 kann der Stecker 12 in der elektrischen Verbindungsvorrichtung 5 mechanisch ent- riegelt werden. Bei dieser Notentriegelung wird (z. B. nach
Lösen einer an der Schiebetür angeordneten Plombe) die Schiebetür 412 nach oben geschoben, wodurch das dahinter liegende Betätigungselement 409 zugänglich wird. Durch Betätigen (z. B. Drehen) des Betätigungselements wird mittels des Bowden- zugs 407 und des Verriegelungs- und Entriegelungshebels 405 der Stecker 12 in der Verbindungsvorrichtung 5 entriegelt. In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Betäti¬ gungselements 509 dargestellt, welches alternativ an der Ge¬ häusewand 302 angeordnet sein kann. Dieses elektrische Betä¬ tigungselement 509 ist als ein elektrischer Drucktaster (Not- falltaster) 509 ausgestaltet. Das Betätigungselement 509 ist hinter einer Scheibe 514 angeordnet. Bei einer Störung kann ein Nutzer der Ladeeinrichtung die Scheibe 514 einschlagen und das Betätigungselement 509 betätigen. Daraufhin wird der Stecker 12 in der Verbindungsvorrichtung 5 elektrisch entrie- gelt.
In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gehäu¬ sewand 302 der Ladeeinrichtung 300 dargestellt, bei dem das Betätigungselement 509 hinter einer als Schiebetür 603 aus- gestalteten Abdeckung angeordnet ist. Bei diesem Ausführungs¬ beispiel schiebt bei einer Störung ein Nutzer der Ladeeinrichtung (z. B. nach Lösen einer an der Schiebetür 603 angeordneten Plombe) die Schiebetür 603 nach oben und betätigt das hinter der Schiebetür 603 angeordnete Betätigungselement 509. Daraufhin wird der Stecker 12 in der Verbindungsvorrichtung 5 elektrisch entriegelt.
Es wurde ein Verfahren und eine Ladeeinrichtung beschrieben, bei denen bei Auftreten einer Störung ein Ladekabelstecker in einer Steckdose der Ladeeinrichtung entriegelt wird und somit ein Trennen des Ladekabels von der Ladeeinrichtung ermöglicht wird. Dadurch kann auch bei Auftreten einer Störung das Ladekabel von der Ladeeinrichtung entfernt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Entriegeln eines Steckers (12) bei einer Ladeeinrichtung (1) zum Laden einer Fahrbatterie (18) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (3) , wobei bei dem Verfahren
- ein Stecker (12) eines Ladekabels (15) in einer elektrischen Verbindungsvorrichtung (5) , insbesondere einer Steckdose, der Ladeeinrichtung (1) mechanisch verriegelt wird, - die Ladeeinrichtung (1) auf das Auftreten von Störungen hin überwacht wird, und
- bei Auftreten einer Störung der Stecker (12) entriegelt wird, um ein Trennen des Steckers (12) von der Verbindungs¬ vorrichtung (5) zu ermöglichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- zum Entriegeln des Steckers (12) benötigte Energie von ei¬ nem Energiespeicher (230) bereitgestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- bei einem störungsfreien Betrieb der Ladeeinrichtung (1) Energie in dem Energiespeicher (230) gespeichert (235) wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- eine bei der Ladeeinrichtung auftretende elektrische Span¬ nung (Ul) überwacht wird, und
- ein Auftreten der Störung erkannt wird, wenn die elektrische Spannung (Ul) ihren Normalbereich verlässt, insbesondere wenn die elektrische Spannung (Ul) unter einen Mindestwert absinkt .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - mindestens zwei bei der Ladeeinrichtung auftretende elekt¬ rische Spannungen (U1,U2,U3) überwacht werden, und
- ein Auftreten der Störung erkannt wird, wenn mindestens eine der Spannungen (Ul) ihren Normalbereich verlässt, insbe- sondere wenn mindestens eine der Spannungen (Ul) unter ihren Mindestwert absinkt.
6. Ladeeinrichtung (1) zum Laden einer Fahrbatterie (18) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (3) , mit
- einer elektrischen Verbindungsvorrichtung (5) zum elektrischen Verbinden mit einem Stecker (12) eines Ladekabels (15), wobei der Stecker (12) in der Verbindungsvorrichtung (5) mechanisch verriegelbar und entriegelbar ist und
- einer Notentriegelungsvorrichtung (28), die bei Auftreten einer Störung den Stecker (12) entriegelt.
7. Ladeeinrichtung nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die elektrische Verbindungsvorrichtung eine Steckdose (5) ist.
8. Ladeeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Notentriegelungsvorrichtung (30) einen Energiespeicher (230) aufweist, der zum Entriegeln benötigte Energie bereit¬ stellt .
9. Ladeeinrichtung nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- der Energiespeicher ein elektrischer Energiespeicher (230), insbesondere ein Kondensator oder eine Batterie, ist.
10. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Notentriegelungsvorrichtung (30) eine bei der Ladeeinrichtung auftretende elektrische Spannung (Ul) überwacht und ein Auftreten der Störung erkennt, wenn die elektrische Span- nung (Ul) ihren Normalbereich verlässt, insbesondere wenn die elektrische Spannung unter einen Mindestwert absinkt.
11. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Notentriegelungsvorrichtung mindestens zwei bei der Ladeeinrichtung auftretende elektrische Spannungen (U1,U2,U3) überwacht und ein Auftreten der Störung erkennt, wenn mindes¬ tens eine der Spannungen (Ul) ihren Normalbereich verlässt, insbesondere wenn mindestens eine der Spannungen (Ul) unter ihren Mindestwert absinkt.
12. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
- ein Betätigungselement (409,509), bei dessen Betätigung der Stecker (12) entriegelt wird.
13. Ladeeinrichtung nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Betätigungselement (409,509) hinter einer Abdeckung, insbesondere hinter einer Tür (412,603) oder einer Scheibe (514), angeordnet ist.
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