WO2018095651A1 - Verriegelungseinrichtung mit formgedächtnislegierung für eine energiespeichereinrichtung eines kraftwagens und verfahren zum betreiben einer solchen verriegelungseinrichtung - Google Patents

Verriegelungseinrichtung mit formgedächtnislegierung für eine energiespeichereinrichtung eines kraftwagens und verfahren zum betreiben einer solchen verriegelungseinrichtung Download PDF

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locking
locking device
fgl
locking element
plug
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Johannes Dahmer
Martin Peteratzinger
Andre Lajtkep
Simon Schönleber
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a locking device for a
  • Patent claim 1 Furthermore, the invention relates to a method according to
  • Claim 10 for operating such a locking device is a Claim 10 for operating such a locking device.
  • Motor vehicles in particular power cars, include a
  • Energy storage device which, for example, as a tank and / or
  • Traction battery can be trained.
  • the energy storage device from outside the motor vehicle with an energy source, for example, electric power and / or a liquid or gaseous fuel, can be loaded.
  • an energy source for example, electric power and / or a liquid or gaseous fuel
  • a device is usually provided which prevents unauthorized operation of the feed interface.
  • a Verriegelungsaktuator which is for example connected to a centrally controlled locking system of a motor vehicle, wherein a locking pin engages at least partially in a receptacle of a trained example as a fuel filler flap cover of the feed, so that the fuel filler flap is not open when the vehicle is locked, causing the
  • Feed interface is protected against unauthorized operation.
  • a Verriegelungsaktuator is known, which on a
  • Charging plug lock is inserted.
  • the charging plug lock can be connected, for example, with a charging electronics of the motor vehicle, wherein a locking pin at least partially into a receptacle in the
  • Feeding interface which may be embodied for example as a charging socket, arranged charging plug engages, so that the charging plug during a, in particular unobserved charging is fixedly disposed in the charging socket, whereby the charging plug against unauthorized withdrawal from the
  • Verriegelungsaktuatoren a space for an electric motor and a transmission, which are adapted to move the respective locking pin, require.
  • Emergency release provided by means of which the feeder, for example in case of a defect of the Verriegelungsaktuators, in particular manually to unlock.
  • Such emergency release device can have a complex structure and be prone to failure.
  • the electric motor is locked when the lock pin is locked. This means that the electric motor is switched off and the locking pin can remain in a misposition, even if a reason for blocking the
  • Locking pin such as a foreign object, a not fully closed tank flap or incorrectly inserted into the charging socket charging plug is fixed.
  • Locking element is engaged with a latch receptacle, and a
  • Release division in which the locking element with the bolt receptacle is disengaged, is adjustable.
  • Locking position and the release position is adjustable.
  • the energy storage device of a motor vehicle designed in particular as a motor vehicle can comprise a supply interface, through which the energy storage device can be loaded from outside the motor vehicle with at least one energy carrier.
  • the locking device is arranged, which comprises the adjusting device.
  • the adjusting device is set up, due to a wireless and / or
  • Locking element at least partially in the locking element corresponding with the locking receptacle, which on a part of the
  • Feeding interface is arranged so that the feed interface is secured against unauthorized operation.
  • the actuating element which can also be referred to as an actuator or actuator, is made of a shape memory alloy (SMA), whereby the SMGL control element can be compared to a conventional For example, on an electric motor-based actuator, has less space requirement.
  • SMA shape memory alloy
  • FGL components ie components made of a shape memory alloy, exhibit at an initial temperature, eg. B. room temperature, a cold form and are reversibly deformable by heating to a temperature which is higher than the room temperature, in a different form of the cold mold hot mold.
  • Substantially to the room temperature in the cold form is deformable.
  • Locking device designed especially mass-efficient, as a
  • an electric motor-based actuator which is to move, for example, a same mass as the FGL actuator, is many times heavier than the FGL actuator.
  • the FGL control element is electrically conductive and has an electrical resistance dependent on the cold form or hot mold
  • the FGL control element can have a multifunctionality in which the FGL control element is used, for example, as a sensor element, whereby a Sensors that is used in a conventional locking device can be omitted. This is particularly cost effective.
  • the locking device holds in a rest state by means of the actuating element, the locking element monostable in the release position, wherein the
  • Locking element is adjustable due to the control signal in the locked position.
  • the FGL actuator has assumed the cold shape in the resting state, the locking element out of engagement with the Bar lock is, that is, that the locking element is not in the
  • the FGL actuator is deformable into the warm shape, wherein the locking element engages at least partially in the bolt receptacle by the locking device, for example by means of
  • Control device with the control signal which may be formed, for example, as an electric current, in particular continuously driven. This means that an activation takes place for locking the locking device. This offers the advantage that no energy is expended when the locking device is to be unlocked. Furthermore, with this
  • Locking device in the idle state by means of the actuating element holds the locking element monostable in the locking position, wherein the locking element is adjustable due to the control signal in the release position.
  • the FGL actuating element has assumed the cold shape in the idle state, wherein the locking element at least partially engages in the bolt receptacle.
  • the FGL actuating element can be deformed into the hot mold, the locking element being arranged outside the bolt receptacle, in that the locking device is actuated, for example, by means of the control device with the control signal, in particular continuously. This means that for unlocking the locking device a
  • the locking device in the idle state by means of the adjusting device holds the locking element bistable in the release position and / or in the locking position, wherein the
  • Locking element is adjustable due to the control signal in the other position.
  • the locking element by means of Actuator respectively in the release pitch, when the locking device is to be unlocked, and in the locking position, when the
  • Locking device should be locked, held.
  • the locking element can be arranged from the release parting into the locking position or from the locking position into the release parting by means of the actuating device on account of the control signal directed to the locking device, in particular as a control pulse.
  • the advantage here is that no energy is expended when the locking device is locked or unlocked.
  • an electrical switching element can be provided on the locking device, by means of which the locking device is emergency unlocked.
  • a circuit which may comprise the FGL actuator can be interrupted by means of the electrical switching element designed, for example, as a switch or as a plug connection, whereby the heated FGL actuator, which has assumed the warm shape, in which the locking device is locked , is coolable.
  • the locking device is unlocked.
  • the initially interrupted circuit, which may comprise the FGL element be closable by means of the electrical switching element, whereby a FGL actuator, which has adopted the cold-shape, in which the
  • Locking device is locked, is heating bar. This is the result
  • Locking device also unlocked. This is the result
  • Locking device unlocked, for example, in an emergency.
  • the advantage here is that a space-consuming and prone to failure mechanical
  • a sensor system for determining the position of the production element can be provided on the locking device.
  • the sensor system may be configured to output a first sensor value when the locking device is locked, that is, when
  • Locking element is arranged in the locking position.
  • Sensor system may be further configured to output a second sensor value when the locking device is unlocked, that is, when the locking element is arranged in the release position.
  • the sensor system has a first associated with the locking position
  • the sensor system may comprise a measuring arrangement which is adapted to measure an electrical resistance of the FGL control element, the electrical resistance of the FGL control element, as described above, being dependent on whether the FGL control element its warming Form or its cold-form has adopted.
  • Locking device may be provided for a plug connection of a charging plug with a charging socket of the energy storage device. This means that the locking device on an at least partially electrified
  • the latch receptacle is arranged in the charging plug, wherein the locking element is arranged on the charging socket.
  • the locking device may be arranged on the vehicle side, so that the locking element can protrude in the locking position, for example, from an opening of the charging socket.
  • the charging plug can only have the locking receptacle corresponding to the locking element, whereby electrical or electronic components for controlling the locking device can be dispensed with at the charging plug, that is, at a charging device which comprises the charging plug.
  • the locking element can be inserted into the bolt receptacle bar when the charging plug in a fully inserted plug position in the Charging socket is added.
  • the locking device, the charging plug and / or the charging socket can be designed to ensure that
  • Locking element can only be arranged in the bolt receptacle when the charging plug is properly connected to the charging socket. This offers the advantage that it can be prevented that the locking element can be arranged in the locking position, if, for example by a
  • the charging plug z. B. not, only incompletely or incorrectly arranged in the charging socket.
  • a particularly simple operation of the charging plug and / or the locking device can be ensured for the user of the motor vehicle.
  • the present invention further provides a method of operating a
  • Locking device for an energy storage device of a motor vehicle, in which a locking element due to a control signal by means of an adjusting device between a locking position, in which the
  • Locking element is engaged with a latch receptacle, and a
  • a vehicle-side and / or feed-side control device transmit a control signal wirelessly and / or wired to the locking device, which then by means of the adjusting device, which comprises at least actuating element, the
  • the actuating element has at least partially a shape memory alloy (FGL), whereby the FGL control element can reversibly adopt at least two each of a different temperature-dependent shapes, a change in shape of the FGL actuating element causes the locking element in the
  • FGL shape memory alloy
  • Fig. 1 in a schematic representation an unlocked
  • Locking device for an energy storage device of a motor vehicle which is provided by way of example at a plug connection of a charging plug with a charging socket;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the locking device of Figure 1, wherein the locking device is locked properly.
  • FIG. 3 in a schematic representation of a further embodiment of
  • Locking device which is bistable and has an emergency unlocking device
  • FIG. 4 in a schematic representation of an embodiment of
  • Fig. 5 in a schematic representation of the emergency release device
  • Fig. 7 is a flowchart in which the steps of a method for
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a locking device 1 for an energy storage device of a motor vehicle, not shown, which
  • the charging plug 2 may for example be arranged at one end of a charging cable 4 to correspond to the charging socket 3, so that means of the charging plug 2, the energy storage device with a feed device, not shown, which, for example, as a pump
  • Gas station or can be configured as an external power grid, is connectable. Furthermore, it can be seen in Fig. 1, that the locking device 1 a
  • Locking element 5 comprises, which by means of a particular as
  • Shape memory alloy actuator 6, which may also be called herein FGL actuator 6 trained actuator along a longitudinal axis 7, d. H. is axially displaceable.
  • a control device 8 is connected to the FGL control element 6, so that the FGL control element 6 can be controlled by means of the control device 8.
  • the control device 8 may be configured to direct a control signal to the locking device 1.
  • the control signal can z. B. may be formed as an electric current, whereby the example designed as a FGL coil spring 9 FGL-actuator 6 is heated, so that the FGL-actuator 6 changes its shape due to the principle.
  • the FGL actuator 6 is able to serve as an actuator by means of which the
  • Locking element 5 along the longitudinal axis 7 is displaceable.
  • the FGL coil spring 9 can do this between a wall of a housing 10 of
  • Locking device 1 and a support portion 1 1 of the locking member 5 may be arranged so that the FGL coil spring 9 in a cold form, that is, when the control signal to the locking device 1 is omitted, that
  • Locking element 5 holds in a release position.
  • a plug-in region 12 of the charging socket 3 of the locking element fifth released so that the charging plug 2 along a plug longitudinal axis 13 to the charging socket 3 and into the charging socket 3 is inserted or pulled out.
  • a longitudinal axis of the charging socket 3, not explicitly shown, coincides with the plug longitudinal axis 13.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the locking device 1 of FIG. 1, wherein the locking device 1 is locked as intended.
  • the charging plug 2 is arranged as intended in the charging socket 3, that is plugged. This has the consequence that one
  • Lock receptacle 14, which may be formed on the charging plug 2, in the charging socket 3 is arranged so that a not explicitly shown center axis of the latch receptacle 14 coincides with the longitudinal axis 7. So that's it
  • the control device 8 can be configured to supply a control signal to the locking device 1 d. H. in particular to the FGL actuator.
  • the control signal can z.
  • Example be formed as an electric current, whereby the formed for example as a FGL coil spring 9 FGL actuator 6 is heated to assume a warm shape in which the FGL coil spring is compressed with respect to the longitudinal axis 7.
  • the locking element 5 is axially displaceable, so that it at least partially engages in the bolt receptacle 14, whereby the inserted into the charging socket 3 charging plug 2 is releasably locked in the charging socket 3. Because of that
  • Charging plug 2 is locked in the charging socket 3, damaging unillustrated contacts of the charging plug 2 and / or the charging socket 3 is prevented. Furthermore, an unauthorized staking the charging cable 4 is effectively prevented.
  • control signal is designed such that it rests against the locking device 1 as long as the locking element 5 is to be arranged in the release position. That means that
  • the control signal is designed such that it rests against the locking device 1 as long as the locking element 5 is to be arranged in the locking position. That means that
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a further embodiment of
  • Locking device which is designed bistable and a
  • a further FGL-actuator 15 may have, which may be embodied for example as a further FGL coil spring 16.
  • the further FGL coil spring 16 may be arranged coaxially with respect to the longitudinal axis 7 to the FGL coil spring 9, wherein the further FGL coil spring 16 may be disposed between a further wall of the housing 10 and the support portion 1 1.
  • the FGL coil spring 9 in its cold form that is, when the FGL coil spring 9 is not controlled by means of the control signal, be adapted to
  • the further FGL coil spring 16 may be in a further cold form, that is, when the other FGL coil spring is not controlled by the control signal, be adapted to hold the locking element 5 in the release position by the other FGL coil spring 16 is axially compressed with respect to the longitudinal axis 7.
  • the locking device 1 is controllable, in which the control device 8, the control signal in particular directed to the other FGL coil spring 16, whereby the other FGL coil spring 16 is heated, so that the other FGL coil spring 16 assumes another warm shape , Due to the operating principle, the further FGL coil spring 16 thus expands axially with respect to the longitudinal axis 7 in order to move the locking element 5 out of the longitudinal axis 7 along the longitudinal axis 7 while axially compressing the FGL coil spring 9 Relocate release position in the locked position.
  • the FGL coil spring 9 and the other FGL coil spring 16 may each be made bistable, that is, they may be adapted to retain their respective cold and / or hot shape without a drive, so that the control signal in this embodiment of the Locking device 1 may be formed in particular as an electrical control pulse, which is a displacement of the
  • Locking element 5 triggers. Such a bistable running
  • Locking device 1 has the advantage that only then energy must be expended when the displacement of the locking element 5 is to take place.
  • Control means 8 controllable via the electrical control pulse, whereby the FGL coil spring 9 is able to assume the warm shape to axially compress the further FGL coil spring 16 with respect to the longitudinal axis 7 along the longitudinal axis 7.
  • the locking element 5 is axially along the longitudinal axis 7 of the locking position in the
  • FIG. 3 further shows an emergency unlocking device 17, which is set up to direct an emergency unlocking signal to the locking device 1 and in particular to one of the two FGL control elements 6 and / or 15.
  • the emergency unlocking device 17 may be configured such that
  • the emergency unlocking device 17 may be integrated in the control device 8, however, the emergency unlocking device 17 is preferably as an electric
  • Fig. 4 shows a schematic representation of an embodiment of
  • Emergency unlocking device 17 as an emergency release plug-socket pair 18 is formed, which is an emergency release socket 19 and a Emergency release plug 20 includes.
  • an emergency release socket 19 and a Emergency release plug 20 includes.
  • Locking device 1 as intended, as described above, works. This means that one contact E 25 from each other in the
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the emergency unlocking device from FIG. 4 in an emergency unlocking state. This means that if in the
  • Emergency release plug 20 is pulled out of the emergency release bushing 19 and rotated by 180 ° in the emergency release bushing 19 is reinstated.
  • the intended rotation can be indicated, for example, by a marking 26 which is arranged on one side of the emergency unlocking plug 20.
  • the contact A 21 with the contact C 22 and the contact B 23 to the contact E 25 are electrically connected, wherein the contact D 24 is electrically isolated from each other of the present in the emergency release plug-socket pair 18 contacts.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a further embodiment of
  • Locking device which has a sensor system for determining a state of the locking device. This means that, for example, a first position sensor 27 and a second position sensor 28 on the
  • Locking device 1 may be provided, wherein, for example, the first position sensor 27 is associated with the release position and the second
  • Position sensor 28 is associated with the locking position.
  • the first position sensor 27 can output a sensor value and, for example, to the control device 8 connected to the first position sensor 27 transmit, when the locking element 5 is arranged in the release position.
  • the second position sensor 28 may output a sensor value and, for example, to the one connected to the second position sensor 28
  • Locking position is arranged.
  • Control device 8 may be configured to measure an electrical resistance of the FGL control element 6 and / or an electrical resistance of the FGL control element 16 in order, via the respective electrical resistance, which depends on whether the respective FGL control element its cold shape or Warm form has assumed to determine whether the locking element 5 is currently arranged in the release position or the locking position.
  • the FGL control element may be designed, for example, as an FGL cable pull instead of as a FGL coil spring.
  • the FGL cable optionally can at least one, z. B. designed as a pulley
  • the FGL cable can have a particularly compact design. Further, it is conceivable that the FGL cable is arranged in the charging plug 2, wherein the FGL tension element at least in
  • Substantially parallel to the charging cable 4, in particular in the charging cable 4 may be arranged.
  • the locking element 5 is in the locking position and release position undesirable blockable due to a blockade, for example by a layer of ice, a jammed inserted into the charging socket 3 charging connector 2 and / or other influences, so that the locking element 5 by means of the FGL actuator 6 and / or 15 only partially or not at all in the other position is displaced. This may mean that the locking element 5 can not be arranged completely in the misalignment in the locked position or completely in the release position. Nevertheless, the remains
  • Locking device undamaged, even if the FGL control element 6 and / or 15, which are formed in a preferred embodiment as a FGL coil spring, controlled by the control device 8, that is energized and / or are heated. This means that, for example, the FGL coil spring 6 blocked in undesired manner locking element 5 by means of
  • Control device 8 is controlled, however, a transition to the warm shape is prevented by a spatial restriction between the Abstweilanteil 1 1 and a wall of the housing 10, whereby the FGL coil spring 9 a mechanical tension between the wall of the housing 10 and the Abstweilanteil 1 1 generated. If the blockade, for example, by a melting of the ice and / or by a Nachchir in which the charging plug 2 is finally inserted correctly into the charging socket 3, repealed, there is no further, that is renewed activation of the locking device 1 by means of the control device 8. Das Locking element 5 is still out of the misalignment out in the
  • Locking element 5 due to the mechanical stress, which is provided by the control of the FGL coil spring 9 in the FGL coil spring 9, in the other position is displaced.
  • additional facilities, such as controls for a manual triggering of an adjustment can be omitted. For the user this is particularly intuitive and the
  • Locking device 1 can be realized particularly cost-effectively.
  • Fig. 7 shows a flowchart in which the steps of a method for
  • Control device 8 determines whether the locking element 5 is arranged in the release pitch or in the locking position. Based on the
  • Position determination is determined whether the FGL control element 6 and-or the further FGL control element 16 are actuated in order to displace the locking element 5 axially along the longitudinal axis 7.
  • the control device 8 sends the control signal which is received by the locking device 1, in particular by the FGL control element 6 and / or the further FGL control element 16.
  • Control signal which is formed for example as an electric current, whereby the respective FGL control element, that is, the FGL control element 6 or the further FGL control element 16, is heated.
  • a fourth step 32 the respective FGL control element undergoes a change in shape from its cold shape to its hot shape, as a result of the operating principle
  • the FGL coil spring 9 is stretched axially along the longitudinal axis 7.
  • a fifth step 33 the locking element 5 is moved accordingly from the locking position to the release position or from the release position to the locking position due to the change in shape of the FGL actuating element 6 in step 4, so that the charging plug 2 can be removed from the charging socket 3 or locked is.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung eine Verriegelungseinrichtung (1) für eine Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens, mit einem Verriegelungselement (5), welches aufgrund eines Steuersignals mittels einer Stelleinrichtung zwischen einer Verriegelungsstellung, in welcher das Verriegelungselement (5) mit einer Riegelaufnahme (14) in Eingriff ist, und einer Freigabestellung, in welcher das Verriegelungselement (5) mit der Riegelaufnahme (14) außer Eingriff ist, verstellbar ist, wobei die Stelleinrichtung ein Stellelement (6; 16) aus einer Formgedächtnislegierung aufweist, durch dessen Formänderung das Verriegelungselement (5) zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabestellung verstellbar ist. Ferner ist ein Verfahren zum Bertreiben einer derartigen Verriegelungseinrichtung (1) bereitgestellt

Description

VERRIEGELUNGSEINRICHTUNG M IT FORMGEDÄCHTNISLEGIERUNG FÜR EINE
ENERGIESPEICHEREINRICHTUNG EINES KRAFTWAGENS UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER SOLCHEN VERRIEGELUNGSEINRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für eine
Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß
Patentanspruch 10 zum Betreiben einer solchen Verriegelungseinrichtung.
Kraftfahrzeuge, insbesondere Kraftwägen, umfassen eine
Energiespeichereinrichtung, welche zum Beispiel als Tank und/oder
Traktionsbatterie ausgebildet sein kann. Durch eine Zuführschnittstelle hindurch ist die Energiespeichereinrichtung von außerhalb des Kraftfahrzeugs mit einem Energieträger, zum Beispiel elektrischem Strom und/oder einem flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff, beladbar. An der Zuführschnittstelle ist üblicherweise eine Einrichtung vorgesehen, die ein unberechtigtes Bedienen der Zuführschnittstelle verhindert.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau, ist beispielsweise ein Verriegelungsaktuator bekannt, welcher beispielsweise mit einem zentral gesteuerten Schließsystem eines Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei ein Verriegelungsstift zumindest teilweise in eine Aufnahme einer beispielsweise als Tankklappe ausgebildeten Abdeckung der Zuführschnittstelle eingreift, sodass die Tankklappe bei verriegeltem Kraftfahrzeug nicht zu öffnen ist, wodurch die
Zuführschnittstelle gegen ein unberechtigtes Bedienen geschützt ist.
Ferner ist aus dem Stand der Technik, insbesondere bei zumindest teilweise elektrifizierten Kraftfahrzeugen, zum Beispiel Elektrofahrzeugen und/oder Plug-In- Hybridfahrzeugen, ist ein Verriegelungsaktuator bekannt, welcher an einer
Ladesteckerverriegelung eingesetzt ist. Die Ladesteckerverriegelung kann beispielsweise mit einer Ladeelektronik des Kraftfahrzeugs verbunden sein, wobei ein Verriegelungsstift zumindest teilweise in eine Aufnahme eines in der
Zuführschnittstelle, welche beispielsweise als Ladebuchse ausgeführt sein kann, angeordneten Ladesteckers eingreift, sodass der Ladestecker während eines, insbesondere unbeobachteten Ladevorgangs fest in der Ladebuchse angeordnet ist, wodurch der Ladestecker gegen ein unberechtigtes Herausziehen aus der
Ladebuchse geschützt ist.
Nachteilig bei den eingangs genannten Verriegelungsaktuatoren ist erstens, dass derartige Verriegelungsaktuatoren einen Bauraum für einen Elektromotor und ein Getriebe, welche dazu eingerichtet sind, den jeweiligen Verriegelungsstift zu verschieben, erfordern.
Zweitens ist ein weiterer Bauraum für eine mechanische
Notentriegelungseinrichtung vorzusehen, mittels welcher die Zuführeinrichtung, beispielsweise bei einem Defekt des Verriegelungsaktuators, insbesondere manuell zu entriegeln ist. Eine solche Notentriegelungseinrichtung kann einen komplexen Aufbau aufweisen und störanfällig sein.
Drittens ist bei auf einem Elektromotor basierenden Verriegelungsaktuatoren der Elektromotor blockiert, wenn der Verriegelungsstift blockiert ist. Das bedeutet, dass der Elektromotor abgeschaltet ist und der Verriegelungsstift in einer Fehlposition angeordnet bleiben kann, auch wenn ein Grund für das Blockieren des
Verriegelungsstifts, beispielsweise ein Fremdgegenstand, eine nicht vollständig geschlossene Tankklappe oder ein inkorrekt in die Ladebuchse eingesetzter Ladestecker, behoben ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine besonders bauraumgünstige
Verriegelungseinrichtung für eine Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verriegelungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei die Mittel der Vorrichtung zur Durchführung der
Verfahrensschritte eingesetzt sind.
Erfindungsgemäß ist demnach eine Verriegelungseinrichtung für eine
Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens vorgesehen, mit einem
Verriegelungselement, welches aufgrund eines Steuersignals mittels einer
Stelleinrichtung zwischen einer Verriegelungsstellung, in welcher das
Verriegelungselement mit einer Riegelaufnahme in Eingriff ist, und einer
Freigabesteilung, in welcher das Verriegelungselement mit der Riegelaufnahme außer Eingriff ist, verstellbar ist.
Um nun eine besonders bauraumgünstige Verriegelungseinrichtung für eine Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens bereitzustellen, weist die
Stelleinrichtung ein Stellelement aus einer Formgedächtnislegierung auf, durch dessen Formänderung das Verriegelungselement zwischen der
Verriegelungsstellung und der Freigabestellung verstellbar ist.
Anders ausgedrückt kann die Energiespeichereinrichtung eines insbesondere als Kraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs eine Zuführschnittstelle umfassen, durch welche hindurch die Energiespeichereinrichtung von außerhalb des Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Energieträger beladbar ist. Im Bereich der Zuführschnittstelle ist die Verriegelungseinrichtung angeordnet, die die Stelleinrichtung umfasst. Die Stelleinrichtung ist dazu eingerichtet, aufgrund eines kabellos und/oder
kabelgebunden an die Verriegelungseinrichtung gerichteten Steuersignals, das Verriegelungselement von der Verriegelungsstellung in die Freigabesteilung und von der Freigabesteilung in die Verriegelungsstellung anordnen zu können. Ist das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung angeordnet, greift das
Verriegelungselement zumindest teilweise in die mit dem Verriegelungselement korrespondierende Riegelaufnahme ein, welche an einem Teil der
Zuführschnittstelle angeordnet ist, sodass die Zuführschnittstelle gegen ein unbefugtes Bedienen gesichert ist. Um nun gegenüber herkömmlichen Verriegelungseinrichtungen Bauraum zu sparen, das heißt die Verriegelungseinrichtung besonders bauraumeffizient auszuführen, ist das Stellelement, das auch als Aktor oder Aktuator bezeichnet werden kann, aus einer Formgedächtnislegierung (FGL) gefertigt, wodurch das FGL-Stellelement im Vergleich zu einem herkömmlichen, beispielsweise auf einem Elektromotor basierenden Stellelement, weniger Bauraumbedarf aufweist.
FGL-Bauteile, also Bauteile aus einer Formgedächtnislegierung, weisen bei einer Ausgangstemperatur, z. B. Raumtemperatur, eine Kalt-Form auf und sind durch ein Erwärmen auf eine Temperatur, welche höher ist als die Raumtemperatur, in eine von der Kalt-Form unterschiedliche Warm-Form reversibel umformbar. Das bedeutet, dass ein beispielsweise mittels elektrischem Strom erwärmtes FGL- Bauteil, welches die Warm-Form aufweist, durch ein Erkalten zumindest im
Wesentlichen auf die Raumtemperatur in die Kalt-Form umformbar ist.
Durch den Einsatz des FGL-Stellelements ist die erfindungsgemäße
Verriegelungseinrichtung besonders masseeffizient ausgeführt, da ein
beispielsweise auf einem Elektromotor basierender Aktuator, welcher zum Beispiel eine selbe Masse wie das FGL-Stellelement bewegen soll, um ein Vielfaches schwerer ist als das FGL-Stellelement.
Dadurch dass das FGL-Stellelement elektrisch leitfähig ist und einen von der Kalt- Form bzw. Warm-Form abhängigen elektrischen Widerstand aufweist, kann das FGL-Stellelement eine Multifunktionalität aufweisen, in dem das FGL-Stellelement beispielsweise als ein Sensorelement eingesetzt ist, wodurch eine Sensorik, die bei einer herkömmlichen Verriegelungseinrichtung eingesetzt ist, entfallen kann. Dies ist besonders kosteneffizient.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung in einem Ruhezustand mittels des Stellelements das Verriegelungselement monostabil in der Freigabestellung hält, wobei das
Verriegelungselement aufgrund des Steuersignals in die Verriegelungsstellung verstellbar ist. Mit anderen Worten hat das FGL-Stellelement in dem Ruhezustand die Kalt-Form angenommen, wobei das Verriegelungselement außer Eingriff mit der Riegelaufnahme ist, das heißt dass das Verriegelungselement nicht in die
Riegelaufnahme eingreift. Das FGL-Stellelement ist in die Warm-Form umformbar, wobei das Verriegelungselement zumindest teilweise in die Riegelaufnahme eingreift, indem die Verriegelungseinrichtung beispielsweise mittels der
Steuereinrichtung mit dem Steuersignal, welches beispielsweise als ein elektrischer Strom ausgebildet sein kann, insbesondere fortlaufend angesteuert ist. Das bedeutet, dass für ein Verriegeln der Verriegelungseinrichtung eine Ansteuerung erfolgt. Das bietet den Vorteil, dass keine Energie aufzuwenden ist, wenn die Verriegelungseinrichtung entriegelt sein soll. Des Weiteren kann bei dieser
Ausgestaltung eine insbesondere separate Notenentriegelungseinrichtung vollständig entfallen, da das Verriegelungselement in seiner Kalt-Form, d. h. nicht angesteuert, bestromt und/oder erwärmt, in der Freigabestellung angeordnet bleibt. Dadurch ist die Verriegelungseinrichtung besonders bauraum-, masse- und kosteneffizient ausführbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil, dass die
Verriegelungseinrichtung in dem Ruhezustand mittels des Stellelements das Verriegelungselement monostabil in der Verriegelungsstellung hält, wobei das Verriegelungselement aufgrund des Steuersignals in die Freigabestellung verstellbar ist. Das bedeutet, dass das FGL-Stellelement in dem Ruhezustand die Kalt-Form angenommen hat, wobei das Verriegelungselement zumindest teilweise in die Riegelaufnahme eingreift. Das FGL-Stellelement ist in die Warm-Form umformbar, wobei das Verriegelungselement außerhalb der Riegelaufnahme angeordnet ist, indem die Verriegelungseinrichtung beispielsweise mittels der Steuereinrichtung mit dem Steuersignal, insbesondere fortlaufend angesteuert ist. Das bedeutet, dass für ein Entriegeln der Verriegelungseinrichtung eine
Ansteuerung erfolgt. Das bietet den Vorteil, dass keine Energie aufzuwenden ist, wenn die Verriegelungseinrichtung verriegelt sein soll.
Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Verriegelungseinrichtung in dem Ruhezustand mittels der Stelleleinrichtung das Verriegelungselement bistabil in der Freigabestellung und/oder in der Verriegelungsstellung hält, wobei das
Verriegelungselement aufgrund des Steuersignals in die jeweils andere Stellung verstellbar ist. Anders ausgedrückt ist das Verriegelungselement mittels der Stelleinrichtung jeweils in der Freigabesteilung, wenn die Verriegelungseinrichtung entriegelt sein soll, und in der Verriegelungsstellung, wenn die
Verriegelungseinrichtung verriegelt sein soll, gehalten. Das bedeutet, dass aufgrund des an die Verriegelungseinrichtung gerichteten, insbesondere als Steuerimpuls ausgebildeten Steuersignals das Verriegelungselement von der Freigabesteilung in die Verriegelungsstellung oder von der Verriegelungsstellung in die Freigabesteilung mittels der Stelleinrichtung anordenbar ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass keine Energie aufzuwenden ist, wenn die Verriegelungseinrichtung verriegelt oder entriegelt ist.
Ferner kann an der Verriegelungseinrichtung ein elektrisches Schaltelement vorgesehen sein, mittels welchem die Verriegelungseinrichtung notentriegelbar ist. Mit anderen Worten ist beispielsweise ein Stromkreis, welcher das FGL- Stellelement umfassen kann, mittels des beispielsweise als Schalter oder als Steckverbindung ausgeführten elektrischen Schaltelements unterbrechbar, wodurch das erwärmte FGL-Stellelement, welches die Warm-Form angenommen hat, in welcher die Verriegelungseinrichtung verriegelt ist, abkühlbar ist. Unter anderem dadurch ist die Verriegelungseinrichtung entriegelbar. Alternativ oder zusätzlich kann der zunächst unterbrochene Stromkreis, welche das FGL-Element umfassen kann, mittels des elektrischen Schaltelements schließbar sein, wodurch ein FGL- Stellelement, welches die Kalt-Form angenommen hat, in welcher die
Verriegelungseinrichtung verriegelt ist, erwärm bar ist. Dadurch ist die
Verriegelungseinrichtung ebenfalls entriegelbar. Dadurch ist die
Verriegelungseinrichtung beispielsweise bei einem Notfall entriegelbar. Vorteilhaft hierbei ist, dass eine bauraumintensive und störanfällige mechanische
Notentriegelungseinrichtung entfallen kann, was darüber hinaus kosteneffizient ist.
Ferner kann an der Verriegelungseinrichtung ein Sensorsystem zum Ermitteln der Stellung des Fertigungselements vorgesehen sein. Anders ausgedrückt kann das Sensorsystem dazu eingerichtet sein, einen ersten Sensorwert auszugeben, wenn die Verriegelungseinrichtung verriegelt ist, das heißt wenn das
Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung angeordnet ist. Das
Sensorsystem kann ferner dazu eingerichtet sein, einen zweiten Sensorwert auszugeben, wenn die Verriegelungseinrichtung entriegelt ist, das heißt wenn das Verriegelungselement in der Freigabestellung angeordnet ist. Beispielsweise kann das Sensorsystem ein erstes der Verriegelungsstellung zugeordnetes
Sensorelement und ein zweites der Freigabesteilung zugeordnetes Sensorelement umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorsystem eine Messanordnung umfassen, welche dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Widerstand des FGL- Stellelements zu messen, wobei der elektrische Widerstand des FGL-Stellelements, wie oben beschrieben, davon abhängig ist, ob das FGL-Stellelement seine Warm- Form oder seine Kalt-Form angenommen hat. Das bietet den Vorteil, dass eine weiterverarbeitbare Information über die Stellung des Verriegelungselements zu Verfügung gestellt werden kann, welche Beispielsweise dazu genutzt werden kann, mittels einer Anzeige einem Nutzer des Kraftfahrzeugs anzuzeigen, in welcher Stellung das Verriegelungselement momentan angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die
Verriegelungseinrichtung für eine Steckverbindung eines Ladesteckers mit einer Ladebuchse der Energiespeichereinrichtung vorgesehen sein. Das bedeutet, dass die Verriegelungseinrichtung an einem zumindest teilweise elektrifiziertem
Kraftfahrzeug, z. B. einem Elektrofahrzeug und/oder einem Plug-In-Hybridfahrzeug vorgesehen sein kann. In diesem Fall kann die Verriegelungseinrichtung
beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Ladestecker in der Ladebuchse lösbar zu verriegeln, was den Vorteil bietet, dass der Ladestecker gegen ein unbefugtes Herausziehen aus der Ladebuchse geschützt ist.
Es ist ferner möglich, dass die Riegelaufnahme in dem Ladestecker angeordnet ist, wobei das Verriegelungselement an der Ladebuchse angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Verriegelungseinrichtung fahrzeugseitig angeordnet sein, sodass das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung beispielsweise aus einer Öffnung der Ladebuchse herausragen kann. Das bedeutet, dass der Ladestecker lediglich die mit dem Verriegelungselement korrespondierende Riegelaufnahme aufweisen kann, wodurch an dem Ladestecker, das heißt an einer Ladeeinrichtung, welche den Ladestecker umfasst, elektrische bzw. elektronische Bauteile zum Steuern der Verriegelungseinrichtung entfallen können.
Ferner kann das Verriegelungselement in die Riegelaufnahme einsteck bar sein, wenn der Ladestecker in einer vollständig eingesteckten Steckposition in der Ladebuchse aufgenommen ist. Insbesondere können die Verriegelungseinrichtung, der Ladestecker und/oder die Ladebuchse dazu eingerichtet sein, dass das
Verriegelungselement lediglich dann in der Riegelaufnahme anordenbar ist, wenn der Ladestecker bestimmungsgemäß mit der Ladebuchse verbunden ist. Dies bietet den Vorteil, dass verhindert werden kann, dass das Verriegelungselement in die Verriegelungsstellung anordenbar ist, wenn, beispielsweise durch eine
Fehlbedienung, der Ladestecker z. B. nicht, nur unvollständig oder inkorrekt in der Ladebuchse angeordnet ist. Für den Nutzer des Kraftfahrzeugs kann somit im Gegensatz zu herkömmlichen Verriegelungseinrichtungen eine besonders einfache Bedienung des Ladesteckers und/oder der Verriegelungseinrichtung gewährleistet sein.
Die vorliegende Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Betreiben einer
Verriegelungseinrichtung für eine Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens vor, bei dem ein Verriegelungselement aufgrund eines Steuersignals mittels einer Stelleinrichtung zwischen einer Verriegelungsstellung, in welcher das
Verriegelungselement mit einer Riegelaufnahme in Eingriff ist, und einer
Freigabestellung, in welcher das Verriegelungselement mit der Riegelaufnahme außer Eingriff ist, verstellt wird, wobei das Verriegelungselement durch eine
Formänderung eines eine Formgedächtnislegierung aufweisenden Stellelements der Stelleinrichtung zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabestellung verstellt wird. Mit anderen Worten kann beispielsweise eine fahrzeugseitige und/oder zuführseitige Steuereinrichtung ein Steuersignal kabellos und/oder kabelgebunden an die Verriegelungseinrichtung übermitteln, welche daraufhin mittels der Stelleinrichtung, welche zumindest Stellelement umfasst, das
Verriegelungselement von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung und von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung anordnen. Hierbei weist das Stellelement zumindest teilweise eine Formgedächtnislegierung (FGL) auf, wodurch das FGL-Stellelement zumindest zwei jeweils von einer unterschiedlichen temperaturabhängige Formen reversibel annehmen kann, eine Formänderung des FGL-Stellelements dazu führt, dass das Verriegelungselement in die
Verriegelungsstellung bzw. in die Freigabestellung angeordnet wird. Dieses
Verfahren bietet den Vorteil, dass die Energiespeichereinrichtung des Kraftwagens gegen ein unbefugtes Bedienen wirksam geschützt wird. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der
Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten
Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine entriegelte
Verriegelungseinrichtung für eine Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens, welche beispielhaft an einer Steckverbindung eines Ladesteckers mit einer Ladebuchse vorgesehen ist;
Fig. 2 in schematischer Darstellung die Verriegelungseinrichtung aus Fig. 1 , wobei die Verriegelungseinrichtung bestimmungsgemäß verriegelt ist;
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine weitere Ausgestaltung der
Verriegelungseinrichtung, welche bistabil ausgeführt ist und eine Notentriegelungseinrichtung aufweist;
Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Ausgestaltung der
Notentriegelungseinrichtung, in einem Normalzustand;
Fig. 5 in schematischer Darstellung die Notentriegelungseinrichtung aus
Fig. 4 in einem Notentriegelungszustand;
Fig. 6 in schematischer Darstellung eine weitere Ausgestaltung der
Verriegelungseinrichtung, welche ein Sensorsystem zur Ermittlung eines Zustands der Verriegelungseinrichtung aufweist; und Fig. 7 einen Ablaufplan, in welchem die Schritte eines Verfahrens zum
Betreiben einer hierin beschriebenen Verriegelungseinrichtung dargestellt sind.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Verriegelungseinrichtung 1 für eine nicht dargestellte Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens, welche
beispielhaft an einer Steckverbindung eines Ladesteckers 2 mit einer Ladebuchse 3 vorgesehen ist. Der Ladestecker 2 kann beispielsweise an einem Ende eines Ladekabels 4 angeordnet sein, um mit der Ladebuchse 3 zu korrespondieren, sodass mittels des Ladesteckers 2 die Energiespeichereinrichtung mit einer nicht dargestellten Zuführvorrichtung, welche beispielsweise als Zapfsäule einer
Tankstelle oder als ein externes Stromnetz ausgebildet sein kann, verbindbar ist. Ferner ist in Fig. 1 zu erkennen, dass die Verriegelungseinrichtung 1 ein
Verriegelungselement 5 umfasst, welches mittels eines insbesondere als
Formgedächtnislegierungs-Stellelement 6, welches hierin auch FGL-Stellelement 6 genannt werden kann, ausgebildeten Stellelements entlang einer Längsachse 7, d. h. axial verschiebbar ist. Eine Steuereinrichtung 8 ist mit dem FGL-Stellelement 6 verbunden, sodass das FGL-Stellelement 6 mittels der Steuereinrichtung 8 steuerbar ist. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 8 dazu eingerichtet sein, ein Steuersignal an die Verriegelungseinrichtung 1 zu richten. Das Steuersignal kann z. B. als ein elektrischer Strom ausgebildet sein, wodurch das beispielsweise als eine FGL-Schraubenfeder 9 ausgebildete FGL-Stellelement 6 erwärmt wird, sodass das FGL-Stellelement 6 wirkprinzipbedingt seine Form ändert. Somit ist das FGL- Stellelement 6 in der Lage, als ein Aktor zu dienen, mittels welchem das
Verriegelungselement 5 entlang der Längsachse 7 verschiebbar ist. Die FGL- Schraubenfeder 9 kann dazu zwischen eine Wand eines Gehäuses 10 der
Verriegelungseinrichtung 1 und einem Abstützanteil 1 1 des Verriegelungselements 5 angeordnet sein, sodass die FGL-Schraubenfeder 9 in einer Kalt-Form, das heißt, wenn das Steuersignal an die Verriegelungseinrichtung 1 unterbleibt, dass
Verriegelungselement 5 in einer Freigabestellung hält. In der Freigabesteilung ist ein Einsteckbereich 12 der Ladebuchse 3 von dem Verriegelungselement 5 freigegeben, sodass der Ladestecker 2 entlang einer Steckerlängsachse 13 zu der Ladebuchse 3 hin und in die Ladebuchse 3 hinein einschiebbar oder herausziehbar ist. Hierbei fällt eine nicht explizit gezeigte Längsachse der Ladebuchse 3 mit der Steckerlängsachse 13 zusammen.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Verriegelungseinrichtung 1 aus Fig. 1 , wobei die Verriegelungseinrichtung 1 bestimmungsgemäß verriegelt ist. Das bedeutet, dass der Ladestecker 2 bestimmungsgemäß in der Ladebuchse 3 angeordnet, das heißt eingesteckt ist. Dies hat zur Folge, dass eine
Riegelaufnahme 14, welche an dem Ladestecker 2 ausgebildet sein kann, in der Ladebuchse 3 so angeordnet ist, dass eine nicht explizit gezeigte Mittelachse der Riegelaufnahme 14 mit der Längsachse 7 zusammenfällt. Somit ist das
Verriegelungselement 5 in der Lage, zumindest teilweise in die Riegelaufnahme 14 einzugreifen. Die Steuereinrichtung 8 kann dazu eingerichtet sein, ein Steuersignal an die Verriegelungseinrichtung 1. d. h. insbesondere an das FGL-Stellelement zu richten. Das Steuersignal kann z. B. als ein elektrischer Strom ausgebildet sein, wodurch das beispielsweise als eine FGL-Schraubenfeder 9 ausgebildete FGL- Stellelement 6 erwärmt wird, um eine Warm-Form anzunehmen, in welcher die FGL- Schraubenfeder in Bezug auf die Längsachse 7 komprimiert ist. Dadurch ist das Verriegelungselement 5 axial verlagerbar, sodass es zumindest teilweise in die Riegelaufnahme 14 eingreift, wodurch der in die Ladebuchse 3 eingesteckte Ladestecker 2 in der Ladebuchse 3 lösbar verriegelt ist. Dadurch dass der
Ladestecker 2 in der Ladebuchse 3 verriegelt ist, wird ein Beschädigen von nicht dargestellten Kontakten des Ladesteckers 2 und/oder der Ladebuchse 3 verhindert. Ferner ist ein unbefugtes Abstecken des Ladekabels 4 wirksam unterbunden.
Bei einer Ausgestaltung ist das Steuersignal derart ausgebildet, dass es so lange an der Verriegelungseinrichtung 1 anliegt, solange das Verriegelungselement 5 in der Freigabestellung angeordnet sein soll. Das bedeutet, dass das
Verriegelungselement 5 mittels des FGL-Stellelements 6, welches die Kalt-Form angenommen hat, welches also nicht von dem Steuersignal angesteuert ist, in der Verriegelungsstellung angeordnet ist. Bei einer weiteren Ausgestaltung ist das Steuersignal derart ausgebildet, dass es so lange an der Verriegelungseinrichtung 1 anliegt, solange das Verriegelungselement 5 in der Verriegelungsstellung angeordnet sein soll. Das bedeutet, dass das
Verriegelungselement 5 mittels des FGL-Stellelements 6, welches die Kalt-Form angenommen hat, welches also nicht von dem Steuersignal angesteuert ist, in der Freigabestellung angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausgestaltung der
Verriegelungseinrichtung, welche bistabil ausgeführt ist und eine
Notentriegelungseinrichtung aufweist. Das bedeutet, dass die
Verriegelungseinrichtung 1 beispielsweise ein weiteres FGL-Stellelement 15 aufweisen kann, welches beispielsweise als eine weitere FGL-Schraubenfeder 16 ausgeführt sein kann. Die weitere FGL-Schraubenfeder 16 kann in Bezug auf die Längsachse 7 koaxial zu der FGL-Schraubenfeder 9 angeordnet sein, wobei die weitere FGL-Schraubenfeder 16 zwischen einer weiteren Wand des Gehäuses 10 und dem Abstützanteil 1 1 angeordnet sein kann. Ausgehend davon, dass das Verriegelungselement 5 in der Freigabestellung angeordnet ist, kann die FGL- Schraubenfeder 9 in deren Kalt-Form, das heißt, wenn die FGL-Schraubenfeder 9 nicht mittels des Steuersignals angesteuert ist, dazu eingerichtet sein, dass
Verriegelungselement 5 in der Freigabestellung zu halten, indem die FGL- Schraubenfeder 9 in Bezug auf die Längsachse 7 axial gedehnt ist. Die weitere FGL-Schraubenfeder 16 kann dabei in einer weiteren Kalt-Form, das heißt, wenn die weitere FGL-Schraubenfeder nicht mittels des Steuersignals angesteuert ist, dazu eingerichtet sein, dass Verriegelungselement 5 in der Freigabestellung zu halten, indem die weitere FGL-Schraubenfeder 16 in Bezug auf die Längsachse 7 axial komprimiert ist.
Mittels der Steuereinrichtung 8 ist die Verriegelungseinrichtung 1 steuerbar, in dem die Steuereinrichtung 8 das Steuersignal insbesondere an die weitere FGL- Schraubenfeder 16 richtet, wodurch die weitere FGL-Schraubenfeder 16 erwärmt wird, sodass die weitere FGL-Schraubenfeder 16 eine weitere Warm-Form annimmt. Wirkprinzipbedingt dehnt sich somit die weitere FGL-Schraubenfeder 16 bezogen auf die Längsachse 7 axial aus, um das Verriegelungselement 5 unter axialen Komprimieren der FGL-Schraubenfeder 9 entlang der Längsachse 7 aus der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung zu verlagern. Die FGL- Schraubenfeder 9 und die weitere FGL-Schraubenfeder 16 können jeweils bistabil ausgeführt sein, das heißt, sie können dazu eingerichtet sein, ihre jeweilige Kalt- und/oder Warm-Form ohne eine Ansteuerung zu behalten, sodass das Steuersignal bei dieser Ausgestaltung der Verriegelungseinrichtung 1 insbesondere als ein elektrischer Steuerimpuls ausgebildet sein kann, welcher ein Verlagern des
Verriegelungselements 5 auslöst. Eine derartige bistabil ausgeführte
Verriegelungseinrichtung 1 bietet den Vorteil, dass lediglich dann Energie aufgewendet werden muss, wenn das Verlagern des Verriegelungselements 5 stattfinden soll.
Um das Verriegelungselement 5 ausgehend von der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung zu verlagern, ist die FGL-Schraubenfeder 9 mittels der
Steuereinrichtung 8 über den elektrischen Steuerimpuls an steuerbar, wodurch die FGL-Schraubenfeder 9 in der Lage ist, die Warm-Form anzunehmen, um die weitere FGL-Schraubenfeder 16 in Bezug auf die Längsachse sieben entlang der Längsachse 7 axial zu komprimieren. Dadurch ist das Verriegelungselement 5 entlang der Längsachse 7 axial von der Verriegelungsstellung in die
Freigabestellung verlagerbar.
Fig. 3 zeigt ferner eine Notentriegelungseinrichtung 17, welche dazu eingerichtet ist, ein Notentriegelungssignal an die Verriegelungseinrichtung 1 und insbesondere an eines der beiden FGL-Stellelemente 6 und/oder 15 zu richten. Beispielsweise kann die Notentriegelungseinrichtung 17 dazu eingerichtet sein, dass
Notentriegelungssignal an das FGL-Stellelement 6 zu richten, sodass das FGL- Stellelement 6 das Verriegelungselement 5 in die Freigabestellung verlagert. Die Notentriegelungseinrichtung 17 kann in der Steuereinrichtung 8 integriert sein, jedoch ist die Notentriegelungseinrichtung 17 bevorzugt als ein elektrisches
Schaltelement ausgebildet.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausgestaltung der
Notentriegelungseinrichtung 17, in einem Normalzustand. Hierbei ist die
Notentriegelungseinrichtung 17 als ein Notentriegelung-Stecker-Buchse-Paar 18 ausgebildet, welches eine Notentriegelungsbuchse 19 und einen Notentriegelungsstecker 20 umfasst. Zur besseren Übersicht ist das
Notentriegelung-Stecker-Buchse-Paar 18 voneinander getrennt dargestellt. In dem Normalzustand sind der Kontakt A 21 und der Kontakt C 22 sowie der Kontakt B 23 und der Kontakt D 24 miteinander elektrisch leitend verbunden, sodass die
Verriegelungseinrichtung 1 bestimmungsgemäß, wie oben beschrieben, funktioniert. Das bedeutet, dass ein Kontakt E 25 von jedem anderen der in dem
Notentriegelung-Stecker-Buchse-Paar 18 vorhandenen Kontakte elektrisch isoliert ist.
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung die Notentriegelungseinrichtung aus Fig. 4 in einem Notentriegelungszustand. Das bedeutet, dass, wenn der in der
Ladebuchse 3 verriegelte Ladestecker 2 möglichst schnell, insbesondere bei einem Notfall, aus der Ladebuchse 3 herausgezogen werden soll, der
Notentriegelungsstecker 20 aus der Notentriegelungsbuchse 19 herausgezogen wird und um 180° gedreht in die Notentriegelungsbuchse 19 wiedereingesetzt wird. Die bestimmungsgemäße Drehung kann beispielsweise durch eine Markierung 26 angezeigt werden, welche an einer Seite des Notentriegelungssteckers 20 angeordnet ist. Dementsprechend sind der Kontakt A 21 mit dem Kontakt C 22 sowie der Kontakt B 23 mit dem Kontakt E 25 elektrisch leitend verbunden, wobei der Kontakt D 24 von jedem anderen der in dem Notentriegelung-Stecker-Buchse- Paar 18 vorhandenen Kontakte elektrisch isoliert ist. Dadurch dass der Kontakt E 25 einen Notentriegelungs-Stromkreis mit dem FGL-Stellelement 6 schließt, nimmt dieses seine Warm-Form an, wodurch die Verriegelungseinrichtung 1 entriegelt wird.
Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausgestaltung der
Verriegelungseinrichtung, welche ein Sensorsystem zur Ermittlung eines Zustands der Verriegelungseinrichtung aufweist. Das bedeutet, dass beispielsweise ein erster Positionssensor 27 und ein zweiter Positionssensor 28 an der
Verriegelungseinrichtung 1 vorgesehen sein können, wobei beispielsweise der erste Positionssensor 27 der Freigabestellung zugeordnet ist und der zweite
Positionssensor 28 der Verriegelungsstellung zugeordnet ist. Anders ausgedrückt kann der erste Positionssensor 27 einen Sensorwert ausgeben und beispielsweise an die mit dem ersten Positionssensor 27 verbundene Steuereinrichtung 8 übermitteln, wenn das Verriegelungselement 5 in der Freigabestellung angeordnet ist. Analog kann der zweite Positionssensor 28 einen Sensorwert ausgeben und beispielsweise an die mit dem zweiten Positionssensor 28 verbundene
Steuereinrichtung 8 übermitteln, wenn das Verriegelungselement 5 in der
Verriegelungsstellung angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die mit dem FGL-Stellelement 6 und/oder weiteren FGL-Stellelement 16 verbundene
Steuereinrichtung 8 dazu eingerichtet sein, einen elektrischen Widerstand des FGL- Stellelements 6 und/oder einen elektrischen Widerstand des FGL-Stellelements 16 zu messen, um über den jeweiligen elektrischen Widerstand, welcher davon abhängt, ob das jeweilige FGL-Stellelement dessen Kalt-Form oder Warm-Form angenommen hat, zu ermitteln, ob das Verriegelungselement 5 momentan in der Freigabestellung oder der Verriegelungsstellung angeordnet ist.
Es ist ferner denkbar, dass das FGL-Stellelement anstatt als FGL-Schraubenfeder beispielsweise als ein FGL-Seilzug ausgebildet sein kann. Neben einem FGL- Zugelement, welches insbesondere als ein FGL-Seil ausgeführt sein kann, kann der FGL-Seilzug optional zumindest ein, z. B. als Umlenkrolle ausgeführtes
Umlenkmittel aufweisen, wodurch der FGL-Seilzug eine besonders kompakte Bauweise aufweisen kann. Weiter ist es denkbar, dass der FGL-Seilzug in dem Ladestecker 2 angeordnet ist, wobei das FGL-Zugelement zumindest im
Wesentlichen parallel zu dem Ladekabel 4, insbesondere in dem Ladekabel 4 angeordnet sein kann.
Das Verriegelungselement 5 ist in der Verriegelungsstellung und Freigabestellung unerwünschter Weise aufgrund einer Blockade blockierbar, beispielsweise durch eine Eisschicht, einen verkantet in die Ladebuchse 3 eingesetzten Ladestecker 2 und/oder andere Einflüsse, sodass das Verriegelungselement 5 mittels des FGL- Stellelements 6 und/oder 15 lediglich teilweise oder gar nicht in die jeweils andere Stellung verlagerbar ist. Das kann bedeuten, dass das Verriegelungselement 5 in einer Fehlstellung weder vollständig in der Verriegelungsstellung noch vollständig in der Freigabestellung angeordnet sein kann. Dennoch bleibt die
Verriegelungseinrichtung unbeschädigt, selbst wenn das FGL-Stellelement 6 und/oder 15, welche in bevorzugter Ausführungsform als FGL-Schraubenfeder ausgebildet sind, mittels der Steuereinrichtung 8 angesteuert, das heißt bestromt und/oder erwärmt sind. Das bedeutet, dass beispielsweise die FGL-Schraubenfeder 6 bei unerwünschter Weise blockiertem Verriegelungselement 5 mittels der
Steuereinrichtung 8 ansteuerbar ist, jedoch ein Übergang in die Warm-Form durch eine räumliche Beschränkung zwischen dem Abstützanteil 1 1 und einer Wand des Gehäuses 10 verhindert ist, wodurch die FGL-Schraubenfeder 9 eine mechanische Spannung zwischen den der Wand des Gehäuses 10 und dem Abstützanteil 1 1 erzeugt. Ist die Blockade, beispielsweise durch ein Schmelzen des Eises und/oder durch ein Nachfassen, bei welchem der Ladestecker 2 letztendlich korrekt in die Ladebuchse 3 eingesetzt wird, aufgehoben, erfolgt keine weitere, das heißt erneute Ansteuerung der Verriegelungseinrichtung 1 mittels der Steuereinrichtung 8. Das Verriegelungselement 5 ist dennoch aus der Fehlstellung heraus in die
Freigabesteilung oder aus der Fehlstellung heraus in die Verriegelungsstellung oder von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung oder von der
Verriegelungsstellung in die Freigabestellung verlagerbar, indem das
Verriegelungselement 5 aufgrund der mechanischen Spannung, welche durch die Ansteuerung der FGL-Schraubenfeder 9 in der FGL-Schraubenfeder 9 vorhanden ist, in die jeweils andere Stellung verlagerbar ist. Das bedeutet, dass für einen Nutzer, welcher mit einem blockierten und/oder in der Fehlstellung angeordneten Verriegelungselement 5 konfrontiert ist, ein weiterer Bedienschritt, nachdem die Blockade aufgehoben ist, zum Verstellen des Verriegelungselements 5 in die Verriegelungsstellung oder Freigabesteilung entfallen kann. Das ist im Gegensatz zu herkömmlichen Verriegelungseinrichtungen vorteilhaft, da weitere Einrichtungen, zum Beispiel Bedienelemente für ein manuelles Auslösen eines Verstellvorgangs entfallen können. Für den Nutzer ist dies besonders intuitiv und die
Verriegelungseinrichtung 1 kann besonders kosteneffizient realisiert werden.
Fig. 7 zeigt einen Ablaufplan, in welchem die Schritte eines Verfahrens zum
Betreiben einer hierin beschriebenen Verriegelungseinrichtung dargestellt sind. In einem ersten Schritt 29 erfolgt eine Positionsfeststellung, bei welcher die
Steuereinrichtung 8 ermittelt, ob das Verriegelungselement 5 in der Freigabesteilung oder in der Verriegelungsstellung angeordnet ist. Basierend auf der
Positionsfeststellung wird festgelegt, ob das FGL-Stellelement 6 und-oder das weitere FGL-Stellelement 16 angesteuert werden, um das Verriegelungselement 5 entlang der Längsachse 7 axial zu verlagern. In einem zweiten Schritt 30 sendet die Steuereinrichtung 8 das Steuersignal, welches von der Verriegelungseinrichtung 1 , insbesondere von dem FGL- Stellelement 6 und/oder dem weiteren FGL-Stellelement 16 empfangen wird.
In einem dritten Schritt 31 empfängt das jeweilige FGL-Stellelement das
Steuersignal, welches beispielsweise als ein elektrischer Strom ausgebildet ist, wodurch das jeweilige FGL-Stellelement, das heißt das FGL-Stellelement 6 oder das weitere FGL-Stellelement 16, erwärmt wird.
In einem vierten Schritt 32 erfährt das jeweilige FGL-Stellelement wirkprinzipbedingt eine Formänderung von seiner Kalt-Form in seine Warm-Form, sodass
beispielsweise die FGL-Schraubenfeder 9 entlang der Längsachse 7 axial gedehnt wird.
In einem fünften Schritt 33 wird das Verriegelungselement 5 aufgrund der im vierten Schritt 32 erfolgten Formänderung des FGL-Stellelements 6 dementsprechend aus der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung oder aus der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung bewegt, sodass der Ladestecker 2 aus der Ladebuchse 3 entnehmbar ist oder verriegelt ist.
Bezugszeichenliste
1 Verriegelungsvorrichtung
2 Ladestecker
3 Ladebuchse
4 Ladekabel
5 Verriegelungselement
6 Formgedächtnislegierungs-Stellelement bzw. FGL-Stellelement
7 Längsachse
8 Steuereinrichtung
9 FGL-Schraubenfeder
10 Gehäuse
1 1 Abstützteil
12 Einsteckbereich
13 Steckerlängsachse
14 Riegelaufnahme
15 weiteres FGL-Stellelement
16 weitere FGL-Schraubenfeder
17 Notentriegelungseinrichtung
18 Notentriegelung-Stecker-Buchse-Paar
19 Notentriegelungsbuchse
20 Notentriegelungsstecker
21 Kontakt A
22 Kontakt B
23 Kontakt C
24 Kontakt D
25 Kontakt E
26 Markierung
27 erster Positionssensor
28 zweiter Positionssensor
29 erster Schritt
30 zweiter Schritt
31 dritter Schritt
32 vierter Schritt
33 fünfter Schritt

Claims

Patentansprüche
Verriegelungseinrichtung (1 ) für eine Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens, mit einem Verriegelungselement (5), welches aufgrund eines Steuersignals mittels einer Stelleinrichtung zwischen einer
Verriegelungsstellung, in welcher das Verriegelungselement (5) mit einer Riegelaufnahme (14) in Eingriff ist, und einer Freigabesteiiung, in welcher das Verriegelungselement (5) mit der Riegelaufnahme (14) außer Eingriff ist, verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stelleinrichtung ein Stellelement (6; 15) aus einer
Formgedächtnislegierung aufweist, durch dessen Formänderung das Verriegelungselement (5) zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabesteilung verstellbar ist.
Verriegelungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verriegelungseinrichtung (1 ) in einem Ruhezustand mittels des
Stellelements (6; 15) das Verriegelungselement (5) monostabil in der Freigabesteilung hält, wobei das Verriegelungselement (5) aufgrund des Steuersignals in die Verriegelungsstellung verstellbar ist.
Verriegelungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verriegelungseinrichtung (1 ) in dem Ruhezustand mittels des
Stellelements (6; 15) das Verriegelungselement (5) monostabil in der Verriegelungsstellung hält, wobei das Verriegelungselement (5) aufgrund des Steuersignals in die Freigabesteiiung verstellbar ist.
Verriegelungseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verriegelungseinrichtung (1 ) in dem Ruhezustand mittels der
Stelleinrichtung das Verriegelungselement (5) bistabil in der Freigabesteilung und/oder in der Verriegelungsstellung hält, wobei das Verriegelungselement (5) aufgrund des Steuersignals in die jeweils andere Stellung verstellbar ist.
5. Verriegelungseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
an der Verriegelungseinrichtung (1 ) ein elektrisches Schaltelement (18) vorgesehen ist, mittels welchem die Verriegelungseinrichtung (1 )
notentriegelbar ist.
6. Verriegelungseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
an der Verriegelungseinrichtung (1 ) ein Sensorsystem (27; 28) zum Ermitteln der Stellung des Verriegelungselements (5) vorgesehen ist.
7. Verriegelungseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verriegelungseinrichtung (1 ) für eine Steckverbindung eines Ladesteckers (2) mit einer Ladebuchse (3) der Energiespeichereinrichtung vorgesehen ist.
8. Verriegelungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Riegelaufnahme (14) in dem Ladestecker (2) angeordnet ist, wobei das Verriegelungselement (5) an der Ladebuchse (3) angeordnet ist.
9. Verriegelungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verriegelungselement (5) in die Riegelaufnahme (14) einsteck bar ist, wenn der Ladestecker (2) in einer vollständig eingesteckten Steck position in der Ladebuchse (3) aufgenommen ist.
10. Verfahren zum Betreiben einer Verriegelungseinrichtung (1 ) für eine
Energiespeichereinrichtung eines Kraftwagens, bei dem ein
Verriegelungselement (5) aufgrund eines Steuersignals mittels einer
Stelleinrichtung zwischen einer Verriegelungsstellung, in welcher das Verriegelungselement (5) mit einer Riegelaufnahme (14) in Eingriff ist, und einer Freigabesteilung, in welcher das Verriegelungselement (5) mit der Riegelaufnahme (14) außer Eingriff ist, verstellt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verriegelungselement (5) durch eine Formänderung eines eine
Formgedächtnislegierung aufweisenden Stellelements (6; 15) der
Stelleinrichtung zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabesteilung verstellt wird.
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