WO2019081245A1 - Ladestecker - Google Patents

Ladestecker

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WO2019081245A1
WO2019081245A1 PCT/EP2018/078030 EP2018078030W WO2019081245A1 WO 2019081245 A1 WO2019081245 A1 WO 2019081245A1 EP 2018078030 W EP2018078030 W EP 2018078030W WO 2019081245 A1 WO2019081245 A1 WO 2019081245A1
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WO
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charging
sensor
charging plug
plug
communication interface
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/078030
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English (en)
French (fr)
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Markus Rose
Christian Sander
Ulrich Wasmuth
Original Assignee
Phoenix Contact E-Mobility Gmbh
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Publication date
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    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/305—Communication interfaces
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    • H01R13/665—Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
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    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Definitions

  • the disclosure relates to a charging plug for establishing an electrical connection between a charging station and an electrical energy store of a vehicle.
  • charging cables are used, which are pluggable, in particular by means of a charging plug pluggable, with the vehicle and / or the charging station can be connected.
  • the charging plug includes control electronics, with which charging plug functions, such as a charging current limit and / or a charging plug lock of the charging plug can be realized in a charging socket.
  • the control electronics are usually designed to be programmable in order to configure the charging plug in an application-specific manner and / or to deposit manufacturing data in the charging plug.
  • charging plugs are usually exposed to external influences, in particular changing temperatures and precipitation, so that, for example, a sealed charging plug housing is used to protect the internal control electronics.
  • a sealed charging plug housing is used to protect the internal control electronics.
  • an electrical connection to the control electronics is necessary, with programming during the manufacture of the charging plug, in particular before closing the charging plug housing may mean additional manufacturing costs.
  • Programming the control electronics after fabrication may require a sealed electrical contact, which may be associated with additional manufacturing costs.
  • Known charging plugs may additionally have the disadvantage that data detected by the control electronics can only be read out via a cable connection to the charging plug.
  • the disclosure is based on the finding that the above object can be achieved by a charging plug whose control electronics comprises an electronic interface which establishes an electrical connection between the control electronics and an external programming device. and / or measuring device.
  • the electrical connection without additional external contacts and without violating the protection against external influences of the charging plug housing is realized in order not to compromise the protective effect of the charging plug housing.
  • the electrical connection can be in particular by a wireless interface in the control electronics for wireless transmission of data between the control electronics and the external programming and / or measuring device.
  • the disclosure relates to a charging plug for establishing an electrical connection between a charging station and an electrical energy store of a vehicle.
  • the charging connector comprises a sensor which is designed to detect a physical sensor size, wherein the sensor is assigned a sensor identification which points to the sensor, a processor which is designed to link the detected physical sensor variable with the sensor identification, to a sensor signal obtained, and a communication interface, which is adapted to emit the sensor signal.
  • the charging plug can be a standardized IEC 62196 type 2 or type 3 plug and / or have a proximity pilot line (PP) and a control pilot line (CP). Via the CP line, the vehicle can communicate with the charging station and, for example, signal a charge release. Furthermore, the charge current can be limited via the PP line, which flows via a charging line from the charging station to the vehicle, for example, an overload of the charging cable with the charging plug, the charging electronics of the vehicle, the electrical energy storage of the vehicle and / or the charging station prevention. Furthermore, the charging plug comprises a charging line, which is designed to conduct electrical energy from the charging station to the vehicle, in particular to the electrical energy storage of the vehicle.
  • the sensor signal can be used to determine an operating state of the charging plug. For example, it can be checked on the basis of the sensor signal whether the determined physical sensor size is within a permissible tolerance range. To increase the safety of a charging process, a flow of a charging current through the charging plug can be prevented if the physical sensor size is outside the tolerance range.
  • the assignment of a sensor identification can realize a clear linkage of the physical sensor size with a physical identification and / or a physical unit.
  • the sensor identification a Contain a string that identifies the physical sensor size as a temperature of the charging plug in units of degrees Celsius.
  • the sensor identification may have a unique identifier of the charging plug.
  • the sensor signal may be used to control a charging process, to check operation of the charging plug in a predetermined operating mode and / or to evaluate the physical sensor size after charging or using the charging plug.
  • the physical sensor size may be an acceleration of the charging plug, wherein a maximum value of the charging plug acceleration or an exceeding of an acceleration threshold may form the physical sensor size.
  • the charging connector acceleration can be used to detect a fall of the charging connector and, if appropriate, to be able to assign a user, a time or a charging process.
  • the detection of a fall of the charging plug for example, can be used to make a preventive replacement of the charging plug, so that the functionality of the charging plug can be guaranteed.
  • the charging plug comprises a further sensor for detecting a further physical sensor size, wherein the further sensor is associated with a further sensor identification, which indicates the further sensor, wherein the processor is formed, the detected physical sensor size with the sensor identification and the detected further link physical sensor size with the other sensor identification to obtain the sensor signal.
  • the advantage is achieved that a plurality of physical sensor variables, which in particular describe an operating state of the charging plug, can be transmitted at the same time or can be detected and evaluated by a receiving device.
  • a suitable receiver can be arranged in the vehicle and / or in the charging station, an evaluation of the sensor signal, which includes the physical sensor size and the further physical sensor size, can be processed and evaluated locally in the vehicle and / or the charging station or remotely in a control center become.
  • the processor is designed to generate a transmission data frame in accordance with a communication technology, in particular CAN, UMTS, wireless LAN, NFC, 5G, and to arrange the respectively detected physical sensor variable with the respective sensor identification in a data field of the transmission data frame, wherein the sensor signal is the transmission data frame includes.
  • a communication technology in particular CAN, UMTS, wireless LAN, NFC, 5G
  • a standardized message can be provided in the form of the transmission data frame and sent by the communication device so that a receiving device which controls the corresponding communication technology can receive and process the standardized message.
  • a receiving device which controls the corresponding communication technology can receive and process the standardized message.
  • an individual adaptation of the receiving device to receive the standardized message can be omitted.
  • efficient communication with the charging plug can be enabled because the charging line is electrically decoupled from the receiving device.
  • the flow of an electric current between the charging plug and the receiving device can be prevented, so that, for example, a transfer of electric currents with high currents, in particular in the event of a short circuit in the charging plug, can be prevented in the receiving unit.
  • the charging plug has a plastic housing, wherein the communication interface has a communication antenna, wherein the communication antenna is integrally attached to the plastic housing, in particular glued, or wherein the communication antenna is embedded in the plastic housing, in particular by a plastic of the plastic housing is encapsulated.
  • the sensor, the processor and / or the communication interface can be protected from external environmental influences.
  • the sensor, the processor and / or the communication interface can be arranged within the housing.
  • the plastic housing can provide protection of IP1 1 to IP69K, including touch protection, water and / or dust ingress and / or thermal insulation.
  • the choice of material of the plastic housing advantageously relates to the group of liquefiable plastics, in particular fusible or soluble plastics, which permeable to the radio signals of the above communication technologies are.
  • the plastic housing can be molded into an efficient shape, in particular cast or injected.
  • the embedding or encapsulation of the communication antenna achieves the advantage that the communication antenna is arranged protected, in particular protected against mechanical deformation and / or corrosion.
  • the communication interface is or comprises a passive near-field communication interface, which can be supplied with electrical energy by a electromagnetic near field of a receiving device, wherein the communication interface is designed to transmit the sensor signal to the receiving device in response to the electromagnetic near field of the receiving device.
  • the advantage is achieved that the communication interface does not necessarily have a further energy source for power supply, so that the component cost and electrical consumption of the charging plug can be advantageously reduced.
  • the communication interface can be efficiently supplied with electrical energy, since only in the transmission and / or reception of data, a power supply of the communication interface may be necessary.
  • the power supply of the communication interface by the receiving device can realize a transmission of the sensor signal and / or receiving data even in a fault condition of the charging connector, wherein in the fault state, the functionality of the charging connector, in particular the processor and / or the sensor may be limited.
  • the communication interface is designed to supply the processor and / or the sensor with electrical energy that is transmitted via the communication antenna from the receiving device to the communication interface.
  • the advantage is achieved that a power supply of the charging plug may not be necessary.
  • the communication interface is designed to transmit the sensor signal wirelessly and / or by wire to the charging station.
  • a wired transmission of the sensor signal can be realized for example via an additional communication line in the charging plug, which connects the charging plug with the vehicle and / or the charging station electrically after a plug-in operation of the charging plug in a charging socket.
  • a wired transmission of the sensor signal realize increased security against unauthorized tapping of the sensor signal, since, for example, a coded and / or individualized connector for connecting a receiving device to the communication interface may be required.
  • Wireless transmission of the sensor signal has the advantage that the sensor signal can be received by the receiver even without physical contact between the communication interface and the receiver.
  • the communication interface and the receiving device can be arranged at a distance from each other.
  • protective devices can be arranged between the communication interface and the receiving device, which protect the communication interface and / or the receiving device against contact, external environmental influences and / or unauthorized access.
  • the charging connector comprises a memory for storing the respective detected physical sensor size, wherein the processor is configured to read the detected physical sensor size from the memory to generate the sensor signal.
  • the advantage is achieved that the detection of the physical sensor size by the sensor and the processing of the physical sensor size by the processor can be temporally separated from each other, realized.
  • the respective detected physical sensor sizes can be available not only at the time of detecting the respective physical sensor sizes, but also at a later time.
  • physical sensor variables whose detection is coupled to an event can be detected independently of the generation of a sensor signal.
  • a plug-in operation of the charging plug can be detected in a charging socket, and a SteckzyklenzCentralstand be updated at the time of plugging in the memory accordingly, and the Steckzyklenexcellenterstand only when existing Communication link with the receiver from the processor are inserted into the sensor signal.
  • the respective sensor is configured to repeatedly detect the respective physical sensor size
  • the processor is configured to store the repeatedly detected physical sensor quantities in the memory or to update the physical sensor sizes stored in the memory by the repeatedly detected physical sensor magnitudes.
  • the advantage is achieved that a temporal course of the physical sensor variables can be detected.
  • a time course of a physical sensor size for example, an approximation of the physical sensor size to a limit value can be detected, so that, for example, a measure can already be initiated before the limit value is reached in order to obtain in particular the functionality of the charging plug and / or the reliability of the charging plug.
  • measures may be, for example, a cancellation of a charging process, a blocking of the charging plug, a unlocking of the charging plug, an indication of a warning and / or initiating a maintenance operation of the charging plug.
  • the time profile of the physical sensor size may be, for example, an increasing temperature, a decreasing amount of coolant, an increasing electrical current or voltage of an electrical charging current in the charging line, an increasing Steckzyklenexcellenterstand and / or an acceleration of the charging plug.
  • the physical sensor size can be stored periodically in the memory, wherein the processor can be configured to generate the sensor signal from these values at a later time.
  • the generation of the sensor signal can be triggered by the communication interface, in particular be initiated by a communication connection with a receiving device.
  • the processor may further be configured to process the respectively detected physical sensor quantities in order to determine, for example, an average value, maximum value and / or minimum value of a physical sensor variable recorded over a period of time and to insert it into the sensor signal.
  • configuration data is additionally stored in the memory.
  • the configuration data may in particular be non-volatile stored in the memory, so that the configuration data can be obtained and / or read without power supply of the charging connector.
  • the configuration data may include manufacturing data of the charging plug, for example a serial number, a batch number, a production date and / or a software version.
  • customer-specific parameters may be part of the configuration data, which, for example, determine the manner of the charging process.
  • a charging time duration, a charging current intensity, a charging voltage, an energy quantity limitation and / or a charging mode can be determined by means of the customer-specific parameters.
  • the processor is designed to read the configuration data from the memory and to attach the read-out configuration data to the sensor signal.
  • the advantage is achieved that the configuration data can also be provided to a receiving device, so that the configuration data are also available at a later time, in particular after the charging plug has been manufactured.
  • the configuration of the charging plug can be detected and / or checked without labeling on the plastic housing of the charging plug.
  • the communication interface is designed to additionally transmit the sensor signal to a diagnostic system of the vehicle.
  • the advantage is achieved that even the vehicle, the electrical energy storage is charged via the charging connector, can capture information about the charging process or the operating state of the charging connector.
  • the vehicle may have data on the electrical energy store, which are not accessible to the charging station and / or the charging plug, so that supplementing this data with the sensor signal of the charging plug in the vehicle can realize a more efficient charging process.
  • a control of the charging current with respect to a level of the electrical energy storage device can be implemented more efficiently with the sensor signal.
  • the respective physical sensor size is at least one of the following measured variables: a charging plug temperature, a number of plug-in operations of the charging plug in a charging socket, a liquid outlet, in particular a coolant outlet from a coolant line and / or a position of the charging plug relative to the charging station and / or the vehicle.
  • the charging plug temperature, the coolant level and / or the number of plug-in operations that have already taken place can be subject to predetermined limits and / or permissible ranges for error-free operation of the charging plug, so that detecting these physical sensor sizes can be advantageous for efficient operation of the charging plug.
  • the properties of the charging plug or of parts of the charging plug can be temperature-dependent, so that, for example, an operation of the charging plug can be linked to a predetermined temperature range. Exceeding or falling short of the predetermined temperature range can be detected by transmitting the sensor signal from a receiving device, so that a corresponding measure for adjusting the temperature can be realized automatically and / or by the user of the charging plug.
  • the charging plug can have a cooling system, which is designed to cool the charging plug, in particular the charging cable.
  • the charging line may have an ohmic resistance, so that the flow of an electric current through the charging line generates a power loss in the form of heat. If the current of the electric current remains the same, the amount of heat scales with the cable cross-section of the charging cable.
  • the cooling system can be used to maintain the temperature of the charging line in a predetermined temperature range.
  • the cooling system may comprise a coolant-filled line, wherein the amount of the cooling liquid is advantageously detectable by the sensor, so that a change in the cooling liquid quantity can be detected by means of the sensor signal.
  • a change in the amount of coolant may indicate a defect in the cooling system, which may limit the function of the charging connector.
  • the temperature of the charging plug can be increased or the current intensity of the charging current can be reduced.
  • the position of the charging plug relative to the position of the charging station and / or the vehicle can be used to automatically connect the charging plug to the charging station and / or the vehicle, a communication link between the communication interface and a, integrated in the charging station or the vehicle receiving device manufacture.
  • the position information can also be used to connect between the charging plug and the charging station or the Prepare vehicle.
  • a charging electronics in the charging station or the vehicle can be supplied with electrical energy.
  • the disclosure relates to a charging system for charging an electrical energy storage device in a vehicle.
  • the charging system comprises a charging plug according to the first aspect, a charging cable which is terminated by means of the charging plug at least one end and electrically and / or mechanically connectable to the electrical energy storage, wherein the charging cable, a charging line, which is adapted to transmit electrical energy , and a control line, which is designed to control the transmission of electrical energy via the charging line.
  • the charging system comprises a charging station, which has a charging socket and a power source, wherein the charging socket is adapted to receive the charging plug to establish an electrical connection between the charging line and the power source, wherein the electrical energy storage is formed via the charging line electrical energy from the charging station to record and save.
  • the processor is electrically connected to the control line to provide electrical power to the processor.
  • the processor can be supplied with electrical energy via the existing line infrastructure of the charging plug.
  • a power source for example, a charging station and / or the vehicle can be used.
  • the communication interface is designed to establish a communication connection, in particular a radio connection between the communication interface and the charging station, when the charging plug approaches the charging station.
  • the communication interface can be configured to receive electrical energy via the communication connection in order to supply the processor, the sensor and / or the communication interface with electrical energy.
  • FIG. 2 shows a charging system in one embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a charging connector 100 for establishing an electrical connection between a charging station 207 and an electrical energy storage 201 of a vehicle 203 according to an embodiment.
  • the charging plug 100 includes a sensor 101, which is designed to detect a physical sensor size, wherein the sensor 101 is associated with a sensor identification, which points to the sensor 101, a processor 103, which is adapted to the detected physical sensor size with the sensor identification to obtain a sensor signal, and a communication interface 105 configured to emit the sensor signal.
  • the sensor signal can be used to determine an operating state of the charging plug 100. For example, it can be checked on the basis of the sensor signal whether the determined physical sensor size is within a permissible tolerance range. To increase the security of a charging process, a flow of a charging current through the charging plug 100 can be prevented if the physical sensor size is outside the tolerance range.
  • the assignment of a sensor identification can realize a clear linkage of the physical sensor size with a physical identification and / or a physical unit.
  • the sensor identification may include a string identifying the physical sensor size as a temperature of the charging plug in degrees Celsius.
  • a clear identification of the physical sensor size is possible together with a clear identification of the charging plug 100, so that charging plugs of the same type can be distinguished.
  • the sensor identification may contain a unique identifier of the charging plug 100.
  • the charging plug 100 may be a standard IEC 62196 type 2 or type 3 plug.
  • the charging plug 100 further comprises a plastic housing 107, wherein the plastic housing 107 has a handle 1 19 for holding the charging plug 100 by a user. Furthermore, the communication interface 105 has a communication antenna 109. The communication interface 105 is designed to establish a communication connection, in particular a radio connection between the communication interface 105 and the charging station 207, when the charging plug 100 approaches the charging station 207.
  • the charging plug 100 also has five plug contacts, which are divided into two groups, which are each surrounded by a web.
  • a group of three plug contacts comprises both a PP line 1 13 and a CP line 1 15 via the CP line 1 15, the vehicle 203 can communicate with the charging station 207 and signal, for example, a charge release.
  • the charging current can be limited via the PP line 1 15, which flows via a charging line from the charging station 207 to the vehicle 203, for example, an overload of the charging cable 205 with the charging connector 100, the charging electronics of the vehicle 203, the electrical energy storage 201 of the vehicle 203 and / or the charging station 207 to prevent.
  • the further group of two plug contacts comprises a charging line 1 17, which is designed to conduct electrical energy from the charging station 207 to the vehicle 203, in particular to an electrical energy storage 201 of the vehicle 203.
  • the processor 103 is configured to generate a transmission data frame according to the NFC communication technology, and to arrange the respectively detected physical sensor size with the respective sensor identification in a data field of the transmission data frame, the sensor signal comprising the transmission data frame.
  • the communication interface 105 is a passive near-field communication interface which can be supplied with electrical energy by a electromagnetic near field of a receiving device, wherein the communication interface 105 is designed to emit the sensor signal to the receiving device in response to the electromagnetic near field of the receiving device.
  • the communication antenna 109 is attached to the plastic housing 107 by bonding cohesively.
  • the communication antenna 109 is adhered to an inner side of the plastic housing 107.
  • a cohesive attachment of the communication antenna 109 to the plastic housing 107 can be realized by molding the communication antenna 109 in a plastic of the plastic housing 107 or by embedding the communication antenna 109 in the plastic housing 107.
  • the charging plug 100 further comprises a memory 11 1 for storing the respective detected physical sensor size, wherein the processor 103 is configured to read the detected physical sensor size from the memory 11 to generate the sensor signal.
  • the sensor 101 is configured to repeatedly detect the physical sensor size, and the processor 103 is configured to store the repeatedly detected physical sensor quantities in the memory 11.
  • the charging system 200 comprises a charging plug 100 according to the embodiment illustrated in FIG. 1, a charging cable 205 and a charging station 207.
  • the charging cable 205 is terminated by means of the charging plug 100 at least one end and electrically and mechanically connected to the end terminated by the charging plug 100 with the electrical energy storage 201.
  • the charging cable 205 is further terminated at the remaining end by a further charging plug, which is electrically and mechanically compatible with another charging socket.
  • the additional charging socket is arranged in the vehicle.
  • the charging station 207 has a charging socket 209 and a power source 21 1, wherein the charging socket 209 is designed to receive the charging plug 100 in order to establish an electrical connection between the charging cable 17 and the energy source 21 1. Furthermore, the electrical energy store 201 is designed to receive and store electrical energy from the charging station 207 via the charging line 1 17.
  • the handle 1 19 of the charging plug 100 is oriented such that upon gripping the handle 1 19 is arranged by a user of the charging cable 203 from the user's point of view below the charging plug 100.
  • a defined orientation of the charging plug 100 can be achieved so that a contact image of the electrical connections of the charging plug 100 can be aligned with a contact image of the electrical connections of the charging socket 209.

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Abstract

Die Offenbarung umfasst einen Ladestecker (100) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Ladestation (207) und einem elektrischen Energiespeicher (201) eines Fahrzeugs (203), mit einem Sensor (101), welcher ausgebildet ist, eine physikalische Sensorgröße zu erfassen, wobei dem Sensor (101) eine Sensoridentifikation zugeordnet ist, welche auf den Sensor (101) hinweist, einem Prozessor (103) welcher ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße mit der Sensoridentifikation zu verknüpfen, um ein Sensorsignal zu erhalten, und einer Kommunikationsschnittstelle (105), welche ausgebildet ist, das Sensorsignal auszusenden.

Description

Ladestecker
Die Offenbarung betrifft einen Ladestecker zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Ladestation und einem elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs.
Für das Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug werden üblicherweise Ladekabel verwendet, welche steckbar, insbesondere mittels eines Ladesteckers steckbar, mit dem Fahrzeug und/oder der Ladestation verbindbar sind. Typischerweise umfasst der Ladestecker eine Steuerelektronik, mit welcher Ladesteckerfunktionen, beispielsweise eine Ladestrombegrenzung und/oder eine Ladesteckerverriegelung des Ladesteckers in einer Ladebuchse realisiert sein können. Die Steuerelektronik ist üblicherweise programmierbar ausgebildet, um den Ladestecker anwendungsspezifisch zu konfigurieren und/oder Fertigungsdaten in dem Ladestecker zu hinterlegen.
Weiterhin sind Ladestecker üblicherweise äußeren Einflüssen, insbesondere wechselnden Temperaturen und Niederschlag ausgesetzt, sodass für einen Schutz der innenliegenden Steuerelektronik ein beispielsweise gedichtetes Ladesteckergehäuse verwendet wird. Um die Steuerelektronik zu programmieren, und/oder Daten aus der Steuerelektronik auszulesen, ist jedoch eine elektrische Verbindung zu der Steuerelektronik notwendig, wobei eine Programmierung während der Fertigung des Ladesteckers, insbesondere vor einem Verschließen des Ladesteckergehäuses zusätzlichen Fertigungsaufwand bedeuten kann. Eine Programmierung der Steuerelektronik nach der Fertigung kann einen abgedichteten elektrischen Kontakt voraussetzen, welcher mit zusätzlichen Fertigungskosten verbunden sein kann. Bekannte Ladestecker können zusätzlich den Nachteil aufweisen, dass von der Steuerelektronik erfasste Daten nur über eine Kabelverbindung zu dem Ladestecker ausgelesen werden können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung einen verbesserten Ladestecker zur effizienteren Konfiguration des Ladesteckers und zum effizienteren Auslesen von Daten aus dem Ladestecker bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Offenbarung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen.
Die Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch einen Ladestecker gelöst werden kann, dessen Steuerelektronik eine elektronische Schnittstelle umfasst, welche eine elektrische Verbindung zwischen der Steuerelektronik und einem externen Programmier- und/oder Messgerät herstellt. Insbesondere wird die elektrische Verbindung ohne zusätzliche außenliegende Kontakte und ohne ein Verletzen des Schutzes vor äußeren Einflüssen des Ladesteckergehäuses realisiert, um die Schutzwirkung des Ladesteckergehäuses nicht zu kompromittieren. Die elektrische Verbindung kann insbesondere durch eine drahtlose Schnittstelle in der Steuerelektronik zum drahtlosen Übertragen von Daten zwischen der Steuerelektronik und dem externen Programmier- und/oder Messgerät sein.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung einen Ladestecker zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Ladestation und einem elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs. Der Ladestecker umfasst einen Sensor, welcher ausgebildet ist, eine physikalische Sensorgröße zu erfassen, wobei dem Sensor eine Sensoridentifikation zugeordnet ist, welche auf den Sensor hinweist, einen Prozessor welcher ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße mit der Sensoridentifikation zu verknüpfen, um ein Sensorsignal zu erhalten, und eine Kommunikationsschnittstelle, welche ausgebildet ist, das Sensorsignal auszusenden.
Der Ladestecker kann insbesondere ein standardisierter IEC 62196 Typ 2 oder Typ 3 Stecker sein und/oder eine Proximity-Pilot-Leitung (PP) und eine Control-Pilot-Leitung (CP) aufweisen. Über die CP-Leitung kann das Fahrzeug mit der Ladestation kommunizieren und beispielsweise eine Ladefreigabe signalisieren. Weiterhin kann über die PP-Leitung der Ladestrom begrenzt werden, welcher über eine Ladeleitung von der Ladestation zum dem Fahrzeug fließt, um beispielsweise eine Überlastung des Ladekabels mit dem Ladestecker, der Ladeelektronik des Fahrzeugs, des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs und/oder der Ladestation zu unterbinden. Ferner umfasst der Ladestecker eine Ladeleitung, welche ausgebildet ist, elektrische Energie von der Ladestation zu dem Fahrzeug, insbesondere zu dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs zu leiten.
Das Sensorsignal kann genutzt werden, um einen Betriebszustand des Ladesteckers zu ermitteln. Beispielsweise kann auf Grundlage des Sensorsignals überprüft werden, ob sich die ermittelte physikalische Sensorgröße innerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs befindet. Zur Erhöhung der Sicherheit eines Ladevorgangs kann ein Fließen eines Ladestroms durch den Ladestecker unterbunden werden, falls die physikalische Sensorgröße außerhalb des Toleranzbereichs liegt.
Die Zuweisung einer Sensoridentifikation kann eine eindeutige Verknüpfung der physikalischen Sensorgröße mit einer physikalischen Kennzeichnung und/oder einer physikalischen Einheit realisieren. Beispielsweise kann die Sensoridentifikation eine Zeichenkette enthalten, welche die physikalische Sensorgröße als eine Temperatur des Ladesteckers in der Einheit Grad Celsius identifiziert.
Weiterhin kann eine eindeutige Identifizierung der physikalischen Sensorgröße zusammen mit einer eindeutigen Identifizierung des Ladesteckers möglich sein, sodass Ladestecker des gleichen Typs unterschieden werden können. Hierzu kann die Sensoridentifikation eine eindeutige Kennung des Ladesteckers aufweisen.
Das Sensorsignal kann genutzt werden, um einen Ladevorgang zu steuern, einen Betrieb des Ladesteckers in einem vorbestimmten Betriebsmodus zu überprüfen und/oder nach einem Ladevorgang oder einer Benutzung des Ladesteckers die physikalische Sensorgröße auszuwerten. Insbesondre kann die physikalische Sensorgröße eine Beschleunigung des Ladesteckers sein, wobei ein Maximalwert der Ladesteckerbeschleunigung oder ein Überschreiten eines Beschleunigungsgrenzwertes die physikalische Sensorgröße bilden kann. Die Ladesteckerbeschleunigung kann genutzt werden, um einen Sturz des Ladesteckers zu erfassen und gegebenenfalls einem Benutzer, einem Zeitpunkt oder einem Ladevorgang zuordnen zu können.
Das Erkennen eines Sturzes des Ladesteckers kann beispielsweise genutzt werden, um einen präventiven Austausch des Ladesteckers vorzunehmen, sodass die Funktionsfähigkeit des Ladesteckers gewährleistet werden kann.
In einer Ausführungsform umfasst der Ladestecker einen weiteren Sensor zur Erfassung einer weiteren physikalischen Sensorgröße, wobei dem weiteren Sensor eine weitere Sensoridentifikation zugeordnet ist, welche auf den weiteren Sensor hinweist, wobei der Prozessor ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße mit der Sensoridentifikation und die erfasste weitere physikalische Sensorgröße mit der weiteren Sensoridentifikation zu verknüpfen, um das Sensorsignal zu erhalten.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass mehrere physikalische Sensorgrößen, welche insbesondere einen Betriebszustand des Ladesteckers beschreiben, gleichzeitig ausgesendet bzw. von einem Empfangsgerät erfasst und ausgewertet werden können. Ein geeignetes Empfangsgerät kann in dem Fahrzeug und/oder in der Ladestation angeordnet sein, eine Auswertung des Sensorsignals, welches die physikalische Sensorgröße und die weitere physikalische Sensorgröße umfasst, kann lokal in dem Fahrzeug und/oder der Ladestation oder entfernt in einer Steuerzentrale verarbeitet und ausgewertet werden. In einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, einen Sendedatenrahmen gemäß einer Kommunikationstechnologie, insbesondere CAN, UMTS, Wireless LAN, NFC, 5G, zu erzeugen und die jeweils erfasste physikalische Sensorgröße mit der jeweiligen Sensoridentifikation in einem Datenfeld des Sendedatenrahmens anzuordnen, wobei das Sensorsignal den Sendedatenrahmen umfasst.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine standardisierte Nachricht, in Form des Sendedatenrahmens bereitgestellt und von der Kommunikationsvorrichtung versendet werden kann, sodass ein Empfangsgerät, welches die entsprechende Kommunikationstechnologie beherrscht, die standardisierte Nachricht empfangen und verarbeiten kann. Insbesondere kann vorteilhafterweise eine individuelle Anpassung des Empfangsgeräts zum Empfang der standardisierten Nachricht entfallen.
Durch die Verwendung einer drahtlosen Kommunikationstechnologie kann eine effiziente Kommunikation mit dem Ladestecker ermöglicht werden, da die Ladeleitung von dem Empfangsgerät elektrisch entkoppelt ist. Dadurch kann das Fließen eines elektrischen Stromes zwischen dem Ladestecker und dem Empfangsgerät unterbunden werden, sodass beispielsweise ein Übertragen von elektrischen Strömen mit hohen Stromstärken, insbesondere bei einem Kurzschluss in dem Ladestecker, in die Empfangseinheit unterbunden sein kann.
In einer Ausführungsform weist der Ladestecker ein Kunststoffgehäuse auf, wobei die Kommunikationsschnittstelle eine Kommunikationsantenne aufweist, wobei die Kommunikationsantenne an dem Kunststoffgehäuse stoffschlüssig befestigt ist, insbesondere aufgeklebt ist, oder wobei die Kommunikationsantenne in dem Kunststoffgehäuse eingebettet ist, insbesondere durch einen Kunststoff des Kunststoffgehäuses umspritzt ist.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Sensor, der Prozessor und/oder die Kommunikationsschnittstelle vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt sein können. Der Sensor, der Prozessor und/oder die Kommunikationsschnittstelle können innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann das Kunststoffgehäuse einen Schutz der Schutzarten IP1 1 bis IP69K, einschließlich eines Schutzes vor Berührung, dem Eindringen von Wasser und/oder Staub realisieren und/oder eine Wärmeisolierung bilden.
Die Materialwahl des Kunststoffgehäuses betrifft vorteilhafterweise die Gruppe von verflüssigbaren Kunststoffen, insbesondere schmelzbaren oder löslichen Kunststoffen, welche durchlässig gegenüber den Funksignalen der oben genannten Kommunikationstechnologien sind. Durch die Verwendung eines flüssigen Kunststoffs zur Herstellung des Kunststoffgehäuses kann das Kunststoffgehäuse in eine effiziente Form geformt, insbesondere gegossen oder gespritzt, werden. Das Einbetten oder Umspritzen der Kommunikationsantenne erreicht den Vorteil, dass die Kommunikationsantenne geschützt angeordnet ist, insbesondere vor mechanischer Verformung und/oder Korrosion geschützt ist.
In einer Ausführungsform ist oder umfasst die Kommunikationsschnittstelle eine passive Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle, welche durch ein elektromagnetisches Nahfeld eines Empfangsgerätes mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist, das Sensorsignal ansprechend auf das elektromagnetische Nahfeld des Empfangsgerätes an das Empfangsgerät auszusenden.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Kommunikationsschnittstelle nicht notwendigerweise eine weitere Energiequelle zur Energieversorgung aufweist, sodass der Bauteilaufwand und elektrische Verbrauch des Ladesteckers vorteilhaft reduziert sein kann.
Weiterhin kann die Kommunikationsschnittstelle effizient mit elektrischer Energie versorgt werden, da lediglich bei dem Aussenden und/oder Empfangen von Daten eine Energieversorgung der Kommunikationsschnittstelle notwendig sein kann. Die Energieversorgung der Kommunikationsschnittstelle durch das Empfangsgerät kann ein Aussenden des Sensorsignals und/oder ein Empfangen von Daten auch in einem Fehlerzustand des Ladesteckers realisieren, wobei in dem Fehlerzustand die Funktionalität des Ladesteckers, insbesondere des Prozessors und/oder des Sensors, eingeschränkt sein kann.
In einer Ausführungsform ist die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, den Prozessor und/oder den Sensor mit elektrischer Energie zu versorgen, welche über die Kommunikationsantenne von dem Empfangsgerät zu der Kommunikationsschnittstelle übertragen wird.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Energieversorgung des Ladesteckers nicht notwendig sein kann. Insbesondere kann mit einer Energieversorgung des Ladesteckers über das Empfangsgerät eine von dem Fahrzeug und/oder der Ladestation unabhängige Energieversorgung des Ladesteckers realisiert sein.
In einer Ausführungsform ist die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, das Sensorsignal drahtlos und/oder drahtgebunden an die Ladestation auszusenden. Dadurch wird der Vorteil einer effizienten Übertragung des Sensorsignals, insbesondere an das Empfangsgerät, realisiert. Ein drahtgebundenes Senden des Sensorsignals kann beispielsweise über eine zusätzliche Kommunikationsleitung in dem Ladestecker realisiert sein, welche nach einem Steckvorgang des Ladesteckers in eine Ladebuchse den Ladestecker mit dem Fahrzeug und/oder der Ladestation elektrisch verbindet.
Weiterhin kann ein drahtgebundenes Senden des Sensorsignals eine erhöhte Sicherheit gegenüber unbefugtem Abgreifen des Sensorsignals realisieren, da beispielsweise eine codierte und/oder individualisierte Steckverbindung zum Anschluss eines Empfangsgeräts an die Kommunikationsschnittstelle erforderlich sein kann.
Ein drahtloses Aussenden des Sensorsignals erreicht den Vorteil, dass auch ohne Bestehen eines physischen Kontakts zwischen der Kommunikationsschnittstelle und dem Empfangsgerät das Sensorsignal von dem Empfangsgerät empfangen werden kann. So können die Kommunikationsschnittstelle und das Empfangsgerät beabstandet voneinander angeordnet sein. Insbesondere können zwischen der Kommunikationsschnittstelle und dem Empfangsgerät Schutzvorrichtungen angeordnet sein, welche die Kommunikationsschnittstelle und/oder das Empfangsgerät vor Berührung, äußeren Umwelteinflüssen und/oder unbefugtem Zugriff schützen.
In einer Ausführungsform umfasst der Ladestecker einen Speicher zur Speicherung der jeweils erfassten physikalischen Sensorgröße, wobei der Prozessor ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße aus dem Speicher auszulesen, um das Sensorsignal zu erzeugen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Erfassen der physikalischen Sensorgröße durch den Sensor und die Verarbeitung der physikalischen Sensorgröße durch den Prozessor zeitlich voneinander getrennt, realisiert sein können. Die jeweils erfassten physikalischen Sensorgrößen können nicht nur zum Zeitpunkt des Erfassens der jeweiligen physikalischen Sensorgrößen zur Verfügung stehen, sondern auch zu einem späteren Zeitpunkt.
Insbesondere können physikalische Sensorgrößen, deren Erfassung an ein Ereignis gekoppelt ist, unabhängig von dem Erzeugen eines Sensorsignals erfasst werden. Beispielsweise kann ein Steckvorgang des Ladesteckers in eine Ladebuchse erfasst werden, und ein Steckzyklenzählerstand zum Zeitpunkt des Steckvorgangs in dem Speicher entsprechend aktualisiert werden, und der Steckzyklenzählerstand erst bei vorhandener Kommunikationsverbindung mit dem Empfangsgerät von dem Prozessor in das Sensorsignal eingefügt werden.
In einer Ausführungsform ist der jeweilige Sensor ausgebildet, die jeweilige physikalische Sensorgröße wiederholt zu erfassen, und der Prozessor ist ausgebildet, die wiederholt erfassten physikalischen Sensorgrößen in dem Speicher zu speichern oder die in dem Speicher gespeicherten physikalischen Sensorgrößen durch die wiederholt erfassten physikalischen Sensorgrößen zu aktualisieren.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein zeitlicher Verlauf der physikalischen Sensorgrößen erfasst sein kann. Mit dem zeitlichen Verlauf einer physikalischen Sensorgröße kann beispielsweise eine Annäherung der physikalischen Sensorgröße an einen Grenzwert erfasst werden, sodass beispielsweise bereits vor Erreichen des Grenzwertes eine Maßnahme eingeleitet werden kann, um insbesondere die Funktionsfähigkeit des Ladesteckers und/oder die Betriebssicherheit des Ladesteckers zu erhalten. Diese Maßnahmen können beispielsweise ein Abbrechen eines Ladevorgangs, ein Unterbinden einer Verriegelung des Ladesteckers, ein Entriegeln des Ladesteckers, eine Anzeige einer Warnung und/oder das Initiieren eines Wartungsvorgangs des Ladesteckers sein. Der zeitliche Verlauf der physikalischen Sensorgröße kann beispielsweise eine zunehmende Temperatur, eine abnehmende Kühlmittelmenge, eine ansteigende elektrische Stromstärke respektive Spannung eines elektrischen Ladestroms in der Ladeleitung, ein zunehmender Steckzyklenzählerstand und/oder eine Beschleunigung des Ladesteckers sein.
Insbesondere kann die physikalische Sensorgröße periodisch in dem Speicher abgelegt werden, wobei der Prozessor ausgebildet sein kann, aus diesen Werten zu einem späteren Zeitpunkt das Sensorsignal zu erzeugen. Das Erzeugen des Sensorsignals kann durch die Kommunikationsschnittstelle ausgelöst werden, insbesondere durch eine Kommunikationsverbindung mit einem Empfangsgerät initiiert werden.
Der Prozessor kann ferner ausgebildet sein, die jeweils erfassten physikalischen Sensorgrößen zu verarbeiten, um beispielsweise einen Mittelwert, Maximalwert und/oder Minimalwert einer über einen Zeitraum aufgezeichneten physikalischen Sensorgröße zu ermitteln und in das Sensorsignal einzufügen.
In einer Ausführungsform sind in dem Speicher zusätzlich Konfigurationsdaten gespeichert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Ladestecker anwendungs- und/oder kundenspezifisch konfigurierbar sein kann. Die Konfigurationsdaten können insbesondere nicht flüchtig in dem Speicher gespeichert sein, sodass die Konfigurationsdaten auch ohne Energieversorgung des Ladesteckers erhalten und/oder auslesbar sein können.
Die Konfigurationsdaten können Fertigungsdaten des Ladesteckers, beispielsweise eine Seriennummer, eine Chargennummer, ein Produktionsdatum und/oder eine Softwareversion umfassen. Ferner können kundenspezifische Parameter Teil der Konfigurationsdaten sein, welche beispielsweise die Art und Weise des Ladevorgangs festlegen. Insbesondere können eine Ladezeitdauer, eine Ladestromstärke, eine Ladespannung, eine Energiemengenbegrenzung und/oder ein Abrechnungsmodus mittels der kundenspezifischen Parameter bestimmt sein.
In einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, die Konfigurationsdaten aus dem Speicher auszulesen und die ausgelesenen Konfigurationsdaten dem Sensorsignal beizufügen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Konfigurationsdaten auch einem Empfangsgerät bereitgestellt sein können, sodass die Konfigurationsdaten auch zum einem späteren Zeitpunkt, insbesondere nach einer Fertigung des Ladesteckers verfügbar sind. So kann vorteilhafterweise die Konfiguration des Ladesteckers auch ohne Kennzeichnungen auf dem Kunststoffgehäuse des Ladesteckers erfasst und/oder überprüft werden.
In einer Ausführungsform ist die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, das Sensorsignal zusätzlich an ein Diagnosesystem des Fahrzeugs zu übermitteln.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass auch das Fahrzeug, dessen elektrischer Energiespeicher über den Ladestecker aufgeladen wird, Informationen über den Ladevorgang respektive den Betriebszustand des Ladesteckers erfassen kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da dem Fahrzeug Daten zu dem elektrischen Energiespeicher vorliegen können, welche der Ladestation und/oder dem Ladestecker nicht zugänglich sind, sodass eine Ergänzung dieser Daten mit dem Sensorsignal des Ladesteckers in dem Fahrzeug einen effizienteren Ladevorgang realisieren können. Insbesondere eine Steuerung des Ladestroms in Bezug auf einen Füllstand des elektrischen Energiespeichers kann mit dem Sensorsignal effizienter realisiert sein. In einer Ausführungsform ist die jeweilige physikalische Sensorgröße zumindest eine der folgenden Messgrößen: eine Ladesteckertemperatur, eine Anzahl von Steckvorgängen des Ladesteckers in eine Ladebuchse, ein Flüssigkeitsaustritt, insbesondere ein Kühlflüssigkeitsaustritt aus einer Kühlflüssigkeitsleitung und/oder eine Position des Ladesteckers relativ zu der Ladestation und/oder dem Fahrzeug. Die Ladesteckertemperatur, der Kühlflüssigkeitsstand und/oder die bereits erfolgte Anzahl an Steckvorgängen können vorbestimmten Grenzwerten und/oder zulässigen Bereichen für den fehlerfreien Betrieb des Ladesteckers unterliegen, sodass ein Erfassen dieser physikalischen Sensorgrößen vorteilhaft für einen effizienten Betrieb des Ladesteckers sein kann. Die Eigenschaften des Ladesteckers oder von Teilen des Ladesteckers können temperaturabhängig sein, sodass beispielsweise ein Betrieb des Ladesteckers an einen vorbestimmten Temperaturbereich geknüpft sein kann. Ein Überschreiten oder Unterschreiten des vorbestimmten Temperaturbereichs kann mittels Übertragen des Sensorsignals von einem Empfangsgerät erfasst werden, sodass eine entsprechende Maßnahme zur Anpassung der Temperatur automatisch und/oder durch den Benutzer des Ladesteckers realisiert werden kann.
Der Ladestecker kann ein Kühlsystem aufweisen, welches ausgebildet ist, den Ladestecker, insbesondere die Ladeleitung zu kühlen. Die Ladeleitung kann einen ohmschen Widerstand aufweisen, sodass durch das Fließen eines elektrischen Stroms durch die Ladeleitung eine Verlustleistung in der Form von Wärme erzeugt wird. Bei gleichbleibender Stromstärke des elektrischen Stroms skaliert die Wärmemenge mit dem Leitungsquerschnitt der Ladeleitung. Um geringere Ladeleitungsquerschnitte zu realisieren, kann das Kühlsystem genutzt werden, um die Temperatur der Ladeleitung in einem vorbestimmten Temperaturbereich zu halten. Das Kühlsystem kann eine kühlflüssigkeitsgefüllte Leitung umfassen, wobei die Menge der Kühlflüssigkeit vorteilhafterweise von dem Sensor erfassbar ist, sodass eine Änderung der Kühlflüssigkeitsmenge anhand des Sensorsignals erfasst werden kann. Eine Änderung der Kühlflüssigkeitsmenge kann auf einen Defekt des Kühlsystems hinweisen, sodass die Funktion des Ladesteckers eingeschränkt sein kann. Insbesondere kann die Temperatur des Ladesteckers erhöht sein oder die Stromstärke des Ladestroms reduziert sein.
Die Position des Ladesteckers relativ zu der Position der Ladestation und/oder des Fahrzeugs kann genutzt werden, um bei einer Annäherung des Ladesteckers an die Ladestation und/oder das Fahrzeug automatisch eine Kommunikationsverbindung zwischen der Kommunikationsschnittstelle und einem, in die Ladestation respektive das Fahrzeug integriertem Empfangsgerät herzustellen. Die Positionsinformation kann ferner genutzt werden, um eine Verbindung zwischen dem Ladestecker und der Ladestation respektive dem Fahrzeug vorzubereiten. Beispielsweise kann eine Ladeelektronik in der Ladestation respektive dem Fahrzeug mit elektrischer Energie versorgt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Ladesystem zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug. Das Ladesystem umfasst einen Ladestecker nach dem ersten Aspekt, ein Ladekabel, welches mittels des Ladesteckers an zumindest einem Ende terminiert ist und mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch und/oder mechanisch verbindbar ist, wobei das Ladekabel eine Ladeleitung, welche ausgebildet ist, elektrische Energie zu übertragen, und eine Steuerleitung aufweist, welche ausgebildet ist, die Übertragung von elektrischer Energie über die Ladeleitung zu steuern. Weiterhin umfasst das Ladesystem eine Ladestation, welche eine Ladebuchse und eine Energiequelle aufweist, wobei die Ladebuchse ausgebildet ist, den Ladestecker aufzunehmen, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeleitung und der Energiequelle herzustellen, wobei der elektrische Energiespeicher ausgebildet ist, über die Ladeleitung elektrische Energie von der Ladestation aufzunehmen und zu speichern.
In einer Ausführungsform ist der Prozessor mit der Steuerleitung elektrisch verbunden, um den Prozessor mit elektrischer Energie zu versorgen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Prozessor über die bestehende Leitungsinfrastruktur des Ladesteckers mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Als Energiequelle kann beispielsweise eine Ladestation und/oder das Fahrzeug genutzt werden.
In einer Ausführungsform ist die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, bei einer Annäherung des Ladesteckers an die Ladestation eine Kommunikationsverbindung, insbesondere eine Funkverbindung zwischen der Kommunikationsschnittstelle und der Ladestation aufzubauen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass Daten von dem Ladestecker zu der Ladestation und umgekehrt übertragen werden können. Insbesondere kann der Datenaustausch automatisch realisiert sein. Weiterhin kann die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein über die Kommunikationsverbindung elektrische Energie zu empfangen, um den Prozessor, den Sensor und/oder die Kommunikationsschnittstelle mit elektrischer Energie zu versorgen.
Weitere Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 einen Ladestecker in einer Ausführungsform; und
Fig.2 ein Ladesystem in einer Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ladesteckers 100 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Ladestation 207 und einem elektrischen Energiespeicher 201 eines Fahrzeugs 203 gemäß einer Ausführungsform.
Der Ladestecker 100 umfasst einen Sensor 101 , welcher ausgebildet ist, eine physikalische Sensorgröße zu erfassen, wobei dem Sensor 101 eine Sensoridentifikation zugeordnet ist, welche auf den Sensor 101 hinweist, einen Prozessor 103, welcher ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße mit der Sensoridentifikation zu verknüpfen, um ein Sensorsignal zu erhalten, und eine Kommunikationsschnittstelle 105, welche ausgebildet ist, das Sensorsignal auszusenden.
Das Sensorsignal kann genutzt werden, um einen Betriebszustand des Ladesteckers 100 zu ermitteln. Beispielsweise kann auf Grundlage des Sensorsignals überprüft werden, ob sich die ermittelte physikalische Sensorgröße innerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs befindet. Zur Erhöhung der Sicherheit eines Ladevorgangs kann ein Fließen eines Ladestroms durch den Ladestecker 100 unterbunden werden, falls die physikalische Sensorgröße außerhalb des Toleranzbereichs liegt. Die Zuweisung einer Sensoridentifikation kann eine eindeutige Verknüpfung der physikalischen Sensorgröße mit einer physikalischen Kennzeichnung und/oder einer physikalischen Einheit realisieren. Beispielsweise kann die Sensoridentifikation eine Zeichenkette enthalten, welche die physikalische Sensorgröße als eine Temperatur des Ladesteckers in der Einheit Grad Celsius identifiziert. Weiterhin ist eine eindeutige Identifizierung der physikalischen Sensorgröße zusammen mit einer eindeutigen Identifizierung des Ladesteckers 100 möglich, sodass Ladestecker des gleichen Typs unterschieden werden können. Hierzu kann die Sensoridentifikation eine eindeutige Kennung des Ladesteckers 100 enthalten.
Der Ladestecker 100 kann ein standardisierter IEC 62196 Typ 2 oder Typ 3 Stecker sein.
Der Ladestecker 100 weist ferner ein Kunststoffgehäuse 107 auf, wobei das Kunststoffgehäuse 107 einen Griff 1 19 zum Halten des Ladesteckers 100 durch einen Benutzer aufweist. Ferner weist die Kommunikationsschnittstelle 105 eine Kommunikationsantenne 109 auf. Die Kommunikationsschnittstelle 105 ist ausgebildet, bei einer Annäherung des Ladesteckers 100 an die Ladestation 207 eine Kommunikationsverbindung, insbesondere eine Funkverbindung zwischen der Kommunikationsschnittstelle 105 und der Ladestation 207 aufzubauen.
Der Ladestecker 100 weist ferner fünf Steckkontakte auf, welche in zwei Gruppen unterteilt sind, welche jeweils von einem Steg umrandet sind. Eine Gruppe von drei Steckkontakten umfasst sowohl eine PP-Leitung 1 13 als auch ein CP-Leitung 1 15. Über die CP-Leitung 1 15 kann das Fahrzeug 203 mit der Ladestation 207 kommunizieren und beispielsweise eine Ladefreigabe signalisieren. Weiterhin kann über die PP-Leitung 1 15 der Ladestrom begrenzt werden, welcher über eine Ladeleitung von der Ladestation 207 zum dem Fahrzeug 203 fließt, um beispielsweise eine Überlastung des Ladekabels 205 mit dem Ladestecker 100, der Ladeelektronik des Fahrzeugs 203, des elektrischen Energiespeichers 201 des Fahrzeugs 203 und/oder der Ladestation 207 zu unterbinden.
Die weitere Gruppe von zwei Steckkontakten umfasst eine Ladeleitung 1 17, welche ausgebildet ist, elektrische Energie von der Ladestation 207 zu dem Fahrzeug 203, insbesondere zu einem elektrischen Energiespeicher 201 des Fahrzeugs 203 zu leiten.
Der Prozessor 103 ist ausgebildet, einen Sendedatenrahmen gemäß der NFC- Kommunikationstechnologie zu erzeugen, und die jeweils erfasste physikalische Sensorgröße mit der jeweiligen Sensoridentifikation in einem Datenfeld des Sendedatenrahmens anzuordnen, wobei das Sensorsignal den Sendedatenrahmen umfasst. Die Kommunikationsschnittstelle 105 ist eine passive Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle ist, welche durch ein elektromagnetisches Nahfeld eines Empfangsgerätes mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei die Kommunikationsschnittstelle 105 ausgebildet ist, das Sensorsignal ansprechend auf das elektromagnetische Nahfeld des Empfangsgerätes an das Empfangsgerät auszusenden.
Die Kommunikationsantenne 109 ist an dem Kunststoffgehäuse 107 durch Aufkleben stoffschlüssig befestigt ist. Die Kommunikationsantenne 109 ist auf einer innenliegenden Seite des Kunststoffgehäuses 107 aufgeklebt. Ferner kann eine stoffschlüssige Befestigung der Kommunikationsantenne 109 an dem Kunststoffgehäuse 107 durch Umspritzen der Kommunikationsantenne 109 in einem Kunststoff des Kunststoffgehäuses 107 oder durch Einbetten der Kommunikationsantenne 109 in dem Kunststoffgehäuse 107 realisiert sein. Der Ladestecker 100 umfasst ferner einen Speicher 1 1 1 zur Speicherung der jeweils erfassten physikalischen Sensorgröße, wobei der Prozessor 103 ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße aus dem Speicher 1 1 1 auszulesen, um das Sensorsignal zu erzeugen. Der Sensor 101 ist ausgebildet, die physikalische Sensorgröße wiederholt zu erfassen, und der Prozessor 103 ist ausgebildet, die wiederholt erfassten physikalischen Sensorgrößen in dem Speicher 1 1 1 zu speichern.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ladesystems 200 zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers 201 in einem Fahrzeug 203. Das Ladesystem 200 umfasst einen Ladestecker 100 gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, ein Ladekabel 205 und eine Ladestation 207.
Das Ladekabel 205 ist mittels des Ladesteckers 100 an zumindest einem Ende terminiert und mit dem durch den Ladestecker 100 terminierten Ende mit dem elektrischen Energiespeicher 201 elektrisch und mechanisch verbunden. Das Ladekabel 205 ist weiterhin an dem verbleibenden Ende durch einen weiteren Ladestecker terminiert, welcher mit einer weiteren Ladebuchse elektrisch und mechanisch kompatibel ist. Die weitere Ladebuchse ist in dem Fahrzeug angeordnet. Durch eine Steckverbindung des weiteren Ladesteckers in die weitere Ladebuchse kann eine geschlossene elektrische und insbesondere mechanisch verriegelte Verbindung zwischen der Ladestation 207 und dem Fahrzeug 203 über das Ladekabel 205 hergestellt werden.
Die Ladestation 207 weist eine Ladebuchse 209 und eine Energiequelle 21 1 auf, wobei die Ladebuchse 209 ausgebildet ist, den Ladestecker 100 aufzunehmen, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeleitung 1 17 und der Energiequelle 21 1 herzustellen. Ferner ist der elektrische Energiespeicher 201 ausgebildet, über die Ladeleitung 1 17 elektrische Energie von der Ladestation 207 aufzunehmen und zu speichern.
Der Griff 1 19 des Ladesteckers 100 ist derart orientiert, dass bei einem Greifen des Griffs 1 19 durch einen Benutzer des Ladekabels 203 aus Sicht des Benutzers unterhalb des Ladesteckers 100 angeordnet ist. Dadurch kann eine definierte Ausrichtung des Ladesteckers 100 erreicht werden, sodass ein Kontaktbild der elektrischen Anschlüsse des Ladesteckers 100 zu einem Kontaktbild der elektrischen Anschlüsse der Ladebuchse 209 ausgerichtet sein kann. Bezugszeichenliste Ladestecker
Sensor
Prozessor
Kommunikationsschnittstelle
Kunststoffgehäuse
Kommunikationsantenne
Speicher
Proximity Pilot Leitung (PP)
Control Pilot Leitung (CP)
Ladeleitung
Griff Ladesystem
Elektrischer Energiespeicher
Fahrzeug
Ladekabel
Ladestation
Ladebuchse
Energiequelle

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Ladestecker (100) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Ladestation (207) und einem elektrischen Energiespeicher (201 ) eines Fahrzeugs (203), mit: einem Sensor (101 ), welcher ausgebildet ist, eine physikalische Sensorgröße zu erfassen, wobei dem Sensor (101 ) eine Sensoridentifikation zugeordnet ist, welche auf den Sensor (101 ) hinweist; einem Prozessor (103), welcher ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße mit der Sensoridentifikation zu verknüpfen, um ein Sensorsignal zu erhalten; und einer Kommunikationsschnittstelle (105), welche ausgebildet ist, das Sensorsignal auszusenden.
2. Ladestecker (100) nach Anspruch 1 , mit einem weiteren Sensor zur Erfassung einer weiteren physikalischen Sensorgröße, wobei dem weiteren Sensor eine weitere Sensoridentifikation zugeordnet ist, welche auf den weiteren Sensor hinweist, wobei der Prozessor (103) ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße mit der Sensoridentifikation und die erfasste weitere physikalische Sensorgröße mit der weiteren Sensoridentifikation zu verknüpfen, um das Sensorsignal zu erhalten.
3. Ladestecker (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prozessor (103) ausgebildet ist, einen Sendedatenrahmen gemäß einer Kommunikationstechnologie, insbesondere CAN, UMTS, Wireless LAN, NFC, 5G zu erzeugen, und die jeweils erfasste physikalische Sensorgröße mit der jeweiligen Sensoridentifikation in einem Datenfeld des Sendedatenrahmens anzuordnen, wobei das Sensorsignal den Sendedatenrahmen umfasst.
4. Ladestecker (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Kunststoffgehäuse (107) aufweist, wobei die Kommunikationsschnittstelle (105) eine Kommunikationsantenne (109) aufweist, wobei die Kommunikationsantenne (109) an dem Kunststoffgehäuse (107) stoffschlüssig befestigt ist, insbesondere aufgeklebt ist, oder wobei die Kommunikationsantenne (109) in dem Kunststoffgehäuse (107) eingebettet ist, insbesondere durch einen Kunststoff des Kunststoffgehäuses (107) umspritzt ist.
5. Ladestecker (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsschnittstelle (105) eine passive Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle ist oder umfasst, welche durch ein elektromagnetisches Nahfeld eines Empfangsgerätes mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei die Kommunikationsschnittstelle (105) ausgebildet ist, das Sensorsignal ansprechend auf das elektromagnetische Nahfeld des Empfangsgerätes an das Empfangsgerät auszusenden.
6. Ladestecker (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsschnittstelle (105) ausgebildet ist, das Sensorsignal drahtlos und/oder drahtgebunden an die Ladestation (207) auszusenden.
7. Ladestecker (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Speicher (1 1 1 ) zur Speicherung der jeweils erfassten physikalischen Sensorgröße, wobei der Prozessor (103) ausgebildet ist, die erfasste physikalische Sensorgröße aus dem Speicher (1 1 1 ) auszulesen, um das Sensorsignal zu erzeugen.
8. Ladestecker (100) nach Anspruch 7, wobei der jeweilige Sensor (101 ) ausgebildet ist, die jeweilige physikalische Sensorgröße wiederholt zu erfassen, und wobei der Prozessor (103) ausgebildet ist, die wiederholt erfassten physikalischen Sensorgrößen in dem Speicher (1 1 1 ) zu speichern oder die in dem Speicher (1 1 1 ) gespeicherten physikalischen Sensorgrößen durch die wiederholt erfassten physikalischen Sensorgrößen zu aktualisieren.
9. Ladestecker (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 oder 8, wobei in dem Speicher (1 1 1 ) zusätzlich Konfigurationsdaten gespeichert sind.
10. Ladestecker (100) nach Anspruch 9, wobei der Prozessor (103) ausgebildet ist, die Konfigurationsdaten aus dem Speicher (1 1 1 ) auszulesen und die ausgelesenen Konfigurationsdaten dem Sensorsignal beizufügen.
1 1 . Ladestecker (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsschnittstelle (105) ausgebildet ist, das Sensorsignal zusätzlich an ein Diagnosesystem des Fahrzeugs (203) zu übermitteln.
12. Ladestecker (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die jeweilige physikalische Sensorgröße zumindest eine der folgenden Messgrößen ist: eine Ladesteckertemperatur, eine Anzahl von Steckvorgängen des Ladesteckers (100) in eine Ladebuchse (209), ein Flüssigkeitsaustritt, insbesondere ein Kühlflüssigkeitsaustritt aus einer Kuhlflussigkeitsleitung und/oder eine Position des Ladesteckers (100) relativ zu der Ladestation (207) und/oder dem Fahrzeug (203).
13. Ladesystem (200) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (201 ) in einem Fahrzeug (203), mit: einem Ladestecker (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; einem Ladekabel (205), welches mittels des Ladesteckers (100) an zumindest einem Ende terminiert ist und mit dem elektrischen Energiespeicher (201 ) elektrisch und/oder mechanisch verbindbar ist, wobei das Ladekabel (205) eine Ladeleitung (1 17), welche ausgebildet ist, elektrische Energie zu übertragen, und eine Steuerleitung aufweist, welche ausgebildet ist, die Übertragung von elektrischer Energie über die Ladeleitung (1 17) zu steuern; und einer Ladestation (207), welche eine Ladebuchse (209) und eine Energiequelle (21 1 ) aufweist, wobei die Ladebuchse (209) ausgebildet ist, den Ladestecker (100) aufzunehmen, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ladeleitung (1 17) und der Energiequelle (21 1 ) herzustellen, wobei der elektrische Energiespeicher (201 ) ausgebildet ist, über die Ladeleitung (1 17) elektrische Energie von der Ladestation (207) aufzunehmen und zu speichern.
14. Ladesystem (200) nach Anspruch 13, wobei der Prozessor (103) mit der Steuerleitung elektrisch verbunden ist, um den Prozessor (103) mit elektrischer Energie zu versorgen.
15. Ladesystem (200) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Kommunikationsschnittstelle (105) ausgebildet ist, bei einer Annäherung des Ladesteckers (100) an die Ladestation (207) eine Kommunikationsverbindung, insbesondere eine Funkverbindung zwischen der Kommunikationsschnittstelle (105) und der Ladestation (207) aufzubauen.
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