WO2025201623A1 - Steckerdetektionsvorrichtung zur freigabe einer buchsenklappe, bordstein-, pflasterstein- oder randstein-ladevorrichtung mit einer steckerdetektionsvorrichtung sowie verfahren zur detektion eines steckers - Google Patents

Abstract

Es wird eine Steckerdetektionsvorrichtung (74) zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) mit einer Sensoreinrichtung (76) zur Detektion eines Steckers (62) vorgeschlagen, die eine Abdeckschicht (72) aufweist, durch welche die Sensoreinrichtung (76) abgedeckt ist und eine Steuereinheit (78) aufweist, welche mit der Sensoreinrichtung (76) zum Datenaustausch verbunden ist. Erfindungsgemäß werden über die Sensoreinrichtung (76) charakterisierende Sensordaten eines in einer definierten Position zur Sensoreinrichtung (76) ausgerichteten, zu detektierenden Steckers (62) bezüglich eines Strukturmusters (79) seiner zur Sensoreinrichtung (76) weisenden Oberfläche aufgenommen und in der Steuereinheit (78) die zur verwendeten Sensoreinrichtung (76) korrespondierenden, den Stecker (62) in seiner definierten Position charakterisierenden Daten zum Abgleich mit den über die Sensoreinrichtung (76) aufgenommenen Sensordaten verglichen.

Description

B E S C H R E I B U N G

Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe, Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung mit einer Steckerdetektionsvorrichtung sowie Verfahren zur Detektion eines Steckers

Die Erfindung betrifft eine Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe mit einer Sensoreinrichtung zur Detektion eines Steckers, einer Abdeckschicht, durch welche die Sensoreinrichtung abgedeckt ist, und einer Steuereinheit, welche mit der Sensoreinrichtung zum Datenaustausch verbunden ist, sowie eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Grundkörper, in dem ein Aufnahmeraum ausgebildet ist, einem Deckel, der am Grundkörper befestigt ist und über den der Aufnahmeraum verschlossen ist, einer Ladebuchse, die am Deckel oder einem relativ zum Deckel bewegbaren Anbauteil befestigt ist und zumindest außerhalb der Betriebszeiten in den Aufnahmeraum ragt, einer Buchsenklappe, über die die Ladebuchse außerhalb der Betriebszeiten verschlossen ist und die über einen schaltbaren Verriegelungsmechanismus in der geschlossenen Position arretierbar und zur Öffnung freigebbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Detektion eines Steckers zur Freigabe einer Buchsenklappe.

Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen sind in einem Bordstein, Pflasterstein oder im Randstein integrierte Aufladestationen oder Bord-, Pflaster- oder Randsteine, in denen zumindest eine Ladebuchse integriert ist, die an eine zentrale Ladestation angeschlossen sind. Über die Ladebuchsen kann eine elektrische Verbindung zu einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug hergestellt werden, um dessen Energiespeicher beziehungsweise dessen Batterie aufzuladen. Dies betrifft insbesondere rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge aber auch Hybridfahrzeuge. Aufladbare Fahrzeuge können sowohl Personenkraftwagen als auch Lastkraftwagen, Motorräder oder elektrische Fahrräder sein.

Durch die neue Gesetzgebung, das steigende Klimaschutzinteresse der Bevölkerung sowie die verbesserte Wirtschaftlichkeit elektrifizierter Fahrzeuge ist zu erwarten, dass der Anteil elektrischer Fahrzeuge insbesondere in den innerstädtischen Bereichen extrem steigen wird, so dass die zur Verfügung stehende Ladeinfrastruktur in hohem Maße ausgebaut werden muss, was bedeutet, dass ein Teil vorhandener Parkplätze oder Gehwege mit entsprechenden Auflademöglichkeiten versehen werden muss, um die individuelle Mobilität auch in Zukunft sicherzustellen, weswegen die Integration der Lademöglichkeit in die vorhandene Straßeninfrastruktur insbesondere im innerstädtischen Bereich den Vorteil bietet, dass keine Ladesäulen die Gehsteige versperren und so den optischen Eindruck stören und zusätzlichen Bauraum benötigen, der häufig nicht vorhanden ist. Auch kann vermieden werden, dass Ladekabel quer über den Gehweg ragen und für Fußgänger Stolperfallen bilden.

Eine solche Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung wird beispielsweise in der WO 2024/002505 Al beschrieben. Diese weist an ihrem Schutzdeckel eine Ladebuchse auf, die mit einer Elektronikeinheit im Innern des Bordsteins verbunden ist. Die Ladebuchse wird außerhalb des Ladevorgangs durch eine Buchsenklappe verschlossen. Die Buchsenklappe wird durch einen Verriegelungsaktor in der geschlossenen Stellung arretiert, bis eine Authentifizierung des Nutzers erfolgt ist. Dies kann beispielsweise über sein Mobiltelefon oder eine entsprechende Karte erfolgen. Nachteilig an einer solchen Ausführung ist es jedoch, dass der Nutzer immer zusätzliche Mittel zur Authentifizierung benötigt. Aus diesem Grund drängt die Gesetzgebung auf eine Hinterlegung der Authentifizierungsdaten im Fahrzeug selbst. Dies hat jedoch zur Folge, dass eine Authentifizierung des Nutzers über zusätzliche Mittel entfällt.

Es stellt sich daher die Aufgabe, das Freigeben der Buchsenklappe zu ihrer Öffnung durch andere Mittel zu ermöglichen. Hier wäre insbesondere eine Identifizierung des in die Ladebuchse einzusteckenden Steckers durch die Ladestation wünschenswert. Dabei ist es jedoch zu vermeiden, dass eine Verwechslung zu anderen in die Nähe der Ladebuchse geführten Gegenständen entsteht, was zu einem unerwünschten Entriegeln der Buchsenklappe führen würde.

Diese Aufgabe wird durch eine Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1, eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung mit einer Steckerdetektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 sowie ein Verfahren zur Detektion eines Steckers mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.

Die erfindungsgemäße Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe weist eine Sensoreinrichtung zur Detektion eines Steckers auf. Unter einer Buchsenklappe kann vorliegend auch ein Schwenkkörper, eine aktuierte Verschlusseinheit oder andere physische Freigabemittel verstanden werden. Eine solche Sensoreinrichtung kann auf eine beliebige Sensorik zurückgreifen, wie die Nutzung elektromagnetischer Wellen und Felder, Schallwellen oder haptische Wahrnehmung. Des Weiteren weist die Steckerdetektionsvorrichtung eine flexible oder unflexible Abdeckschicht auf, durch welche die Sensoreinrichtung geschützt bzw. abgedeckt ist. Diese Abdeckschicht wird benötigt, um die Sensoreinrichtung vor Beschädigungen zu schützen. Die Sensoreinrichtung ist zum Datenaustausch mit einer Steuereinheit verbunden, in der den Stecker in einer definierten Position charakterisierende Daten hinterlegt sind, welche zur verwendeten Sensoreinrichtung korrespondieren. Dies bedeutet, dass beispielsweise bei der Verwendung einer mit elektromagnetischen Feldern arbeitenden Sensoreinrichtung die hinterlegten Daten diese zu detektierenden elektromagnetischen Felder betreffen. Über die Sensoreinrichtung sind charakterisierende Sensordaten eines Steckers aufnehmbar. Dieser ist hierzu in einer definierten Position zur Sensoreinrichtung auszurichten. Die Sensordaten betreffen erfindungsgemäß ein Strukturmuster einer zur Sensoreinrichtung weisenden Oberfläche des Steckers.

Der Stecker weist an seiner Oberfläche Erhöhungen und Vertiefungen auf, wobei in den Vertiefungen üblicherweise die Kontaktstifte des Steckers angeordnet sind und innerhalb dieser Vertiefung wiederum eine Erhöhung bilden. Diese Vertiefungen und Erhöhungen sowie die Kontaktstifte sind für die verwendeten Stecker genormt, so dass sich an der Oberfläche ein festes Strukturmuster des Steckers ergibt. Dieses muss jedoch nicht vollständig von der Sensoreinrichtung aufgenommen werden. Hier reicht es aus, besondere, dieses Steckergesicht charakterisierende Daten zu verwenden. Dies kann beispielsweise eine bestimmte ausgewählte Anordnung mehrerer Vertiefungen oder Erhöhungen zueinander sein oder ein Wechsel zwischen elektromagnetisch leitenden oder nichtleitenden Teilen. Je nach gewünschter Genauigkeit der Detektierung können so nur einzelne Erhöhungen und Vertiefungen zur Identifikation als ausreichend betrachtet werden oder eine vollständige Abbildung des Steckergesichtes erfolgen. In jedem Fall werden die auf diese Weise aufgenommen Sensordaten mit den in der Steuereinheit hinterlegten Daten verglichen, um so einen Stecker zu identifizieren und den Verriegelungsaktor betätigen zu können. Entsprechend kann auf eine Nutzerauthentifizierung verzichtet werden. Stattdessen erfolgt eine Freigabe der Ladebuchse durch das Heranführen des Steckers in eine definierte Detektions-Position. Eine derartige Lösung ist kostengünstig herzustellen und sehr robust gegenüber Fehlern. Durch die Verwendung von ein bestimmtes Steckergesicht eindeutig definierenden Daten wird ein nicht erwünschtes Öffnen zuverlässig vermieden.

Die erfindungsgemäße Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs weist einen Grundkörper auf, in dem ein Aufnahmeraum ausgebildet ist, in dem auch eine beliebige Elektronik angeordnet sein kann. Ein Deckel ist am Grundkörper befestigt und verschließt den Aufnahmeraum. Eine Ladebuchse ist am Deckel oder einem relativ zum Deckel bewegbaren Anbauteil, wie beispielsweise einer Schwenkvorrichtung, befestigt und ragt zumindest außerhalb der Betriebszeiten in den Aufnahmeraum. Bei Verwendung einer Schwenkvorrichtung wird die Ladebuchse gegebenenfalls während des Ladevorgangs aus dem Aufnahmeraum herausgeschwenkt, behält jedoch ihre elektrische Verbindung in den Aufnahmeraum. Bei einer fest mit dem Deckel verbundenen Ladebuchse ragt diese jeweils mit ihrem elektrischen Anschlussteil in den Aufnahmeraum, welcher üblicherweise an der axial zur Einstecköffnung entgegengesetzten Seite angeordnet ist.

Die Ladebuchse ist außerhalb der Betriebs- beziehungsweise Ladezeiten durch eine Buchsenklappe verschlossen, die über einen schaltbaren Verriegelungsmechanismus in der geschlossenen Position arretierbar und zur Öffnung freigebbar ist. Erfindungsgemäß ist an dieser Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung eine Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe der Buchsenklappe ausgebildet. Durch die Verwendung einer solchen Steckerdetektionsvorrichtung kann nunmehr die Ladebuchse der Ladevorrichtung ohne Zusatzgeräte freigegeben bzw. geöffnet werden, wobei gleichzeitig ein unerwünschtes Öffnen, ohne die Zuführung eines Steckers vermieden wird. Somit ist eine Authentifizierung des Nutzers über die im Fahrzeug hinterlegten Daten ausreichend.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Detektion eines Steckers zur Freigabe einer Buchsenklappe wird zunächst ein Stecker in einer definierten Position gegenüberliegend zu einer Abdeckschicht einer Sensoreinrichtung positioniert. Diese definierte Position kann beispielsweise durch eine entsprechende Kennzeichnung an der Ladevorrichtung identifiziert werden. Neben diesen rein optischen Lösungen kann auch eine Position durch entsprechende Formung vorgegeben werden. Nach dem Positionieren des Steckers werden über die Sensoreinrichtung Sensordaten aufgenommen, welche charakterisierende Informationen bezüglich eines Strukturmusters der zur Sensoreinrichtung weisenden Oberfläche des Steckers enthalten. Diese können von der Struktur in Bezug auf die Form oder die verwendeten Materialien abhängig sein, die an einem Stecker immer in einem festgelegten Muster zueinander angeordnet sind. Die so aufgenommenen Sensordaten werden im Folgenden mit in einer Steuereinheit hinterlegten korrespondierenden Daten zur Identifizierung des Steckers verglichen. Bei Übereinstimmung der Sensordaten mit den in der Steuereinheit hinterlegten Daten wird daraufhin der Verriegelungsaktor der Buchsenklappe freigegeben und kann diese somit geöffnet werden oder wird automatisch in den geöffneten Zustand verfahren.

Vorzugsweise detektiert die Sensoreinrichtung als charakterisierende Sensordaten des Strukturmusters der Oberfläche eine Anordnung elektrisch leitender Abschnitte und elektrisch isolierender Abschnitte zueinander. So sind in einem Stecker die Kontaktfahnen an definierten Positionen angeordnet, während sich in den Zwischenräumen isolierendes Material befindet. Eine entsprechende Detektierung dieses Musters oder von charakterisierenden Teilen dieses Musters zwischen leitendem und nichtleitendem Material kann somit zur zuverlässigen Identifizierung eines Steckers dienen. Eine derartige Ausführung ist besonders robust und nicht anfällig gegen Verschmutzungen.

In einer alternativen Ausführung detektiert die Sensoreinrichtung als charakterisierende Sensordaten des Strukturmusters der Oberfläche eine Anordnung von Erhebungen und Vertiefungen. So sind die Kontaktfahnen der Stecker in entsprechenden Vertiefungen angeordnet, die einen Rücksprung im Vergleich zur ansonsten glatten Oberfläche bilden. Auch die Kontaktfahnen bilden Erhöhungen innerhalb der Vertiefungen. Das daraus folgende Strukturmuster kann optisch oder über reflektierte Wellen aufgenommen werden und charakterisiert das Steckergesicht mit hoher Zuverlässigkeit.

In einer Weiterführung und besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Sensoreinrichtung einen oder mehrere magnetoresistive Sensoren auf, die zum zu detektierenden Strukturmuster des Steckers korrespondierend angeordnet sind. Solche magnetoresistiven Sensoren können insbesondere als Schalter, wie Reed-Schalter oder Hall-Schalter ausgebildet sein. Werden diese teilweise gegenüberliegend zu den Kontakten angeordnet und teilweise gegenüberliegend zu den isolierenden Teilen des Steckers, wenn sich dieser in seiner definierten Position zur Detektierung befindet, so werden die den Kontakten gegenüberliegenden Schalter ein Signal ausgeben, während die anderen kein Signal ausgeben. Dieses entstehende Muster kann somit mit einem entsprechenden hinterlegten Datenmuster in der Steuereinheit zur Identifizierung des Steckers verglichen werden. So kann mit einer hohen Zuverlässigkeit und geringen Kosten eine Detektion und Identifizierung des Steckers erfolgen.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist ein oder sind zumindest zwei der magnetoresistiven Sensoren gegenüberliegend zu jeweils einem Kontakt des in der definierten Position zur Sensoreinrichtung positionierten, zu detektierenden Steckers angeordnet, und ist ein oder sind mindestens zwei der magnetoresistiven Sensoren gegenüberliegend zu dem elektrisch isolierenden Abschnitt des in der definierten Position zur Sensoreinrichtung positionierten, zu detektierenden Steckers angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung kann üblicherweise bereits mit hoher Wahrscheinlichkeit ein sich an der definierten Position befindliches Bauteil als Stecker identifiziert werden. Die Zuverlässigkeit dieser Identifizierung wächst mit wachsender Anzahl der verwendeten Sensoren.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist die Sensoreinrichtung eine digitale Kamera auf. Diese kann zumindest über Schattierungen oder Helligkeiten ebenfalls das Steckergesicht, also das Strukturmuster der Oberfläche erkennen. Dabei kann zur Vermeidung von Fehlern durch Verschmutzungen beim Bildabgleich auf eine vollständig nachweisbare Gleichheit verzichtet werden und ein Schwellwert festgelegt werden, der zum Nachweis der Identifikation des Steckers ausreicht.

Entsprechend beinhalten die Sensordaten der digitalen Kamera vorzugsweise Farbunterschiede, die in der Steuereinheit zur Identifizierung der Erhebungen und Vertiefungen auswertbar sind, so dass ein Stecker anhand der vorhandenen Farbfolgen erkennbar ist.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführung weist die Sensoreinrichtung einen Radarsensor auf. Mit diesem können über die Aussendung der Radarwellen und deren Reflektion Vertiefungen und Erhöhungen des Steckers detektiert werden, die dann dem entsprechenden Strukturmuster der Oberfläche des Steckers zugeordnet werden, um diesen zu identifizieren.

In ähnlicher Weise kann die Sensoreinrichtung alternativ einen Ultraschallsensor aufweisen, mit dem ebenfalls diese Oberflächenstrukturen durch die unterschiedlichen Reflexionszeiten ermittelt werden können, um durch Abgleich mit den Daten der Steuereinheit einen Stecker zu detektieren und als Stecker zu identifizieren.

In einer wiederum alternativen Ausgestaltung weist die Sensoreinrichtung mehrere Berührungsschalter auf, die zum zu detektierenden Strukturmuster des Steckers korrespondierend angeordnet sind. Dieses Muster sollte den am Stecker vorhandenen Erhebungen und Vertiefungen zumindest in einem für den jeweiligen Stecker charakteristischem Maß entsprechen. Somit werden einige dieser Schalter so platziert, dass bei Auflage des Steckers eine Berührung aufgrund der Erhebungen vorliegt und einige so platziert, dass aufgrund der gegenüberliegenden Vertiefungen am Stecker keine Berührung vorliegt und diese Schalter entsprechend auch nicht geschaltet werden. Somit wird durch die Auflage des Steckers ein Muster über die Schalter erzeugt, welches wiederum charakteristisch für den Stecker ist, so dass dieser als solcher erkannt wird.

In einer hierzu weiterführenden vorteilhaften Ausführung sind zumindest zwei der Berührungsschalter gegenüberliegend zu jeweils einer Vertiefung des in der definierten Position zur Sensoreinrichtung positionierten, zu detektierenden Steckers angeordnet, und ist ein oder sind mindestens zwei der Berührungsschalter gegenüberliegend zu einer Erhebung des in der definierten Position zur Sensoreinrichtung positionierten, zu detektierenden Steckers angeordnet. Dies kann bereits für eine Steckerdetektion mit hoher Wahrscheinlichkeit ausreichen. Die Zuverlässigkeit dieser Identifizierung wächst mit wachsender Anzahl der verwendeten Schalter.

Diese Berührungsschalter sind vorzugsweise Piezo-Schalter, welche sehr klein ausgeführt werden können und kostengünstig herstellbar sind.

Vorzugsweise ist bei der Verwendung eines Radarsensors oder magnetoresistiver Sensoren die Abdeckschicht für elektromagnetische Wellen durchlässig ausgebildet. Somit entsteht einerseits ein Schutz der Sensoren vor Witterungseinflüssen, Verschmutzungen und Vandalismus und andererseits wird die Funktionsfähigkeit der Sensoren nicht beeinträchtigt.

Bei Verwendung einer Kamera ist die Abdeckschicht lichtdurchlässig, um den Schutz und die Funktion sicherzustellen.

Im Falle eines Ultraschallsensors wird entsprechend eine Abdeckschicht gewählt, die für Ultraschallwellen durchlässig ist.

Um auch Berührungsschalter zu schützen und anderseits deren mögliche Betätigung sicherzustellen, kann die Abdeckschicht aus einem verformbaren Material hergestellt, unter dem die Berührungsschalter angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung mit einer derartigen Steckerdetektionsvorrichtung sowie das Verfahren zur Detektion eines Steckers sind somit geeignet, eine Freigabe der Buchsenklappe nur dann zu ermöglichen, wenn ein zu einer Ladebuchse korrespondierender Stecker an die entsprechende Abdeckschicht herangeführt wird und der Stecker auch als solcher identifiziert werden kann. Somit können zusätzliche Authentifizierungsmethoden zur Identifizierung des Nutzers entfallen, der dann bei Anschluss seines Fahrzeugs über die dort hinterlegten Daten identifizierbar ist. Es wird dennoch eine hohe Robustheit der Detektion erreicht, da die Sensoren im geschützten Raum angeordnet sind und aufgrund der wählbaren charakterisierenden Daten zu den Strukturmustern der Oberfläche des Steckers auch eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen oder Witterungseinflüssen erreicht werden kann. Des Weiteren erfolgt diese Detektion mit sehr kurzen Ansprechzeiten und kann unempfindlich gegenüber leichten Fehlern bei der Positionierung des Steckers ausgeführt werden.

Einige nicht beschränkende Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Detektionsvorrichtungen und eine zugehörige Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend ebenso wie das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bordstein-Ladevorrichtung.

Die Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht dieser Ladevorrichtung mit einer digitalen Kamera als Sensoreinrichtung in geschnittener Darstellung der Bordstein-Ladevorrichtung.

Die Figur 3 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht dieser Ladevorrichtung mit einem Radarsensor oder einem Ultraschallsensor als Sensoreinrichtung in geschnittener Darstellung der Bordstein- Ladevorrichtung.

Die Figur 4 zeigt schematisch eine Ansicht von oben auf den Detektionsbereich einer Bordstein-Ladevorrichtung mit magnetoresistiven Sensoren als Sensoreinrichtung, wobei der positionierte Stecker in gestrichelten Linien dargestellt ist.

Die Figur 5 zeigt schematisch eine Ansicht von oben auf den Detektionsbereich einer Bordstein-Ladevorrichtung mit Berührungsschaltern als Sensoreinrichtung, wobei der positionierte Stecker in gestrichelten Linien dargestellt ist. Die in der Figur 1 dargestellte Bordstein-Ladevorrichtung 10 besteht aus einem Grundkörper 12, der beispielsweise aus einem Beton oder einem Kunststoff hergestellt ist und Faserverstärkungen oder Bewehrungen aufweisen kann, und in dem ein Aufnahmeraum 14 ausgebildet ist, in den zumindest ein Energieversorgungskabel ragt, aber auch verschiedene elektronische Bauteile zum Laden angeordnet sein können. Der Aufnahmeraum 14 kann insbesondere im Wesentlichen hohlquaderförmig ausgebildet sein und weist eine zu einer Oberfläche eines Gehwegs offene Seite auf, die durch einen Deckel 18 verschlossen ist, dessen nach außen weisende Oberfläche 20 den äußeren Teil der Geh- oder Fahrfläche bildet.

Der Deckel 18, der insbesondere aus Stahl ist, ist am Grundkörper 12 oder einem nicht dargestellten, im Aufnahmeraum 14 angeordneten Aufnahmebehälter befestigt und verschließt die nach oben weisende, offene Seite des Aufnahmeraums 14, insbesondere unter Zwischenlage einer Dichtung, welche nicht dargestellt ist. Zusätzlich liegt der Deckel 18 auch auf einer Oberseite des Grundkörpers 12 auf und erstreckt sich auch in Längserstreckungsrichtung betrachtet über die Enden des Aufnahmeraums 14.

Der Deckel 18 weist eine abgerundete Aufprallwand auf, welche eine Kante zwischen der Oberseite des Grundkörpers 12 und einer zur Straße weisenden Seitenfläche des Grundkörpers 12 abdeckt. Die Befestigung des Deckels 18 kann mittels nicht dargestellter Schrauben erfolgen.

Der Deckel 18 weist eine Öffnung 26 auf, in die eine Ladebuchse 28 mit ihren Kontaktelementen 30 aus dem Aufnahmeraum 14 in Richtung zur Oberfläche 20 ragt. Die Ladebuchse 28 wird zur Oberfläche 20 durch eine drehbare Buchsenklappe 32 verschlossen. Diese Buchsenklappe 32 ist über ein Scharnier 34 mit dem Deckel 18 verbunden und liegt im die Ladebuchse 28 verschließenden Zustand außerhalb des Ladevorgangs mit ihrem äußeren Randbereich 36 auf einer Stufe 38 am Deckel 18 auf, die an einer radialen Begrenzungswand 40 der Öffnung 26 ausgebildet ist. Entsprechend verjüngt sich durch die Stufe 38 die Öffnung 26 in Richtung zum Aufnahmeraum 22. Der Deckel 18 weist in diesem radial äußeren Bereich etwa die gleiche Höhe auf, wie der oberhalb der Stufe 38 ausgebildete Abschnitt 42 der Begrenzungswand 40, so dass eine Oberfläche 44 der Buchsenklappe 32 mit der Oberfläche 26 des Deckels 18 im Wesentlichen eine gemeinsame Ebene und somit einen Teil der Gehoder Fahrfläche bildet. Der Abschnitt 42 der Begrenzungswand 40 weist, außer im zum Scharnier 34 gegenüberliegenden Bereich der Buchsenklappe 32, lediglich einen Spalt zum Außenumfang der Buchsenklappe 32 auf. Im zur Ladebuchse 28 weisenden inneren Bereich weist die Buchsenklappe 32 einen Vorsprung 46 auf, der im Wesentlichen die gleiche radiale Erstreckung aufweist, wie der in die Öffnung 26 ragende Abschnitt der Ladebuchse 28, so dass dieser Teil dichtend auf die Ladebuchse 28 abgesetzt wird, wenn diese geschlossen ist. Selbstverständlich ist die Höhe der Ladebuchse 28 zur Buchsenklappe 32 und die Höhe der Stufe 38 entsprechend aufeinander abzustimmen. Auch kann in diesem Bereich an der Buchsenklappe 32 oder der gegenüberliegenden Wand der Ladebuchse 28 eine Dichtung vorgesehen werden, um ein Eindringen von Wasser in die Ladebuchse 28 im geschlossenen Zustand zu verhindern.

In einem vom Scharnier 34 entfernten Bereich 48 der Buchsenklappe 32 liegt diese nicht mehr auf der Stufe 38 auf, sondern weist einen Abstand zum Deckel 18 auf. Benachbart zu diesem entfernten Bereich 48 der Buchsenklappe 32 ist am Deckel 18 eine Vertiefung 50 ausgebildet, durch die ein Verriegelungsmechanismus 52 zur Arretierung der Buchsenklappe 32 in ihrer geschlossenen Position geschoben werden kann, der entsprechend im geschlossenen Zustand in eine korrespondierende Öffnung 56 an der Unterseite an einer Ausbuchtung 54 der Buchsenklappe 32 eingreift, und der nicht ohne vorhergehende Freigabe geöffnet werden kann. Bei erfolgter Freigabe wird der Verriegelungsmechanismus 52 aus der Öffnung 56 gelöst und die Buchsenklappe 32 kann vom Benutzer aufgeklappt werden.

Die Vertiefung 50 im Deckel 18 ist ebenfalls als schräg in Richtung zur Ladebuchse 28 abfallende Oberfläche ausgebildet. Die Breite der Vertiefung 50 entspricht im Wesentlichen etwa einer Querschnittsbreite eines Einsteckabschnitts 60 eines Steckers 62, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Typ-2 Stecker ausgebildet ist.

Der Stecker 62 weist an einem Außenumfang seines Gehäuses 64 im Bereich seines Einsteckabschnitts 60 eine Ausnehmung 66 auf, in die bei in die Ladebuchse 28 eingestecktem Stecker 62 ein Bolzen eines Verriegelungsaktors greift, der ein Ausziehen des Steckers verhindert bis der Ladevorgang abgeschlossen ist.

Ein nach außen weisendes Ende 68 der Ausbuchtung 54 der Buchsenklappe 32 ist nun so ausgeformt, dass es in der Ausnehmung 66 aufnehmbar ist. Entsprechend ist die Tiefe der Oberfläche der Vertiefung 50 derart zu wählen, dass der Abstand des nach außen weisenden Endes 68 der Ausbuchtung 54 der Buchsenklappe 32 zur Oberfläche mindestens so groß und vorzugsweise nur geringfügig größer ist als der Abstand eines axialen Endes 70 des Einsteckabschnitts 60 des Steckers 62 zur Ausnehmung 66 im Stecker 62.

Will nun ein Nutzer sein Fahrzeug aufladen, muss zunächst erkannt werden, dass der Verriegelungsstift 52 gelöst werden soll. Da bei neuen Fahrzeugen eine Identifizierung über das Fahrzeug selbst erfolgt, soll erfindungsgemäß als auslösendes Moment eine Annährung oder ein Aufsetzen des Steckers 62 auf eine hierfür gekennzeichnete Fläche erkannt werden. Hierzu kann insbesondere die Vertiefung 50 genutzt werden, die dann als Abdeckschicht 72 ausgeführt wird, und einen Teil einer Steckerdetektionsvorrichtung 74 ausbildet. Unmittelbar unterhalb der Abdeckschicht 72 ist im Aufnahmeraum 14 eine Sensoreinrichtung 76 angeordnet, die zur Detektion des Steckers 62 dient und die mit einer Steuereinheit 78 verbunden ist, in welcher den Stecker 62 charakterisierende Daten hinterlegt sind, welche mit den von der Sensoreinrichtung 76 aufgenommenen Daten verglichen werden, um den Stecker 62 zu identifizieren. Die vom Sensor aufgenommen Sensordaten betreffen erfindungsgemäß ein hinterlegtes Strukturmuster 79 einer zur Sensoreinrichtung 74 gewandten Oberfläche 80 des Steckers 62 aus der Einsteckrichtung des Steckers 62 betrachtet, also diejenige Oberfläche, die beim Einstecken in die Ladebuchse 28 geschoben wird.

Je nach verwendeter Sensoreinrichtung 76 können diese charakterisierenden Daten und korrespondierenden Sensordaten entweder vorhandene Helligkeitsdifferenzen oder Farbunterschiede, Materialunterschiede oder auch unterschiedliche vorhandene Abstände betreffen. So kann das Strukturmuster entweder durch vorhandene Vertiefungen 80, in denen zu den Kontaktelementen 30 der Ladebuchse 28 korrespondierende Kontakte 77 des Steckers 62 angeordnet sind, im Vergleich zur übrigen Oberfläche, die dann Erhebungen 82 bildet, oder durch die aufgrund der Vertiefungen 80 und vorhandenen Erhebungen 82 vorhandenen Helligkeitsunterschiede oder durch die Anordnung der metallisch leitenden Abschnitte 84 und isolierenden Abschnitte 86 und damit durch das Material gebildet werden, wobei jeweils eine definierte Anordnung dieser Strukturunterschiede identifizierbar ist. Beispiele hierzu sind in den Figuren 2 bis 5 dargestellt.

In der Figur 2 ist die Abdeckschicht 72 als lichtdurchlässige Scheibe 72.1 ausgebildet, unter der eine digitale Kamera 76.1 als Sensoreinrichtung 76 genutzt wird. Diese nimmt als Strukturmuster 79 der Oberfläche das digitale Bild des Steckergesichts auf, welches in der Steuereinheit 78 mit den dort hinterlegten korrespondierenden Daten der Bilder des Steckergesichts verglichen wird. Dabei kann ein Schwellwert bezüglich der notwendigen Übereinstimmung definiert werden oder nur die entsprechenden Lagen oder die Anzahl von dunkler erscheinenden Vertiefungen 80 und heller erscheinenden Erhebungen 82 überprüft werden, um den Stecker 62 als solchen zu identifizieren und daraus folgend den Verriegelungsmechanismus 52 zu lösen. Dabei wird insbesondere die vordere Ebene der Oberfläche als Erhebung identifiziert und die Sacklöcher, die sich von der Oberfläche in Steckerinnere erstrecken und in denen die Kontakte 77 angeordnet sind als Vertiefungen 80 identifiziert.

In der Figur 3 ist die Abdeckschicht 72 als für elektromagnetische Strahlen durchlässige Scheibe 72.2 beziehungsweise für Schallwellen durchlässige Scheibe 72.3 ausgebildet, unter der im ersten Fall ein Radarsensor 76.2 und im zweiten Fall ein Ultraschallsensor 76.3 als Sensoreinrichtung 76 genutzt wird. Diese nehmen als Strukturmuster 79 der Oberfläche die reflektierten Wellen der ausgesendeten Signale auf. Durch die vorhandenen Vertiefungen 80 und Erhebungen 82 entsteht ein für die zugewandte Oberfläche des Steckers 62 charakteristisches Signal, welches mit dem entsprechenden in der Steuereinheit 78 hinterlegten Signal verglichen wird und auch her bei Übereinstimmung den Stecker 62 als solchen detektiert. Um eine nicht exakte Ausrichtung des Steckers 62 auszugleichen, können auch hier, wie vorbeschrieben, gewisse Schwellenwerte gesetzt werden, bei deren Überschreiten der Verriegelungsmechanismus 52 gelöst wird.

Bei der Ausführung gemäß Figur 4 wird erneut eine für elektromagnetische Strahlen durchlässige Scheibe 72.4 als Abdeckschicht 72 eingesetzt. Diese verdeckt eine Sensoreinrichtung 76, welche aus mehreren definiert angeordneten magnetoresistiven Sensoren 76.4 besteht. Diese werden insbesondere derart zueinander angeordnet, dass benachbarte Sensoren 76.4 einen Abstand aufweisen, der kleiner ist als der Abstand zweier Kontakte 77 und damit der elektrisch leitenden Abschnitte 86 zueinander. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass von diesen zwei Sensoren 76.4 derjenige, der einem Kontakt 77, beziehungsweise leitendem Abschnitt 86 gegenüberliegend angeordnet ist, ein Signal erzeugt, da der Kontakt 77 magnetisierbar ist, während der benachbarte Sensor 76.4, der dem elektrisch isolierenden Abschnitt 86 des Steckers 62 gegenüberliegt, kein Signal erzeugt. In der extremsten Form dieser Anordnung ist für jeden Kontakt 77 ein Sensor 76.4 vorhanden, wobei jeweils zwischen zwei dieser Sensoren 76.4 ein weiterer Sensor 76.4 angeordnet ist, der dann kein Signal erzeugt. Jede Zwischenlösung ist selbstverständlich ebenfalls denkbar. Es wird jedoch empfohlen, zumindest vier Sensoren 76.4 zu nutzen, von denen zumindest zwei ein zu schwaches oder kein Signal erzeugen, da sie dem isolierenden Abschnitt 86 des Gehäuses 64 des Steckers 62 gegenüberliegend angeordnet sind, während zwei andere Sensoren 76.4 an Positionen platziert werden, die gegenüberliegend zu den Kontakten 77 und damit den elektrisch leitenden Abschnitten 84 angeordnet sind, wenn der Stecker 62 sich in seiner für die Detektion vorgesehenen Position befindet. Entsprechend sind in der Steuereinheit 78 zu dem entstehenden Strukturmuster der Sensordaten korrespondierende Daten des charakterisierenden Strukturmusters hinterlegt, um den Stecker 62 zu identifizieren. Somit beruht das Strukturmuster aufgrund der Art der Sensierung auf den verwendeten Materialien. Bei den magnetoresistiven Sensoren 76.4 kann es sich insbesondere um Reed-Schalter oder Hall- Schalter handeln, die in ihrer Empfindlichkeit entsprechend auszuwählen sind.

Im letzten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 wird als Abdeckschicht 72 eine elastisch verformbare Schicht 72.5 verwendet, unter den als Sensoreinrichtung 76 mehrere Berührungsschalter 76.5 angeordnet sind. Diese werden in gleicher Weise angeordnet, wie dies bereits im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 beschrieben wurde. Dies führt dazu, dass die Berührungsschalter 76.5, die den Erhebungen gegenüberliegen ein Signal erzeugen, während die Berührungsschalter 76.5, die den Vertiefungen um die Kontakte gegenüberliegen, kein Signal erzeugen. Auch dies resultiert in dem beschriebenen Strukturmuster bei Aufsetzen des Steckers 62 auf die Abdeckschicht 72.5. Als Berührungsschalter 76.5 können hier beispielsweise Piezoschalter genutzt werden.

Es wird deutlich, dass zur korrekten Identifizierung der Stecker in eine möglichst genau definierte Position zu bewegen ist. Die Verwendung der Vertiefung 50 ist hier besonders günstig, da der Stecker 62 in eine definierte Position gebracht werden muss, damit die Ausnehmung 66 zum Öffnen der Buchsenklappe 32 in die Ausbuchtung 54 der Buchsenklappe 32 greift. Diese gleiche Position kann nunmehr gleichzeitig zur Detektion des Steckers genutzt werden, so dass nur eine Positionierung notwendig ist. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, jeden anderen Bereich des Deckels 18 oder des Grundkörpers 12 entsprechend als Steckerdetektionsvorrichtung 74 auszugestalten und für den Nutzer entsprechend zu markieren, um eine Freigabe der Ladebuchse 28 zu erreichen.

Es wird somit eine einfache Möglichkeit geschaffen, einerseits die Ladebuchse durch den Verschluss der Buchsenklappe zu schützen und andererseits öffnen zu können, wenn ein Ladevorgang in Gang gesetzt werden soll. Die Empfindlichkeit der Sensierung kann an die Gegebenheiten angepasst werden und entsprechend auch unempfindlich gegen Verschmutzung und dergleichen ausgeführt werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Steckerdetektionsvorrichtung (74) zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) mit einer Sensoreinrichtung (76) zur Detektion eines Steckers (62), einer Abdeckschicht (72), durch welche die Sensoreinrichtung (76) abgedeckt ist, einer Steuereinheit (78), welche mit der Sensoreinrichtung (76) zum Datenaustausch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass über die Sensoreinrichtung (76) charakterisierende Sensordaten eines in einer definierten Position zur Sensoreinrichtung (76) ausgerichteten, zu detektierenden Steckers (62) bezüglich eines Strukturmusters (79) seiner zur Sensoreinrichtung (76) weisenden Oberfläche aufnehmbar sind und in der Steuereinheit (78) die zur verwendeten Sensoreinrichtung (76) korrespondierenden, den Stecker (62) in seiner definierten Position charakterisierenden Daten zum Abgleich mit den über die Sensoreinrichtung (76) aufgenommenen Sensordaten hinterlegt sind.

2. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (76) als charakterisierende Sensordaten des Strukturmusters (79) der Oberfläche eine Anordnung elektrisch leitender Abschnitte (84) und elektrisch isolierender Abschnitte (86) detektiert.

3. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (76) als charakterisierende Sensordaten des Strukturmusters (79) der Oberfläche eine Anordnung von Erhebungen (82) und Vertiefungen (80) detektiert.

4. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (76) mehrere magnetoresistive Sensoren (76.4) aufweist, die zum zu detektierenden Strukturmuster (79) des Steckers (62) korrespondierend angeordnet sind.

5. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der magnetoresistiven Sensoren (76.4) gegenüberliegend zu jeweils einem Kontakt (77) des in der definierten Position zur Sensoreinrichtung (76) positionierten, zu detektierenden Steckers (62) angeordnet sind, und mindestens zwei der magnetoresistiven Sensoren (76.4) gegenüberliegend zu dem elektrisch isolierenden Abschnitt (86) des in der definierten Position zur Sensoreinrichtung (76) positionierten, zu detektierenden Steckers (62) angeordnet sind.

6. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (76) eine digitale Kamera (76.1) aufweist.

7. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensordaten der digitalen Kamera (76.1) Farbunterschiede beinhalten, die in der Steuereinheit (78) zur Identifizierung der Erhebungen (82) und Vertiefungen (80) auswertbar sind.

8. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (76) einen Radarsensor (76.2) aufweist.

9. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (76) einen Ultraschallsensor (76.3) aufweist.

10. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (76) mehrere Berührungsschalter (76.5) aufweist, die zum zu detektierenden Strukturmuster (79) des Steckers (62) korrespondierend angeordnet sind.

11. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Berührungsschalter (76.5) gegenüberliegend zu jeweils einer Vertiefung (80) des in der definierten Position zur Sensoreinrichtung (76) positionierten, zu detektierenden Steckers (62) angeordnet sind, und mindestens zwei der Berührungsschalter (76.5) gegenüberliegend zu einer Erhebung (82) des in der definierten Position zur Sensoreinrichtung (76) positionierten, zu detektierenden Steckers (62) angeordnet sind.

12. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsschalter (76.5) Piezo-Schalter sind.

13. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (72) für elektromagnetische Wellen durchlässig ist.

14. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (72) lichtdurchlässig ist.

15. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (72) für Ultraschallwellen durchlässig ist.

16. Steckerdetektionsvorrichtung zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (72) aus einem verformbaren Material hergestellt ist.

17. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (10) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Grundkörper (12), in dem ein Aufnahmeraum (14) ausgebildet ist, einem Deckel (18), der am Grundkörper (12) befestigt ist und über den der Aufnahmeraum (14) verschlossen ist, einer Ladebuchse (28), die am Deckel (18) oder einem relativ zum Deckel (18) bewegbaren Anbauteil befestigt ist und zumindest außerhalb der Betriebszeiten in den Aufnahmeraum (14) ragt, einer Buchsenklappe (32), über die die Ladebuchse (28) außerhalb der Betriebszeiten verschlossen ist und die über einen schaltbaren Verriegelungsmechanismus (52) in der geschlossenen Position arretierbar und zur Öffnung freigebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) eine Steckerdetektionsvorrichtung (74) zur Freigabe der Buchsenklappe (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.

18. Verfahren zur Detektion eines Steckers (62) zur Freigabe einer Buchsenklappe (32) mit folgenden Schritten:

- Positionieren eines Steckers (62) in einer definierten Position gegenüberliegend zu einer Abdeckschicht (72) einer Sensoreinrichtung (76),

- Aufnehmen von Sensordaten, welche charakterisierende Informationen bezüglich eines Strukturmusters (79) der zur Sensoreinrichtung (76) weisenden Oberfläche des Steckers (62) enthalten,

- Vergleichen der aufgenommenen Sensordaten mit in einer Steuereinheit (78) hinterlegten korrespondierenden Daten zur Identifizierung des Steckers (62),

- Freigabe eines Verriegelungsmechanismus (52) der Buchsenklappe (32) bei Übereinstimmung der Sensordaten mit den in der Steuereinheit (78) hinterlegten Daten.