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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des elektrischen Ladevorgangs eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, insbesondere eines für den Antrieb eines Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs vorgesehenen Energiespeichers. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- bzw. Hybridfahrzeug, mit einer entsprechenden Vorrichtung.
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Beim externen Laden des Energiespeichers eines Fahrzeugs, insbesondere des Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs, wird an einem Ladeanschluss des Fahrzeugs ein externer Anschluss, z.B. der Anschluss eines Ladekabels, angebracht, über welchen dem Fahrzeug Ladestrom aus einer Ladestation zugeführt wird. Es ist dabei bekannt, dass fahrzeugseitig eine Steuervorrichtung für den Ladevorgang vorgesehen ist, welche verschiedene Funktionalitäten, wie z.B. die Einstellung bzw. Begrenzung des Ladestroms, übernimmt. Ferner werden durch diese Vorrichtung vorgegebene Sicherheitserfordernisse realisiert. Eines dieser Sicherheitserfordernisse besteht darin, dass im Falle, dass der Ladeanschluss am Fahrzeug von außen zugänglich ist, keine Spannung an den Kontakten des Ladeanschlusses anliegt.
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Um das obige Sicherheitserfordernis zu erfüllen, wird in herkömmlichen fahrzeugseitigen Lade-Steuervorrichtungen eine Schalteinrichtung verwendet, welche die Zuleitungen zu den stromführenden Kontakten des Ladeanschlusses unterbricht, wenn z.B. nach Beendigung des Ladevorgangs der externe Anschluss von dem Ladeanschluss des Fahrzeugs entfernt wird. Es wird somit eine zusätzliche Schalteinrichtung im Fahrzeug integriert, denn in der Regel ist im Fahrzeug bereits eine Schalteinrichtung zum Trennen des Energiespeichers vom restlichen elektrischen Netz des Fahrzeugs vorhanden. Diese Schalteinrichtung ermöglicht die komplette elektrische Separation des Energiespeichers von dem Bordnetz des Fahrzeugs und somit auch von der fahrzeugseitigen Lade-Steuervorrichtung. Durch die Verwendung einer zusätzlichen Schalteinrichtung wird die Vorrichtung teuer und störanfällig. Ferner wird zusätzlich Platz im Fahrzeug benötigt. Ebenso verursacht die Verwendung der zusätzlichen Schalteinrichtung zusätzliches Gewicht.
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Das Dokument
US 2010 / 0 159 317 A1 offenbart ein Batteriemodul zur Nutzung in einem Elektrofahrzeug, enthaltend: ein Gehäuse und ein im Gehäuse vorgesehenes Element, das eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen enthält und eine Vielzahl von Öffnungen in einer äußeren Oberfläche des Elements umfasst, damit eine Wärmemanagementflüssigkeit das Element verlassen kann, nachdem sie benachbarte äußere Oberflächen der Vielzahl elektrochemischer Zellen innerhalb des Elements passiert hat; wobei die Vielzahl der Öffnungen Öffnungen einer ersten Größe in der Nähe eines ersten Endes des Elements enthält sowie Öffnungen einer zweiten Größe, die größer als die erste Größe ist, in der Nähe eines zweiten gegenüberliegenden Endes des Elements.
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Das Dokument
DE 10 2007 028 386 A1 offenbart ein Elektrofahrzeug mit Akkumulator und elektrischem Ladeanschluss zum Aufladen der Akkumulatoren, sowie einer elektrischen Steuerung des Fahrzeuges. Der Ladeanschluss ist erst durch ein Öffnungsmittel freigebbar, welches nach einer Öffnungsbetätigung mittels elektrischer Schaltmittel die Inbetriebnahme des Fahrzeuges blockiert.
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Das Dokument
US 2009 / 0 082 916 A1 offenbart ein Ladesystem für ein Fahrzeug, das eine eingebaute Batterie für eine Fahrleistung verwendet, mit: einer Türverriegelungseinrichtung, die zwischen einem Türverriegelungszustand, in dem eine Tür des Fahrzeugs geschlossen und verriegelt ist, und einem Türentriegelungszustand, in dem die Tür zum Einsteigen entriegelt ist, schaltet; einer Ladeverriegelungseinrichtung, die von einem Ladeverrriegelungszustand, in dem ein Ladekabel an einer fahrzeugseitigen Steckdose befestigt ist, um ein Laden zu ermöglichen, zu einem Ladeentriegelungszustand, in dem das Ladekabel von der fahrzeugseitigen Steckdose gelöst ist, schaltet, um ein Laden einzustellen, wenn die eingebaute Batterie und eine Wechselstromleistungsversorgung unter Verwendung des Ladekabels voneinander getrennt werden, und die von einem Ladeentriegelungszustand zu einem Ladeverriegelungszustand schaltet, wenn die eingebaute Batterie und die Wechselstromleistungsversorgung unter Verwendung des Ladekabels miteinander verbunden werden; und einer Steuerungseinrichtung für eine gekoppelte Verriegelung, die bewirkt, dass die Ladeverriegelungseinrichtung ansprechend auf einen Schaltbefehl zum Schalten von dem Türentriegelungszustand zu dem Türverriegelungszustand von dem Ladeentriegelungszustand zu dem Ladeverriegelungszustand schaltet, wenn ein Insasse das Fahrzeug verlässt, und die bewirkt, dass die Ladeverriegelungseinrichtung ansprechend auf einen Schaltbefehl zum Schalten von dem Türverriegelungszustand zu dem Türentriegelungszustand von dem Ladeverriegelungszustand zu dem Ladeentriegelungszustand schaltet, wenn der Insasse in das Fahrzeug einsteigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Steuerung des elektrischen Ladevorgangs eines Fahrzeug-Energiespeichers zu schaffen, welche einfach und kostengünstig realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Rahmen eines Ladevorgangs eingesetzt, bei dem ein fahrzeugseitiger Ladeanschluss mit einem externen Anschluss an einer Ladestation elektrisch kontaktiert wird, um den Energiespeicher des Fahrzeugs über die Ladestation zu laden. Dabei kann der Energiespeicher über eine Schalteinrichtung komplett von dem elektrischen Netz des Fahrzeugs getrennt werden bzw. wiederum mit diesem verbunden werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Detektionseinrichtung vorgesehen ist, über welche das Anordnen einer Schutzabdeckung an dem Ladeanschluss sowie das Entfernen der Schutzabdeckung von dem Ladeanschluss detektierbar ist, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass vor dem Lösen einer elektrischen Kontaktierung zwischen dem Ladeanschluss und dem externen Anschluss eine Trennung des Energiespeichers von dem elektrischen Netz des Fahrzeugs über die Schalteinrichtung durchgeführt wird und diese Trennung in einem Zustand des Ladeanschlusses ohne elektrische Kontaktierung mit dem externen Anschluss erst dann aufgehoben werden kann, wenn die Detektionseinrichtung das Anordnen der Schutzabdeckung an dem Ladeanschluss detektiert. Das heißt, sofern nach dem Lösen der elektrischen Kontaktierung nicht wieder ein Kontakt mit dem externen Anschluss hergestellt wird, kann die Trennung erst nach Anordnen der Schutzabdeckung an dem Ladeanschluss aufgehoben werden.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine an sich bereits im Fahrzeug vorhandene Schalteinrichtung zur Abtrennung des Energiespeichers von dem elektrischen Fahrzeugnetz geeignet angesteuert, um sicherzustellen, dass an dem Ladeanschluss des Fahrzeugs keine Spannung anliegt, wenn ein externer Anschluss, beispielsweise nach Beendigung eines Ladevorgangs, von dem Ladeanschluss entfernt wird. Da jedoch zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs der Energiespeicher wieder mit dem elektrischen Netz des Fahrzeugs verbunden werden muss, wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Zuschaltung des Energiespeichers zu dem elektrischen Netz dann wieder ermöglicht, wenn eine Detektionseinrichtung detektiert, dass eine Schutzabdeckung an dem Ladeanschluss angeordnet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Fahrzeug wieder in Betrieb genommen werden kann. Ferner wird jedoch auch das Sicherheitserfordernis erfüllt, dass der elektrische Anschluss des Fahrzeugs spannungslos geschaltet ist, solange dieser freigelegt ist, d.h. solange an diesem keine geeignete Schutzabdeckung angebracht ist, welche den Anschluss vor einer Berührung durch Personen schützt. Erfindungsgemäß ist es somit nicht mehr erforderlich, dass weitere Schalteinrichtungen zur Spannungsfreischaltung in der Vorrichtung integriert werden, sondern es wird hierzu eine bereits vorhandene Schalteinrichtung zur Trennung des Energiespeichers von dem elektrischen Netz des Fahrzeugs verwendet.
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Die Trennung des Energiespeichers von dem elektrischen Netz des Fahrzeugs vor dem Lösen der elektrischen Kontaktierung kann in an sich bekannter Weise an vorbestimmte Ereignisse gekoppelt sein, welche darauf hindeuten, dass die elektrische Kontaktierung zwischen Ladeanschluss und externem Anschluss demnächst gelöst wird, beispielsweise an die Beendigung eines Ladevorgangs, der mit der Vorrichtung in der Regel detektiert werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgestaltet, dass eine Trennung des Energiespeichers von dem elektrischen Netz des Fahrzeugs über die Schalteinrichtung durchgeführt oder aufrecht erhalten wird, wenn die Detektionseinrichtung ein Entfernen der Schutzabdeckung von dem Ladeanschluss detektiert. Hierdurch wird nicht nur im Rahmen des Ladevorgangs, sondern auch im normalen Betrieb des Fahrzeugs sichergestellt, dass ein freigelegter elektrischer Ladeanschluss immer spannungslos geschaltet ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzabdeckung, deren Anbringen bzw. Entfernen durch die Detektionseinrichtung detektiert wird, eine im Bereich des Ladeanschlusses vorgesehene Klappe, wobei die Detektionseinrichtung ein Öffnen und ein Schließen der Klappe detektieren kann. Die Klappe kann dabei insbesondere nach Art einer Tankklappe ausgestaltet sein, wobei sich anstatt der Tanköffnung nunmehr der Ladeanschluss hinter der geschlossenen Ladeklappe befindet.
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Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Detektionseinrichtung kann in beliebiger Art und Weise ausgestaltet sein. Insbesondere werden preiswerte Sensorelemente, welche z.B. ein Hall-Sensor und/oder ein Mikroschalter, verwendet, über welche durch geeignete Wechselwirkung mit der Schutzabdeckung ein Anbringen bzw. Entfernen derselben detektierbar ist. Eine konkrete Ausgestaltung einer geeigneten Detektionseinrichtung liegt dabei im Rahmen von fachmännischem Handeln.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen, mit der die Schutzabdeckung am Fahrzeug verriegelbar ist. Auf diese Weise wird ein unbefugtes Entfernen der Schutzabdeckung verhindert, welches ein ungewolltes Trennen des Energiespeichers von dem elektrischen Fahrzeugnetz bewirken kann. In einer weiteren Variante umfasst die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Schalteinrichtung zum Trennen des Energiespeichers von dem elektrischen Netz des Fahrzeugs einen oder mehrere Schütze und/oder ein oder mehrere Relais.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für einen Ladevorgang des Energiespeichers des Fahrzeugs mit von der Ladestation bereitgestelltem Wechselstrom ausgelegt sein. In diesem Fall umfasst die Vorrichtung einen galvanisch mit dem Ladeanschluss verbindbaren oder verbundenen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, der den Wechselstrom in einen Gleichstrom wandelt, der zum Laden des Energiespeichers verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung jedoch auch für einen Ladevorgang des Energiespeichers mit von der Ladestation bereitgestelltem Gleichstrom ausgelegt sein, wobei in diesem Fall der Ladeanschluss ohne Zwischenschaltung eines Wandlers mit dem Energiespeicher galvanisch verbindbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Isolationsüberwachungsschaltung zur Überprüfung der Isolierung der beim Ladevorgang hergestellten elektrischen Verbindung zwischen Ladestation, insbesondere Gleichstrom-Ladestation, und Fahrzeug vorgesehen. Eine solche, an sich bekannte Isolationsüberwachungsschaltung ist im Stand der Technik in der Gleichstrom-Ladestation integriert. Erfindungsgemäß kann auf eine solche, in der Gleichstrom-Ladestation integrierte Schaltung verzichtet werden. Vielmehr wird zur Isolationsüberwachung eine fahrzeugseitige Isolationsüberwachungsschaltung verwendet, wobei eine solche Schaltung an sich bekannt ist und üblicherweise als Isolationsüberwachungsschaltung für die Überprüfung des fahrzeugeigenen Hochvoltbordnetzes, vorzugsweise innerhalb des Batteriemoduls, eingesetzt wird. Diese Isolationsüberwachungsschaltung übernimmt nunmehr die Isolationsüberwachung für die Ladekabelverbindung bis zur Gleichstrom-Ladestation.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, welches einen Energiespeicher umfasst, der über einen Ladeanschluss des Fahrzeugs geladen werden kann, wobei zur Durchführung des Ladevorgangs der Ladeanschluss mit einem externen Anschluss elektrisch kontaktierbar ist, um den Energiespeicher über eine Ladestation zu laden. Ferner ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, über welche der Energiespeicher von dem elektrischen Netz des Fahrzeugs getrennt und mit diesem verbunden werden kann. Das Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass eine Vorrichtung zur Steuerung des elektrischen Ladevorgangs des Energiespeichers vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung eine Detektionseinrichtung umfasst, über welche das Anordnen einer Schutzabdeckung an dem Ladeanschluss sowie das Entfernen der Schutzabdeckung von dem Ladeanschluss detektierbar ist, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass vor dem Lösen einer elektrischen Kontaktierung zwischen dem Ladeanschluss und dem externen Anschluss eine Trennung des Energiespeichers von dem elektrischen Netz des Fahrzeugs über die Schalteinrichtung durchgeführt wird und diese Trennung in einem Zustand des Ladeanschlusses ohne elektrische Kontaktierung mit dem externen Anschluss erst dann aufgehoben werden kann, wenn die Detektionseinrichtung das Anordnen der Schutzabdeckung an dem Ladeanschluss detektiert. In dem Fahrzeug kann dabei jede beliebige der oben beschriebenen Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik; und
- 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt in schematischer Darstellung einen Ladevorgang mittels aus dem Stand der Technik bekannter Komponenten, bei dem der Energiespeicher eines Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs an einer Ladestation geladen wird. Die zum Elektrofahrzeug gehörenden Bauteile liegen dabei im rechten Abschnitt der 1, der mit EV bezeichnet wird und das Elektrofahrzeug darstellt. Der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs EV ist dabei mit Bezugszeichen B bezeichnet und stellt eine Hochvolt-Batterie dar, welche zum Antrieb des Elektromotors des Fahrzeugs genutzt wird. Diese Batterie kann über eine Schaltungseinrichtung SW in der Form von sog. Hauptschützen von dem restlichen elektrischen Netz des Fahrzeugs (d.h. vom gesamten Bordnetz des Fahrzeugs) getrennt werden. Die Schaltungseinrichtung SW ist in der Regel Bestandteil der Batterie B.
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In dem Szenario der 1 wird zur Ladung der Batterie B eine Ladestation verwendet, welche Wechselstrom aus einem Energienetz zur Ladung bereitstellt. Der linke Teil der 1, der mit CS bezeichnet ist, stellt dabei die Komponenten der Ladestation dar. Zwischen Ladestation CS und Fahrzeug EV besteht eine elektrische Verbindung über ein entsprechendes Kabel, welches in 1 durch den Bereich C angedeutet ist. Da die Batterie Gleichstrom bereitstellt und somit auch über Gleichstrom geladen wird, ist es erforderlich, dass im Fahrzeug EV ein Ladegerät in der Form eines Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers W vorgesehen ist, der den ursprünglichen Wechselstrom in einen Lade-Gleichstrom wandelt. Zur Steuerung des Ladevorgangs wird fahrzeugseitig eine Steuereinheit CO verwendet, welche verschiedene, an sich bekannte Funktionalitäten übernimmt. Insbesondere wird über die Steuereinheit der Ladestrom geeignet eingestellt bzw. begrenzt.
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Zur Durchführung der Ladung wird ein elektrischer Ladeanschluss des Fahrzeugs, der normgerecht als Stecker ausgestaltet ist, mit einem entsprechenden externen Anschluss am Ende des Ladekabels C, der. als Buchse ausgestaltet ist, verbunden. Gemäß 1 wird der Ladeanschluss am Fahrzeug durch entsprechende Kontaktelemente C1, C2, C3, C4, C5 und C6 (z.B. in der Form von Kontaktpins) gebildet. Die dargestellte Kontaktierung ist dabei aus dem Stand der Technik bekannt. Über den Kontakt C1 wird der Schutzleiter PE unter Zwischenschaltung des Widerstands R mit dem Fahrzeug verbunden. Über den Kontakt C2 erfolgt der Anschluss der sog. Pilotleitung PL, über welche unter Zwischenschaltung einer Diode D Signale an die Kontrolleinheit CO gelangen. Die Funktionalität der Pilotleitung ist hinlänglich bekannt und wird deshalb nicht näher erläutert. Insbesondere wird von der Ladestation ein pulsweitenmoduliertes Signal auf die Pilotleitung gegeben, welches durch die Kontrolleinheit CO verarbeitet wird, um den Ladestrom zu begrenzen. Darüber hinaus kann über die Pilotleitung detektiert werden, ob das Kabel C an einem Fahrzeug angeschlossen ist. Die weiteren Kontakte C3 und C4 stellen sog. Proximity-Anschlüsse dar, über welche eine Annäherung des externen Anschlusses des Kabels an den Ladeanschluss des Fahrzeugs detektiert werden kann.
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Die Stromzufuhr über das Kabel C erfolgt in dem Szenario der 1 über die stromführenden Leitungen L1' und L2'/N', welche mit den Kontakten C5 bzw. C6 verbunden sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nur zwei Leitungen wiedergegeben, über welche die entsprechenden Phasen L1 und L2/N eines Wechselstroms aus einem Energienetz zugeführt werden. Bei einem Drehstromanschluss werden 3 Phasen L1, L2, L3 und der Neutralleiter N zugeführt. Auf Seiten der Ladestation CS ist eine zwischengeschaltete Steuereinheit SE vorgesehen, welche Schutzfunktionen übernimmt und die entsprechenden Signale für die Pilotleitung generiert. Die Einheit beinhaltet einen Widerstand R', einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler W' sowie eine Kontrolleinheit CO'. Darüber hinaus umfasst die Einheit SE ein Fehlerstromschutzschalter RCD, mit dem im Fehlerfall die stromführenden Leitungen L1 und L2 von dem Energienetz getrennt werden können. Ferner ist an der Einheit SE ein Testanschluss T vorgesehen. Die Einheit SE ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und wird deshalb nicht näher erläutert.
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Ein Sicherheitserfordernis beim elektrischen Laden der Fahrzeugbatterie B über die externe Ladestation CS besteht darin, dass nach dem Entfernen des Ladekabels C von dem Ladeanschluss des Fahrzeugs sichergestellt ist, dass an den Kontakten C5 und C6 kein Strom anliegt, um hierdurch den Fahrzeugnutzer vor Stromschlägen zu schützen. In der herkömmlichen Anordnung gemäß 1 wird dies über einen separaten Schalter in der Form einer Relais-Anordnung RE erreicht, welche in den Leitungen zwischen den Anschlüssen C5 bzw. C6 und dem Wandler W geschaltet ist. Die Relais-Anordnung RE wird über die Kontrolleinheit CO gesteuert, welche mit an sich bekannten Verfahren feststellt, wenn eine Trennung des Ladekabels C von dem Ladeanschluss des Fahrzeugs EV bevorsteht (z.B. wenn das Ende eines Ladevorgangs detektiert wird), und anschließend die entsprechenden Leitungen über das Relais öffnet. Die Relais-Anordnung ist erforderlich, da das Ladegerät W in der Ausführungsform der 1 galvanisch mit den Kontakten C5 bzw. C6 verbunden ist. In der Anordnung der 1 wird somit neben der Schalteinrichtung SW, welche die Batterie B komplett von dem restlichen Energienetz des Fahrzeugs trennt, eine weitere Schaltung in der Form einer Relais-Anordnung RE verwendet, welche die Spannungsfreischaltung der Kontakte C5 und C6 beim Entfernen des Ladekabels von dem Ladeanschluss sicherstellt. Es muss somit neben den Hauptschützen zusätzlich ein separates Bauelement zur Spannungsfreischaltung verwendet werden.
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2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei Bauteile, welche den Bauteilen der 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht nochmals beschrieben werden. In der Vorrichtung der 2 kann nunmehr auf ein zusätzliches Relais verzichtet werden, wobei dennoch das Sicherheitserfordernis gewährleistet ist, dass die Kontakte C5 und C6 spannungslos geschaltet sind, wenn das Ladekabel von dem Ladeanschluss entfernt wird. Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 übernimmt diese Funktionalität nunmehr die an sich bereits in der Batterie B integrierte Schaltungseinrichtung SW in der Form entsprechender Hauptschütze. Das heißt, die Steuereinheit CO auf Seiten des Fahrzeugs EV ist derart ausgelegt, dass sie die Batterie B von dem restlichen elektrischen Netz des Fahrzeugs vor dem Entfernen des Ladekabels von dem Ladeanschluss über die Schalteinrichtung SW trennt. Das Öffnen der Hauptschütze kann dabei an unterschiedliche Ereignisse gekoppelt sein, solange sichergestellt ist, dass das Öffnen immer vor dem Entfernen des Ladekabels von dem Ladeanschluss erfolgt. Beispielsweise kann das Öffnen der Hauptschütze nach dem Beenden des Ladevorgangs oder nach dem Entriegeln einer geeigneten Verriegelung zwischen Ladeanschluss und externem Anschluss des Ladekabels durchgeführt werden, da diese Ereignisse darauf hindeuten, dass demnächst das Ladekabel von dem Ladeanschluss entfernt wird.
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Da durch das Öffnen der Hauptschütze eine komplette Trennung der Batterie B von dem restlichen elektrischen Netz des Fahrzeugs erfolgt, ist es zunächst nicht mehr möglich, das Fahrzeug in Betrieb zu nehmen. Dies ist in der Vorrichtung der 1 nicht der Fall, da die Spannungsfreischaltung über eine separate Relais-Anordnung bewirkt wird. Erfindungsgemäß ist deshalb in der fahrzeugseitigen Ladevorrichtung eine Detektionseinrichtung DE integriert, welche mit einer geeigneten Schutzabdeckung C wechselwirkt, die dazu dient, den extern vom Fahrzeug zugänglichen Ladeanschluss vor äußeren Einflüssen zu schützen. In der Ausführungsform der 2 ist diese Schutzabdeckung als Ladeklappe nach Art einer Tankklappe realisiert, welche zum Laden der Batterie an einer externen Ladestation geöffnet werden kann und nach Abschluss des Ladens wieder verschlossen werden kann. Die schematisch angedeutete Detektionseinrichtung DE ermöglicht dabei die Detektion, ob die Ladeklappe geöffnet oder geschlossen ist. Diese Detektion kann in an sich bekannter Weise über einen Hall-Sensor, Mikroschalter und dergleichen realisiert werden. Eine geeignete Ausgestaltung einer solchen Detektionseinrichtung liegt im Rahmen von fachmännischem Können. Die Detektionseinrichtung DE wechselwirkt mit der fahrzeugseitigen Steuereinheit CO, d.h. der Steuereinheit wird über entsprechende Detektionssignale mitgeteilt, wenn die Ladeklappe geöffnet bzw. geschlossen wird.
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Um nunmehr die Inbetriebnahme des Fahrzeugs nach dem Abschluss eines Ladevorgangs zu ermöglichen, wird das Zuschalten der Batterie B an das elektrische Netz des Fahrzeugs an das Schließen der Ladeklappe C gekoppelt. Das heißt, solange die Ladeklappe nach dem Entfernen des Ladekabels von dem Ladeanschluss geöffnet ist, wird durch die Kontrolleinheit CO verhindert, dass die Hauptschütze der Schalteinrichtung SW wieder geschlossen werden können. Erst wenn durch die Detektionseinheit ein Schließen der Ladeklappe detektiert wird, schaltet die Kontrolleinheit CO die Schütze wieder frei, d.h. erst zu diesem Zeitpunkt wird wieder zugelassen, dass die Hauptschütze geschlossen werden können. Das Zuschalten der Hauptschütze muss somit nicht unmittelbar nach der Detektion des Schließens der Ladeklappe erfolgen. Es muss lediglich zu diesem Zeitpunkt sichergestellt werden, dass das Schließen der Hauptschütze und damit die Anbindung der Batterie an das elektrische Fahrzeugnetz wieder möglich ist, beispielsweise wenn das Fahrzeug anschließend betrieben wird. Das Zuschalten der Hauptschütze hat zur Konsequenz, dass an den Kontakten C5 und C6 wieder Spannung anliegt. Jedoch wird dennoch eine Isolierung des Ladeanschlusses gegenüber einer Berührung von außen erreicht, wobei diese Isolierung nunmehr durch die geschlossene Ladeklappe und nicht mehr durch ein geöffnetes Relais erreicht wird. Der für die Isolierung geforderte Luftspalt wird dabei durch die Ladeklappe reichlich eingehalten.
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Im Vorangegangenen wurde eine Ausführungsform der Erfindung basierend auf der Ladung einer Fahrzeugbatterie mittels Wechselstrom aus einem Energienetz beschrieben.
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Die Erfindung ist jedoch analog auch auf eine Ladung der Batterie durch Gleichstrom aus einer Ladestation anwendbar. In diesem Fall muss kein Wandler W vorgesehen sein. Zum Fehlerschutz während des Ladevorgangs wird ferner anstatt eines Fehlerstromschutzschalters RCD eine an sich bekannte Isolationsüberwachungsschaltung eingesetzt. Eine solche Schaltung ist üblicherweise in der Steuereinheit SE auf Seiten der Ladestation vorgesehen. In einer Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch die Möglichkeit, dass anstatt einer Isolationsüberwachungsschaltung in der Ladestation ein entsprechender Isolationswächter im Fahrzeug verwendet wird, wobei solche Isolationswächter in der Regel an sich ein Bestandteil der Fahrzeugbatterie B sind.
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Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann auf eine separate Schaltungsanordnung in den Leitungen hin zu den stromführenden Kontakten des Ladeanschlusses verzichtet werden, da diese Funktionalität durch an sich in der Fahrzeugbatterie verbaute Hauptschütze übernommen wird. Hierdurch wird ein Platzgewinn im Fahrzeug erreicht und eine höhere Zuverlässigkeit gewährleistet, da auf zusätzliche Schaltungselemente verzichtet wird. Nichtsdestotrotz wird weiterhin die sicherheitstechnische Anforderung erfüllt, wonach die Kontakte des Ladeanschlusses nur dann von außen zugänglich sein dürfen, wenn sie spannungslos geschaltet sind. Dies wird durch die Detektion des Öffnens bzw. Schließens einer Ladeklappe erreicht, wobei sichergestellt ist, dass immer dann, wenn der Ladeanschluss nicht mit einem externen Anschluss verbunden ist, die Hauptschütze nur bei geschlossener Ladeklappe geschlossen werden können.
