DE4446406A1 - Ladestecker für Elektrofahrzeuge - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft einen Ladestecker für ein Elektro­ fahrzeug und insbesondere eine Steckerkonstruktion, bei der zwei Stromempfangsabschnitte (das heißt ein Empfangsab­ schnitt für Wechselstrom und ein Empfangsabschnitt für Gleichstrom) in einer einzigen Struktur kombiniert sind.

Ein Elektrofahrzeug kann fahren, indem es durch einen Gleichstrommotor von einer geladenen, unabhängigen Strom­ quelle (Ladebatterie) angetrieben wird, die in dem Fahrzeug installiert ist. Die unabhängige Stromquelle wird von einer Stromzuführvorrichtung wie beim Tanken eines Benzinautos aufgeladen, die üblicherweise an einer Aufladestation in­ stalliert ist.

Das Aufladen wird nun unter Bezugnahme der Fig. 7 in Ver­ bindung mit der japanischen, geprüften Patentveröffentli­ chung Nr. 60-24539 beschrieben. Ein Stromzuleitungsstecker 103A, der mit einem Stromleitungskabel 102 verbunden ist, das sich von einer Stromzuführvorrichtung 101 erstreckt, ist mit einem Stromempfangsstecker 103B eines Fahrzeugs 104 verbunden, so daß elektrischer Strom einer unabhängigen Batterie 106 zugeführt wird, die elektrisch mit dem Strom­ empfangsstecker 103B verbunden ist.

Ein Beispiel eines Ladesteckers ist in der japanischen, ungeprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 4-124774 geoffenbart. Der in dieser Veröffentlichung geoffenbarte Stecker wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben. Der Ladestecker schließt eine Aufnahme 50 zur Befestigung an einem Kraftfahrzeugkörper und einen Stecker 70 zur Ver­ bindung mit einer Stromquelle ein. Die Aufnahme 50 umfaßt einen zylindrischen, rohrförmigen Körper 51 mit einem ge­ schlossenen Boden, eine Mehrzahl von männlichen Verbindungs­ anschlüssen 52, die in dem rohrförmigen Körper 51 hervor­ stehend vorgesehen sind, und einen Verschlußdeckel 53, um ein offenes Ende 51a des rohrförmigen Körpers 51 beweglich zu verschließen. Ein Flansch 54 zum Befestigen an der Fahr­ zeugkarosserie ist einstückig an dem offenen Ende 51a des rohrförmigen Körpers 51 der Aufnahme 50 gebildet.

Der Stecker 70 umfaßt einen Befestigungsschaftabschnitt 71, der entfernbar in den rohrförmigen Körper 51 eingesteckt werden kann, und einen Anschlagstufenabschnitt 73 zum An­ schlag an dem offenen Ende 51a beim Befestigen des Befesti­ gungsschaftabschnittes 71, wobei der Befestigungsschaftab­ schnitt 71 Verbindungslöcher 72 zur Aufnahme der jeweiligen männlichen Verbindungsanschlüsse 52 aufweist.

Bei dieser Konstruktion hat im Hinblick auf die Verwen­ dungsbedingung der Ladestecker für das Elektrofahrzeug eine ausreichende Festigkeit, wiederholte Verbindungs- und Löse­ vorgänge zu überdauern und weist auch eine ausgezeichnete Wasserdichtigkeit auf.

Schwierigkeiten bei einem Elektrofahrzeug sind, damit eine Fahrstrecke, die mit einem Aufladevorgang (Fahrstrecke für einen Aufladevorgang) erreicht wird, nicht vollständig zu­ friedenstellend ist, und daß die Anzahl von Aufladestatio­ nen gering ist. Deshalb wird das herkömmliche Elektrofahr­ zeug üblicherweise mit einem Stromempfangsabschnitt zum schnellen Aufladen (Gleichstrom 150 bis 400 A) an einer La­ destation ausgerüstet, und mit einem Stromempfangsabschnitt für langsames Aufladen durch eine Netzstromquelle (bei­ spielsweise 240V Wechselstrom) zu Hause versehen.

Ein Elektrofahrzeug, das solche zweifache Schaltungsaufla­ deeinrichtungen aufweist, wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 9 beschrieben. Eine unabhängige Batterie 110, die in dem Fahrzeug installiert ist, weist einen Stromempfangs­ stecker (Stromempfangsabschnitt) 112A für eine Ladestation auf, wobei der Stecker mit der Batterie über einen Verbin­ dungskasten 111 verbunden wird, und einen Stromempfangs­ stecker (Stromempfangsabschnitt) 114A für eine Netzstrom­ quelle, wobei der Stecker mit der Batterie über den Verbin­ dungskasten 111, und eine Ladeeinrichtung 113 verbunden ist, die in dem Fahrzeug montiert ist. Die Batterie kann durch einen Stromleitungsstecker 112B einer Ladeeinrichtung 115 an der Ladestation (Gleichstromquelle) und auch durch einen Stromzuleitungsstecker 114B zu Hause (Wechselstrom­ quelle) aufgeladen werden.

Mit dieser Konstruktion kann das Elektrofahrzeug wahlweise durch die Netzstromquelle zu Hause und an der Ladestation aufgeladen werden, und deshalb wird das Problem überwunden.

Bei der obigen Konstruktion jedoch gab es, da die Stromemp­ fangsabschnitte zum Laden der unabhängigen Batterie jeweils an zwei Stellen in dem Fahrzeug vorgesehen werden mußten, im Hinblick auf den Einbauraum eine Schwierigkeit. Insbe­ sondere sind wegen der Eigenschaften der obigen Stecker, wie eine wasserdichte Konstruktion, ihre Größe vergrößert, so daß der Einbauraum erhöht wird, und deshalb ist das obi­ ge Problem nicht vernachlässigbar.

Ferner können als Ergebnis einer fehlerhaften Verbindung des Ladesteckers der Gleichstrom und der Wechselstrom irr­ tümlich zugeführt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorste­ henden Probleme geschaffen.

Die Zielsetzung der Erfindung ist, einen Ladestecker für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen, in dem ein Stromemp­ fangsabschnitt als eine einzige Struktur gebildet wird, und ein Teil der Anschlüsse für die gemeinsame Verwendung sind, wenn dieses notwendig ist, so daß die Wechselstrom- und Gleichstromladefunktion mit einem einzigen Stromempfangs­ stecker erreicht werden können, wobei der Einbauraum in dem Fahrzeug bei dieser Steckerkonstruktion verringert wird und eine fehlerhafte Verbindung des Steckers ausgeschlossen werden kann.

Die oben genannte Zielsetzung wurde durch einen Ladestecker der vorliegenden Erfindung für ein Elektrofahrzeug er­ reicht, in dem ein Gleichstromzuleitungsstecker und ein Wechselstromzuleitungsstecker selektiv verbunden werden, so daß eine unabhängige Batterie durch einen Stromempfangs­ stecker geladen wird, wobei der Stromempfangsstecker einen Gleichstrom-Empfangsabschnitt und einen Wechselstrom-Emp­ fangsabschnitt enthält, die voneinander in einer Ausnehmung in dem Stromempfangsstecker getrennt sind; eine erste Kappe ist vorgesehen, um das gesamte offene Ende der Ausnehmung beweglich zu schließen; und eine zweite Kappe ist ver­ schwenkbar an einer äußeren Oberfläche der ersten Kappe angebracht, um beweglich ein Durchgangsloch zu schließen, das durch diesen Bereich der ersten Kappe hindurch in Aus­ richtung zu dem Wechselstromempfangsabschnitt gebildet ist, wobei der Wechselstromzuleitungsstecker durch das Durch­ gangsloch hindurchgehen kann.

Der Ladestecker für ein Elektrofahrzeug umfaßt Rückhalte­ klauen, um jeweils die erste und die zweite Kappe in ihrem geschlossenen Zustand zurückzuhalten, und die Rückhalte­ klaue für die erste Kappe ist nahe dem offenen Ende der Ausnehmung vorgesehen, und die Rückhalteklaue für die zwei­ te Kappe ist an der ersten Kappe vorgesehen.

Ein Teil der Signalanschlüsse in dem Gleichstrom-Empfangs­ abschnitt, die zum Laden verwendet werden, wenn die erste Kappe geöffnet ist, dienen auch als Signalanschlüsse für den Gleichstrom-Empfangsabschnitt.

Der Stromempfangsstecker ist mit dem Gleichstrom-Empfangs­ abschnitt und dem Wechselstrom-Empfangsabschnitt versehen, und deshalb können die Gleichstrom- und Wechselstrom-Lade­ funktionen erreicht werden. Ferner sind der Gleichstrom- Empfangsabschnitt und der Wechselstrom-Empfangsabschnitt zu einer einzigen Einheit kombiniert, und ferner ist ein Teil der Signalanschlüsse zur gemeinsamen Verwendung, wenn es notwendig ist, wodurch die Größe des Ladesteckers verrin­ gert wird, so daß Einbauraum in dem Fahrzeug gesperrt wer­ den kann.

Ferner sind die Kappen vorgesehen, um jeweils den Gleich­ strom-Empfangsabschnitt und den Wechselstrom-Empfangsab­ schnitt zu schließen, und deshalb kann durch Öffnen und Schließen der verlangten Kappe gemäß dem Lademodus eine fehlerhafte Verbindung des Gleichstromzuleitungssteckers und des Wechselstromzuleitungssteckers verhindert werden.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden an Hand von Aus­ führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht teilweise im Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des Ladesteckers für ein Elektrofahrzeug der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Ladesteckers der Fig. 1 im Einsteckzustand,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Stromempfangssteckers, der in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 4 eine Vorderansicht, die den Stromempfangsstecker der Fig. 3 zeigt, wobei eine erste Kappe in einem offenen Zustand gehalten ist,

Fig. 5 eine Ansicht, die eine Anschlußanordnung eines Gleichstromzuleitungssteckers zum Einstecken in den Stromempfangsstecker der Fig. 4 ist,

Fig. 6 eine Ansicht, die eine Anschlußanordnung eines Wechselstromzuleitungssteckers zum Einstecken in den Stromempfangsstecker der Fig. 4 ist,

Fig. 7 eine schematische Ansicht, die einen herkömmli­ chen Ladevorgang zeigt,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht, die eine herkömm­ liche Steckerkonstruktion zeigt, und

Fig. 9 eine schematische Ansicht, die einen anderen her­ kömmlichen Ladevorgang zeigt.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Ladesteckers der vor­ liegenden Erfindung für ein Elektrofahrzeug wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrie­ ben. Fig. 1 ist eine Seitenansicht teilweise im Schnitt des Ladesteckers für ein Elektrofahrzeug der vorliegenden Er­ findung. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Lade­ steckers der Fig. 1 in einem eingesetzten Zustand. Fig. 3 ist eine Vorderansicht eines Ladeempfangssteckers, der in Fig. 1 gezeigt ist, und Fig. 4 ist eine Vorderansicht, die den Stromempfangsstecker der Fig. 3 zeigt, wobei eine erste Kappe in einem offenen Zustand gehalten ist.

Der Ladestecker 1 umfaßt einen Stromempfangsstecker 10, der fest an einer Fahrzeugkarosserie anzubringen ist, und einen Stromzuleitungsstecker 30, der in den Stromempfangsstecker 10 eingesetzt werden kann, um eine unabhängige Batterie (nicht gezeigt) aufzuladen, die in dem Fahrzeug eingebaut ist.

Der Stromempfangsstecker 10 weist eine zylindrische, rohr­ förmige Konstruktion mit einem geschlossenen Boden auf und umfaßt ein äußeres Gehäuse 11 aus Aluminium, das einen Flansch 12 aufweist, der einstückig an dessen äußerer Ober­ fläche zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie geformt ist, und einen Gehäuseabschnitt 14 (siehe Fig. 4) allgemein zylindrischer Form, der in eine Ausnehmung 13 angebracht ist, die in dem Außengehäuse 11 gebildet ist. Eine Mehrzahl von Bolzenlöchern 15 zur Befestigung des Steckers an der Fahrzeugkarosserie sind durch den Flansch 12 hindurch aus­ gebildet.

Obgleich in der obigen Beschreibung das Außengehäuse 11 und der Gehäuseabschnitt 14 voneinander getrennt sind, können sie als eine einstückig geformte Struktur vorgesehen wer­ den.

Der Gehäuseabschnitt 14 ist aus einem isolierenden Kunst­ harz gegossen, und wie es in einer Draufsicht der Fig. 4 gezeigt ist, enthält dieser Gehäuseabschnitt 14 einen Gleichstrom-Empfangsabschnitt 16 mit einem größeren Durch­ messer, und einen Wechselstrom-Empfangsabschnitt 17, der in dem Gleichstrom-Empfangsabschnitt 16 enthalten ist. Diese Stromempfangsabschnitte 16 und 17 sind voneinander durch Außenwände 18 allgemeiner Kreisform getrennt, die an Schutzwänden 35 (später beschrieben) angebracht sind. Eine wasserdichte Dichtung (nicht gezeigt) ist an einem nahen Abschnitt der Außenwand 18 angebracht und verhindert, daß Wasser in das innere eindringen kann, wenn der Stromzulei­ tungsstecker 30 eingesteckt ist. Eine wasserdichte Dichtung ist auch an einer Kappe zum Abdecken des Gehäuseabschnittes 14 vorgesehen und dient dazu, eine Wasserabdichtungsfunk­ tion zu schaffen, wenn der Stromleitungsstecker 30 nicht verbunden ist. Verschiedene männliche Anschlüsse 20 bis 22 sind in einer hervorstehenden Weise innerhalb von Räumen vorgesehen, die von den Außenwänden 18 umschlossen sind, und diese Bereiche mit Ausnahme dieser männlichen Anschlüs­ se dienen als passende Ausnehmungen 19 zur Aufnahme der Schutzwände 35.

Eine erste, bewegliche Kappe 23 zum Schließen eines gesam­ ten offenen Endes des Gehäuseabschnittes 14 in der Ausneh­ mung 13 ist verschwenkbar an dem Außengehäuse 11 ange­ bracht. Ein erster Zurückhaltehebel 24 zum Eingriff an der ersten Kappe 23, um sie in einem geschlossenen Zustand zu halten, ist verschwenkbar an dem Außengehäuse 11 angebracht und ist nahe einem offenen Ende der Ausnehmung 13 vorgese­ hen.

Die erste Kappe 23 weist ein Durchgangsloch 25 (siehe Fig. 1) auf, das mit dem Wechselstrom-Empfangsabschnitt 17 in Ausrichtung gebracht wird, wenn die erste Kappe geschlossen wird, und die erste Kappe 23 weist eine zweite Kappe 26 auf, die an einer Außenfläche von ihr zum Schließen des Durchgangsloches 25 verschwenkbar angebracht ist. Die erste Kappe 23 weist einen zweiten Zurückhaltehebel 27 auf, der an ihrer äußeren Oberfläche angebracht ist, um die zweite Kappe 26 in ihrer geschlossenen Lage zurückzuhalten.

Bei dieser Ausführungsform wird die erste Kappe 23 in einer seitlichen Richtung geöffnet und geschlossen, wohingegen die zweite Kappe 26 in einer vertikalen Richtung geöffnet und geschlossen wird. Jedoch kann die Öffnungs- und Schließrichtung jeder Kappe gemäß der Befestigung des Stec­ kers an dem Fahrzeug geändert werden.

Der Gleichstrom-Empfangsabschnitt 16 enthält männliche An­ schlüsse 20 für Gleichstrom von 400A von einer zweipoligen Stromquelle, und männliche Signalanschlüsse 21 mit 8 Polen. Der Wechselstrom-Empfangsabschnitt 17 enthält männliche Anschlüsse 22 (einschließlich eines Erdanschlusses) für Wechselstrom von 30A für eine dreipolige Stromquelle 30b, und männliche Signalanschlüsse 21 mit drei Polen. Ein Teil der männlichen Signalanschlüsse 21 ist nämlich zur gemein­ samen Verwendung.

Es sind getrennte Stromzuleitungsstecker 30 vorgesehen, und einer umfaßt einen Gleichstromstecker 30A mit einer An­ schlußanordnung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, und der andere enthält einen Wechselstromstecker 30B mit einer An­ schlußanordnung, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Der Gleich­ stromstecker 30A kann in den Gleichstrom-Empfangsabschnitt 16 des Stromempfangssteckers 10 eingesteckt werden, und der Wechselstromstecker 30B kann in den Wechselstrom-Empfangs­ abschnitt 17 des Stromempfangssteckers 10 eingesteckt wer­ den.

Es wird auf den Gleichstromstecker 30A unter Bezugnahme auf Fig. 5 Bezug genommen, die eine Draufsicht auf ihn zeigt, wobei dieser Stecker 30A eine Umfangswand 32 hat, damit er auf den Gleichstrom-Empfangsabschnitt 16 des Stromempfangs­ steckers 10 paßt, und innerhalb der Umfangswand 32 sind die Schutzwände 35 (die in die jeweiligen Ausnehmungen 19 ein­ gesteckt werden können), von denen jede weibliche Anschlüs­ se 33, 34 umgibt, in einer hervorstehenden Weise vorgese­ hen. Die weiblichen Anschlüsse 33 sind Stromanschlüsse und die weiblichen Anschlüsse 34 sind Signalanschlüsse. Die Anschlüsse 34 können die gleichen wie die Anschlüsse 38 sein.

Der Wechselstromstecker 30B, der in Fig. 6 gezeigt ist, die seine Draufsichtausgestaltung zeigt, hat eine Umfangswand 36, die zu dem Wechselstrom-Empfangsabschnitt des Stromemp­ fangssteckers 10 paßt, und innerhalb der Umfangswand 36 ist die Schutzwand 35 (die in die Ausnehmung 19 eingesetzt wer­ den kann), die die weiblichen Anschlüsse 37 und 38 umgibt, in einer hervorstehenden Weise vorgesehen. Die weiblichen Anschlüsse 37 sind Stromanschlüsse (Bezugszeichen 37a be­ zeichnet einen Erdanschluß), und die weiblichen Anschlüsse 38 sind Signalanschlüsse.

Jeder Leitungsstecker 30 mit der obigen Anschlußanordnung hat einen Greifabschnitt 40, der einstückig daran ausgebil­ det ist, wie es in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, und durch Er­ fassen dieses Greifabschnittes in einer Weise, einen Ver­ riegelungshebel 41 in Richtung zu dem Steckerkörper zu drücken, wie es durch einen dicken Pfeil W angegeben ist, kann der Stromleitungsstecker in den Stromempfangsstecker eingesteckt und von ihm entfernt werden. Bei dieser Ausfüh­ rungsform ist nur der Wechselstromzuleitungsstecker 30 in den Fig. 1 und 2 gezeigt.

Wenn der Ladestecker 1 der obigen Konstruktion schnell an einer Ladestation aufladen soll, wird der erste Rückhalte­ hebel 24 gehandhabt, um die erste Kappe 23 zu öffnen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, und dann wird der Gleichstrom­ stecker 30A in den Stromempfangsstecker 10 eingesteckt, wodurch das Aufladen bewirkt wird. Wenn andererseits ein langsames Aufladen zu Hause ausgeführt werden soll, wird der zweite Rückhaltehebel 27 betätigt, um die zweite Kappe 26 zu öffnen, wobei die erste Kappe 23 geschlossen bleibt, und der Wechselstromstecker 30B wird in den Wechselstrom­ empfangsabschnitt 17 des Stromempfangssteckers 10 durch das freiliegende Durchgangsloch 25 hindurch eingesteckt, wo­ durch das Laden ausgeführt wird.

Bei einem solchen sequentiellen Ladevorgang wird die ent­ sprechende Kappe entsprechend dem ausgewählten Lademodus geöffnet und geschlossen, und deshalb kann eine fehlerhafte Verbindung des Stromzuleitungssteckers ohne weiteres er­ kannt werden, wodurch eine solche fehlerhafte Verbindung vermieden wird.

Wie es oben beschrieben worden ist, sind bei dem Ladestec­ ker der vorliegenden Erfindung für ein Elektrofahrzeug die Mehrzahl von Stromempfangsabschnitten, die entsprechend für den jeweiligen Lademodus verwendet werden, als eine einzige Struktur vorgesehen, und deshalb kann Einbauraum in der Fahrzeugkarosserie eingespart werden. Ferner können Wech­ sel- und Gleichstrom-Ladefunktionen mit dem einzigen Strom­ empfangsstecker ausgeführt werden. Ferner werden die Sig­ nalanschlüsse für Gleichstrom und Wechselstrom gemeinsam verwendet, und deshalb kann die Größe des Steckers weiter verringert werden, wodurch Einbauraum in hohem Maße einge­ spart wird.

Claims (3)

1. Stromempfangsstecker, gekennzeichnet durch
einen Gleichstromempfangsabschnitt (16) und einen Wechselstromempfangsabschnitt (17), die in einem Ver­ tiefungsabschnitt des Stromempfangssteckers (10) an­ geordnet sind, wobei der Gleichstromempfangsabschnitt (16) und der Wechselstromempfangsabschnitt (17) von­ einander getrennt sind,
eine erste Kappe (23), die ein gesamtes, offenes Ende der Vertiefung (14) beweglich verschließend vorgesehen ist, und
eine zweite Kappe (26), die verschwenkbar an einer Außenfläche der ersten Kappe (23) angebracht ist, um ein Durchgangsloch (25) beweglich zu schließen, das durch einen Bereich der ersten Kappe (23) hindurch gebildet ist, der dem Wechselstromempfangsabschnitt (17) entspricht.

2. Stromempfangsstecker gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch,
eine erste, verschwenkbare Rückhalteklaue (24), um die erste Kappe (23) in einem geschlossenen Zustand zu­ rückzuhalten, wobei die erste, verschwenkbare Rückhal­ teklaue (24) nahe dem offenen Ende der Vertiefung (14) vorgesehen ist, und
eine zweite, verschwenkbare Rückhalteklaue (27), um die zweite Kappe (26) in einem geschlossenen Zustand zurückzuhalten, wobei die zweite, verschwenkbare Rück­ halteklaue (27) an der ersten Kappe (23) vorgesehen ist.

3. Stromempfangsstecker, gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Signalanschlüsse in dem Gleichstromempfangsabschnitt (16), die zum Laden verwendet werden, wenn die erste Kappe (23) geöffnet ist, als ein Teil von Signalanschlüssen für den Wech­ selstromempfangsabschnitt (17) dienen.